Effectiveness of a long-term use of a minimalist footwear versus habitual shoe on pain, function and mechanical loads in knee osteoarthritis: a randomized controlled trial

Background: Recent studies have shown an important reduction of joint overload during locomotion in elderly women with knee osteoarthritis (OA) after short- term use of minimalist shoes. Our aim is to investigate the chronic effect of inexpensive and minimalist footwear on the clinical and functional aspects of OA and gait biomechanics of elderly women with knee OA. Methods/Design: Fifty-six elderly women with knee OA grade 2 or 3 (Kellgren and Lawrence) are randomized into blocks and allocated to either the intervention group, which will use flexible, non-heeled shoes-Moleca (R)-for six months for at least six hours daily, or the control group, which could not use these shoes. Neither group is undergoing physical therapy treatment throughout the intervention period. Moleca (R) is a women's double canvas, flexible, flat walking shoe without heels, with a 5-mm anti-slip rubber sole and a 3-mm internal wedge of ethylene vinyl acetate. Both groups will be followed for six months and will be assessed at baseline condition, after three months, and after six months (end of intervention). All the assessments will be performed by a physiotherapist that is blind to the group allocation. The primary outcome is the pain Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis (WOMAC) score. The secondary outcomes are global WOMAC score; joint stiffness and disability WOMAC scores; knee pain with a visual analogue scale; walking distance in the six-minute walk test; Lequesne score; amount and frequency (number of days) of paracetamol (500 mg) intake over six months; knee adduction moment during gait; global medical assessment score; and global patient auto-assessment score. At baseline, all patients receive a diary to record the hours of daily use of the footwear intervention; every two weeks, the same physiotherapist makes phone calls to all patients in order to verify adherence to treatment. The statistical analysis will be based on intention to treat analysis, as well as general linear models of analysis of variance for repeated measure to detect treatment-time interactions (alpha = 5%). Discussion: This is the first randomized, clinical trial protocol to assess the chronic effect of minimalist footwear on the clinical and functional aspects and gait biomechanics of elderly women with knee osteoarthritis. We expect that the use of Moleca (R) shoes for six months will provide pain relief, reduction of the knee adduction moment when walking, and improve joint function in elderly women with knee OA, and that the treatment, thus, can be considered another inexpensive and easy-to-use option for conservative OA treatment.

Survivorship and Clinical Outcome of the Minimally Invasive Uniglide Medial Fixed Bearing, All-polyethylene Tibia, Unicompartmental Knee Arthroplasty at a Mean Follow-up of 7.3 Years

Background: Medial UKA performed in England and Wales represents 7 to 11% of all knee arthroplasty procedures, and is most commonly performed using mobile-bearing designs. Fixed bearing eliminates the risk of bearing dislocation, however some studies have shown higher revision rates for all-polyethylene tibial components compared to those that utilize metal-backed implants. The aim of the study is to analyse survivorship and maximum 8-year clinical outcome of medial fixed bearing, Uniglide unicompartmental knee arthroplasty performed using an all-polyethylene tibial component with a minimal invasive approach. Methods: Between 2002 and 2009, 270 medial fixed UKAs were performed in our unit. Patients were reviewed pre-operatively, 5 and 8 years post-operatively. Clinical and radiographic reviews were carried out. Patients’ outcome scores (Oxford, WOMAC and American Knee Score) were documented in our database and analysed. Results: Survival and clinical outcome data of 236 knees with a mean 7.3 years follow-up are reported. Every patient with less than 4.93 years follow-up underwent a revision. The patients’ average age at the time of surgery was 69.5 years. The American Knee Society Pain and Function scores, the Oxford Knee Score and the WOMAC score all improved significantly. The 5 years survival rate was 94.1% with implant revision surgery as an end point. The estimated 10 years survival rate is 91.3%. 14 patients were revised before the 5 year follow-up. Conclusion: Fixed bearing Uniglide UKA with an all-polyethylene tibial component is a valuable tool in the management of a medial compartment osteoarthritis, affording good short term survivorship.

