Kolagen typu II w profilaktyce i terapii patologii chrząstki stawowej

Transkrypt

1 Kolagen typu II w profilaktyce i terapii patologii chrząstki stawowej Wstęp Przeprowadzone w Polsce badania epidemiologiczne szacują, że zmiany zwyrodnieniowe stawów dotyczą około 8 mln ludzi, a według danych WHO patologie chrząstki stawowej stanowią drugą najczęstszą chorobę w Europie Zachodniej, a trzecią w Europie Środkowej i Wschodniej. W związku z wzrastającą zapadalnością na choroby kości i stawów w wielu krajach, także w Polsce, wprowadzone zostały programy zmierzające do ograniczenia przedwczesnej zachorowalności i zapobiegania jej negatywnym skutkom. Problem osteoartrozy osiągnął bowiem poziom choroby cywilizacyjnej, która implikuje znaczne obciążenie systemów opieki zdrowotnej. Jej konsekwencje ekonomiczne wynikają między innymi z faktu, że jest to najczęstsza przyczyna długotrwałej niezdolności do pracy, która jednocześnie może wymagać kosztownego leczenia metodą endoprotezoplastyki. Mechanizmy prowadzące do rozwoju choroby zwyrodnieniowej stawów związane są przewlekłym zaburzeniem równowagi pomiędzy procesami degeneracji i odbudowy chrząstki stawowej. Zakres zmian patologicznych nie ogranicza się jednak do samej chrząstki stawowej i wraz z postępem choroby obejmuje pozostałe struktury stawu. W etiologii choroby zwyrodnieniowej stawów udział biorą czynniki genetyczne, mechaniczne, zapalne i związane z procesem starzenia. Podłoże genetyczne wykazuje złożony charakter i obejmuje zmiany dotyczące genów odpowiedzialnych zarówno za wywołanie stanu zapalnego, przebudowy kostnej, jak i tych, które bezpośrednio determinują wytrzymałość tkanki chrzęstnej. Za kluczowe w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawów uważa się czynniki mechaniczne, które wpływają na metabolizm tkanek tworzących staw. Przeprowadzone badania wykazały, że ciągłe obciążenie przekraczające fizjologiczne normy dla stawów, prowadzi do zaburzeń równowagi metabolicznej utrzymywanej przez chondrocyty. Podłoże zapalne patologii stawów uważano do niedawna za zarezerwowane dla chorób reumatycznych o podłożu autoimmunologicznym (np. RZS), jednak wykazano, że mniej nasilony proces zapalny odgrywa także rolę w uszkodzeniu zwyrodnieniowym stawów. Zasadniczą funkcję w utrzymaniu fizjologicznej równowagi pomiędzy procesami katabolicznymi i anabolicznymi przebiegającymi w tkance stawowej pełnią chondrocyty. Komórki te odpowiadają za produkcję macierzy pozakomórkowej, której chrząstka stawowa zawdzięcza swoje właściwości mechaniczne i biologiczne. Z budowy tkanki wynika jednocześnie sposób, w jaki odżywiane są jej komórki. Chrząstka stawowa nie jest unaczyniona w krew, pozbawiona jest także naczyń limfatycznych i nerwów. Jej odżywianie odbywa się jedynie po przez dyfuzję płynu międzykomórkowego z przyległej kości i płynu maziowego. Taka budowa tkanki zdecydowanie ogranicza możliwości regeneracyjne i sprawia, że do jej prawidłowego zaopatrzenia w składniki odżywcze konieczne jest zachowanie ruchu przy zastosowaniu odpowiedniego obciążenia powierzchni stawowych. W skład macierzy pozakomórkowej wchodzą: woda, białka kolagenowe (60% suchej masy) i agregaty proteoglikanów (30% suchej masy). Gęsto ułożone włókna kolagenowe zbudowane są przede wszystkim z kolagenu typu II, w mniejszym stopniu z kolagenu typu IX i XI. Głównym składnikiem proteoglikanów są zaś glukozaminoglikany (GAG), których większość wiąże się z białkami tworząc wielkocząsteczkowe składniki macierzy pozakomórkowej. Do GAG o największym znaczeniu w budowie tkanki stawowej zalicza się: kwas hialuronowy i siarczan chondroityny. Interakcja pomiędzy kolagenem macierzy pozakomórkowej i proteoglikanami pełni istotną funkcję w utrzymaniu prawidłowej czynności chrząstki. W sytuacji patologicznej dochodzi do przyspieszenia katabolizmu kolagenu z jednoczesną utratą

