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Introducción
El cartílago articular hialino es un tejido viscoelástico que proporciona a la articulación resistencia y baja fricción entre las superficies articulares, lo que permite soportar fuerzas de compresión y cizallamiento, que minimizan su efecto en el hueso subcondral. 1,2,3,4
La artrosis de la rodilla también conocida por gonartrosis es una enfermedad articular degenerativa no inflamatoria que se caracteriza por la degeneración del cartílago articular, esclerosis subcondral, formación de osteofitos y alteración de las partes blandas como: membrana sinovial, cápsula articular, ligamentos y músculos. 5,6,7,8
Desde la época de Hipócrates se conoce que las lesiones del cartílago son difíciles de cicatrizar, aunque los traumas producen afección de esta estructura, la enfermedad degenerativa se manifiesta en una mayor cantidad de pacientes. En la actualidad, se conoce que la dificultad para curar esta estructura anatómica es debido a la escasa población celular en específico, los condrocitos. 9,10,11
Las lesiones del cartílago articular en la ausencia de trauma comienzan por una alteración en el orden bioquímico, donde se rompe el equilibrio entre síntesis y degradación. La rapidez y severidad del deterioro de esta estructura está en dependencia de factores como: edad, sexo, peso corporal, hábitos tóxicos, actividad física entre otros. 12,13,14
Aunque el cartílago articular es una estructura aneural, avascular y alinfática su presencia clínica en caso de lesión, se traduce en dolor, distención, bloqueo e inestabilidad articular. Los métodos imagenológicos, en específico la imagen de resonancia magnética, ofrecen con gran precisión elementos relacionados con la magnitud del daño de la articulación. 15,16,17
El objetivo del trabajo es actualizar los conocimientos sobre los aspectos más significativos del cartílago articular normal, envejecido y con cambios degenerativos, que son importantes para comprender la fisiopatología de la enfermedad y sus manifestaciones clínicas e imagenológicas, así como el enfrentamiento terapéutico.
Métodos
La búsqueda y análisis de la información se realizó en un periodo de tres meses (primero de octubre al 31 de diciembre de 2018) y se emplearon las siguientes palabras: cartilage AND osteoarthritis, cartilage AND knee osteoarthritis, cartilage a partir de la información obtenida se realizó una revisión bibliográfica de un total de 164 artículos publicados en las bases de datos PubMed, Hinari, SciELO y Medline mediante el gestor de búsqueda y administrador de referencias EndNote, de ellos se utilizaron 50 citas seleccionadas para realizar la revisión, de ellas 48 de los últimos cinco años.
Se consideraron estudios tanto en pacientes sanos como los que presentaron artrosis primaria. Se excluyeron investigaciones en pacientes con artrosis secundarias, así como investigaciones en animales.
Desarrollo
Desde el punto de vista macroscópico el cartílago articular normal es brillante, lubricado, de aspecto azul blanco perlado y cubre las superficies terminales de los huesos. Su grosor es de seis a ocho milímetros en la rótula y de tres a cuatro en el resto. 18,19,20
El cartílago articular está organizado por zonas: la superficial, también llamada tangencial, que tiene las células aplanadas, en esta región el tejido está más expuesto a las fuerzas de tensión, compresión y cizallamiento, las fibras colágenas son más finas, se encuentran paralelas unas con otras y a la superficie articular. Además, en esta zona las glucoproteínas pequeñas son más abundantes y están asociadas a las fibras colágenas, mientras que las glucoproteínas largas son menos abundantes (Figura 1). 21,22,23,24
