Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

Boundary lubricants in osteoarthritic synovial fluid

Kosińska, Marta Krystyna


Originalveröffentlichung: (2012) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (4.371 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-90945
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/9094/

Bookmark bei del.icio.us


Universität Justus-Liebig-Universit√§t Gie√üen
Institut: Faculties of Veterinary Medicine and Medicine
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5952-1
Sprache: Englisch
Tag der m√ľndlichen Pr√ľfung: 28.08.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 05.12.2012
Kurzfassung auf Englisch: Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease characterised among others by the progressive loss of articular cartilage. Lubricin, hyaluronic acid (HA) and surface-active phospholipids contribute to the boundary lubrication provided by synovial fluid (SF). During OA, alterations in the concentrations of lubricin and HA impair the boundary lubricating ability of SF and may lead to increased friction and ultimately greater cartilage damage. In this line, the main hypothesis of the current study was that OA SF contains altered amounts of individual PL species, which might contribute to cartilage destruction during OA, and that these alterations are dependent on the stage of the disease.
Before starting the experiments, approval by the University ethics commission and the written informed consent of the patients were obtained. Qualitative and quantitative analyses of all phospholipids (PL) species were performed using electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS/MS) for human SF from healthy, rheumatoid arthritic (RA) and OA knee joints at different stages of the disease. Moreover, healthy and OA canine SF were also analysed in order to evaluate whether a canine model of OA reflects composition of PL species as found in human. In addition, the protein and mRNA expression pattern of surfactant proteins (SP-A, -D) was obtained in joint cells and SF.
The results of our lipidomic study provide for the first time a detailed overview of all PL species being present in human SF. Our analyses of SF indicate differences between healthy, OA and RA SF. Interestingly, SF from late stage of OA exhibited significantly higher concentrations of most of PL species when compared with healthy SF. More importantly, we provide first evidence that significant differences in PL composition exist between early and late stage of OA indicating, that PL composition of SF can serve as biomarker to distinguish between stages of OA. Moreover, the results obtained from human were confirmed by analysis of SF from canine model of OA. Our results also indicate a possible pathologic function of PL in the development of OA as based on their role in the boundary lubrication of joints as well as their biological activities. In addition, we provide several experimental proofs that human SF does not contain SP-A and ‚ÄďD.
In conclusion, our results support the hypothesis that alterations in composition and concentrations of PL species may also contribute to cartilage destruction during OA. Moreover, the specific PL pattern reflects stages of the disease. Hence, analysis of the SF lipidome can serve as a novel useful tool for diagnosis and prognosis of OA. Our data also indicate that surfactant proteins do not play any role in the boundary lubrication of joints.

Kurzfassung auf Deutsch: Arthrose, auch Osteoarthritis genannt, ist eine degenerative Gelenkerkrankung, die unter anderem durch einen fortschreitenden Verlust des Gelenkknorpels gekennzeichnet ist. Lubricin, Hyalurons√§ure (HS) und oberfl√§chenaktive Phospholipide (PL) der Synovialfl√ľssigkeit (SF) sind an deren F√§higkeit zur Grenzfl√§chenschmierung beteiligt W√§hrend der Arthrose kommt es zu Ver√§nderungen in den Konzentrationen an Lubricin und HS, wodurch die Grenzfl√§chenschmierung der SF beeintr√§chtigt wird, was zu einer erh√∂hten Reibung und letztlich zu gr√∂√üeren Knorpelsch√§den f√ľhren kann. Im Rahmen der vorliegenden Studie sollte daher die Hypothese gepr√ľft werden, dass arthrotische SF ver√§nderte Mengen an einzelnen PL-Spezies enth√§lt, die m√∂glicherweise zur Knorpelzerst√∂rung w√§hrend der Arthrose beitragen k√∂nnen und dass diese Ver√§nderungen abh√§ngig vom Stadium der Erkrankung sind.
Vor Beginn der Experimente wurde die Genehmigung durch die Ethikkommission der Universit√§t und eine schriftliche Einwilligung der Patienten eingeholt. Qualitative und quantitative Analysen der PL-Spezies wurden mit Hilfe der Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie (ESI-MS/MS) in humanen SF von gesunden, rheumatoid arthritischen und arthrotischen Kniegelenken verschiedener Krankheitsstadien durchgef√ľhrt. Dar√ľber hinaus wurden gesunde und arthrotische SF von einem Hundemodell der Arthrose analysiert um zu beurteilen, ob die SF eine √§hnliche Zusammensetzung der PL-Spezies aufweist wie humane SF. Zus√§tzlich wurde das Protein- und mRNA-Expressionsmuster der Oberfl√§chenproteine (SP-A und -D) in verschiedenen Zellen des Kniegelenks und der SF bestimmt.
Das Ergebnis unserer Lipidomik-Studie zeigt zum ersten Mal eine detaillierte √úbersicht √ľber alle PL-Spezies, die in humaner SF vorhanden sind. Unsere Analyse ergab, dass es Unterschiede zwischen gesunder, arthrotischer und rheumatoid arthritischer SF gibt. Interessanterweise zeigt SF aus dem sp√§ten Stadium der Arthrose eine signifikant h√∂here Konzentration der meisten PL-Spezies im Vergleich zur SF gesunder Spender. Noch wichtiger ist, dass der erste Nachweis erbracht werden konnte, dass signifikante Unterschiede in der PL-Zusammensetzung zwischen fr√ľhen und sp√§ten Stadien der Arthrose bestehen und dass die PL-Zusammensetzung der SF m√∂glicherweise als Biomarker genutzt werden kann, um zwischen den einzelnen Stadien der Arthrose unterscheiden zu k√∂nnen. Dar√ľber hinaus wurden die Ergebnisse aus der Untersuchung der humanen SF durch die Analyse der SF im Hundemodell der Arthrose best√§tigt. Unsere Daten deuten au√üerdem auf eine m√∂gliche Beteiligung der PL in der Pathogenese der Arthrose hin, da PL eine Rolle bei der Grenzfl√§chenschmierung der Gelenke spielen und sogar biologische Aktivit√§ten entfalten k√∂nnen. Dar√ľber hinaus k√∂nnen wir mehrere experimentelle Beweise erbringen, dass humane SF kein SP-A und -D enth√§lt.
Abschlie√üend l√§βt sich sagen, dass unsere Ergebnisse die Hypothese st√ľtzen, dass Ver√§nderungen in der Zusammensetzung und Konzentration der PL-Spezies zum Knorpelabbau w√§hrend einer Arthrose beitragen k√∂nnen. Zudem reflektiert das spezifische PL-Muster der einzelnen Krankheitsstadien das Fortschreiten der Arthrose. Daher kann vermutlich eine Bestimmung des Lipidoms, zumindest aber der PL-Zusammensetzung f√ľr die Diagnose und Prognose der Arthrose genutzt werden. Unsere Daten zeigen auch, dass die Oberfl√§chenproteine wie SP-A und -D an der Grenzfl√§chenschmierung der Gelenke nicht beteiligt sind.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand