Mechanobiology of Osteoarthritis: Interactions Between Mechanical Stress, Inflammation, and Joint Remodeling.

چکیده اصلی

Osteoarthritis (OA) is a multifactorial whole joint disease characterized by cartilage degeneration, subchondral bone remodeling, synovial inflammation, and progressive functional impairment. Increasing evidence suggests that OA is not simply a wear and tear disorder, but a mechanobiological disease in which abnormal mechanical stress interacts with inflammatory and metabolic pathways to drive joint degeneration. This review summarizes recent advances in the mechanobiology of OA, focusing on the interplay between mechanical stress, inflammation, and joint remodeling. We discuss the major mechanosensing and mechanotransduction mechanisms in chondrocytes, including primary cilia, integrins, the cytoskeleton, the LINC complex, and mechanosensitive ion channels such as TRPV4, TRPM7, and PIEZO channels. We further examine how these pathways regulate extracellular matrix homeostasis, chondrocyte fate, and the transition from anabolic maintenance to catabolic degeneration, as well as how altered joint loading affects subchondral bone remodeling through osteocyte responses, the RANK/RANKL/OPG axis, and Wnt/β-catenin signaling. Particular attention is given to the crosstalk between mechanotransduction and inflammatory signaling, including NF-κB, MAPK, and macrophage polarization pathways, which together amplify structural damage under pathological loading. Finally, we highlight emerging therapeutic strategies based on biomechanical modulation and mechano-inflammatory targeting. A better understanding of these integrated mechanisms may provide new insight into OA pathogenesis and support the development of disease-modifying therapies.

ترجمه فارسی چکیده

آرتروز (OA) یک بیماری مفصلی چندعاملی است که با تخریب غضروف، بازسازی استخوان زیرغضروفی، التهاب سینوویال و ناتوانی عملکردی پیشرو مشخص می‌شود. شواهد فزاینده نشان می‌دهد که OA یک بیماری مکانیک‌زیولوژیکی است که در آن استرس مکانیکی غیرطبیعی با مسیرهای التهابی و متابولیک تعامل می‌کند تا تخریب مفصل را هدایت کند. این مرور پیشرفت‌های اخیر در مکانیک‌زیولوژی OA را خلاصه می‌کند و بر تعامل بین استرس مکانیکی، التهاب و بازسازی مفصل تمرکز دارد. ما مکانیسم‌های اصلی حس‌گر مکانیکی و ترنسداکشن مکانیکی در سلول‌های غضروفی، از جمله سیتوزول، پیچک‌های اولیه، اینتگرین‌ها، مختصات LINC و کانال‌های یونی حساس به فشار مانند TRPV4، TRPM7 و کانال‌های PIEZO را بررسی می‌کنیم. ما همچنین بررسی می‌کنیم که این مسیرها چگونه تعادل ماتریس خارج سلولی، سرنوشت سلول‌های غضروفی و گذار از حفظ آنابولیک به تخریب کاتابولیک را تنظیم می‌کنند، و همچنین تأثیر بارگذاری تغییر‌یافته مفصل بر بازسازی استخوان زیرغضروفی از طریق پاسخ‌های استخوان‌ساز، محور RANK/RANKL/OPG و سیگنال‌دهی Wnt/β-catenin چگونه است. توجه ویژه‌ای به تعامل بین ترنسداکشن مکانیکی و سیگنال‌دهی التهابی، از جمله مسیرهای NF-κB، MAPK و پولاریزاسیون ماکروفاژ داده می‌شود که در بارگذاری بیماری‌زا، آسیب ساختاری را همزمان تقویت می‌کنند. در نهایت، استراتژی‌های درمانی نوظهور مبتنی بر تنظیم بیومکانیکی و هدف‌گیری مکانیک-التهابی را برجسته می‌کنیم. درک بهتر این مکانیسم‌های یکپارچه می‌تواند بینش جدیدی به پاتوژنز OA ارائه دهد و توسعه داروهای اصلاح‌کننده بیماری را پشتیبانی کند.

متن کامل اصلی