Biochemical T2* MR quantification of ankle arthrosis in pes cavovarus

Pes cavovarus affects the ankle biomechanics and may lead to ankle arthrosis. Quantitative T2 STAR (T2*) magnetic resonance (MR) mapping allows high resolution of thin cartilage layers and quantitative grading of cartilage degeneration. Detection of ankle arthrosis using T2* mapping in cavovarus feet was evaluated. Eleven cavovarus patients with symptomatic ankle arthrosis (13 feet, mean age 55.6 years, group 1), 10 cavovarus patients with no or asymptomatic, mild ankle arthrosis (12 feet, mean age 41.8 years, group 2), and 11 controls without foot deformity (18 feet, mean age 29.8 years, group 3) had quantitative T2* MR mapping. Additional assessment included plain radiographs and the American Orthopaedic Foot and Ankle Society (AOFAS) score (groups 1 and 2 only). Mean global T2* relaxation time was significantly different between groups 1 and 2 (p = 0.001) and groups 1 and 3 (p = 0.017), but there was no significance for decreased global T2* values in group 2 compared to group 3 (p = 0.345). Compared to the medial compartment T2* values of the lateral compartment were significantly (p = 0.025) higher within group 1. T2* values in the medial ankle joint compartment of group 2 were significantly lower than those of group 1 (p = 0.019). Ankle arthrosis on plain radiographs and the AOFAS score correlated significantly with T2* values in the medial compartment of group 1 (p = 0.04 and 0.039, respectively). Biochemical, quantitative T2* MR mapping is likely effective to evaluate ankle arthrosis in cavovarus feet but further studies are required.

Compartments of the foot: topographic anatomy

Recent publications have renewed the debate regarding the number of foot compartments. There is also no consensus regarding allocation of individual muscles and communication between compartments. The current study examines the anatomic topography of the foot compartments anew using 32 injections of epoxy-resin and subsequent sheet plastination in 12 cadaveric foot specimens. Six compartments were identified: dorsal, medial, lateral, superficial central, deep forefoot, and deep hindfoot compartments. Communication was evident between the deep hindfoot compartment and the superficial central and deep central forefoot compartments. In the hindfoot, the neurovascular bundles were located in separate tissue sheaths between the central hindfoot compartment and the medial compartment. In the forefoot, the medial and lateral bundles entered the deep central forefoot compartment. The deep central hindfoot compartment housed the quadratus plantae muscle, and after calcaneus fracture could develop an isolated compartment syndrome.

Unstable bicondylar tibial plateau fractures: a clinical investigation

OBJECTIVE: To evaluate fracture patterns in bicondylar tibial plateau fractures and their impact on treatment strategy. DESIGN: Prospective data analysis with documentation of initial injury and treatment strategy, computed tomography scans, conventional x-rays, long-term evaluation of radiographs, and functional assessments. SETTING: Level 1 regional trauma center. PATIENTS: Prospective data acquisition of 14 consecutive patients (10 male and 4 female) with a bicondylar tibial plateau fracture (AO Type C). INTERVENTION: Application of a stepwise reconstruction strategy of the tibial plateau starting with the reposition and fixation of the posteromedial split fragment using a 3.5 buttress plate, followed by reposition and grafting of the lateral compartment and lateral fixation with a 3.5 plate in 90 degree to the medial fixation device. MAIN OUTCOME MEASUREMENTS: All patients were evaluated with full-length standing film, standardized x-rays, Lysholm score for functional assessment, and patient's self-appraisal. RESULTS: Most of the complex bicondylar fractures follow a regular pattern in that the medial compartment is split in a mediolateral direction with a posteromedial main fragment, combined with various amounts of multifragmental lateral compartment depression. The technique introduced allows for accurate and stable reduction and fixation of this fracture type. The final Lysholm knee score showed an average of 83.5 points (range: 64.5-92). CONCLUSIONS: Complex bicondylar tibial plateau fractures follow a regular pattern, which is not represented in existing 2-dimensional fracture classifications. A 2-incision technique starting with the reduction of the posteromedial edge results in accurate fracture reduction with low complication rates and excellent knee function.

Validation of stress magnetic resonance imaging of the canine stifle joint with and without an intact cranial cruciate ligament.

