Czynniki mechaniczne i biologiczne w patogenezie choroby Legga-Calvégo-Perthesa

Rozwój deformacji głowy kości udowej w chorobie Legga-Calvégo-Perthesa stanowi rezultat złożonej interakcji między czynnikami biologicznymi i mechanicznymi¹². Z mechanicznego punktu widzenia, deformacje głowy kości udowej występują, gdy siły działające na głowę kości udowej przekraczają jej zdolność do opierania się odkształceniu². Zrozumienie tych mechanizmów jest kluczowe dla opracowania skutecznych strategii terapeutycznych i prognozowania przebiegu choroby.

Osłabienie właściwości mechanicznych kości

Właściwości mechaniczne kości zawałowej ulegają znacznemu pogorszeniu w wyniku różnych mechanizmów zachodzących podczas różnych stadiów choroby². W fazie bezkrwotoczowej zwiększenie zawartości wapnia w martwej kości czyni ją bardziej podatną na mikrouszkodzenia, co znacząco wpływa na właściwości mechaniczne głowy kości udowej²³.

Badania eksperymentalne wykazały, że wywołanie niedokrwienia powoduje zmniejszenie sztywności mechanicznej martwiczej głowy kości udowej, czyniąc ją relatywnie miękką w porównaniu z normalną głową kości udowej, od wczesnej fazy martwicy bezkrwotoczowej do późniejszej fazy naprawy naczyniowej⁴. Kompromis mechaniczny obserwowany w fazie martwicy bezkrwotoczowej może wynikać z martwicy głębokiej warstwy chrząstki stawowej, zmian we właściwościach materiałowych chrząstki zwapnionej i kości beleczkowej w zawałowej głowie oraz możliwego gromadzenia się mikrozłamań w martwiczej kości⁵.

Wpływ procesów naprawczych na mechanikę kości

Inwazja naczyniowa i następująca po niej resorpcja martwej kości dodatkowo osłabiają właściwości mechaniczne zawałowej głowy w fazie naprawy naczyniowej⁵. Główną odpowiedzią naprawczą po rewaskularyzacji jest osteoklastyczna resorpcja kości⁶. W obszarach resorpcji kości nie obserwuje się przyłożeniowego tworzenia nowej kości, podczas gdy te obszary są zastępowane tkanką włóknisto-naczyniową⁶.

Zmiany wywołane przez niedokrwienie powodują powstanie martwiczej głowy kości udowej o zmniejszonej sztywności mechanicznej⁶. Niedobór resorpcji kości powoduje powstanie obszarów przejaśnień w obrębie martwiczej głowy kości udowej i fragmentarycznego wyglądu głowy kości udowej⁷. Postuluje się, że osłabiona głowa kości udowej zaczyna się deformować, gdy jej zdolność do opierania się deformacji spada poniżej krytycznego poziomu przewyższonego przez obciążenie stawu biodrowego⁵.

Rola obciążeń mechanicznych

Ponieważ staw biodrowy jest głównym stawem nośnym, ważne jest rozważenie rozwoju deformacji głowy kości udowej w kontekście obciążenia stawu⁸. Siły działające na głowę kości udowej podczas codziennych aktywności mogą przekraczać osłabioną zdolność oporu kości, prowadząc do progresywnej deformacji⁹.

Badania biomechaniczne wykazały, że skłonność do deformacji wytłoczonej głowy kości udowej można wytłumaczyć na podstawie badań biomechanicznych¹⁰. We wczesnym stadium rewaskularyzacji nowa kość tworzy się na obwodzie martwej nasady; ta nowa kość beleczkowa jest podatna na deformację¹⁰. Mechaniczne obciążenie biodra prowadzi do dalszej deformacji, nieregularnego odwodzenia i niespójnego stawu¹¹.

Teoria wielokrotnych zawałów

Istnieją kontrowersje co do tego, czy pojedynczy epizod czy wielokrotne epizody niedokrwienia są konieczne do wywołania choroby Perthesa¹². Znalezienie pogrubionych beleczek z wielokrotnymi liniami cementowymi z próbek pacjentów z chorobą Perthesa zostało zaproponowane jako dowód wspierający teorię wielokrotnych zawałów¹².

