CARTILAGINE ARTICOLARE

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1 2009 CARTILAGINE ARTICOLARE I Antonio Gigante Clinica Ortopedica Università Politecnica delle Marche Ancona - Italy

2 CARTILAGINE ARTICOLARE Tessuto che ricopre le superfici articolari e grazie alle proprietà biomeccaniche permette lo scorrimento dei capi articolari con bassissimo coefficiente di attrito e di usura, senza dolore, distribuendo omogeneamente le sollecitazioni meccaniche

3 Cartilagine articolare: organizzazione microstrutturale Collagene Proteoglicani Condrociti + acqua

4 Condrocita - Chondron rotondeggianti in vivo capsula matrice pericellualre 4 15 micron ciglio S-100 positivo

5 Condrocita - Chondron rotondeggianti in vitro (in sospensione)

6 Condrocita - Chondron rotondeggianti in vitro (su scaffold tridimensionali)

7 Condrocita - Chondron appiattiti o poligonali in vitro (aderenti al polistirene)

8 Condrocita - Chondron rotondeggianti capsula matrice 4 15 micron ciglio S-100 positive

9 Condrocita - Chondron rotondeggianti capsula matrice peric micron ciglio S-100 positive

10 Condrocita - Chondron rotondeggianti capsula matrice 4 15 micron ciglio S-100 positive

11 Condrocita - Chondron rotondeggianti capsula matrice 4 15 micron ciglio S-100 positive Cathepsin B negative

12 Matrice extra-cellulare Glucosamina Condroitin solfato Collagene II idroliz. Acido Ialuronico

13 Collagene collagene tipo II 90 % altri collagene fibrillari (I-III-V) collagene IX-X-XI non fibrillare (adesione intermolecolare e calcificazione)

14 Proteoglicani e acido ialuronico Ac. ialuronico Condroitin 4S e 6S Dermatan solfato Eparan solfato Cheratan solfato Biglicano (PG-S1) Decorina (PG-S2)

15 Cartilagine articolare Strato superficiale Strato intermedio Strato profondo Strato calcifico Collagene tipo II

16 Cartilagine articolare Strato superficiale

17 Cartilagine articolare Strato intermedio Collagene tipo II

18 Cartilagine articolare Strato profondo

19 Cartilagine articolare Strato calcifico

20 Integrità del tessuto cartilagineo corretta distribuzione dei carichi minimizzazione dell attrito NOXA Lesioni traumatiche o degenerative gravi alterazioni della dinamica articolare

21 La cartilagine articolare non ripara! (Hunter, 1700) Ogni organo e tessuto ha limiti riparativi specifici dipendenti dal grado e tipo della lesione e dall età e dalla specie dell organismo.

22 Lesioni della cartilagine articolare Rigenerazione solo nelle prime fasi dello sviluppo e in alcune specie di animali cartilaginei Riparazione dipendente dalla superficie e dalla profondità Collagene tipo II

23 Articular cartilage lesions Reaction of surrounding cartilage Clusters of chondrocytes Collagene tipo II

24 Articular cartilage lesions Scar tissue: Fibrous cartilage or fibrous tissue Collagene tipo II

25 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE EZIOPATOGENETICA TRAUMA INSTABILITA E DEFORMITA OSTEOCONDROSI INFIAMMATORIE (reumatismi inf.) INFETTIVE DEGENERATIVE SENILI DEGENERATIVE IDIOPATICHE (condromalacia)

26 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE EZIOPATOGENETICA TRAUMA INSTABILITA E DEFORMITA OSTEOCONDROSI INFIAMMATORIE (reumatismi inf.) OSTEOARTROSI INFETTIVE DEGENERATIVE SENILI DEGENERATIVE IDIOPATICHE (condromalacia)

27 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE EZIOPATOGENETICA TRAUMA INSTABILITA E DEFORMITA OSTEOCONDROSI INFIAMMATORIE (reumatismi inf.) OSTEOARTROSI? INFETTIVE DEGENERATIVE SENILI DEGENERATIVE IDIOPATICHE (condromalacia)

28 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE EZIOPATOGENETICA TRAUMA INSTABILITA E DEFORMITA OSTEOCONDROSI INFIAMMATORIE (reumatismi inf.) OSTEOARTROSI INFETTIVE DEGENERATIVE SENILI DEGENERATIVE IDIOPATICHE (condromalacia)

29 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE ANATOMOPATOLOGICA I. RAMMOLLIMENTO O EDEMA II. FISSURAZIONE III. FIBRILLAZIONE IV. ULCERAZIONE TRAUMA INSTABILITA E DEFORMITA OSTEOCONDROSI INFIAMMATORIE (reumatismi inf.) INFETTIVE DEGENERATIVE SENILI DEGENERATIVE IDIOPATICHE (condromalacia)

30 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE ANATOMOPATOLOGICA I. RAMMOLLIMENTO O EDEMA TERAPIA? II. FISSURAZIONE III. FIBRILLAZIONE IV. ULCERAZIONE PUNTO DI NON RITORNO???