OBJECTIVE To validate use of stress MRI for evaluation of stifle joints of dogs with an intact or deficient cranial cruciate ligament (CrCL). SAMPLE 10 cadaveric stifle joints from 10 dogs. PROCEDURES A custom-made limb-holding device and a pulley system linked to a paw plate were used to apply axial compression across the stifle joint and induce cranial tibial translation with the joint in various degrees of flexion. By use of sagittal proton density-weighted MRI, CrCL-intact and deficient stifle joints were evaluated under conditions of loading stress simulating the tibial compression test or the cranial drawer test. Medial and lateral femorotibial subluxation following CrCL transection measured under a simulated tibial compression test and a cranial drawer test were compared. RESULTS By use of tibial compression test MRI, the mean ± SD cranial tibial translations in the medial and lateral compartments were 9.6 ± 3.7 mm and 10 ± 4.1 mm, respectively. By use of cranial drawer test MRI, the mean ± SD cranial tibial translations in the medial and lateral compartments were 8.3 ± 3.3 mm and 9.5 ± 3.5 mm, respectively. No significant difference in femorotibial subluxation was found between stress MRI techniques. Femorotibial subluxation elicited by use of the cranial drawer test was greater in the lateral than in the medial compartment. CONCLUSIONS AND CLINICAL RELEVANCE Both stress techniques induced stifle joint subluxation following CrCL transection that was measurable by use of MRI, suggesting that both methods may be further evaluated for clinical use.

Comparative study of depth-dependent characteristics of equine and human osteochondral tissue from the medial and lateral femoral condyles

Articular cartilage defects are common after joint injuries. When left untreated, the biomechanical protective function of cartilage is gradually lost, making the joint more susceptible to further damage, causing progressive loss of joint function and eventually osteoarthritis (OA). In the process of translating promising tissue-engineering cartilage repair approaches from bench to bedside, pre-clinical animal models including mice, rabbits, goats, and horses, are widely used. The equine species is becoming an increasingly popular model for the in vivo evaluation of regenerative orthopaedic approaches. As there is also an increasing body of evidence suggesting that successful lasting tissue reconstruction requires an implant that mimics natural tissue organization, it is imperative that depth-dependent characteristics of equine osteochondral tissue are known, to assess to what extent they resemble those in humans. Therefore, osteochondral cores (4-8 mm) were obtained from the medial and lateral femoral condyles of equine and human donors. Cores were processed for histology and for biochemical quantification of DNA, glycosaminoglycan (GAG) and collagen content. Equine and human osteochondral tissues possess similar geometrical (thickness) and organizational (GAG, collagen and DNA distribution with depth) features. These comparable trends further underscore the validity of the equine model for the evaluation of regenerative approaches for articular cartilage.

The specific in vivo role of PPARgamma and its downstream signaling pathway in the pathophysiology of Osteoarthritis

