Comparison of cartilage histopathology assessment systems on human knee joints at all stages of osteoarthritis development

To compare the MANKIN and OARSI cartilage histopathology assessment systems using human articular cartilage from a large number of donors across the adult age spectrum representing all levels of cartilage degradation.

Combined glucosamine and chondroitin sulfate provides functional and structural benefit in the anterior cruciate ligament transection model

Evidence that combined glucosamine sulfate and chondroitin sulfate (Gluchon) or isolated glucosamine (Glu) modifies joint damage in osteoarthritis (OA) is still lacking. We studied joint pain and cartilage damage using the anterior cruciate ligament transection (ACLT) model. Wistar rats were subjected to ACLT of the right knee ( OA) or sham operation. Groups received either Glu (500 mg/kg), Gluchon (500 mg/kg glucosamine +400 mg/kg chondroitin) or vehicle (non-treated-NT) per os starting 7 days prior to ACLT until sacrifice at 70 days. Joint pain was evaluated daily using the rat-knee joint articular incapacitation test. Structural joint damage was assessed using histology and biochemistry as the chondroitin sulfate ( CS) content of cartilage by densitometry (microgram per milligram dried cartilage), comparing to standard CS. The molar weight (Mw) of the CS samples, used as a qualitative biochemical parameter, was obtained by comparing their relative mobility on a polyacrylamide gel electrophoresis to standard CS. Gluchon, but not Glu, significantly reduced joint pain (P<0.05) compared to NT. There was an increase in CS content in the OA group (77.7 +/- 8.3 mu g/mg) compared to sham (53.5 +/- 11.2 mu g/mg) (P<0.05). The CS from OA samples had higher Mw (4:62 +/- 0:24 x 10(4) g/mol) compared to sham (4:18 +/- 0:19 x 10(4) g/mol) (P<0.05). Gluchon administration significantly reversed both the increases in CS content (54.4 +/- 12.1 mu g/mg) and Mw (4:18 +/- 0:2 x 104 g/mol) as compared to NT. Isolated Glu decreased CS content though not reaching statistical significance. Cartilage histology alterations were also significantly prevented by Gluchon administration. Gluchon provides clinical (analgesia) and structural benefits in the ACLT model. This is the first demonstration that biochemical alterations occurring in parallel to histological damage in OA are prevented by Gluchon administration.

Iron Overload in a Murine Model of Hereditary Hemochromatosis Is Associated with Accelerated Progression of Osteoarthritis Under Mechanical Stress

OBJECTIVE: Hereditary hemochromatosis (HH) is a disease caused by mutations in the Hfe gene characterised by systemic iron overload and associated with an increased prevalence of osteoarthritis (OA) but the role of iron overload in the development of OA is still undefined. To further understand the molecular mechanisms involved we have used a murine model of HH and studied the progression of experimental OA under mechanical stress. DESIGN: OA was surgically induced in the knee joints of 10-week-old C57BL6 (wild-type) mice and Hfe-KO mice. OA progression was assessed using histology, micro CT, gene expression and immunohistochemistry at 8 weeks after surgery. RESULTS: Hfe-KO mice showed a systemic iron overload and an increased iron accumulation in the knee synovial membrane following surgery. The histological OA score was significantly higher in the Hfe-KO mice at 8 weeks after surgery. Micro CT study of the proximal tibia revealed increased subchondral bone volume and increased trabecular thickness. Gene expression and immunohistochemical analysis showed a significant increase in the expression of matrix metallopeptidase 3 (MMP-3) in the joints of Hfe-KO mice compared with control mice at 8 weeks after surgery. CONCLUSIONS: HH was associated with an accelerated development of OA in mice. Our findings suggest that synovial iron overload has a definite role in the progression of HH-related OA

Effectiveness and safety of repeat courses of hylan G-F 20 in patients with knee osteoarthritis

Objective: To compare the effectiveness and safety of repeat treatment with hylan G-F 20 based on data from a randomized, controlled trial [Raynauld JP, Torrance GW, Band PA, Goldsmith CH, Tugwell P, Walker V, et al. A prospective, randomized, pragmatic, health outcomes trial evaluating the incorporation of hylan G-F 20 into the treatment paradigm for patients with knee osteoarthritis (Part 1 of 2): clinical results. Osteoarthritis Cartilage 2002;10:506-17]. The hypotheses tested were whether the single-course and repeat-course subgroups would be superior to appropriate care and not different from each other. Method: A total of 255 patients with knee osteoarthritis were randomized to appropriate care with hylan G-F 20 or appropriate care without hylan G-F 20. The hylan G-F 20 group was partitioned into two subgroups: (1) patients who received a single course of hylan G-F 20; and (2) patients who received two or more courses of hylan G-F 20. Results: For the primary effectiveness measure, change in Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) pain score as a percent of baseline, the single-course subgroup improved by 41%, the repeat-course subgroup by 35%, and the appropriate care group by 14%. Both subgroups improved significantly more than the appropriate care group (P < 0.05), and were not statistically significantly different from each other (70% power to detect a 20% difference). Secondary effectiveness measures showed similar results. In the repeat-course subgroup, no statistically significant differences were found in the number of local adverse events, the number of patients with local adverse events, or arthrocentesis rates between the first and repeat courses of treatment. Conclusions: Although the study was neither designed nor powered to examine repeat treatment, this a posteriori analysis provides support for a favorable effectiveness and safety profile of hylan G-F 20 in repeat course patients. (C) 2004 OsteoArthritis Research Society International. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