La zona superficial también llamada la piel del cartílago articular está compuesta por dos capas. Una más superficial y brillante llamada por Mac Conaill lámina splenders o lubricina, que contiene fibras finas con pocos polisacáridos y no existen células. La capa más profunda de esta zona contiene los condrocitos elipsoidales, que se sitúan paralelos a la superficie articular, esta área tiene una alta producción y concentración de colágenos y una baja concentración de glucoproteínas. La presencia de las fibras proporciona a esta zona mayor fortaleza para resistir mayor tensión que en las capas más profundas del cartílago. Esta capa protege al cartílago de la entrada de macromoléculas y por ende del sistema inmune, según se observó en la figura uno. 21,22
La zona media, también llamada intermedia o transicional, contiene células redondas, rodeadas de matriz extracelular extensa. La zona profunda, también nombrada radial, contiene la concentración más baja de células, las que se encuentran agrupadas en racimos y se asemejan a los condrocitos hipertróficos de la placa de crecimiento. Sin embargo, esta zona tiene la concentración más alta de glucoproteínas. La densidad celular disminuye desde la zona superficial a la profunda, ya en esta última representa la mitad o un tercio de las células de la capa superficial, como se puedo ver en la figura uno. 22,23
Adyacente a la zona profunda se encuentra la zona calcificada, que está definida por un borde llamado tide mark, que puede ser observado en secciones histológicas con tinción de hematoxilina y eosina. Esta zona calcificada se forma como resultado de la osificación endocondral. Aunque el cartílago calcificado es reabsorbido y reemplazado por hueso maduro, esta zona persiste y actúa como un factor mecánico importante (zona de buffer) situada entre la zona no calcificada del cartílago articular y el hueso subcondral, además es la mejor unión entre el cartílago y el hueso subcondral, por poseer propiedades mecánicas intermedias como se mostró en la figura uno. (18,21
Composición de la matriz extracelular del cartílago articular
La matriz extracelular está organizada en tres áreas: pericelular, territorial e inter-territorial y tienen como objetivo proteger los condrocitos (Figura 2).
El área pericelular de la matriz es una capa delgada en estrecho contacto célula-célula, es rica en glucoproteínas y proteínas no colágenas, contiene además colágeno no fibrilar a expensas del colágeno tipo VI, según se observó en la figura dos. 18,21
El área territorial rodea la pericelular, en especial los condrocitos aislados o en columnas. Existe una gran cantidad de fibrina que se encuentra entrecruzada y brinda protección a los condrocitos de los impactos mecánicos, como se mostró en la figura dos. 18,25,26
El área inter-territorial es la de mayor volumen, está formada por fibras colágenas largas de mayor diámetro y se orientan en dependencia de las necesidades. Esta área se diferencia de las otras por la formación de moléculas de glucoproteínas, como se puedo ver en la figura dos. (18,25,26
El mayor porcentaje de la matriz extracelular está compuesto por colágeno, glucoproteínas, agua y una población esparcida de células. En la matriz del cartílago articular maduro, las fibras de colágeno tipo II constituyen el 50 % del peso seco y los colágenos tipo V, VI, IX, X y XI representan solo pequeñas cantidades. El colágeno tipo II existe en una configuración de triple hélice, que le proporciona fortaleza ténsil e integridad mecánica al cartílago y actúa como una armadura, para inmovilizar y retener las glucoproteínas. 26,27,28,29
Las glucoproteínas constituyen el 12 % del peso total del cartílago articular y son las mayores macromoléculas que ocupan los intersticios entre las fibras colágenas. Existen dos tipos de glucoproteínas en el cartílago articular: las largas, llamadas polímeros o glucosaminoglicanos y las pequeñas que incluyen la decorina, biglicano y fibromodulina, todas son producidas por los condrocitos y secretadas en la matriz. Una de las subunidades de las glucoproteínas se conoce como glucosaminoglicanos, que son moléculas disacáridas de dos tipos: ácido hialurónico y sulfato de condroitina. A su vez, el sulfato de condroitina se subdivide en dos tipos el cuatro y el seis; el tipo seis mantiene constante su presencia a lo largo de la vida, mientras que el tipo cuatro disminuye con la edad.
