The effect of polystyrene sodium sulfonate grafting on polyethylene terephthalate artificial ligaments on in vitro mineralisation and in vivo bone tissue integration

This study investigates the impact of polystyrene sodium sulfonate (PolyNaSS) grafting onto the osseo-integration of a polyethylene terephthalate artificial ligament (Ligament Advanced Reinforcement System, LARS™) used for Anterior Cruciate Ligament (ACL). The performance of grafted and non-grafted ligaments was assessed in vitro by culturing human osteoblasts under osteogenic induction and this demonstrated that the surface modification was capable of up-regulating the secretion of ALP and induced higher level of mineralisation as measured 6 weeks post-seeding by Micro-Computed Tomography. Grafted and non-grafted LARS™ were subsequently implanted in an ovine model for ACL reconstruction and the ligament-to-bone interface was evaluated by histology and biomechanical testings 3 and 12 months post-implantation. The grafted ligaments exhibited more frequent direct ligament-to-bone contact and bone formation in the core of the ligament at the later time point than the non-grafted specimens, the grafting also significantly reduced the fibrous encapsulation of the ligament 12 months post-implantation. However, this improved osseo-integration was not translated into a significant increase in the biomechanical pull-out loads. These results provide evidences that PolyNaSS grafting improved the osseo-integration of the artificial ligament within the bone tunnels. This might positively influence the outcome of the surgical reconstructions, as higher ligament stability is believed to limit micro-movement and therefore permits earlier and enhanced healing.

Near infrared spectroscopy for rapid determination of Mankin score components : a potential tool for quantitative characterization of articular cartilage at surgery

PURPOSE The purpose of this study was to demonstrate the potential of near infrared (NIR) spectroscopy for characterizing the health and degenerative state of articular cartilage based on the components of the Mankin score. METHODS Three models of osteoarthritic degeneration induced in laboratory rats by anterior cruciate ligament (ACL) transection, meniscectomy (MSX), and intra-articular injection of monoiodoacetate (1 mg) (MIA) were used in this study. Degeneration was induced in the right knee joint; each model group consisted of 12 rats (N = 36). After 8 weeks, the animals were euthanized and knee joints were collected. A custom-made diffuse reflectance NIR probe of 5-mm diameter was placed on the tibial and femoral surfaces, and spectral data were acquired from each specimen in the wave number range of 4,000 to 12,500 cm(-1). After spectral data acquisition, the specimens were fixed and safranin O staining (SOS) was performed to assess disease severity based on the Mankin scoring system. Using multivariate statistical analysis, with spectral preprocessing and wavelength selection technique, the spectral data were then correlated to the structural integrity (SI), cellularity (CEL), and matrix staining (SOS) components of the Mankin score for all the samples tested. RESULTS ACL models showed mild cartilage degeneration, MSX models had moderate degeneration, and MIA models showed severe cartilage degenerative changes both morphologically and histologically. Our results reveal significant linear correlations between the NIR absorption spectra and SI (R(2) = 94.78%), CEL (R(2) = 88.03%), and SOS (R(2) = 96.39%) parameters of all samples in the models. In addition, clustering of the samples according to their level of degeneration, with respect to the Mankin components, was also observed. CONCLUSIONS NIR spectroscopic probing of articular cartilage can potentially provide critical information about the health of articular cartilage matrix in early and advanced stages of osteoarthritis (OA). CLINICAL RELEVANCE This rapid nondestructive method can facilitate clinical appraisal of articular cartilage integrity during arthroscopic surgery.