L'arthrose est une maladie articulaire dégénérative, avec une pathogenèse inconnue. Des études récentes suggèrent que l'activation du facteur de transcription du récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est une cible thérapeutique pour ce maladie. Les agonistes du PPARγ inhibent l'inflammation et réduisent la synthèse des produits de dégradation du cartilage in vitro et in vivo. Cependant, des études utilisant des agonistes du PPARγ n’élucident pas les effets exacts médiés par ce gène complexe. En effet, certains de ces agonistes ont la capacité de régulariser d'autres voies de signalisation indépendantes de PPARγ, ainsi entraînant des effets secondaires graves. Afin d'obtenir une efficacité thérapeutique avec potentiellement moins de problèmes de sécurité, il est donc essentiel d'élucider, in vivo, le rôle exact de PPARγ dans la physiopathologie OA. Mon projet de thèse permettra de déterminer, pour la première fois, le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la physiopathologie OA. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle du gène PPARγ dans le cartilage. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Pour tester cette hypothèse, j'ai généré deux types de souris avec une délétion au PPARγ, (a) une suppression du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage germinale pour l'étude de l'arthrose liée au développement et à l'âge et (b) la suppression inductible du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage chez la souris adulte pour les études OA. L’étude précédente dans notre laboratoire, utilisant ces souris ayant une délétion au gène PPARγ germinales, montre que ces souris présentent des anomalies du développement du cartilage. J'ai également exploré si ces souris qui présentent des défauts précoces du développement ont toutes les modifications phénotypiques dans le cartilage au cours du vieillissement. Mes résultats ont montré que les souris adultes, ayant une délétion au gène PPARγ, ont présenter un phénotype de l'arthrose spontanée associée à une dégradation du cartilage, l’hypocellularité, la fibrose synoviale. Cette étude a montré que PPARγ est un régulateur essentiel pour le cartilage, et c’est le manque (l’absence) de ce dernier qui conduit à un phénotype de l'arthrose spontanée accélérée (American Journal of Pathologie). A partir de ce but de l'étude, on n’a pas pu vérifier si ces souris présentaient l’OA spontanée en raison des défauts de développement ou à la suite de la délétion du gène PPARγ. Pour contourner les défauts de développement, j'ai généré des souris ayant une délétion du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage inductible avec le système Col2rTACre. Ces souris ont été soumises à modèle de la chirurgie OA (DMM: déstabilisation du ménisque médial) et les résultats révèlent que les souris PPARγ KO ont une dégradation accélérée du cartilage, une hypocellularité, une fibrose synoviale et une augmentation de l'expression des marqueurs cataboliques et des marqueurs inflammatoire. La perte de PPAR dans le cartilage articulaire est un évènement critique qui initie la dégradation de cartilage dans OA. Les études récentes suggèrent que le procès d’autophagie, une forme de survie cellulaire programmée, est altéré pendant l’OA et peut contribuer vers une protection diminuée des cellules, résultant la dégradation du cartilage. J’ai donc exploré le rôle de PPARγ dans la protection des cellules en déterminant l’effet de manque de PPARγ dans le cartilage par l’expression de mTOR (régulateur négatif principal d’autophagie) et les gènes d’autophagie durant OA. Mes résultats ont montré que les souris KO PPARγ présentent également une augmentation sur l'expression de mTOR et une diminution sur l’expression des marqueurs autophagiques en comparaison avec les chondrocytes articulaires isolés des souris contrôles OA. J'ai suggéré l'hypothèse que PPARγ contrôle la régulation de la signalisation de mTOR/autophagie, et finalement la mort des chondrocytes et l’expression des facteurs cataboliques et les facteurs inflammatoire. Pour tester cette hypothèse, j’ai fait la transfection des chondrocytes arthrosiques PPARγ-KO avec le vecteur d’expression de PPARγ pour déterminer si la restauration de l'expression de PPARγ peut sauver le phénotype des cellules PPARγ-KO OA. J'ai observé que la restauration de l'expression de PPARγ dans les cellules PPARγ-KO en présence du vecteur d'expression PPARγ, a pu considérablement régulariser négativement l'expression de mTOR et mettre en règle positivement l'expression des gènes autophagiques ainsi que le sauvetage significative de l'expression du collagène de type II et l’aggrecan et de baisser de manière significative l'expression de marqueurs cataboliques critiques et des marqueurs inflammatoires. Pour prouver que l’augmentation de la signalisation de mTOR et la diminution de l'autophagie est responsable du phénotype OA accélérée observée dans les souris PPARγ KO in vivo, j'ai généré les souris doubles KO PPARγ- mTOR inductible spécifique du cartilage en utilisant le système Col2 - rtTA -Cre et soumis ces souris à DMM modèle de l'arthrose. Mes résultants démontrent que les souris avec PPARγ- mTOR doubles KO ont été significativement protégés contre les OA DMM induites associées à une protection significative contre la destruction du cartilage, la perte de protéoglycanes et la perte de chondro-cellularité par rapport aux souris témoins. Considérant que mTOR est un répresseur majeur de l'autophagie, j'ai trouvé que l'expression de deux marqueurs de l'autophagie critiques (ULK1 et LC3B) a été significativement plus élevée dans les chondrocytes extraits les souris doubles KO PPARγ-mTOR par rapport aux souris témoins. En plus, les études de sauvetage in vitro en utilisant le vecteur d'expression PPAR et les études in vivo utilisant les souris doubles KO PPARγ- mTOR montrent que PPARγ est impliqué dans la régulation de la protéine signalant de mTOR/autophagie dans le cartilage articulaire. Ces résultats contournent PPARγ et sa signalisation en aval de mTOR/autophagie en tant que cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de l'arthrose.