Los glucosaminoglicanos en su composición química contienen grupos carboxilo o grupos sulfatos, que le confieren carga negativa a esta molécula. La carga negativa de los glucosaminoglicanos es la responsable de la alta afinidad del cartílago articular por el agua, que ayuda a resistir las cargas compresivas, también estas cargas negativas hacen que se repelan unos a otros, por lo que favorece que ocupen una posición más amplia en el tejido, lo que incrementa las concentraciones de iones inorgánicos como el sodio y aumenta la osmolaridad, y se produce el efecto Donnan. 30,31,32,33
El agua ocupa del 65 al 80 % del peso total del cartílago articular, en dependencia del estado de las cargas y la presencia o ausencia de cambios degenerativos. La resistencia a las cargas depende de la presión del agua y el tamaño de la matriz, que a su vez se debe a la concentración de glucoproteínas, las cuales determinan la permeabilidad de este tejido y su resistencia a la fricción. Además, el agua contribuye a la lubricación y el transporte de nutrientes. En la artrosis, el agua aumenta su concentración en más del 90 %, lo que disminuye la elasticidad y por ende la capacidad de distribución de carga del cartílago articular. 34,35
Los condrocitos representan solo el 2 % del volumen total del cartílago articular normal y son las únicas células en el mismo. Su metabolismo se afecta por factores mecánicos y químicos como son: mediadores solubles (factor de crecimiento e interleucinas), composición de la matriz, cargas mecánicas, presiones hidrostáticas y campos eléctricos.
Debido a la baja concentración de oxígeno en los condrocitos, su metabolismo es de predominio anaerobio. Los condrocitos sintetizan todas las macromoléculas (fibras colágenas, proteínas no colágenas y glucoproteínas) y además las enzimas degradativas en el cartílago articular normal, esta es la razón por la que tienen un papel importante en la remodelación y regeneración del cartílago articular. 36,37,38
Cambios en la artrosis
En el cartílago normal, existe un equilibrio entre la síntesis y la degradación de las moléculas de la matriz. En condiciones patológicas, como la artrosis, el proceso dominante es el catabolismo o degradación, con destrucción progresiva e irreversible. La primera evidencia en la degradación es la fibrilación de la superficie articular y la pérdida de glucoproteínas. El daño en la estructura del colágeno provoca que aumente el contenido de agua (edema) del tejido. En fases posteriores, el proceso de fibrilación provoca fisuras y roturas en el cartílago que se pueden extender hasta el hueso subcondral. En los pacientes con larga evolución, se asocian cambios patológicos en los tejidos de la articulación como quistes subcondrales, osteofitos y el reemplazo de cartílago hialino por fibrocartílago. 39,40,41
El cartílago de pacientes con artrosis desde el punto de vista histológico es heterogéneo, con áreas de proliferación celular y elevada actividad sintética (indicativo de actividad reparadora), con zonas de degradación, necrosis e inflamación. 42,43
En el cartílago de pacientes con artrosis se han detectado altos niveles de proteinasas (enzimas) que degradan la matriz, conocidas como: metaloproteinasas (MMP), dos de ellas en particular son la estromelisina (MMP-3) y la colagenasa (MMP-1), que son capaces de degradar los glucosaminoglicanos, el colágeno y otras proteínas de la matriz. La presencia en el líquido sinovial de fragmentos de la matriz extracelular, enzimas proteolíticas y citoquinas representan marcadores biológicos de la enfermedad. 44,45,46
Las alteraciones biomecánicas del tejido enfermo provocan reducción significativa de la propiedad elástica del cartílago. Por otro lado, el elevado contenido de agua hace que el tejido sea más compresible y permeable. Aunque las capas superficiales desempeñan un papel importante en el soporte de las cargas en el cartílago sano e intacto, la fibrilación en la zona superficial genera tensiones y deformidades mayores en la matriz sólida y una disminución de la capacidad para soportar cargas de peso. 47,48,49
En el transcurso de la enfermedad se producen alteraciones sobre el tejido sinovial, cartílago articular y hueso subcondral (Figura 3). 18,50
Figura 3. Alteraciones patológicas que ocurren en el tejido sinovial, cartílago articular y hueso subcondral.
Existen diferencias significativas entre el proceso de envejecimiento y el degenerativo desde el punto de vista macro, microscópico y bioquímico, que son importantes para identificar la presencia de gonartrosis (Cuadro 1). 18
Conclusiones
El cartílago articular es la estructura anatómica más afectada en la articulación por el proceso degenerativo. Se encuentra organizado por zonas y áreas, las que se afectan a medida que avanza la enfermedad. El origen de la destrucción del cartílago es enzimático y repercute en las demás estructuras como el tejido sinovial y hueso subcondral. Es importante conocer las diferencias entre el envejecimiento y la afección degenerativa de este tejido.