2 proteoglikanów. Straty te przerastają możliwości regeneracyjne chondrocytów prowadząc do destabilizacji procesów metabolicznych zachodzących w chrząstce na rzecz katabolizmu. Przeprowadzone badania na wyhodowanych tkankach dowodzą, że regularne, fizjologiczne obciążanie stawu z zachowaniem przerw stymuluje produkcję kolagenu typu II i agrekanu przez chondrocyty. Pozwala to utrzymać homeostazę macierzy pozakomórkowej [1,2]. Efekt odwrotny uzyskano w badaniach z zastosowaniem ciągłego obciążenia tkanek z natężeniem przekraczającym normy fizjologiczne [3]. W związku z narastającymi konsekwencjami zdrowotnymi, społecznymi i ekonomicznymi rozpowszechnienia chorób chrząstki stawowej intensywnie poszukiwane są metody leczenia tej grupy schorzeń. Do tej pory brak jest badań, które wykazałyby jednoznaczną skuteczność któregoś leku w zahamowaniu procesów degeneracyjnych zachodzących w przebiegu choroby zwyrodnieniowej stawów. Nieodłącznym elementem terapii i profilaktyki jest postępowanie niefarmakologiczne. Obejmuje ono zarówno edukację pacjentów, działania zmierzające do redukcji czynników ryzyka, ograniczenia niekorzystnego wpływu na układ kostno-stawowy otyłości, unieruchomienia czy też nadmiernego obciążania stawów, a także rehabilitację ruchową. Interwencja farmakologiczna w chorobach chrząstki stawowej ogranicza się przede wszystkim do zmniejszania dolegliwości bólowych poprzez stosowanie leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych. Od niedawna wykorzystywane są również metody dostawowych iniekcji preparatów sterydowych i kwasu hialuronowego, które wydają się skuteczne w krótkoterminowej obserwacji, jednak wiążą się z podwyższonym ryzykiem komplikacji i działań niepożądanych. Odmiennie przedstawiają się schematy leczenia w reumatoidalnym zapaleniu stawów (RZS) ukierunkowane na chorobę podstawową i związany z nią stan zapalny, jednakże także w ich przypadku skuteczność dostępnych metod nie jest zadowalająca. Kolagen typu II wyniki badań Od dłuższego czasu stosuje się we wspomagającym leczeniu i profilaktyce patologii chrząstki stawowej zajmują suplementy diety, które najczęściej zawierają związki chondroityny, glukozaminy i kwas hialuronowy. Stosunkowo od niedawna wykorzystywane są preparaty zhydrolizowanego kolagenu. Wyniki badań nad jego zastosowaniem w profilaktyce, ograniczaniu dolegliwości związanych z chorobą zwyrodnieniową stawów i leczeniu zapalnych schorzeń chrząstki stawowej są obiecujące. Suplementacja form zhydrolizowanych kolagenu typu II ma zadanie wspierać procesy anaboliczne zachodzące w chrząstce stawowej. Poprzez dostarczenie substratów niezbędnych do produkcji endogennego kolagenu typu II możliwe staje się utrzymanie równowagi w zakresie procesów metabolicznych chrząstki. Przeprowadzone badania naukowe udowodniły, że taka stymulacja chondrocytów do syntezy kolagenu przynosi oczekiwane rezultaty i może stać się narzędziem w terapii chorób chrząstki stawowej [4]. Prowadzone obserwacje dostarczyły także obiektywnych dowodów na skuteczność doustnie przyjmowanych hydrolizatów zawierających substraty do produkcji kolagenu. W przeprowadzonym na myszach eksperymencie wykazano, że podane parenteralnie hydrolizaty ze znakowanym węglem aminokwasu proliny wykrywane były w tkankach, ze szczególnie długo utrzymującym się gromadzeniem jej w chrząstce stawowej [5]. Korzystne zmiany w zakresie zawartości macierzy pozakomórkowej chrząstek stawowych kolan stwierdzono także u ludzi. Celem zaobserwowania efektów stosowania zhydrolizowanego kolagenu przez okres 24 tygodni posłużono się badaniem metodą rezonansu magnetycznego. Wykorzystanie metody opóźnionego wzmocnienia pokontrastowego pozwoliło stwierdzić istotne różnice w składzie proteoglikanów chrząstki stawowej osób przyjmujących kolagen w porównaniu do próby

