KULHAJÍCÍ MLADÝ PES SCHAWALDER P., STICH H., SPÄNHAUER Z., POLIKEIT A., FERGUSON S. I u mladých psù musíme vždy myslet na všechny pøíèiny, které vedou k poruchám lokomoce, stejnì jako u dospìlých psù. U dorùstajícího psa jsou významné a klinicky obzvlášt dùležité vyvojové vady skeletu (adekvátní terapie a profylaxe). Z tìchto dùvodù bude na tomto místì pøedevším popisován vliv okolí na dnes aktuální a pøibývající ortopedická onemocnìní z blahobytu a pokusíme se najít jejich spoleèného etiopatologického jmenovatele. Vlastní klinické inovované výzkumné projekty posledních dvaceti let, pøi nichž byly použity nejmodernìjší vyšetøovací metody, ukázaly, že vliv prostøedí hraje centrální úlohu v etiopatogenezi vìtšiny vývojových vad skeletu. Jako možné pøíèiny mohou být uvedeny banální fyzikální zákonitosti, které vycházejí z parametrù, jako je hmota (tìlesná hmotnost mláïat), zrychlení (radost z pohybu), pákový zákon (urychlený rùst), akce reakce (strukturální pøetížení) atd., a jako pùsobící mechanická síla (tzv. formující dráždìní!) pøímo ovlivòují tvarování rostoucích kostí a tím i skeletální geometrii a biomechanické pomìry. Takto zpùsobené nefyziologické biomechanické pøetížení vede opìt k tvorbì nitrokostních edémù (akutní reakce na pøetížení) a ke skleróze (chronická reakce na pøetížení). V kostní èásti, kterou nelze rozšíøit, se vytvoøí edém spojený s nevyhnutelnì zvýšeným nitrokostním tlakem, což má za následek kompresi cév, ischémii, hypoxémii a z toho vyplývající metabolickou acidózu a rovnìž porušený transport metabolitù. Následkem je úplné rozvrácení metabolického prostøedí a chybné vedení driving forces na celulární a subcelulární úrovni (RANK, RANKL, Osteopontin, Osteoprotergin a další). To vede k poruše kostní homeostázy a nedostaèující kostní trofice. Nakonec se z toho vyvine artropatie (osteolýza, degenerace, ruptury vazù, osteofytóza, osteonekróza, artróza) nebo také malformace skeletu. Mùže se zdát, že vyvojové vady skeletu, jako panostitis, hypertrofická osteodystrofie (HOD), kraniomandibulární osteopatie (CMOP), stejnì jako celkový komplex osteochondrózy (osteochondrosis dissecans) v kloubní oblasti OCD, metafyzární chondrózy (perzistující chrupavkový kónus), rozlièné podoby kloubní dysplazie (fragmentovaný processus anco- Parathormon Stimulace osteoklastù Odbourávání pomocí klastù (osteo/chondroklasty) zvápenatìní chrupavek a interteritoriální základní substance (interkollumnární septa Kalcitonin Hyperkalcitonismus =PTH antagoista je aktivován a brzdí PTH Excesivní krmení vápníkem Vit. D prostøedek pro resorpci kalcia ze støeva Hyperkalcémie Chybná interpretace: hyperkalcémie je chybnì interpretována jako následek hyperparatyreoidismu Porušení sept v této invazivní zónì (lakuny!) Perzistující septa Vniknutí sinusoidních kapilár =Vaskularizace Osteogeneze Primární spongióza Perzistující chrupavèitý kónus, chybìjící ostegeneze Haverská pøestavba Tabulka 1: Na levé stranì je ukázána normální enchondrální osifikace. Excesivní krmení kalciem (na pravé stranì), ještì zesílené vitaminem D 3, vede ke skeletální poruše rùstu. Aby se zabránilo nutritivnì indukované hyperkalcémií, je mobilizován kalcitonin. Pøitom je potlaèena èinnost osteoklastù, takže zvápenatìlá chrupavka a interteritoriálnì usazená základní kostní substance. Interkolumnární septa v transformaèní zónì chrupavek nemají potøebnou vaskularizaci. Tím nedojde k normální osifikaci. Chrupavková tkáò perzistuje, z toho rezultuje osteochondróza ve smyslu retardované mineralizace (perzistující chrupavkový kónus v rùstových štìrbinách, ztluštìní kloubních chrupavek v oblasti kloubní chrupavky). Tyto jemné chrupavèité struktury mohou být pùsobením síly znièeny a vedou ke klinicky manifestnímu onemocnìní skeletu. 130