Eccentric knee-flexor strength and risk of hamstring injuries in Rugby Union: A prospective study

BACKGROUND Hamstring strain injuries (HSIs) represent the most common cause of lost playing time in rugby union. Eccentric knee-flexor weakness and between-limb imbalance in eccentric knee-flexor strength are associated with a heightened risk of hamstring injury in other sports; however these variables have not been explored in rugby union. PURPOSE To determine if lower levels of eccentric knee-flexor strength or greater between-limb imbalance in this parameter during the Nordic hamstring exercise are risk-factors for hamstring strain injury in rugby union. STUDY DESIGN Cohort study; level of evidence, 3. METHODS This prospective study was conducted over the 2014 Super Rugby and Queensland Rugby Union seasons. In total, 178 rugby union players (age, 22.6 ± 3.8 years; height, 185 ± 6.8 cm; mass, 96.5 ± 13.1 kg) had their eccentric knee-flexor strength assessed using a custom-made device during the pre-season. Reports of previous hamstring, quadriceps, groin, calf and anterior cruciate ligament injury were also obtained. The main outcome measure was prospective occurrence of hamstring strain injury. RESULTS Twenty players suffered at least one hamstring strain during the study period. Players with a history of hamstring strain injury had 4.1 fold (RR = 4.1, 95% CI = 1.9 to 8.9, p = 0.001) greater risk of subsequent hamstring injury than players without such history. Between-limb imbalance in eccentric knee-flexor strength of ≥ 15% and ≥ 20% increased the risk of hamstring strain injury 2.4 fold (RR = 2.4, 95% CI = 1.1 to 5.5, p = 0.033) and 3.4 fold (RR = 3.4, 95% CI = 1.5 to 7.6, p = 0.003), respectively. Lower eccentric knee flexor strength and other prior injuries were not associated with increased risk of future hamstring strain. Multivariate logistic regression revealed that the risk of re-injury was augmented in players with strength imbalances. CONCLUSION Previous hamstring strain injury and between-limb imbalance in eccentric knee-flexor strength were associated with an increased risk of future hamstring strain injury in rugby union. These results support the rationale for reducing imbalance, particularly in players who have suffered a prior hamstring injury, to mitigate the risk of future injury.

Biceps femoris architecture and strength in athletes with a prior ACL reconstruction

Purpose To determine if limbs with a history of anterior cruciate ligament (ACL) injury reconstructed from the semitendinosus (ST) display different biceps femoris long head (BFlh) architecture and eccentric strength, assessed during the Nordic hamstring exercise, compared to the contralateral uninjured limb. Methods The architectural characteristics of the BFlh were assessed at rest and at 25% of a maximal voluntary isometric contraction (MVIC) in the control (n=52) and previous ACL injury group (n=15) using two-dimensional ultrasonography. Eccentric knee-flexor strength was assessed during the Nordic hamstring exercise. Results Fascicle length was shorter (p=0.001; d range: 0.90 to 1.31) and pennation angle (p range: 0.001 to 0.006: d range: 0.87 to 0.93) was greater in the BFlh of the ACL injured limb when compared to the contralateral uninjured limb at rest and during 25% of MVIC. Eccentric strength was significantly lower in the ACL injured limb than the contralateral uninjured limb (-13.7%; -42.9N; 95% CI = -78.7 to -7.2; p=0.021; d=0.51). Fascicle length, MVIC and eccentric strength were not different between the left and right limb in the control group. Conclusions Limbs with a history of ACL injury reconstructed from the ST have shorter fascicles and greater pennation angles in the BFlh compared to the contralateral uninjured side. Eccentric strength during the Nordic hamstring exercise of the ACL injured limb is significantly lower than the contralateral side. These findings have implications for ACL rehabilitation and hamstring injury prevention practices which should consider altered architectural characteristics.

Belauneko ligamendu gurutzatuen hausturaren ondorengo kirol itzulera: 2 metodoen konparaketa

[EUS] Aurreko Ligamendu Gurutzatuen (ALG) lesioa gaur egun kirolean gehien ematen den lesioetako bat da. Lesio hau askoz ere ohikoagoa da emakumeengan, eta batez ere kontakturik gabeko egoeretan ematen da. Lesio honen tratamendu eta errekuperazio metodo desberdinak daude gaur egun. Lan honetan bi kasu desberdinen konparaketa egingo da, batez ere, operazio ondorengo errekuperazioan ematen diren desberdintasunetan, eta hauen emaitzetan zentratuz ondorioak atera ahal izateko.