3 kontrolnej placebo [6]. Tym samym już pod koniec ubiegłego wieku kolagen w postaci zhydrolizowanej stał się obiektem zainteresowania, jako nowy środek do walki z chorobami kości i stawów o wysokim profilu bezpieczeństwa i możliwym do stosowania w przewlekłej terapii [7]. Skuteczność i bezpieczeństwo stosowania kolagenu typu II w leczeniu choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego oceniono m.in. porównując go z efektami terapii z użyciem glukozaminy i chondroityny. Do tego celu posłużono się wynikami meta-analizy badań nad skutecznością glukozaminy i chondroityny w porównaniu do placebo. Suplementy zawierające te substancje były skuteczne w przypadku umiarkowanego i ciężkiego zwyrodnienia kolan. Zastosowanie kolagenu typu II okazało się jednak w obserwacji 90- dniowej przynosić większą redukcję wyników w punktacji WOMAC (Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index) oceniającej ból, sztywność i upośledzenie funkcji ruchowej. Suplementacja diety preparatami kolagenu była również skuteczniejsza od podaży chondroityny i glukozaminy, gdy wzięto pod uwagę zmniejszenie dolegliwości bólowych mierzonych za pomocą wizualnej skali analogowej (VAS, visual analogue scale) i wartości wskaźnika Lequesne a. Tym samym wykazano, że poprzez poprawę sprawności w codziennym funkcjonowaniu kolagen przyczynia się do polepszenia jakości życia pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów kolanowych [8]. Ostatnie z opublikowanych wyników badań nad zastosowaniem zhydrolizowanego kolagenu oceniało efekty jego stosowania przez 6 miesięcy. Uczestnikami badania były osoby powyżej 50. roku życia zgłaszające bóle stawów o nasileniu 30 mm w skali VAS. Zdecydowano o nieselekcjonowaniu grupy ze względu na konkretną chorobę, ponieważ uznano, że same dolegliwości bólowe są najczęstszą motywacją sięgnięcia po dostępne bez recepty suplementy diety. Powyższe badanie wykazało, że suplementowanie diety kolagenem w dawce 1200 mg dziennie przez okres 6 miesięcy skutkuje lepszą odpowiedzią na leczenie (poprawa w skali VAS o co najmniej 20%) od podawania placebo. Autorzy publikując wyniki podkreślili jednocześnie znaczenie stosowania suplementu przez okres nie krótszy niż pół roku [9]. Zastosowanie zhydrolizowanego kolagenu okazuje się nie ograniczać wyłącznie do istniejących patologii chrząstki stawowej. Zgodnie z oczekiwaniami suplementacja diety w składniki odżywcze konieczne do prawidłowego metabolizmu tkanki chrzęstnej może ją chronić przez uszkodzeniami. Naukowcy przeprowadzili badanie w grupie sportowców, którzy narażeni są w znacznym stopniu na przeciążenia i mikrourazy chrząstki stawowej. W randomizowanym badaniu kontrolowanym placebo z podwójnie ślepą próbą 73 osobom podawano zhydrolizowany kolagen przez okres 24 tygodni. Jego wyniki potwierdziły skuteczność suplementacji diety kolagenem w zmniejszaniu dolegliwości bólowych stawów związanych z uprawianiem sportu [10]. Mechanizm potencjalnego wpływu niezdenaturowanych preparatów kolagenu II na degenerację chrząstki stawowej w reumatoidalnym zapaleniu stawów (RZS) odróżnia się od działania kolagenu zhydrolizowanego w procesach zwyrodnieniowych. Doustne przyjmowanie suplementów diety zawierających większe cząsteczki niedenaturowanego kolagenu ma za zadanie indukować tolerancję na antygeny, przeciwko którym organizm wytwarza autoprzeciwciała. Znane z innych zastosowań zjawisko wytwarzania tolerancji immunologicznej na przyjmowane doustnie cząsteczki zweryfikowano w terapii chorób zapalnych stawów (m. in. reumatoidalnego zapalenia stawów). Niezdenaturowany kolagen typu II w odpowiednio niskich dawkach okazał się wytwarzać tolerancję i skutecznie zmniejszać dolegliwości bólowe i obrzęki stawów [11,12]. Dodatkowo wykazano jego potencjał w ograniczeniu sztywności porannej, sztywności po odpoczynku, bólu