The role of transcription factor Nrf2 in osteoarthritis

Introduction: L'arthrose est caractérisée par une destruction progressive du cartilage, une inflammation synoviale, et un remodelage de l’os sous-chondral avec une production excessive des médiateurs inflammatoires et cataboliques. Nous avons démontré que le niveau du 4-hydroxynonénal (4-HNE), un produit de la peroxydation lipidique, est augmenté dans le cartilage humain arthrosique sans qu’on sache le mécanisme exacte impliqué dans l’augmentation de cette molécule. Des données de la littérature indiquent que l’accumulation du HNE est contrôlée par l’action de la glutathione S-transférase A4-4 (GSTA4-4), une enzyme impliquée dans la détoxification du HNE. Au niveau transcriptionel, l’expression de cette enzyme est régulée par la transactivation du facteur de transcription Nrf2. Objectif: L’objectif de cette étude vise à démontrer que l’augmentation du HNE dans le cartilage arthrosique est attribuée, en partie, à l’altération de l’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2. Méthode: Le niveau d’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 a été mesurée par Western blot et par PCR en temps réel dans le cartilage humain arthrosique et dans le cartilage provenant des souris atteintes d’arthrose. Pour démontrer le rôle du Nrf2 dans l’arthrose, les chondrocytes humains arthrosiques ont été traités par l’interleukine 1beta (IL-1β) ou par le H2O2 en présence ou en absence des activateurs du Nrf2 tels que le Protandim®, AI, et du 6-Gingérol. Par ailleurs, les chondrocytes ont été transfectés par un vecteur d’expression de Nrf2 puis traités par l’IL-β. En utilisant le modèle d’arthrose chez la souris, les animaux ont été traités par voie orale de 10 mg/kg/jour de Protandim® pendant 8 semaines. Résultats: Nous avons observé une diminution significative de l’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 dans le cartilage humain et murin arthrosique. L'activation de Nrf2 bloque la stimulation de la métalloprotéinase-13 (MMP-13), la prostaglandine E2 (PGE2) et de l'oxyde nitrique (NO) par l’IL-1β. En outre, nous avons montré que l'activation Nrf2 protège les cellules contre la mort cellulaire induite par H2O2. Fait intéressant, l'administration orale de Protandim® réduit la production du HNE par l'intermédiaire de l’activation de la GSTA4. Nous avons démontré que le niveau d’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 diminue dans le cartilage provenant des patients et des souris atteints d’arthrose. De plus, la surexpression de ce facteur nucléaire Nrf2 empêche la production du HNE et la MMP-13 et l’inactivation de la GSTA4-4. Dans notre modèle expérimental d’arthrose induite par déstabilisation du ménisque médial chez la souris, nous avons trouvé que l'administration orale de Protandim® à 10 mg / kg / jour réduit les lésions du cartilage. Conclusion: Cette étude est de la première pour démontrer le rôle physiopathologique du Nrf2 in vitro et in vivo. Nos résultats démontrent que l’activation du Nrf2 est essentielle afin de maintenir l’expression de la GSTA4-4 et de réduire le niveau du HNE. Le fait que les activateurs du Nrf2 abolissent la production de la HNE et aussi un certain nombre de facteurs connus pour être impliqués dans la pathogenèse de l’arthrose les rend des agents cliniquement utiles pour la prévention de la maladie.