La Rapamycine inhibe l’expression de l’ARNm de l’ADAMTS-4 induit par les cytokines dans les chondrocytes articulaires

Introduction: Durant la pathogenèse d’ostéoarthrose (OA), les cytokines pro-inflammatoires IL-1β (Interleukin-1 beta) et TNF-α (Tumor necrosis factor alpha) stimulent la dégradation des agrécanes par l’aggrécanase-1 ou ADAMTS-4 (a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motif). Ces cytokines peuvent stimuler plusieurs voies de signalisation conduisant ainsi à l’augmentation de l’expression des ADAMTS dans les chondrocytes humains. Les TIMPs (tissue inhibitor of metalloproteinases) présentent des inhibiteurs endogènes de l’ADAMTS. Nous avons démontré que la Rapamycine (un immunosuppresseur et un inhibiteur du mamalian target of Rapamycin (mTOR)) peut avoir des effets bénéfiques dans cette pathologie. Notre étude examine l’effet de la Rapamycine sur l’expression de l’ADAMTS-4 induit par les cytokines, son implication dans certaines voies de signalisation, et son effet sur l’expression du TIMP-3. Méthodes: Des chondrocytes normaux sont traités avec la Rapamycine seule ou stimulés aussi avec l’IL-1β et le TNF-α. Les effets de la Rapamycine sur l’expression de l’ADAMTS-4 et du TIMP-3 ont été étudiés par l’analyse RT-PCR et l’activité enzymatique a été étudiée par la technique d’ELISA. Les effets de la Rapamycine sur certaines voies de signalisation ont été étudiés par le Western blot. Résultats: Nous avons trouvé que la Rapamycine inhibe l’expression de l’ARNm de l’ADAMTS-4 induit par les cytokines pro-inflammatoires dans les chondrocytes humains. L’activité enzymatique de l’ADAMTS-4 induit par l’IL-1β a été légèrement diminuée par la Rapamycine. En plus, cette dernière a montré de différents effets sur plusieurs voies de signalisation stimulées par l’IL-1β et le TNF-α telles que les voies des MAPKs (Mitogen activated protein kinase), de l’AKT, et de la p70 S6 kinase. La Rapamycine a inhibé partiellement l’activation de la phosphorylation de l’ERK1/2 MAPK (extracellular signal-regulated protein kinase MAPK) en présence du TNF-α seulement. En outre, la Rapamycine a inhibé la phosphorylation des protéines p38 MAPK, JNK (c-Jun N-terminal kinase), et AKT activée par l’IL-1β seulement. En plus, la phosphorylation de la protéine p70 S6K stimulée par l’IL-1β et le TNF-α a été inhibée par la Rapamycine. D’autre part, nous avons démontré que le niveau du TIMP-3 a été augmenté en présence de la Rapamycine. Conclusion: Ces résultats suggèrent que la Rapamycine peut bloquer l’action de l’ADAMTS-4 via l’inhibition de l’activation des MAPKs, de l’AKT, et de la p70 S6K. La Rapamycine pourrait ainsi être considérée pour la prévention de la perte du cartilage chez les patients ostéoarthritiques.