4 ograniczającego ruchy stawów, zapobiegając przy tym zmniejszeniu zakresu ruchów w stawie i utracie jego funkcji [13,14]. Podsumowanie Wyniki powyższych badań przyczyniły się do uwzględnienia suplementów diety zawierających kolagen typu II jako alternatywy także w farmakoterapii chorób stawów o podłożu reumatycznym [15]. Od dłuższego czasu na rynku dostępne są suplementy diety zawierające glukozaminę, siarczan chondroityny i kwas hialuronowy. Dwie pierwsze substancje wchodzą w skład proteoglikanów, z którymi wiąże się kwas hialuronowy tworząc charakterystyczne agregaty w macierzy pozakomórkowej chrząstek stawowych. Przypisywane im działanie anaboliczne na metabolizm chondrocytów było przedmiotem wielu badań, z których wynika, że wykazują one potencjał w łagodzeniu objawów chorób chrząstki stawowej [16,17]. Aktualne rekomendacje towarzystw reumatologicznych uwzględniają stosowanie siarczanu glukozaminy, chondroityny i kwasu hialuronowego w terapii choroby zwyrodnieniowej stawów, jako dodatkowych leków objawowych [18]. Choroby chrząstki stawowej stanowią istotny problem zdrowotny, społeczny i ekonomiczny. Wspólne wysiłki pacjentów i systemu opieki zdrowotnej powinny skupiać się na eliminacji czynników ryzyka rozwoju patologii stawów i tym samym zapobieganiu ich szerokim konsekwencjom. Do tego celu konieczne jest prowadzenie promocji zdrowia, zachęcającej do zmiany stylu życia i działań edukacyjnych zwiększających świadomość populacji. Jednym z ostatnich postępów w dziedzinie profilaktyki i leczenia chorób chrząstki stawowej są dostępne bez recepty suplementy diety. Zawierają one składniki o działaniu ochronnym w stosunku do chrząstki stawowej, a jednocześnie przyczyniające się do łagodzenia objawów istniejących chorób stawów. Dostępne opracowania naukowe mówią o braku wskazań do rutynowego codziennego stosowania suplementów diety, jednak zaznaczają ich korzystne działanie w łagodzeniu objawów choroby zwyrodnieniowej stawów [19,20]. Dodatkowo wykazano, że suplementy te cechuje wysoki profil bezpieczeństwa. Spośród dostępnych preparatów szczególnie warte rozważania w terapii dolegliwości stawowych wydają się być suplementy zawierające zhydrolizowany kolagen [8,21]. Wciąż jednak podkreśla się potrzebę przeprowadzenia wysokiej jakości badań dla precyzyjnego określenia wskazań do stosowania suplementów diety w patologiach stawów i dokładnej oceny ich skuteczności [20,22]. Piśmiennictwo: [1] Wolf A, Ackermann B, Steinmeyer J. Collagen synthesis of articular cartilage explants in response to frequency of cyclic mechanical loading. Cell Tissue Res Jan;327(1): [2] Sauerland K, Raiss RX, Steinmeyer J. Proteoglycan metabolism and viability of articular cartilage explants as modulated by the frequency of intermittent loading. Osteoarthritis Cartilage May;11(5): [3] Ackermann B, Steinmeyer J. Collagen biosynthesis of mechanically loaded articular cartilage explants. Osteoarthritis Cartilage Oct;13(10): [4] Oesser S, Seifert J. Stimulation of type II collagen biosynthesis and secretion in bovine chondrocytes cultured with degraded collagen. Cell Tissue Res Mar;311(3): [5] Oesser S, Adam M, Babel W, Seifert J. Oral administration of (14)C labeled gelatin hydrolysate leads to an accumulation of radioactivity in cartilage of mice (C57/BL). J Nutr Oct;129(10):