The Role of ULK1 in the Pathophysiology of Osteoarthritis

L'arthrose est la maladie musculo-squelettique la plus commune dans le monde. Elle est l'une des principales causes de douleur et d’incapacité chez les adultes, et elle représente un fardeau considérable sur le système de soins de santé. L'arthrose est une maladie de l’articulation entière, impliquant non seulement le cartilage articulaire, mais aussi la synoviale, les ligaments et l’os sous-chondral. L’arthrose est caractérisée par la dégénérescence progressive du cartilage articulaire, la formation d’ostéophytes, le remodelage de l'os sous-chondral, la détérioration des tendons et des ligaments et l'inflammation de la membrane synoviale. Les traitements actuels aident seulement à soulager les symptômes précoces de la maladie, c’est pour cette raison que l'arthrose est caractérisée par une progression presque inévitable vers la phase terminale de la maladie. La pathogénie exacte de l'arthrose est encore inconnue, mais on sait que l'événement clé est la dégradation du cartilage articulaire. Le cartilage articulaire est composé uniquement des chondrocytes; les cellules responsables de la synthèse de la matrice extracellulaire et du maintien de l'homéostasie du cartilage articulaire. Les chondrocytes maintiennent la matrice du cartilage en remplaçant les macromolécules dégradées et en répondant aux lésions du cartilage et aux dégénérescences focales en augmentant l'activité de synthèse locale. Les chondrocytes ont un taux faible de renouvellement, c’est pour cette raison qu’ils utilisent des mécanismes endogènes tels que l'autophagie (un processus de survie cellulaire et d’adaptation) pour enlever les organelles et les macromolécules endommagés et pour maintenir l'homéostasie du cartilage articulaire. i L'autophagie est une voie de dégradation lysosomale qui est essentielle pour la survie, la différenciation, le développement et l’homéostasie. Elle régule la maturation et favorise la survie des chondrocytes matures sous le stress et des conditions hypoxiques. Des études effectuées par nous et d'autres ont montré qu’un dérèglement de l’autophagie est associé à une diminution de la chondroprotection, à l'augmentation de la mort cellulaire et à la dégénérescence du cartilage articulaire. Carames et al ont montré que l'autophagie est constitutivement exprimée dans le cartilage articulaire humain normal. Toutefois, l'expression des inducteurs principaux de l'autophagie est réduite dans le vieux cartilage. Nos études précédentes ont également identifié des principaux gènes de l’autophagie qui sont exprimés à des niveaux plus faibles dans le cartilage humain atteint de l'arthrose. Les mêmes résultats ont été montrés dans le cartilage articulaire provenant des modèles de l’arthrose expérimentaux chez la souris et le chien. Plus précisément, nous avons remarqué que l'expression d’Unc-51 like kinase-1 (ULK1) est faible dans cartilage humain atteint de l'arthrose et des modèles expérimentaux de l’arthrose. ULK1 est la sérine / thréonine protéine kinase et elle est l’inducteur principal de l’autophagie. La perte de l’expression de ULK1 se traduit par un niveau d’autophagie faible. Etant donné qu’une signalisation adéquate de l'autophagie est nécessaire pour maintenir la chondroprotection ainsi que l'homéostasie du cartilage articulaire, nous avons proposé l’hypothèse suivante : une expression adéquate de ULK1 est requise pour l’induction de l’autophagie dans le cartilage articulaire et une perte de cette expression se traduira par une diminution de la chondroprotection, et une augmentation de la mort des chondrocytes ce qui conduit à la dégénérescence du cartilage articulaire. Le rôle exact de ULK1 dans la pathogénie de l'arthrose est inconnue, j’ai alors créé pour la première fois, des souris KO ULK1spécifiquement dans le cartilage en utilisant la technologie Cre-Lox et j’ai ensuite soumis ces souris à la déstabilisation du ménisque médial (DMM), un modèle de l'arthrose de la souris pour élucider le rôle spécifique in vivo de ULK1 dans pathogenèse de l'arthrose. Mes résultats montrent que ULK1 est essentielle pour le maintien de l'homéostasie du cartilage articulaire. Plus précisément, je montre que la perte de ULK1 dans le cartilage articulaire a causé un phénotype de l’arthrose accéléré, associé à la dégénérescence accélérée du cartilage, l’augmentation de la mort cellulaire des chondrocytes, et l’augmentation de l'expression des facteurs cataboliques. En utilisant des chondrocytes provenant des patients atteints de l’arthrose et qui ont été transfectées avec le plasmide d'expression ULK1, je montre qu’ULK1 est capable de réduire l’expression de la protéine mTOR (principal régulateur négatif de l’autophagie) et de diminuer l’expression des facteurs cataboliques comme MMP-13 et ADAMTS-5 et COX-2. Mes résultats jusqu'à présent indiquent que ULK1 est une cible thérapeutique potentielle pour maintenir l'homéostasie du cartilage articulaire.

Nitric oxide and metalloproteinases in canine articular ligaments: a comparison between the cranial cruciate, the medial genual collateral and the femoral head ligament

Osteoarthritis due to cranial cruciate ligament (CCL) rupture or hip dysplasia is one of the most important causes of chronic lameness in dogs. This study aimed at comparing nitric oxide (NO) production by the CCL with that of the femoral head ligament (FHL) and the medial collateral ligament (MCL), and investigating the pathway of NO production and the concomitant metalloproteinase (MMP) activity in the presence or absence of an inflammatory stimulus. Ligaments of normal dogs were subjected to different stimuli, and NO and MMP activity from explant culture supernatants were compared. The results showed that in explant cultures of the canine CCL more NO was produced than in those of the other two ligaments. A higher level of NO was produced when CCLs were exposed to the inducible nitric oxide synthase (iNOS)-inducing cocktail TNF/IL-1/LPS, and NO synthesis could be inhibited by both l-NMMA, a general nitric oxide synthase (NOS) inhibitor and l-NIL, a specific iNOS inhibitor. However, a correlation between NO synthesis and iNOS expression levels as determined by immunohistochemistry was not observed. In contrast to CCL, no evidence for iNOS-dependent NO synthesis was observed for MCL and FHL. The CCL produced less MMP than MCL and FHL, and no correlation between MMP and NO could be demonstrated. MMP activity in the CCL increased significantly after 48 h of incubation with the inflammatory stimulus. The results suggest that in canine osteoarthritis NO synthesized by canine CCL plays a more important role in the pathogenesis of osteoarthritis of the stifle than that synthesized by FHL and MCL.

