Effective lubrication of synovial joints is important to prevent cartilage degeneration and to keep the joints healthy. This paper sets out the basics of engineering lubrication with respect to the composition and properties of synovial fluid constituents. Two basic types of boundary lubrication are discussed: the presence of highly hydrophilic proteoglycans that provide a water liquid film, and the existence of multilamellar phospholipids lubricating layers at the surface ofarticular cartilage. Based on current knowledge, we may conclude that no single mechanism of boundary lubrication exists, and that effective boundary lubrication of synovial joints is maintained by the synergic effect of all synovial fluid constituents.
- MeSH
- bioinženýrství * MeSH
- fosfolipidy farmakologie MeSH
- glykoproteiny farmakologie MeSH
- hydrodynamika MeSH
- kloubní chrupavka fyziologie MeSH
- kyselina hyaluronová fyziologie MeSH
- lidé MeSH
- lubrikanty farmakologie MeSH
- nemoci chrupavky patofyziologie prevence a kontrola terapie MeSH
- osteoartróza patofyziologie prevence a kontrola terapie MeSH
- povrchové vlastnosti MeSH
- rozsah kloubních pohybů fyziologie MeSH
- synoviální tekutina fyziologie MeSH
- viskozita MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Synoviální tekutina (ST) v kloubech patří mezi významné fenomenální systémy v živé přírodě. Jedna z několika hlavních funkcí ST spočívá v adaptaci jejích viskózních vlastnosti na účinky smykových napětí. Důsledkem interakcí molekul povrchu artikulární chrupavky (ACH) s molekulami ST dochází k tokům ST ve směrech rotací a posunů bodů protilehlých povrchů ACH. ST velmi citlivě reaguje na velikosti smykových napětí a na rychlosti otáčení a posunů femorální a tibiální části kolenního kloubu při přechodech končetiny z flexe do extenze a naopak. Smyková napětí regulují v ST změny agregací makromolekul kyseliny hyaluronové. Vlivem rychlostí pootáčení a posunů povrchů ACH a vlivem rychlostí toků dochází ke změnám viskozity ST. Při valivých a posuvných pohybech femorální části kolenního kloubu a důsledkem viskozních vlastností ST dochází k rychlému snížení viskozity ST v místech největších rychlostí toků ST, tj. v rozhraní ST s povrchem ACH. Viskozita ST se směrem od protilehlých povrchů ACH směrem ke střednicové neutrální zóně (mezi povrchy ACH) zvětšuje. V neutrální zóně, vznikající v mezeře mezi artikulárními povrchy, dosahuje viskozita ST relativně větší hodnoty než u povrchů ACH.
Synovial fluid (SF) in joints belongs to significant phenomenal systems in living nature. One of several principal functions of SF consists in the adaptation of its viscose characdisteristics to the effects of shear stresses. The consequence of interactions of AC surface molecules with SF molecules are SF flows in directions of AC surface rotations. SF reacts very sensitively to the magnitude of shear stresses and to the velocity of the rotations and shifts of the femoral and tibial part of the knee joint when the lower extremity moves from flexion to extension and vice versa. Shear stresses regulate the changes of macromolecules of hyaluronic acid in SF. During the rolling movements of the femoral part of the knee joint and as a consequence of pseudoplastic properties of SF there is a fast growth in SF viscosity in places of the minimum velocities of SF, i.e. in the neutral zone. In the direction from the opposite AC surfaces towards the medial neutral zone (between AC surfaces) SF viscosity increases. In the neutral zone found in the gap between articular surfaces it reaches the higher value relatively.