VETERINÁRNÍ LÉKAØ ROÈNÍK 6 2008 ÈÍSLO 3 Kulhající mladý pes naeus, fragmentovaný processus coronoideus, s chondrózou sdružené distractio cubiti) jako i nekróza epifýzy (asepticka nekróza hlavice humeru a femuru), netraumatická epifyziolýza a další, vycházejí ze stejné etiopatogeneze, a vytváøí tím jednu nozologickou jednotku. Pro pochopení kauzálních souvislostí, které bìhem vývoje skeletu vedou k tìmto nosologickým onemocnìním, se pøedpokládají znalosti základních fyzikálnì-biomechanických zákonù, jako: m.a = F pákový zákon, akce = reakce, p = K/F atd., jako i hlavní biologické základní koncepty a principy na živých kostech, a to: Enchondrální rùst do délky Remodelace kostí Formující dráždìní impuls Syndrom kostìného kompartmentu (edém kosti) Pro memoria: Endochondrální rùst do délky Nepoškozený endochondrální rùst je pøedpokladem pro normální vývoj skeletu a pro tvorbu funkèních biomechanických pomìrù tabulka 1 vlevo. Nejèastìjší pøíèinou poruch vývoje skeletu je chybné krmení. Neadekvátní krmení vede k poruchám osifikace se všemi dùsledky. Nejèastìjší a nejzávažnìjší chybou z hlediska osteochondrózy a následných onemocnìní je nadmìrné podávání kalcia (tabulka 1). Nadmìrné podávání kalcia (tabulka 1 vpravo), ještì posílené podáváním vitaminu D 3, vede k porušenému skeletálnímu rùstu. Je mobilizován kalcitonin, aby pùsobil proti nutritivnì indukované hyperkalcémii. Pøitom je potlaèena èinnost osteoklastù, èímž chrupavka a meziteritoriálnì lokalizovaná základní kostní substance (interkolumnární septa v transformaèní zónì chrupavek) nejsou napojeny na potøebnou vaskularizaci. Tím je zabránìno normální osifikaci. Chrupavková tkáò perzistuje, což má za následek osteochondrózu ve smyslu minerální retardace (perzistující chrupavèitý kónus v rùstových štìrbinách, ztluštìní chrupavek v oblasti kloubù) Tyto jemné chrupavèité struktury mohou být pùsobením síly rozrušeny, a tím právì vést k patologickému, klinicky manifestnímu onemocnìní skeletu. Excesivní krmení kalciem a zvýšený pøívod vitaminu D 3 jsou bezpochyby centrální parametry v etiopatogenezi osteochondrózy. Pøesto nejsme schopni vyjasnit klinický obraz chondróz, neboś neadekvátní krmení by muselo mít vliv na celkovì systematický vývoj skeletu. Otevøené otázky * Proè neonemocní pøi excesivním krmení kalciem a zvýšeném pøísunu vit. D 3 všechny chrupavèité tkánì na celém se vyvíjejícím skeletu stejnou mìrou? * Proè se chondrózy vyskytují vždy na stejných predilekèních místech skeletu? * Proè se tato predilekèní místa mìní pøi malformacích a malpozicích a proè se vyskytují vždy tam, kde pùsobí nejvìtší a nepøimìøené síly? * Jakou roli sehrává fyzické pøetížení (nepøimìøené formující dráždìní, skleróza) a edémy kostí syndrom kostìného kompartmentu ve vývoji chondróz? Remodelace kostí Kosti se nacházejí ve stálé pøestavbì, která pøi normálních podmínkách kostní strukturu viditelnì nemìní (remodelace kostí, osteoklastické odbourávání a osteoblatická výstavba jsou v rovnováze). Pøitom dochází celoživotnì k pomalé náhradì (creeping substitution) kostní tkánì. Protože i kostní struktura trpí trvajícími mechanickými vlivy ve smyslu mechanické únavy materiálu, èímž vznikají mikrofraktury. Proto, jsou tyto pochody nezbytné, aby bylo možné porušené struktury odbourat a nahradit novou kostí (autoreparace). Také pøi hojení fraktur dochází k pøestavbì nebo odbourávání zlomeninového svalku nebo pøi chirurgických intervencích na kostech(korekèní osteotomie, parciální resekce s transplantací kostí) pùsobí remodelace kostí funkèní pøestavbu (obrázek 1 a, b, c, d, e). Kosti se pøitom orientují podle pùsobící mechanické síly ( formující impuls) a vytváøí všude kostní substanci tak, aby s nejménì možným množstvím materiálu byly vznikající síly pokud možno co nejlépe zachyceny a pøeneseny (minimální výstavba). a b c d e Obrázek 1 a, b, c, d, e: Pøestavba kostního štìpu jako pøíklad hluboce zasahující funkèní pøestavby. a) kostní cysta u osmiletého chlapce s plíživou frakturou. b) parciální resekce humeru a zavedený kostní štìp z tibie. c) rozšíøená tvorba svalku po šestnácti dnech. d) po dalších pìti týdnech je svalek pøestavìn, tvoøí se nová kompakta a dochází k pøestavbì štìpu. e) po tøech letech má humerus prakticky svoji normální formu a strukturu. Debrunner, A.E. Orthopedie, nakladatelství Hans Huber Bern,Stuttgart, Toronto Tyto mechanismy funkèního pøizpùsobení skeletu vznikají také pøi malformacích, malpozicích, nebo také pøi chronickému pøetížení kostí. Formující impuls Fyziologicky pùsobící síly ( formující impuls) jsou esenciálním základem pro normální vývoj kostí. Z tohoto rámce vyboèující parametry pùsobící zejména ve fázi vývoje skeletu odpovídající patologickým pomìrùm. Pokud dojde v genetickém rámci k razantnímu a již èasnì juvenilnímu rychlému rùstu (rameno páky!) 131
a odpovídajícímu váhovému pøírùstku (hmota m., pomìr rùstu, hmotnost) a navíc k vyslovené radosti z pohybu (zrychlení, pohyb, temperament), stane se rychle souhrnem tìchto jednotlivých parametrù k nefyziologickému a tìžkými následky provázejícímu maximálnímu zatížení (F) a tím vznikají nefyziologicky silné formující impulsy (m.a F), které vedou k chybnému vývoji skeletu. Tyto poznatky byly již v minulém století získány a publikovány (Wolf 1892: Zákon transformace, na základì Creeping substitution Roux 1895 Uèení o funkèním pøizpùsobení). a b c Obrázek 2: Pøíklad funkèního pøizpùsobení zatížených kostí: funkèní pøizpùsobení plateau tibiale k funkènímu kyèelnímu kloubu, šest let po typu-b-iiia rotaèní plastiky kyèelního kloubu po tumorem zpùsobené totální resekci femuru (Winkelmann, J. Bone and Joint Surgery, 82A, 814-828, 2000) Zmìny kostní formy a skeletové geometrie Pøetrvávající nepøimìøené formující impulsy, zpùsobené èasným juvenilním rùstem a pøírùstkem hmotnosti s pøekypující radostí z pohybu (m.a=f), vedou k syndromu antetorze (pøetoèení dopøedu). Tím vzniklá porušená geometrie konèetin (malformace, malpozice) vede k následným onemocnìním(napø. genu varum), a tím opìt k ektopickému maximálnímu zatížení s edémem a tvorbou sklerózy a nakonec k trofickým poruchám (osteochondróza, hypoplasie lat. condylu, later. luxace patelly). Morfologické zmìny struktury (skleróza, nekróza) Pokud