Comparison of theoretical fixation stability of three devices employed in medial opening wedge high tibial osteotomy: a finite element analysis.

BACKGROUND Medial open wedge high tibial osteotomy is a well-established procedure for the treatment of unicompartmental osteoarthritis and symptomatic varus malalignment. We hypothesized that different fixation devices generate different fixation stability profiles for the various wedge sizes in a finite element (FE) analysis. METHODS Four types of fixation were compared: 1) first and 2) second generation Puddu plates, and 3) TomoFix plate with and 4) without bone graft. Cortical and cancellous bone was modelled and five different opening wedge sizes were studied for each model. Outcome measures included: 1) stresses in bone, 2) relative displacement of the proximal and distal tibial fragments, 3) stresses in the plates, 4) stresses on the upper and lower screw surfaces in the screw channels. RESULTS The highest load for all fixation types occurred in the plate axis. For the vast majority of the wedge sizes and fixation types the shear stress (von Mises stress) was dominating in the bone independent of fixation type. The relative displacements of the tibial fragments were low (in μm range). With an increasing wedge size this displacement tended to increase for both Puddu plates and the TomoFix plate with bone graft. For the TomoFix plate without bone graft a rather opposite trend was observed.For all fixation types the occurring stresses at the screw-bone contact areas pulled at the screws and exceeded the allowable threshold of 1.2 MPa for at least one screw surface. Of the six screw surfaces that were studied, the TomoFix plate with bone graft showed a stress excess of one out of twelve and without bone graft, five out of twelve. With the Puddu plates, an excess stress occurred in the majority of screw surfaces. CONCLUSIONS The different fixation devices generate different fixation stability profiles for different opening wedge sizes. Based on the computational simulations, none of the studied osteosynthesis fixation types warranted an intransigent full weight bearing per se. The highest fixation stability was observed for the TomoFix plates and the lowest for the first generation Puddu plate. These findings were revealed in theoretical models and need to be validated in controlled clinical settings.

Mapping tibiofemoral gonarthrosis: an MRI analysis of non-traumatic knee cartilage defects

OBJECTIVE Arthroscopy is "the gold standard" for the diagnosis of knee cartilage lesions. However, it is invasive and expensive, and displays all the potential complications of an open surgical procedure. Ultra-high-field MRI now offers good opportunities for the indirect assessment of the integrity and structural changes of joint cartilage of the knee. The goal of the present study is to determine the site of early cartilaginous lesions in adults with non-traumatic knee pain. METHODS 3-T MRI examinations of 200 asymptomatic knees with standard and three-dimensional double-echo steady-state (3D-DESS) cartilage-specific sequences were prospectively studied for early degenerative lesions of the tibiofemoral joint. Lesions were classified and mapped using the modified Outerbridge and modified International Cartilage Repair Society classifications. RESULTS A total of 1437 lesions were detected: 56.1% grade I, 33.5% grade II, 7.2% grade III and 3.3% grade IV. Cartographically, grade I lesions were most common in the anteromedial tibial areas; grade II lesions in the anteromedial L5 femoral areas; and grade III in the centromedial M2 femoral areas. CONCLUSION 3-T MRI with standard and 3D-DESS cartilage-specific sequences demonstrated that areas predisposed to early osteoarthritis are the central, lateral and ventromedial tibial plateau, as well as the central and medial femoral condyle. ADVANCES IN KNOWLEDGE In contrast with previous studies reporting early cartilaginous lesions in the medial tibial compartment and/or in the medial femoral condyle, this study demonstrates that, regardless of grade, lesions preferentially occur at the L5 and M4 tibial and L5 and L2 femoral areas of the knee joint.