Caractérisation d'un modèle animal de douleur articulaire associée à l'arthrose du genou chez le rat Sprague-Dawley

La douleur articulaire associée à l’arthrose est un problème clinique majeur, spécialement chez les personnes âgées. L’intensité de la douleur est souvent amplifiée lors de mouvement de l’articulation et principalement lors du soutien de la charge corporelle sur le membre lésé. Malheureusement, les traitements pharmacologiques proposés sont trop souvent associés à des effets secondaires néfastes et à une inefficacité pour le soulagement de la douleur à long terme. Divers modèles murins sont utilisés en laboratoire de recherche pour des études précliniques de molécules aux propriétés analgésiques. Une évaluation comparative de la réponse comportementale douloureuse des animaux d’un modèle d’instabilité articulaire induit par le sectionnement du ligament croisé antérieur accompagné d’une méniscectomie partielle (le modèle ACLT+pMMx) et d’un modèle de dégénérescence articulaire induite par le monoiodoacetate (le modèle MIA) a permis de sélectionner un modèle approprié pour la continuité du projet. Les deux modèles ont démontré des lésions tissulaires, mais le modèle MIA a démontré une réponse douloureuse plus prononcée que le modèle ACLT+pMMx. Par l’analyse de la démarche, le modèle MIA a démontré une boiterie claire dans le patron de la démarche des animaux qui est associée à une lésion unilatérale. Le modèle MIA a donc été choisi pour la suite du projet. La problématique principale dans la recherche sur la douleur associée à l’arthrose est une compréhension incomplète des mécanismes de douleur responsables de l’induction et du maintien de l’état de douleur. Il devient donc nécessaire d’améliorer nos connaissances de ces mécanismes en effectuant une caractérisation plus approfondie des modèles animaux employés pour l’évaluation de stratégies pharmacologiques analgésiantes. Afin de bien comprendre le modèle MIA, une caractérisation des événements moléculaires centraux lors de la progression du processus dégénératif des structures articulaires de ce modèle s’est effectuée aux jours 3, 7, 14, 21 et 28 post injection. Des mécanismes hétérogènes qui modulent l’information nociceptive en fonction de la progression temporelle de la pathologie ont été observés. Les changements du contenu i spinal des neuropeptides sélectionnés (substance P, CGRP, dynorphine A et Big dynorphine) ont débuté sept jours suivant l’injection de MIA. L’observation histologique a démontré que les dommages structuraux les plus importants surviennent entre les jours 14 et 21. C’est entre les jours 7 et 21 que les lésions démontrent le plus de similarités à la pathologie humaine. Cela suggère que lors d’une évaluation préclinique d’un traitement pharmacologique pour pallier la douleur articulaire utilisant le modèle MIA, l’étude doit tenir compte de ces événements afin de maximiser l’évaluation de son efficacité. Puisque les traitements pharmacologiques conventionnels proposés pour le soulagement de la douleur ne font pas l’unanimité en terme d’efficacité, d’effets non désirés et de coûts monétaires parfois onéreux, les molécules de dérivés de plante deviennent une alternative intéressante. L’eugénol, le principal constituant de l’huile de clou de girofle, a été administré oralement pour une période de 28 jours chez des rats ayant reçu l’injection intra-articulaire de MIA afin d’évaluer son efficacité pour le traitement de la douleur articulaire. L’eugénol à une dose de 40 mg/kg s’est révélé efficace pour l’amélioration du patron de la démarche des animaux ainsi que pour la diminution de l’allodynie mécanique secondaire. De plus, les concentrations spinales de neuropeptides pronocicepteurs ont diminué chez les animaux traités. Par une évaluation histopathologique, l’eugénol n’a démontré aucune évidence d’effets toxiques suite à une administration per os quotidienne pour une période prolongée. Ces résultats suggèrent le potentiel thérapeutique complémentaire de la molécule d’eugénol pour le traitement de la douleur articulaire.