31 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE ANATOMOPATOLOGICA I. RAMMOLLIMENTO O EDEMA II. FISSURAZIONE III. FIBRILLAZIONE IV. ULCERAZIONE

32 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE ANATOMOPATOLOGICA I. RAMMOLLIMENTO O EDEMA II. FISSURAZIONE III. FIBRILLAZIONE IV. ULCERAZIONE

33 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE ANATOMOPATOLOGICA I. RAMMOLLIMENTO O EDEMA II. FISSURAZIONE III. FIBRILLAZIONE IV. ULCERAZIONE

34 LESIONI DELLA CARTILAGINE ARTICOLARE CLASSIFICAZIONE ANATOMOPATOLOGICA I. RAMMOLLIMENTO O EDEMA II. FISSURAZIONE III. FIBRILLAZIONE IV. ULCERAZIONE

35 Tutte le metodiche di riparazione della cartilagine presentano ancora aspetti controversi Terapie fisiche Viscosupplementazione Condrointegrazione Condroabrasione Perforazioni Microfratture Innesti tissutali Innesti cellulari

36 Riparazione della cartilagine articolare Metodi fisici: meccanici e cinematici termici elettromagnetici Collagene tipo II

37 Cartilagine articolare Interazione con stimoli fisici: energia meccanica energia gravitazionale energia idrostatica energia termica energia elettromagnetica (onde) Collagene tipo II

38 Relazione tra forze gravitazionali, meccaniche e idrostatiche F = m. a forza (N) P = m. g forza peso P = (d. s. h). g Pr = P / s pressione Pr = Ps. h (legge di Stevin) Collagene tipo II

39 Relazione tra forze gravitazionali, meccaniche e idrostatiche Pressione Pr = P / s Pa (Pascal) N (kg. 9.81) / m 2 1 MPa = 10 6 N / m 2 = 1N/mm 2 = 10 Atm Collagene tipo II

40 Cartilagine articolare Interazione con stimoli fisici: energia gravitazionale energia meccanica e idrostatica energia termica energia elettromagnetica (onde) Collagene tipo II

41 Energia gravitazionale: microgravità SHUTTLE 1887 Ratti in orbita per 12.5 giorni 22 gruppi di ricerca americani (Grindeland, 1990; Duke et al., 1995) riduzione del growth rate e della resistenza alla compressione ridotto il grado di mineralizzazione dell idrossiapatite aumento diametro fibrille collagene con riduzione cross-link riduzione di spessore della cartilagine articolare growth plate più sottile con riduzione strato ipertrofico

42 Cartilagine articolare Interazione con stimoli fisici: energia gravitazionale energia meccanica e idrostatica energia termica energia elettromagnetica (onde) Collagene tipo II

43 Stimoli meccanici cinematici Kinesiterapia e movimento attivo senza carico Lubrificazione Distribuzione soluti e O2 Stimolazione del metabolismo sinoviale Stimolazione del metab. osteocartilagineo Controllo muscolare Salter e Odriscoll, 1984

44 Stress meccanico o idrostatico compressivo Riparazione (Survival Proteins) e proliferazione Necrosi e Apoptosi condrocita q55thtgqwth

45 Stimoli meccanici: compressione meccanica continua e intermittente in coltura d organo continua > 25 MPa morte cell. intermittente Hz >20 Mpa 5-20 Mpa <5 MPa PG PG PG van Kampen, 92; 96; 01

46 Stimoli meccanici: compressione meccanica in coltura d organo Compressione continua Compressione intermittente Greco et al., 1989

47 Stimoli elettromagnetici: laser Stimolazione condrociti in vitro mediante laser (300 J, 1W, 100 Hz): Stimolazione della sintesi di matrice e della proliferazione in vitro Morrone et al., 2000; Torricelli et al., 2001 Buona riparazione osteocondrale: Studio in vivo Guzzardella et al., 2001 Condroplastica mediante laser: Morte cellulare in vivo Non reversibilità degli effetti a 26 settimane Lane et al., 1995 Condroplastica mediante laser vs meccanica: No differenze istologiche e biomeccaniche del tessuto di riparazione Athanasiou et al., 1995

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