- Klíčová slova
- viskozní vlastnosti,
- MeSH
- biomechanika fyziologie MeSH
- financování organizované MeSH
- kloubní chrupavka fyziologie patofyziologie patologie MeSH
- kloubní pouzdro fyziologie patofyziologie patologie MeSH
- klouby fyziologie patofyziologie patologie MeSH
- kyselina hyaluronová biosyntéza diagnostické užití MeSH
- lidé MeSH
- nemoci chrupavky etiologie patofyziologie patologie MeSH
- reologie MeSH
- statistika jako téma MeSH
- synoviální membrána fyziologie MeSH
- synoviální tekutina fyziologie MeSH
- viskozita MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- MeSH
- acidóza dietoterapie komplikace MeSH
- antropologie dějiny metody trendy MeSH
- biomechanika MeSH
- deformity nohy (od hlezna dolů) diagnóza etiologie terapie MeSH
- genetické nemoci vrozené diagnóza terapie MeSH
- kongresy jako téma MeSH
- lidé MeSH
- mezioborová komunikace MeSH
- neurologické poruchy chůze diagnóza terapie MeSH
- neuromuskulární nemoci diagnóza etiologie terapie MeSH
- podiatrie metody organizace a řízení trendy MeSH
- synoviální tekutina fyziologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- MeSH
- biomechanika MeSH
- financování organizované MeSH
- kyselina hyaluronová MeSH
- lidé MeSH
- reologie MeSH
- statistika jako téma MeSH
- synoviální tekutina fyziologie MeSH
- viskozita MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- abstrakty MeSH
PURPOSE OF THE STUDY A failure of total hip or knee artroplasty is associated with an increased production of joint fluid. This contains wear particles and host cells and proteins, and is assumed to be involved in the pathogenesis of aseptic loosening and periprosthetic osteolysis. This study investigated the effect of synovial fluid from patients with aseptically failed joint prostheses on osteoblast cultures. MATERIAL AND METHODS Synovial fluid samples were obtained from patients with failed total joint prostheses (TJP; n=36) and from control patient groups (n=16) involving cases without TJP and osteoarthritis, without TJP but with osteoarthritis, and with stable TJP. The samples were treated in the standard manner and then cultured with the SaOS-2 cell line which shows the characteristics and behaviour of osteoblasts. Each fluid sample was also examined for the content of proteins, cells and selected cytokines (IL-1?, TNF-&alfa;, IL-6, RANKL and OPG detected by ELISA). We tested the hypothesis assuming that the fluids from failed joints would show higher cytotoxicity to osteoblast culture and we also expected higher levels of IL-1?, TNF-&alfa;, IL-6, and RANKL in patients with TJP failure and/ or with more severe bone loss. The statistical methods used included the Kruskal-Wallis ANOVA and Mann-Whitney U test. RESULTS The fluids from failed TJPs showed the highest RANKL and the lowest OPG levels resulting in the highest RANKL/OPG ratio. However, there was no evidence suggesting that the joint fluids from failed TJPs would be more toxic to osteoblast culture than the fluids from control groups. In addition, no correlation was found between the fluid levels of molecules promoting inflammation and osteoclastic activity and the extent of bone loss in the hip (in terms of Saleh's classification) or the knee (AORI classification). In fact, the fluids from failed TJPs had higher protein levels in comparison with the controls, but the difference was not significant. DISCUSSION The finding of high RANKL levels and low OPG concentrations is in agreement with the theory of aseptic loosening and periprosthetic osteolysis. The other cytokines, particularly TNF-&alfa; and IL-1?, were found in low levels. This can be explained by the stage of particle disease at which the samples were taken for ELISA analysis. It is probable that the level of signal molecules reflects osteolytic process activity and is therefore not constant. The reason for no correlation found between cytokine levels and the extent of bone loss may also lie in the use of therapeutic classifications of bone defects that is apparently less sensitive to the biological activity of aseptic loosening and/or periprosthetic osteolysis. CONCLUSIONS Synovial fluids from failed total hip or knee joint prostheses are not toxic to osteoblast cultures. Cytotoxicity indicators and levels of pro-inflammatory and pro-osteoclastic cytokines (IL-1?, TNF-&alfa;, IL-6, RANKL and OPG) do not correlate well with the extent of periprosthetic bone loss.
- MeSH
- artróza kolenních kloubů chirurgie metabolismus MeSH
- artróza kyčelních kloubů chirurgie metabolismus MeSH
- interleukin-6 analýza MeSH
- kultivované buňky MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- ligand RANK analýza MeSH
- náhrada kyčelního kloubu MeSH
- osteoblasty cytologie MeSH
- osteoprotegerin analýza MeSH
- selhání protézy MeSH
- senioři MeSH
- synoviální tekutina fyziologie chemie MeSH
- TNF-alfa analýza MeSH
- totální endoprotéza kolene MeSH
- Check Tag
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
Jsou uvedeny možnosti laboratorního vyšetření synoviální tekutiny, vyšetření základní a speciální, interpretace a doporučení pro rutinní klinickou praxi.
The possibilities of laboratory examinations of synovial fluid, basic and particular tests, interpretations and references for routine clinical practice are presented.