Activating enhancer binding protein 2 epsilon (AP-2ε)-deficient mice exhibit increased matrix metalloproteinase 13 expression and progressive osteoarthritis development.

INTRODUCTION The transcription factor activating enhancer binding protein 2 epsilon (AP-2ε) was recently shown to be expressed during chondrogenesis as well as in articular chondrocytes of humans and mice. Furthermore, expression of AP-2ε was found to be upregulated in affected cartilage of patients with osteoarthritis (OA). Despite these findings, adult mice deficient for AP-2ε (Tfap2e(-/-)) do not exhibit an obviously abnormal cartilaginous phenotype. We therefore analyzed embryogenesis of Tfap2e(-/-) mice to elucidate potential transient abnormalities that provide information on the influence of AP-2ε on skeletal development. In a second part, we aimed to define potential influences of AP-2ε on articular cartilage function and gene expression, as well as on OA progression, in adult mice. METHODS Murine embryonic development was accessed via in situ hybridization, measurement of skeletal parameters and micromass differentiation of mesenchymal cells. To reveal discrepancies in articular cartilage of adult wild-type (WT) and Tfap2e(-/-) mice, light and electron microscopy, in vitro culture of cartilage explants, and quantification of gene expression via real-time PCR were performed. OA was induced via surgical destabilization of the medial meniscus in both genotypes, and disease progression was monitored on histological and molecular levels. RESULTS Only minor differences between WT and embryos deficient for AP-2ε were observed, suggesting that redundancy mechanisms effectively compensate for the loss of AP-2ε during skeletal development. Surprisingly, though, we found matrix metalloproteinase 13 (Mmp13), a major mediator of cartilage destruction, to be significantly upregulated in articular cartilage of adult Tfap2e(-/-) mice. This finding was further confirmed by increased Mmp13 activity and extracellular matrix degradation in Tfap2e(-/-) cartilage explants. OA progression was significantly enhanced in the Tfap2e(-/-) mice, which provided evidence for in vivo relevance. This finding is most likely attributable to the increased basal Mmp13 expression level in Tfap2e(-/-) articular chondrocytes that results in a significantly higher total Mmp13 expression rate during OA as compared with the WT. CONCLUSIONS We reveal a novel role of AP-2ε in the regulation of gene expression in articular chondrocytes, as well as in OA development, through modulation of Mmp13 expression and activity.

Reliability of the Knee Examination in Osteoarthritis: Effect of Standardization

Objective. To assess the reliability of physical examination of the osteoarthritic (OA) knee by rheumatologists, and to evaluate the benefits of standardization. Methods. Forty-two physical signs and techniques were evaluated using a 6 X 6 Latin square design. Patients with mild to severe knee OA, based on physical and radiographic signs, were examined in random order prior to and following standardization of techniques. For those signs with dichotomous scales, agreement among the rheumatologists was calculated as the prevalence-adjusted bias-adjusted kappa (PABAK), while for the signs with continuous and ordinal scales, a reliability coefficient (R-c) was calculated using analysis of variance. A PABAK of >0.60 and an Re of >0.80 were considered to indicate adequate reliability. Results. Adequate poststandardization reliability was achieved for 30 of 42 physical signs/techniques (71%). The most highly reliable signs identified by physical examination of the OA knee included alignment by goniometer (R-c = 0.99), bony swelling (R-c = 0.97), general passive crepitus (R-c = 0.96), gait by inspection (PABAK = 0.78), effusion bulge sign (R-c = 0.97), quadriceps atrophy (R. = 0.97), medial tibiofemoral tenderness (R-c = 0.94), lateral tibiofemoral tenderness (R-c = 0.85), patellofemoral tenderness by grind test (R-c = 0.94), and flexion contracture (R-c = 0.95). The standardization process resulted in substantial improvements in reliability for evaluation of a number of physical signs, although for some signs, minimal or no effect of standardization was noted. After standardization, warmth (PABAK = 0.14), medial instability at 30degrees flexion (PABAK = 0.02), and lateral instability at 30degrees flexion (PABAK = 0.34) were the only 3 signs that were highly unreliable. Conclusion. With the exception of physical examinations for instability, a comprehensive knee examination can be performed with adequate reliability. Standardization further improves the reliability for some physical signs and techniques. The application of these findings to future OA studies will contribute to improved outcome assessments in OA.