jsou kostní struktury, ale i vazy akutnì pøetíženy, musí se vytvoøit rychle protitlak k neutralizaci pùsobících sil. Kost vytvoøí edém (akce=reakce). Tyto edémy jsou pomocí MRI velmi dobøe viditelné napø. u bìžcù maratónu. Edém kosti vede v pevné èásti kostí ke zvýšení nitrokostního tlaku a tím k nevyhnutelným vaskulárním, trofickým poruchám. Pøi déletrvajícímu chronickému pøetížení reagují kosti ve smyslu funkèního pøizpùsobení zesílením trajektorických struktur. Tím vznikne fokální skleróza, která je nepøístupná místnímu prokrvení a trofice. Syndrom kostního kompartmentu (edém kosti) Dlouholetá vlastní vyšetøení ukázala, že kosti reagují pøi akutním krátkodobém pøetížení (akce) vznikem edému kosti (reakce). Otok ve svých klinicko-patologických souvislostech mùže být velmi dobøe studován a sledován na modelu panostitidy. Pomocí osteomedulografie a MRI mùže být tento otok pøi panostitidì velmi dobøe ukázán. Rovnìž prostøednictvím MRI (s kontrastní látkou gadolinium) mùže být viditelná permeabilita cév, což vysvìtluje, že i ve vodì rozpustné proteiny se mohou dostat do intersticia (zvláštì pøi nadmìrném krmení proteiny), a tam jejich osmotickou aktivitou otok mùže ještì zesílit. Nitrokostní zvýšení tlaku, které je v nepohyblivé a neroztažitelné kostní èásti - kompartmentu zpùsobené otokem, mùže být dokázáno prostøednictvím mìøení vnitrokostního tlaku. Za tìchto podmínek dochází k ovlivnìní ovlivnìní kostní vaskularizace. Tím dochází k velmi bolestivé ischémii (hypoxémie, porušenému odsunu metabolitù, metabolická acidóza), které vedou k rozvratu biochemického prostøedí a chybnému øízení celulární a subcelulární oblasti (driving forces, jako RANK, RANKL, osteopontin, osteoprotegerin) a tak vede k poruše kostní homeostázy. Otok mùže být molekulami, jako jsou benzopyron nebo Ca-Debosilat (Cumartrin-D, Diavet, Postfach 43 CH-8806 Bäch, Schweiz, Tel. 41 (0)17850676 ) odbourán a onemocnìní velmi efektnì kauzálnì ošetøeno. Obrázek 3 a d: Pøíklad funkèního pøizpùsobení pøi biomechanickém pøetížení: Zesílený formující impuls (m.a = F) zpùsobí napø. na proximálním femuru funkèní pøizpùsobení geometrických pomìrù. Z toho rezultuje kolmé postavení a zvýšená antetorze krèku femuru. Spoleènì s dalšími predispozièními faktory mùže vést tato coxa valga antetorta k dysplazii kyèelního kloubu. Tato špatnì fungující kyèelní geometrie je korigována aktivní vnitøní rotací celých zadních konèetin. Toto vede kvùli stávajícímu úhlu kolen k x-postavení (genu valgum). Podle Wollfova zákona reagují distální konce konèetin korigovaným stoèením vnì a tím k syndromu antetorze. Takto získaným genu valgum pùsobí v oblasti pately nefyziologické vektory v laterálním smìru a vedou k luxaci patelly nebo k uvolnìné patelle, a tím k falešnému formujícímu impulsu, který má za následek hypo- nebo aplazii kondylù kolenního kloubu (dysplasie kolenního kloubu). Také v dalších úsecích skeletu dochází vzniklou malformací k funkèní trajektorické pøestavbì kosti a eventuálnì k následným onemocnìní. 132