Východisko. Dysfunkcia endokrinneho systému sa považuje za rizikový faktor vzniku reumatoidnej artritídy. Cieľom práce bolo vyšetrenie hladín vybraných hormónov v plazme a v exudátoch kolenného kĺbu u pacientov s reumatoidnou artritídou alebo osteartrózou, ktoré by mohli ovplyvňovať lokálny priebeh zápalu. Metódy a výsledky. Vyšetrilo sa 39 pacientov s reumatoidnou artritídou (22 žien, 17 mužov) a l2 osôb s osteoartrózou (6 mužov a 6 žien). V plazme a v exudáte z kolena sa stanovili hladiny kortizolu, 17-beta estradiolu, progesterónu, dehydroepiandrosterónu, testosterónu, aldosterónu, prolaktínu, inzulínu a C-peptidu použitím radioimunologických súprav. V plazme pacientov s reumatoidnou artritídou sa v porovnaní s osteoartrózou zistili zvýšené hladiny 17-beta estradiolu a inzulínu. Plazmatické koncentrácie ostatných sledovaných hormónov sa signifikantne nelíšili. V zápalovom exudáte kolena reumatikov sa našli zvýšené hladiny 17-beta estradiolu, progesterónu a aldosterónu. Hladiny ostatných hormónov v exudátoch reumatikov a pacientov s osteoartrózou sa signifikantne nelíšili. Stanovenie pomeru hladín 17-beta estradiolu ku kortizolu resp. dehydroepiandrosterónu alebo testosterónu však ukázalo zvýšené podiely estrogénov nad androgénmi a glukokortikoidami v exudátoch reumatikov. Závery. Výsledky ukázali, že nami sledované steroidné a peptidické hormóny sa dostávajú do exudátu kolenného kĺbu a po prvý raz bola popísaná prítomnosť inzulínu, aldosterónu a C-peptidu v synovialnej tekutine kolenného kĺbu. U reumatikov sa zistila výrazna prevaha hladín prozápalovo pôsobiacich estrogénov nad androgénami, čo ukazuje, že estrogény môžu aj lokálnym pôsobením ovplyvnovať priebeh zápaloveho procesu.
Background. Dysfunction of endocrine system is very likely one of the important risk factors involved in the pathogenesis of rheumatoid arthritis. The aim of the present study was to investigate the levels of selected hormones in plasma and in synovial fluid of knee joint of patients with rheumatoid arthritis or with osteoarthritis, which could affect the inflammatory processes. Methods and Results. Thirty nine patients with rheumatoid arthritis (22 females and 17 males) and 12 patients with osteoarthritis (6 females and 6 males) were investigated. Concentrations of the following hormones were determined in plasma and synovial fluids: cortisol, 17-beta-estradiol, progesterone, dehydroepiandrosterone, aldosterone, testosterone, prolactin, insulin and C-peptide by using radioimmunoassay kits. Increased levels of 17-beta-estradiol and insulin were found in patients with rheumatoid arthritis as compared to those with osteoarthritis. The plasma concentrations of other hormones under study were not significantly different in these groups of patients. Higher levels of 17-beta estradiol, progesterone and aldosterone were noted in inflammatory knee exudate of patients with rheumatoid arthritis. The levels of other hormones in exudates of patients with rheumatoid arthritis and those with osteoarthritis were not significantly different. The ratio of 17-beta estradiol / cortisol, 17-beta estradiol / testosterone and 17-beta estradiol / dehydroepiandrosterone showed increased proportions of estrogens over androgens or glucocorticoids in exudate from patients with rheumatoid arthritis. Conclusions. These results demonstrated that steroid and peptide hormones are transferred to synovial fluid of knee. The presence of insulin, C-peptide and aldosterone was described for the first time in synovial fluid. In patients with rheumatoid arthritis a predomination of the levels of proinflammatory estrogens over androgens was found in knee exudate. Also the levels of aldosterone and progesterone were elevated in inflammation knee exudate. This suggests that these hormones present in synovial fluid may affect the local rheumatoid inflammatory processes.
- MeSH
- aldosteron diagnostické užití MeSH
- estradiol diagnostické užití krev MeSH
- financování vládou MeSH
- inzulin diagnostické užití krev MeSH
- kohortové studie MeSH
- lidé MeSH
- osteoartróza patofyziologie MeSH
- progesteron diagnostické užití MeSH
- revmatoidní artritida patofyziologie MeSH
- synoviální tekutina fyziologie sekrece MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- MeSH
- insulinu podobný růstový faktor II analýza MeSH
- synoviální tekutina fyziologie MeSH
- Publikační typ
- kongresy MeSH