5 [6] McAlindon TE, Nuite M, Krishnan N, Ruthazer R, Price LL, Burstein D, Griffith J, Flechsenhar K. Change in knee osteoarthritis cartilage detected by delayed gadolinium enhanced magnetic resonance imaging following treatment with collagen hydrolysate: a pilot randomized controlled trial. Osteoarthritis Cartilage Apr;19(4): [7] Moskowitz RW. Role of collagen hydrolysate in bone and joint disease. Semin Arthritis Rheum Oct;30(2): [8] Crowley DC, Lau FC, Sharma P, Evans M, Guthrie N, Bagchi M, Bagchi D, Dey DK, Raychaudhuri SP. Safety and efficacy of undenatured type II collagen in the treatment of osteoarthritis of the knee: a clinical trial. Int J Med Sci Oct 9;6(6): [9] Bruyère O, Zegels B, Leonori L, Rabenda V, Janssen A, Bourges C, Reginster JY. Effect of collagen hydrolysate in articular pain: a 6-month randomized, double-blind, placebo controlled study. Complement Ther Med Jun;20(3): [10] Clark KL, Sebastianelli W, Flechsenhar KR, Aukermann DF, Meza F, Millard RL, Deitch JR, Sherbondy PS, Albert A. 24-Week study on the use of collagen hydrolysate as a dietary supplement in athletes with activityrelated joint pain. Curr Med Res Opin May;24(5): [11] Trentham DE, Dynesius-Trentham RA, Orav EJ, Combitchi D, Lorenzo C, Sewell KL, Hafler DA, Weiner HL. Effects of oral administration of type II collagen on rheumatoid arthritis. Science Sep 24;261(5129): [12] Barnett ML, Kremer JM, St Clair EW, Clegg DO, Furst D, Weisman M, Fletcher MJ, Chasan-Taber S, Finger E, Morales A, Le CH, Trentham DE. Treatment of rheumatoid arthritis with oral type II collagen. Results of a multicenter, double-blind, placebo-controlled trial. Arthritis Rheum Feb;41(2): [13] Bagchi D, Misner B, Bagchi M, Kothari SC, Downs BW, Fafard RD, Preuss HG. Effects of orally administered undenatured type II collagen against arthritic inflammatory diseases: a mechanistic exploration. Int J Clin Pharmacol Res. 2002;22(3-4): [14] Wei W, Zhang LL, Xu JH, Xiao F, Bao CD, Ni LQ, Li XF, Wu YQ, Sun LY, Zhang RH, Sun BL, Xu SQ, Liu S, Zhang W, Shen J, Liu HX, Wang RC. A multicenter, double-blind, randomized, controlled phase III clinical trial of chicken type II collagen in rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther. 2009;11(6):R180. [15] Kalden JR, Sieper J. Oral collagen in the treatment of rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum Feb;41(2): [16] Monfort J, Martel-Pelletier J, Pelletier JP. Chondroitin sulphate for symptomatic osteoarthritis: critical appraisal of meta-analyses. Curr Med Res Opin May;24(5): [17] McAlindon TE, LaValley MP, Gulin JP, Felson DT. Glucosamine and chondroitin for treatment of osteoarthritis: a systematic quality assessment and meta-analysis. JAMA Mar 15;283(11): [18] Klimiuk PA, Kuryliszyn-Moskal A. Choroba zwyrodnieniowa stawów. Reumatologia 2012; 50, 2: [19] Vista ES, Lau CS. What about supplements for osteoarthritis? A critical and evidenced-based review. Int J Rheum Dis May;14(2): doi: /j X x. [20] Van Vijven JP, Luijsterburg PA, Verhagen AP, van Osch GJ, Kloppenburg M, Bierma-Zeinstra SM. Symptomatic and chondroprotective treatment with collagen derivatives in osteoarthritis: a systematic review. Osteoarthritis Cartilage Aug;20(8): [21] Bello AE, Oesser S. Collagen hydrolysate for the treatment of osteoarthritis and other joint disorders: a review of the literature. Curr Med Res Opin Nov;22(11): [22] Henrotin Y, Lambert C, Couchourel D, Ripoll C, Chiotelli E. Nutraceuticals: do they represent a new era in the management of osteoarthritis? - a narrative review from the lessons taken with five products. Osteoarthritis Cartilage Jan;19(1):1-21.