VETERINÁRNÍ LÉKAØ ROÈNÍK 6 2008 ÈÍSLO 3 Kulhající mladý pes a b c d e Obrázek 4 a d: Na osteoporotickém kyèelním kloubu osmdesátileté ženy je funkèní výstavba kosti zvláštì dobøe viditelná. Pùsobící síly odpovídají tažným a tlakovým trajektorùm. b) Zakøivení tibie vede k masivnímu ztluštìní, zpevnìní (skleróza) v oblasti na tlak námáhané mediální kompakty. c) U syndromu krátké ulny zpùsobí patologické maximální zatížení v celé ulnární subchondrální kloubní oblasti (od processus anconaeus pøes incisura semilunaris až processus coronoideus) reaktivní sklerózu. Degenerativnì zmìnìný a drobnì fragmentovaný izolovaný processus anconaeus se hodí k patogenezi porušené trofiky. Dysplazie loketního kloubu je èasto sdružena s panostitidou. d) Chronicky pøetížený laterální kondylus femuru, také masivní sklerotizace v oblasti osteochondrosis dissecans a b c Obrázek 6 a, b, c,: a) Už pøi statickém pøedstavení je viditelné, že v oblasti incisura semilunaris dochází k zvýšené koncentraci sil. Pøi posunu kloubních komponent proti sobì jsou pøedevším exponované kostní výbìžky jako processus anconaeus a processus coronoieus pøetíženy (simulace distractio cubiti). Tím lze poprvé vùbec vysvìtlit, proè mohou tyto èásti kostí souèasnì onemocnìt. S èistì biomechanickogeometrickým pojetím není toto vysvìtlení možné. b. a c.) ukazují pøetížené oblasti in natura. Processus anconeus, incisura semilunaris a processus coronoideus vykazují barevnì poruchu prokrvení a poškození chrupavky. Málo pozornosti se vìnuje processus coronoideus lateralis (také zmìnìn v b). Obrázek 5 a: V MRI jsou otoky viditelné jako bílý signál. Vedle diafyzárního otoku pøi panostitidì jsou souèasnì zøetelné otoky, (poruchy vaskularizace!) v oblasti processus anconaeus, incisura semilunaris a processus coronoideus. Obrázek 5 b: Otok z pøetížení je viditelný na mediálním condylus humeri (OCD jako kissing lesion pøes fragmentovaný processus coronoideus). 133
V oblasti kloubù dochází ke stejným patologickým zmìnám a èasto jsou tato kloubní onemocnìní, zpùsobená otokem, sdružena s panostitidou a nalézají se na místech s extrémním zatížením (napø. distractio cubiti/ dysplazie loketního kloubu, DKK, chondrózy, nekrózy epifýz, v etiologii ruptura zkøížených vazù atd). Také anatomicky a geometricky zdravé klouby mohou pøi èasném juvenilním pøetížení onemocnìt tímto otokem (artritis z pøetížení). Také tady lze touto terapií otok odstranit a znovu vytvoøit eutrofiku a tím pøipravit cestu na spontánní zlepšení nebo dokonce vyhojení. Touto znovu dosaženou eutrofikou mohou jiné úèinné látky také lokálnì pùsobit. Pomocným vypoèítáním Finit-element na poèítaèovém modelu mohla být napø. na lokti ukázána koncentrace tlakù (obrázek a) a souhlasila pøesnì s klinickým obrazem (obrázek b, c). Tím lze vysvìtlit, proè se exaktnì na tìchto místech vyvíjí osteochondrosis dissecans a proè kostní struktury tvoøící klouby, jako processus anconaeus, incisura semilunaris a processus coronoideus, mohou spoleènì a souèasnì onemocnìt. Tento fenomén nelze vysvìtlit pouze biomechanickými úvahami (distractio cubiti, syndrom krátkého radia nebo ulny). Také geometricky a anatomicky normální, ale pøetížené klouby onemocní ve stejné míøe, mluví tato teze pro otokem a ischémií zpùsobenou porušenou trofiku a biochemický rozvrat. Pøi znalosti tìchto etiopatogenetických souvislostí je možné nemocem pøedcházet, klientùm pøesvìdèivì poradit a již pøi stávajícím onemocnìní jej adekvátnì a pøedevším kauzálnì, s co nejvíce slibujícím úspìchem léèit. Pøeklad originálního pøíspìvku z veterinär spiegel 1/06, str.: 6 12 Veterinärspiegel Verlag GmbH, Berlin 134