Osteochondrale Verletzungen
Im Gegensatz zu Knorpelverletzungen verursachen Verletzungen, die den subchondralen Knochen brechen, Blutungen und Fibringerinnselbildung und aktivieren die Entzündungsreaktion . Bald nach der Verletzung bildet Blut, das aus den beschädigten Knochengefäßen entweicht, ein Hämatom, das die Verletzungsstelle vorübergehend ausfüllt. Fibrin bildet sich im Hämatom und Blutplättchen binden an fibrilläres Kollagen. Ein kontinuierliches Fibringerinnsel füllt den Knochendefekt und erstreckt sich über einen variablen Abstand in den Knorpeldefekt hinein. Thrombozyten innerhalb des Gerinnsels setzen vasoaktive Mediatoren und Wachstumsfaktoren oder Zytokine frei (kleine Proteine, die mehrere Zellfunktionen beeinflussen, einschließlich Migration, Proliferation, Differenzierung und Matrixsynthese). Zu diesen Zytokinen gehören Transforming Growth Factor Beta und Platelet-derived Growth factor. Knochenmatrix enthält auch Wachstumsfaktoren, einschließlich transformierender Wachstumsfaktor Beta, morphogenes Knochenprotein, aus Blutplättchen abgeleiteter Wachstumsfaktor, insulinähnlicher Wachstumsfaktor I, insulinähnlicher Wachstumsfaktor II und andere. Die Freisetzung dieser Wachstumsfaktoren kann eine wichtige Rolle bei der Reparatur von osteochondralen Defekten spielen. Insbesondere stimulieren sie die vaskuläre Invasion und Migration von undifferenzierten Zellen in das Gerinnsel und beeinflussen die proliferativen und synthetischen Aktivitäten der Zellen. Kurz nach dem Eintritt in den Gewebedefekt vermehren sich die undifferenzierten Mesenchymzellen und können beginnen, eine neue Matrix zu synthetisieren. Innerhalb von 2 Wochen nach der Verletzung nehmen einige Mesenchymzellen die abgerundete Form von Chondrozyten an und beginnen, eine Matrix zu synthetisieren, die Kollagen Typ II und eine relativ hohe Konzentration an Proteoglykanen enthält. Diese Zellen produzieren Regionen von hyalinähnlichem Knorpel in den chondralen und Knochenteilen des Defekts. Sechs bis acht Wochen nach der Verletzung enthält das Reparaturgewebe im chondralen Bereich osteochondraler Defekte viele chondrozytenähnliche Zellen in einer Matrix, die aus Kollagen Typ II, Proteoglykanen, Kollagen Typ I und nichtkollagenen Proteinen besteht. Im Gegensatz zu den Zellen im chondralen Teil des Defekts produzieren die Zellen im knöchernen Teil des Defekts unreifen Knochen, faseriges Gewebe und hyalinartigen Knorpel. Im Laufe der Zeit baut sich dieses Gewebe zu normalem Knochen um.
Das chondrale Reparaturgewebe hat typischerweise eine Zusammensetzung und Struktur, die zwischen der von Hyalinknorpel und Fibrocartilage liegt, und es repliziert selten, wenn überhaupt, die aufwendige Struktur von normalem Gelenkknorpel . Gelegentlich bleibt das Knorpelreparaturgewebe unverändert oder baut sich progressiv um, um eine funktionelle Gelenkoberfläche zu bilden. Bei den meisten großen osteochondralen Verletzungen zeigt das chondrale Reparaturgewebe jedoch Anzeichen für eine Erschöpfung der Matrix-Proteoglykane, Fragmentierung und Fibrillation, eine Erhöhung des Kollagengehalts und einen Zellverlust mit dem Auftreten von Chondrozyten innerhalb eines Jahres oder weniger. Die verbleibenden Zellen nehmen oft das Aussehen von Fibroblasten an, da die umgebende Matrix hauptsächlich aus dicht gepackten Kollagenfibrillen besteht. Dieses fibröse Gewebe fragmentiert normalerweise und zerfällt oft, wobei Bereiche mit freiliegendem Knochen zurückbleiben. Die minderwertigen mechanischen Eigenschaften des chondralen Reparaturgewebes können für seine häufige Verschlechterung verantwortlich sein . Selbst Reparaturgewebe, das osteochondrale Defekte erfolgreich füllt, ist weniger steif und durchlässiger als normaler Gelenkknorpel, und die Orientierung und Organisation der Kollagenfibrillen selbst im hyalinähnlichsten Knorpelreparaturgewebe folgt nicht dem Muster, das bei normalem Gelenkknorpel zu beobachten ist. Darüber hinaus können die Reparaturgewebezellen die normalen Beziehungen zwischen Matrixmakromolekülen, insbesondere die Beziehung zwischen Knorpelproteoglykanen und dem Kollagenfibrillennetzwerk, nicht herstellen. Die verringerte Steifigkeit und die erhöhte Permeabilität der Reparaturknorpelmatrix können die Belastung des makromolekularen Gerüsts während der gemeinsamen Verwendung erhöhen, was zu einer fortschreitenden strukturellen Schädigung des Matrixkollagens und der Proteoglykane führt, wodurch die Reparaturchondrozyten übermäßigen Belastungen ausgesetzt werden und ihre Fähigkeit, die Matrix wiederherzustellen, weiter beeinträchtigt wird.
Klinische Erfahrungen und experimentelle Studien legen nahe, dass der Erfolg der chondralen Reparatur bei osteochondralen Verletzungen in gewissem Maße von der Schwere der Verletzung abhängen kann, gemessen am Volumen des verletzten Gewebes oder der Oberfläche des Knorpels und dem Alter des Individuums . Kleinere osteochondrale Defekte, die die Gelenkfunktion nicht verändern, heilen vorhersehbarer ab als größere Defekte, die die Belastung der Gelenkfläche verändern können. Mögliche altersbedingte Unterschiede bei der Heilung von chondralen und osteochondralen Verletzungen wurden nicht gründlich untersucht, aber der Knochen heilt bei Kindern schneller als bei Erwachsenen, und die Gelenkknorpelchondrozyten bei skelettunreifen Tieren zeigen eine bessere proliferative Reaktion auf Verletzungen und synthetisieren größere Proteoglykanmoleküle als die von reifen Tieren . Darüber hinaus hat ein wachsendes Synovialgelenk das Potenzial, die Gelenkfläche umzugestalten, um die mechanischen Anomalien zu verringern, die durch einen chondralen oder osteochondralen Defekt verursacht werden.