Therapeutic potential of endothelin receptor type A and bradykinin receptor B1 dual antagonism in osteoarthritis treatment

Nous avons préalablement démontré que l'endothéline-1 (ET-1), un peptide vasoconstricteur de 21 acides aminés, joue un rôle central dans le métabolisme des tissus articulaires et a des fonctions cataboliques sur le cartilage articulaire dans l'ostéoarthrose, en liant son récepteur de type A (ETA). Suite à la relâche du nonapeptide vasodilatateur bradykinine (BK), et l'augmentation d'expression du récepteur B1 des kinines (BKB1), ces médiateurs engendrent un cycle d'inflammation, une destruction du cartilage, et une douleur articulaire. Lors de cette étude, l'efficacité thérapeutique des antagonistes spécifiques du ETA et/ou BKB1 dans un modèle animal d'ostéoarthrose a été testée. Notre hypothèse est que l'antagonisme va diminuer la progression de la pathologie et de la douleur articulaire. L'ostéoarthrose a été induite chez des rats par rupture chirurgicale du ligament croisé antérieur. Les animaux ont été traités par injections intra articulaire hebdomadaires des antagonistes peptidiques spécifiques du ETA et/ou BKB1. La douleur articulaire a été évaluée par le test d'incapacitance statique durant les deux mois postopératoires ; la morphologie articulaire a été examinée post mortem par radiologie et histologie. On constate que le traitement a diminué la douleur et a préservé la morphologie articulaire ; la double inhibition a été plus efficace que la simple inhibition. En conclusion, l'antagonisme double d'ETA et BKB1 améliore la douleur chronique et prévient la dégradation articulaire dans l'ostéoarthrose, ce qui suggère que ces récepteurs peuvent être des cibles thérapeutiques potentiels pour le traitement de cette pathologie.

Évaluation de la reconstruction des ligaments croisés post luxation aiguë du genou avec l’utilisation des ligaments synthétiques

La luxation du genou, bien que très rare, demeure une blessure dévastatrice car elle entraîne de multiples complications en raison de la nature complexe du traumatisme associé à cette lésion. La luxation peut résulter d'un traumatisme à haute ou basse énergie. Les blessures sévères aux ligaments et aux structures associées donnent à la luxation du genou un potentiel élevé d'atteinte fonctionnelle. Le traitement conservateur, qui était considéré comme acceptable auparavant, est maintenant réservé à un très faible pourcentage de patients. La reconstruction chirurgicale est maintenant préconisée dans la plupart des cas, mais de nombreuses options existent et le traitement chirurgical optimal à préconiser reste controversé. Certains chirurgiens recommandent la reconstruction complète de tous les ligaments endommagés le plus tôt possible, tandis que d'autres, craignant l’établissement d’arthrofibrose, limitent l'intervention chirurgicale immédiate à la reconstruction du ligament croisé postérieur et de l'angle postéro-externe. En raison des multiples structures endommagées lors d’une luxation du genou, les chirurgiens utilisent couramment la combinaison des autogreffes et des allogreffes pour compléter la reconstruction ligamentaire. Les complications associées au prélèvement de la greffe, l'allongement de la greffe, l’affaiblissement précoce du greffon ainsi que les risques de transmission de maladies ont poussé les chirurgiens à rechercher différentes options d’intervention. L'utilisation de matériaux synthétiques pour le remplacement du ligament lésé a été proposée dans les années ´80. Après une première vague d'enthousiasme, les résultats décevants à long terme et les taux élevés d'échec ont diminué sa popularité. Depuis lors, une nouvelle génération de ligaments artificiels a vu le jour et parmi eux, le Ligament Advanced Reinforced System (LARS) a montré des résultats prometteurs. Il a été utilisé récemment dans les reconstructions isolées du ligament croisé antérieur et du ligament croisé postérieur pour lesquelles il a montré de bons résultats à court et moyen termes. Le but de cette étude rétrospective était d'évaluer la fonction et la stabilité du genou après la luxation aiguë suivant la reconstruction des ligaments croisés avec le ligament artificiel de type LARS. Cette étude a évalué 71 patients présentant une luxation du genou et qui ont subi une chirurgie de reconstruction du ligament croisé antérieur et du ligament croisé postérieur à l'aide du ligament LARS. Suite à la chirurgie le même protocole intensif de réadaptation a été suivi pour tous les patients, où la mise en charge progressive était permise après une période d’environ 6 semaines pendant laquelle la force musculaire et la stabilité dynamique se rétablissaient. Les outils d’évaluation utilisés étaient le score Lysholm, le formulaire de «l’International Knee Documentation Committee», le «Short Form-36», les tests cliniques de stabilité du genou, l'amplitude de mouvement articulaire à l’aide d’un goniomètre et la radiographie en stress Telos à 30° et 90° de flexion du genou. Le même protocole d’évaluation a été appliqué au genou controlatéral pour des fins de comparaison. Les résultats subjectifs et objectifs de cette étude sont satisfaisants et suggèrent que la réparation et la reconstruction combinées avec ligaments LARS est une alternative valable pour le traitement des luxations aiguës du genou. Ces résultats démontrent que ces interventions produisent des effets durables en termes d’amélioration de la fonction et révèlent la durabilité à long terme des ligaments artificiels LARS. Les patients sont à la fois plus autonomes et plus satisfaits avec le temps, même si la luxation du genou est considérée comme une catastrophe au moment où elle se produit. Des études prospectives randomisées sont maintenant nécessaires afin de comparer la sélection de la greffe et le délai de reconstruction chirurgicale.

