Nutriția și degenerarea cartilajului articular
Yuze Wang
Departamentul de Ortopedie, al doilea spital al Universității medicale Shanxi, 382 Wuyi Road, Taiyuan, 030001 Republica Populară Chineză Shanxi
Lei Wei
Departamentul de Ortopedie, al doilea spital al Universității medicale Shanxi, 382 Wuyi Road, Taiyuan, 030001 Republica Populară Chineză Shanxi
Departamentul de Ortopedie, Școala Medicală Warren Alpert a Universității Brown/Spitalul Rhode Island, Suite 402A, 1 Hoppin Street, Providence, RI 02903 SUA
Lingyuan Zeng
Departamentul de Ortopedie, al doilea spital al Universității medicale Shanxi, 382 Wuyi Road, Taiyuan, 030001 Republica Populară Chineză Shanxi
Dongdong He
Departamentul de Ortopedie, al doilea spital al Universității medicale Shanxi, 382 Wuyi Road, Taiyuan, 030001 Republica Populară Chineză Shanxi
Xiaochun Wei
Departamentul de Ortopedie, Al doilea spital al Universității medicale Shanxi, 382 Wuyi Road, Taiyuan, 030001 Republica Populară Chineză Shanxi
Laboratorul cheie Shanxi pentru repararea leziunilor osoase și ale țesuturilor moi, 382 Wuyi Road, Taiyuan, 030001 Republica Populară Chineză Shanxi
Date asociate
Abstract
Scop
Pentru a determina importanța lichidului sinovial (SF) sau a măduvei osoase subcondrale (BM) ca surse nutritive în degenerescența cartilajului.
Metode
Iepurii masculi în vârstă de nouăzeci și cinci de luni au fost împărțiți aleatoriu în 5 grupe în funcție de sursele de nutriție: SFBM-ambele; Numai BM; Numai SF; None-SFBM; și mufă gratuită (fără restricții). Nutriția la dopuri osteocondrale cilindrice de 4 mm, create pe trohlea femurului distal, a fost obstrucționată de capacul din clorură de polivinil (PVC). Modificările cartilajului au fost evaluate după 4, 8 și 12 săptămâni prin histologie, imunohistochimie și PCR în timp real.
Rezultate
Cartilajul din grupul numai cu BM a suferit cele mai mari daune, urmat de grupurile None-SFBM și SF-only. Apoptoza a fost crescută numai în grupurile BM și None-SFBM, comparativ cu altele. Cartilajul a fost semnificativ mai subțire în toate punctele de timp în grupurile numai BM și None-SFBM în comparație cu SFBM-ambele și cu mufa Free, în timp ce în grupul numai SF, această diferență a apărut după 8 săptămâni. Comparativ cu SFBM-ambele și cu plugul liber, expresia mARN-urilor de colagen II și aggrecan în toate grupurile a fost scăzută, dar MMP-3 a crescut, respectiv.
Concluzie
Datele noastre indică faptul că nutriția derivată din SF este sursa dominantă de hrană pentru structura și funcția cartilajului adult. Deteriorarea cartilajului este observată atunci când singura sursă nutritivă este BM.
Material suplimentar electronic
Versiunea online a acestui articol (doi: 10.1007/s00167-012-1977-7) conține materiale suplimentare, care sunt disponibile utilizatorilor autorizați.
Introducere
Cartilajul articular este un țesut avascular [15] hrănit de două căi potențiale: difuzie din vasele osoase subcondrale și difuzie din lichidul sinovial. Importanța relativă a acestor căi este controversată [12]. Dovezile colectate au indicat că deficiențele în nutriția cartilajului ar putea fi unul dintre principalele motive pentru degenerarea acestui țesut [10, 14, 15, 25]. Studiile autoradiografice și de trasare la animale au indicat că, deși cartilajul articular imatur poate fi hrănit atât pe căile sinoviale, cât și pe cele subcondrale, cartilajul articular la animalele mature își derivă nutriția exclusiv din lichidul sinovial, din cauza barierei calcificate cu diviziunea subcondrală [21-23] . În afară de acestea, studiile la om efectuate de Maroudas și Bullough [20] au furnizat dovezi care indică faptul că doar la specimenele umane imature substanțele moleculare solubile ar putea pătrunde din cavitatea măduvei în cartilaj. Cu toate acestea, Greenwald și Haynes [9] au folosit tehnologie fluorescentă și trasatoare netoxică pentru a vizualiza mișcarea sângelui în capul femural uman și au observat că substanțele fluorescente din măduva osoasă ar putea pătrunde în țesuturile cartilajului la omul adult [1, 2, 9] .