Alternatywną interpretacją tego znaleziska jest jednak to, że pojedynczy epizod niedokrwienia wywołuje chorobę, ale następne ponowne uszkodzenia rewaskularyzowanego obszaru występują w wyniku powtarzającego się mechanicznego przeciążenia lub dalszego zapadnięcia się głowy kości udowej podczas fazy naprawy naczyniowej⁴. Powtarzające się podkliniczne urazy i mechaniczne przeciążenie prowadzą do zapadnięcia się kości i naprawy zgodnie z teorią wielokrotnych zawałów¹³.

Wpływ wieku na procesy naprawcze

W przeciwieństwie do osłabienia głowy kości udowej i obciążenia stawu biodrowego, które sprzyjają rozwojowi deformacji głowy kości udowej, potencjał gojenia lub przebudowy związany z wiekiem wystąpienia choroby wydaje się równoważyć deformację⁸. Nie jest jasne, jakie czynniki determinują potencjały gojenia i przebudowy⁸.

Młodszy wiek w momencie wystąpienia choroby generalnie wiąże się z lepszym potencjałem przebudowy i końcowym wynikiem. Dzieje się tak dlatego, że młodsze dzieci mają większy potencjał wzrostu i przebudowy kości, co może częściowo kompensować uszkodzenia powstałe podczas faz martwicy i fragmentacji¹⁴.

Rola środków antyresorpcyjnych

Hamowanie resorpcji kości za pomocą środków antyresorpcyjnych, takich jak bifosfoniany i inhibitor liganda aktywatora czynnika jądrowego (NF)κB (RANKL), wykazało zmniejszenie deformacji w badaniach na zwierzętach, wskazując, że proces resorpcyjny jest ważnym składnikiem patogenezy deformacji głowy kości udowej w tych modelach⁵.

Badania na zwierzętach wykazały, że połączone leczenie białkiem morfogenetycznym kości (BMP)-2 z bisfosfonianami może zmniejszyć resorpcję kości, zwiększyć tworzenie nowej kości i zachować kształt głowy kości udowej¹⁵. Te odkrycia sugerują, że interwencje farmakologiczne mogące wpłynąć na równowagę między resorpcją a tworzeniem kości mogą mieć potencjał terapeutyczny w chorobie Legga-Calvégo-Perthesa.

Wpływ na struktury przylegające

Proces patologiczny wpływa nie tylko na samą głowę kości udowej, ale także na chrząstkę stawową, nasadę, płytkę wzrostową i część trzonową¹⁶. Przerwanie dopływu krwi może skutkować zatrzymaniem wzrostu nasady, martwicą głębokiej warstwy chrząstki stawowej, zwiększeniem czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), wzrostem unaczynienia i deformacją¹⁶.

Po rewaskularyzacji główną odpowiedzią naprawczą jest osteoklastyczna resorpcja kości, która powoduje zastąpienie normalnej tkanki głowy kości udowej tkanką włóknisto-naczyniową¹⁶. Neutrofile i makrofagi to najczęstsze komórki zapalne zaangażowane w patogenezę osteonekrozy, powodujące makroskopowe zapadnięcie się podchrzęstne i następowe pogorszenie stawu¹⁶.

Znaczenie kliniczne mechanizmów mechanicznych

Zrozumienie mechanizmów mechanicznych i biologicznych ma kluczowe znaczenie dla planowania leczenia. Głównym celem opcji operacyjnych jest utrzymanie głowy kości udowej w obrębie panewki, aby zapobiec deformacji głowy kości udowej i przedwczesnej chorobie zwyrodnieniowej stawów biodrowych¹⁷. Można to osiągnąć poprzez osteotomię międzykrętarzową, osteotomię różnicową kości udowej lub centrowanie panewki nad głową kości udowej poprzez osteotomię miednicy¹⁸.

Wszystkie metody leczenia mają na celu zapobieganie deformacji głowy kości udowej, utrzymanie kulistości głowy kości udowej i zgodności relacji kość udowa-panewka oraz unikanie wtórnego zwyrodnieniowego zapalenia stawów¹⁹. Wczesne rozpoznanie i leczenie pomagają zapobiec zapadnięciu się, progresywnej deformacji i uderzeniu głowy kości udowej¹⁹.