Durante o período de desenvolvimento ósseo, existem dois locais de cartilagem especializada em crescimento, nas porções terminais dos ossos longos. O primeiro é a fise, ou placa de crescimento fisária, que está presente de cada lado do centro primário de ossificação e é responsável pelo crescimento longitudinal dos ossos. O segundo é a placa de cartilagem epifisária presente entre os centros secundários de ossificação e a cartilagem articular que se encontra sobrejacente, formando uma unidade conhecida como complexo de cartilagem articular – epifiseal (AECC). Esta unidade é responsável pela forma das extremidades dos ossos longos e pelo crescimento radial. Nela, a camada articular permanece por toda a vida adulta e não contribui para o crescimento. Na placa fisária, a cartilagem de crescimento é substituída por osso através de um processo sequencial de proliferação celular, síntese de matriz extracelular (MEC), hipertrofia celular, mineralização de matriz e invasão vascular, conhecido como ossificação endocondral (LEFEBVRE; SMITS, 2005). A vantagem deste processo é que o crescimento ocorre pela contínua adição de cartilagem e subsequente reposição por osso, de forma que o indivíduo é capaz de suportar peso à medida que o crescimento ocorre.
Os condrócitos, tanto na cartilagem de crescimento fisária como epifisária, estão organizados em quatro zonas distintas, que refletem as mudanças que ocorrem durante o processo de ossificação endocondral. A primeira, a zona de repouso, contém condrócitos que se dividem raramente. Eles funcionam como precursores daqueles da segunda zona, a zona proliferativa, na qual a s células se dividem rapidamente. Na cartilagem de crescimento fisária os condrócitos em proliferação formam colunas facilmente identificáveis, enquanto na cartilagem de crescimento epifisária (AECC) esta organização em colunas é menos óbvia, com as células formando aglomerados. Na terceira zona, a zona hipertrófica, condrócitos terminalmente diferenciados aumentam significativamente de volume, secretando e mantendo uma matriz altamente especializada, cuja função é promover a calcificação da cartilagem, que servirá como molde para a formação do osso, pelos osteoblastos. Na zona de calcificação, a
quarta, os osteoclastos removem os septos transversos, permitindo a invasão de alças vasculares e células osteoprogenitoras nas lacunas deixadas pelos condrócitos hipertróficos terminais. O fator de crescimento vascular endotelial (VEGF), produzido pelos condrócitos hipertróficos, parece ser o fator necessário e responsável pelo crescimento de vasos para o interior da placa de crescimento (GERBER et al., 1999). A invasão da cartilagem por vasos sanguíneos é necessária para a conclusão da ossificação endocondral, conforme ilustrado pelo fato de que fatores genéticos, mecânicos, bioquímicos que provoquem perturbação da angiogênese resultarão em engrossamento da placa de crescimento epifiseal devido à expansão da zona hipertrófica (YTREHUS; CARLSON; EKMAN, 2007).
No AECC, os condrócitos mais próximos da superfície articular produzem a cartilagem articular. Condrócitos situados nas proximidades das epífises participam da ossificação endocondral da mesma forma como ocorre na fise. As cartilagens de crescimento fisária e da AECC são ambas susceptíveis a OC (DOUGLAS, 2003).
Já na linha de ossificação, os osteoblastos englobam as superfícies dos septos longitudinais remanescentes, que aparecem nos cortes histológicos como espículas de cartilagem calcificada, e depositam tecido ósseo sobre eles, formando a chamada espongiosa primária, constituída pela cartilagem calcificada, pela trama óssea e pelo osso lamelar. Este último, substitui tanto a cartilagem calcificada como o tecido ósseo depois da remoção condroclástica e do remodelamento osteoclástico, constituindo a zona mineralizada. A taxa de progresso da diferenciação e do crescimento, a direção do processo no espaço tridimensional e o momento de sua conclusão parecem ser afetados por fatores genéticos, nutricionais, metabólicos (incluindo hormônios) e mecânicos. Estímulos provenientes de forças mecânicas e de tensão aceleram o crescimento e a ossificação da cartilagem, enquanto cargas compressivas os inibem (YTREHUS; CARLSON; EKMAN, 2007).
A proliferação dos condrócitos na placa de crescimento está sob controle de um mecanismo de retroalimentação dependente da localização temporal e espacial, que envolve três moléculas sinalizadoras sintetizadas pelos condrócitos. São elas o peptídeo relacionado ao hormônio da paratireoide (PTHrP), o Indian hedgehog (Ihh) e o TGF-β. Este sistema regula a taxa na qual os condrócitos deixam a zona proliferativa e irreversivelmente tornam-se células hipertróficas, terminalmente diferenciadas. O PTHrP, um hormônio com homologia ao hormônio da paratireoide, é sintetizado e secretado pelas células peri articulares pericondriais e pelos condrócitos em desenvolvimento avançado. Ele facilita a contínua proliferação de condrócitos na placa de crescimento e inibe sua hipertrofia (JÜPPNER, 2000). Assim, um pool de células proliferativas é mantido e a diferenciação prematura em condrócitos pré-
hipertróficos e hipertróficos é evitada (GOLDRING; TSUCHIMOCHI; IJIRI, 2006). O Ihh é uma molécula secretada pelos condrócitos pré-hipertróficos e hipertróficos, que promove a proliferação dos condrócitos e fornece um sinal para a manutenção do PTHrP nas extremidades do osso em desenvolvimento. Ao inibir a maturação dos condrócitos, o PTHrP modula a ação do Ihh nas células próximas das extremidades ósseas. Finalmente, o TGF-β é produzido pelas células pericondriais e peri articulares para aumentar a síntese de PTHrP. Ele também age diretamente sobre os condrócitos, inibindo sua hipertrofia. Apesar do TGF-β inibir a hipertrofia dos condrócitos, ele mostrou-se capaz de induzir condrócitos pós- proliferativos a entrar em diferenciação precocemente e a induzir morte não fisiológica (não apoptótica) destas células.