Régulation de l'expression de PPARγ dans l'arthrose

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative très répondue touchant les articulations. Elle est caractérisée par la destruction progressive du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale et le remodelage de l’os sous chondral. L’étiologie de cette maladie n’est pas encore bien définie. Plusieurs études ont été menées pour élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement de l’OA. Les effets protecteurs du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes gamma (PPARγ) dans l'OA sont bien documentés. Il a été démontré que PPARγ possède des propriétés anti-inflammatoires et anti-cataboliques. Aussi, plusieurs stimuli ont été impliqués dans la régulation de l’expression de PPARγ dans différents types cellulaires. Cependant, les mécanismes exacts responsables de cette régulation ainsi que le profil de l’expression de ce récepteur au cours de la progression de l’OA ne sont pas bien connus. Dans la première partie de nos travaux, nous avons essayé d’élucider les mécanismes impliqués dans l’altération de l’expression de PPARγ dans cette maladie. Nos résultats ont confirmé l’implication de l’interleukine-1β (IL-1β), une cytokine pro-inflammatoire, dans la réduction de l’expression de PPARγ au niveau des chondrocytes du cartilage articulaire. Cet effet coïncide avec l'induction de l’expression du facteur de transcription à réponse précoce de type 1 (Egr-1). En plus, la diminution de l'expression de PPARγ a été associée au recrutement d'Egr-1 et la réduction concomitante de la liaison de Sp1 au niveau du promoteur de PPARγ. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons évalué le profil d’expression de ce récepteur dans le cartilage au cours de la progression de cette maladie. Le cochon d’inde avec OA spontanée et le chien avec OA induite par rupture du ligament croisé antérieur (ACLT) deux modèles animaux d’OA ont été utilisés pour suivre l’expression des trois isoformes de PPARs : PPAR alpha (α), PPAR béta (β) et PPAR gamma (γ) ainsi que la prostaglandine D synthase hématopoïétique (H-PGDS) et la prostaglandine D synthase de type lipocaline (L-PGDS) deux enzymes impliquées dans la production de l’agoniste naturel de PPARγ, la 15-Deoxy-delta(12,14)-prostaglandine J(2) (15d-PGJ2). Nos résultats ont démontré des changements dans l’expression de PPARγ et la L-PGDS. En revanche, l’expression de PPARα, PPARβ et H-PGDS est restée stable au fil du temps. La diminution de l’expression de PPARγ dans le cartilage articulaire semble contribuer au développement de l’OA dans les deux modèles animaux. En effet, le traitement des chondrocytes par de siRNA dirigé contre PPARγ a favorisé la production des médiateurs arthrosiques tels que l'oxyde nitrique (NO) et la métalloprotéase matricielle de type 13 (MMP-13), confirmant ainsi le rôle anti-arthrosique de ce récepteur. Contrairement à ce dernier, le niveau d'expression de la L-PGDS a augmenté au cours de la progression de cette maladie. La surexpression de la L-PGDS au niveau des chondrocytes humains a été associée à la diminution de la production de ces médiateurs arthrosiques, suggérant son implication dans un processus de tentative de réparation. En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la modulation du niveau d’expression de PPARγ, de la L-PGDS et d’Egr-1 au niveau du cartilage articulaire pourrait constituer une voie thérapeutique potentielle dans le traitement de l’OA et probablement d’autres formes d'arthrite.