În timp ce aceste studii sugerează că cartilajul articular poate fi hrănit atât prin căile măduvei osoase subcondrale, cât și pe cele sinoviale, importanța relativă a acestor două căi rămâne incertă. Ipoteza noastră este că atât căile de nutriție din măduva osoasă subcondrală, cât și lichidul sinovial joacă un rol critic în menținerea homeostaziei și funcției cartilajului normal la adulți. Scopul acestui studiu a fost de a determina relația dintre căile nutriționale și degenerarea cartilajului articular. Pentru a determina care dintre căile de nutriție (măduva osoasă subcondrală sau lichid sinovial) joacă un rol critic în menținerea homeostaziei și funcției cartilajului normal la adulți, am lipsit nutriția cartilajului articular numai de SF, BM, sau ambele SFBM, folosind un capac din PVC. Efectele privării de nutriție au fost evaluate în diferite momente de timp prin tomografie brută, analize histologice, imunohistochimie și PCR în timp real.
Materiale și metode
Model animal
A Diagrama modelului animal. A SFBM-ambele grup (menținerea nutriției atât din SF cât și din BM cu tubul din PVC deschis la ambele capete); Grup doar BM (nutriție numai BM, cu tubul din PVC blocat la capătul lichidului sinovial); c Grup numai pentru SF (nutriție numai pentru SF, cu tubul din PVC blocat la capătul măduvei osoase); d Grupul None-SFBM (nutriție obstrucționată atât din SF, cât și din BM prin blocarea ambelor capete ale tubului din PVC); e Grup de dopuri gratuite (acces nutrițional nerestricționat prin înlocuirea dopului osteocondral fără a-l înconjura într-un tub din PVC); 1. Femur. 2. Ligament colateral lateral. 3. Tibia. 4. Trohlea femurală. 5. Pahar sau tub din PVC. 6. Cartilaj superficial. 7. Stratul calcificat. 8. Osul subcondral. Intervenții chirurgicale la animale
A Aspect macroscopic. Scorul brut a arătat o creștere semnificativă a deteriorării cartilajului în grupurile numai BM și None-SFBM la 4, 8 și 12 săptămâni după operație. Medianele ± Intercartilă (M ± QR) stea P 0,82) și analiza grafică Bland - Altman (în intervalul sau mai mic de ± 1,96 deviație standard), respectiv.
Imuno-histochimie
S-au folosit doar probe de 4 săptămâni pentru colorarea colagenului de tip II (Histostain-SP Kits, Zymed, Carlsbad, CA Cat. # 95-9943) și PCR în timp real, din cauza probelor de cartilaj de 8 și 12 săptămâni fiind prea deteriorate pentru aceste analize, în special în grupul numai cu BM. Secțiunile au fost incubate cu un șoarece monoclonal Ab împotriva colagenului de tip II (20μg/mL; Cat. # Cp18 Calbiochem, Japonia), la 4 ° C peste noapte. Secțiunile de control negativ au fost incubate cu control izotip (25μg/mL; Cat. # MAB002 R&D Systems, Inc., Minneapolis, MN) în 0,01 M PBS. Ulterior, secțiunile au fost tratate secvențial cu anticorp secundar biotinilat gata de utilizare și conjugat streptavidină-peroxidă, urmat de dezvoltare standardizată în DAB. Fotografia a fost realizată cu Olympus BX51.