Ainda que o sistema PTHrP-Ihh-TGF-β seja o regulador primário da proliferação celular na placa de crescimento, ele parece ser modulado por outras moléculas sinalizadores sistêmicas e locais (KRONENBERG, 2003; TRACY BALLOCK; O’KEEFE, 2003; PROVOT; SCHIPANI, 2005).
Os fatores de crescimento semelhantes à insulina tipo I e II (IGF-I e IGF-II) mostraram ser condrogênicos em culturas de condrócitos equinos, enquanto a insulina apresentou efeito preventivo sobre a morte celular de condrócitos, in vivo (HENSON et al., 1997). Alterações nas concentrações plasmáticas do IGF-1 mostraram estar relacionadas ao aparecimento de OC e OA em vários estudos (LEJEUNE et al., 2007), e a insulina está também relacionada a atividade metabólica do osso (DAVICCO et al., 1994). Cavalos com escores radiológicos mais elevados para OC apresentaram níveis significativamente inferiores de IGF-1 (SLOET VAN OLDRUITENBORGH-OOSTE; MOL; BARNEVELD, 1999), assim como o fizeram cavalos que sofriam de osteoartropatia degenerativa juvenil (LEJEUNE et al., 2007) e um grupo de cavalos puro sangue ingleses de dois anos de idade, submetido à exercícios em esteira (JACKSON et al., 2003). Contudo diferenças no IGF-1 sérico não puderam ser confirmadas observando-se somente os animais acometidos por OC, ou quando eles foram comparados com a população geral.
As BMPs são outro grupo de fatores de produção local que, além dos IGFs, podem induzir o crescimento do esqueleto, independentemente do Ihh. Elas são membros da superfamília TGF-β e a sinalização por estas proteínas estimula a proliferação dos condrócitos na cartilagem de crescimento, iniciando a condrogênese. A sinalização pelas BMPs também induz a expressão do Ihh, mas seus efeitos sobre a proliferação e hipertrofia dos condrócitos são independentes do Ihh. Da mesma forma o Ihh induz a expressão de várias BMPs, mas os efeitos do Ihh na proliferação dos condrócitos são independentes da sinalização das BMPs.
A presença de componentes da matriz extracelular (colágenos e proteoglicanas) também exerce efeitos mediados por receptores específicos, sobre o metabolismo celular (MACKIE et al., 2008).
O aumento de volume celular que ocorre nos condrócitos, à medida que eles sofrem hipertrofia, requer uma degradação da MEC na vizinhança destas células. A invasão da linha de ossificação requer uma degradação ainda mais extensa, mesmo que seletiva. As enzimas proteolíticas responsáveis por estes eventos de degradação são a MMP-13 e a MMP- 9, além das agrecanases. A expressão da MMP-13 pelos condrócitos é um pré-requisito para a invasão da cartilagem de crescimento por vasos sanguíneos, osteoclastos e células osteogênicas. Estas células são incapazes de penetrar as lacunas deixadas pela morte dos condrócitos, até que os septos transversais de matriz cartilagínea que os rodeiam tenham sido degradados pela MM- 13. A MMP-13 deixa os septos longitudinais intactos, mas permite a invasão das células presentes na linha de ossificação.
As áreas da cartilagem de crescimento que falham em sofrer calcificação da matriz ou invasão vascular, não se convertem em osso, e são identificáveis em cortes macroscópicos como zonas localizadas e de cartilagem bastante espessada, acompanhadas de uma junção osteocondral irregular. Em casos mais graves, a cartilagem que permanece é macia e avermelhada, e a medula óssea subjacente é edematosa e hiperêmica. Contudo, antes de ser macroscopicamente visível, a lesão típica da OC é caracterizada, histologicamente, por uma área focal de necrose confinada à cartilagem de crescimento e que não envolve a cartilagem articular suprajacente, nem o osso subcondral subjacente. Depois que uma fissura se forma na área de cartilagem necrótica e se estende através da cartilagem articular, com a formação de um flap ou um fragmento solto, a lesão é denominada de OCD. De fato, as lesões de OCD são caracterizadas por áreas de condronecrose, intimamente associadas a vasos necróticos e não perfundidos nos canais da cartilagem. Elas podem ser caracterizadas como fruto de uma necrose isquêmica da cartilagem de crescimento, iniciada por uma necrose dos vasos dos canais da cartilagem (YTREHUS; CARLSON; EKMAN, 2007). Contudo, como vimos anteriormente, estas lesões não são as únicas formas de manifestação das lesões osteocondrais juvenis (DENOIX et al., 2013).