Magnitude and meaningfulness of change in SF-36 scores in four types of orthopedic surgery

Background: The Medical Outcomes General Health Survey (SF-36) is a widely used health status measure; however, limited evidence is available for its performance in orthopedic settings. The aim of this study was to examine the magnitude and meaningfulness of change and sensitivity of SF-36 subscales following orthopedic surgery.

Methods: Longitudinal data on outcomes of total hip replacement (THR, n = 255), total knee replacement (TKR, n = 103), arthroscopic partial meniscectomy (APM, n = 74) and anterior cruciate ligament reconstruction (ACL, n = 62) were used to estimate the effect sizes (ES, magnitude of change) and minimal detectable change (sensitivity) at the group and individual level. To provide context for interpreting the magnitude of changes in SF-36 scores, we also compared patients' scores with age and sex-matched population norms. The studies were conducted in Sweden. Follow-up was five years in THR and TKR studies, two years in ACL, and three months in APM.

Results: On average, large effect sizes (ES≥0.80) were found after orthopedic surgery in SF-36 subscales measuring physical aspects (physical functioning, role physical, and bodily pain). Small (0.20–0.49) to moderate (0.50–0.79) effect sizes were found in subscales measuring mental and social aspects (role emotional, vitality, social functioning, and mental health). General health scores remained relatively unchanged during the follow-up. Despite improvements, post-surgery mean scores of patients were still below the age and sex matched population norms on physical subscales. Patients' scores on mental and social subscales approached population norms following the surgery. At the individual level, scores of a large proportion of patients were affected by floor or ceiling effects on several subscales and the sensitivity to individual change was very low.

Conclusion: Large to moderate meaningful changes in group scores were observed in all SF-36 subscales except General Health across the intervention groups. Therefore, in orthopedic settings, the SF-36 can be used to show changes for groups in physical, mental, and social dimensions and in comparison with population norms. However, SF-36 subscales have low sensitivity to individual change and so we caution against using SF-36 to monitor the health status of individual patients undergoing orthopedic surgery.

The role of an external focus of attention on lower limb landing postures

 The research investigated the efficacy of instructional methods on lower limb landing postures. The findings provided insight into the role of instructional methods that manipulate the focus of attention and the retention of motor learning, in the context of an ACL injury prevention program in an applied community based setting.

Correlação entre torque, equlíbrio e função do joelho após reconstrução do LCA

Background: Several studies emphasize the importance of assessing the knee function after anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction. The influence of several variables on the function of these patients has been analyzed, but there is no consensus in the science literature. Purpose: To evaluate the correlation between the torque and balance on the knee function after ACL reconstruction. Methods: 23 males patients with ACL reconstruction were tested. The procedures of the study included analysis of concentric peak torque at 60o/s and 180o/s of quadriceps femoris and hamstring muscle with a isokinetic dynamometer. The balance in single-limb stance was measured with stabilometry. The functional performance were performed by two hop tests. To estimate the subjective function of the patients was applied Lysholm Knee Scoring Scale and a Global Rating scale. Results: The analysis of data showed a moderate positive correlation between knee extensor torque and functional performance tests (r= 0,48; p=0,02). A moderate negative correlation was found between the two variables of the stabilometry center of pressure and average speed of centre of pressure and the Global Rating scale (r = -0.4, p = 0,04 and r = -0,49, p = 0 ,02, respectively). No correlation was found between peak torque and balance in single-limb stance. Conclusion: The results of the present study suggest that knee extensor strength and postural balance have some influence on knee function in patients after ACL reconstruction

Variations in dynamic knee valgus and gluteus medius onset timing in non-athletic females related to hormonal changes during the menstrual cycle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)