Rôle de la voie PGD2/L-PGDS dans la physiopathologie de l’arthrose

L’arthrose (OA) est la maladie articulaire la plus répandue dans le monde faisant l’objet de nombreux travaux de recherche en raison de son lourd impact socioéconomique. Plusieurs travaux dans ce domaine ont pour objectif de déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans sa physiopathologie. Plusieurs travaux ont appuyés l’implication de la prostaglandine (E2) PGE2 dans sa physiopathologie, contrairement à la prostaglandine (D2) (PGD2) dont le rôle reste à déterminer. C’est pourquoi, nous nous sommes penchés dans cette thèse à l’étude de cette dernière molécule. Dans la première partie de nos travaux, nous avons montré que la PGD2 diminue au niveau du cartilage articulaire et au niveau niveau des explants de cartilage humains, la production des métalloprotéases-1(MMP-1) et MMP-13 induites par (Interleukine-1β) l’IL-1β. Cette diminution de la production protéique est accompagnée d’une diminution de l’expression au niveau de l’ARNm, et d’une diminution de l’activité du promoteur de MMP-1 et MMP-13. Cet effet est exercé via le récepteur D prostanoïde (DP1), bien que le Chemoattractant receptor expressed on Th2 cells (CRTH2) soit également exprimé chez les chondrocytes humains, mais ne semble pas être impliqué dans l’effet observé. Cette action inhibitrice se fait via la voie DP1/AMPc/protéine kinase A (AMPc/PKA). Dans la suite de nos travaux, nous avons montré pour la première fois l’expression des prostaglandines D-synthases responsables de la biosynthèse de la PGD2 au niveau des chondrocytes humains par immunohistochimie, avec des niveaux d’expression de l’ARNm plus élevés de la L-PGDS au niveau du cartilage OA comparativement au cartilage normal. L’IL-1β pourrait être responsable de cette augmentation via l’activation de la voie JNK et p38 MAPK, ainsi que par la voie NF-κB. L’ensemble de ces données indiquent que la modulation des niveaux de la PGD2 au niveau de l’articulation pourrait être pourvue d’un important potentiel thérapeutique. La L-PGDS pour sa part semble avoir un rôle important dans la physiopathologie de l’OA.

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.

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.

The OARSI histopathology initiative recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the rabbit

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S106345841000244X

Advances in Imaging of Osteoarthritis and Cartilage

Osteoarthritis (OA) is the most frequent form of arthritis, with major implications for individual and public health care without effective treatment available. The field of joint imaging, and particularly magnetic resonance (MR) imaging, has evolved rapidly owing to technical advances and the application of these to the field of clinical research. Cartilage imaging certainly is at the forefront of these developments. In this review, the different aspects of OA imaging and cartilage assessment, with an emphasis on recent advances, will be presented. The current role of radiography, including advances in the technology for joint space width assessment, will be discussed. The development of various MR imaging techniques capable of facilitating assessment of cartilage morphology and the methods for evaluating the biochemical composition of cartilage will be presented. Advances in quantitative morphologic cartilage assessment and semiquantitative whole-organ assessment will be reviewed. Although MR imaging is the most important modality in imaging of OA and cartilage, others such as ultrasonography play a complementary role that will be discussed briefly.

Presence of MRI-detected joint effusion and synovitis increases the risk of cartilage loss in knees without osteoarthritis at 30-month follow-up: the MOST study

Objective To evaluate if two different measures of synovial activation, baseline Hoffa synovitis and effusion synovitis, assessed by MRI, predict cartilage loss in the tibiofemoral joint at 30 months follow-up in subjects with neither cartilage damage nor tibiofemoral radiographic osteoarthritis of the knee. Methods Non-contrast-enhanced MRI was performed using proton density-weighted fat-suppressed sequences in the axial and sagittal planes and a short tau inversion recovery sequence in the coronal plane. Hoffa synovitis, effusion synovitis and cartilage status were assessed semiquantitatively according to the WORMS scoring system. Included were knees that had neither radiographic osteoarthritis nor MRI-detected tibiofemoral cartilage damage at the baseline visit. The presence of Hoffa synovitis was defined as any grade = 2 (range 0-3) and effusion synovitis as any grade = 2 (range 0-3). Logistic regression was performed to examine the relation of the presence of either measure to the risk of cartilage loss at 30 months adjusting for other potential confounders. Results Of 514 knees included in the analysis, the prevalence of Hoffa synovitis and effusion synovitis at the baseline visit was 8.4% and 10.3%, respectively. In the multivariable analysis, baseline effusion synovitis was associated with an increased risk of cartilage loss. No such association was observed for baseline Hoffa synovitis. Conclusions Baseline effusion synovitis, but not Hoffa synovitis, predicted cartilage loss. The findings suggest that effusion synovitis, a reflection of inflammatory activity including joint effusion and synovitic thickening, may play a role in the future development of cartilage lesions in knees without osteoarthritis.

Cartilage thickness at the posterior medial femoral condyle is increased in femorotibial knee osteoarthritis: a cross-sectional CT arthrography study (Part 2).

OBJECTIVE: To evaluate the thickness of cartilage at the posterior aspect of the medial and lateral condyle in Osteoarthritis (OA) knees compared to non-OA knees using computed tomography arthrography (CTA). DESIGN: 535 consecutive knee CTAs (mean patient age = 48.7 ± 16.0; 286 males), were retrospectively analyzed. Knees were radiographically classified into OA or non-OA knees according to a modified Kellgren/Lawrence (K/L) grading scheme. Cartilage thickness at the posterior aspect of the medial and lateral femoral condyles was measured on sagittal reformations, and compared between matched OA and non-OA knees in the whole sample population and in subgroups defined by gender and age. RESULTS: The cartilage of the posterior aspect of medial condyle was statistically significantly thicker in OA knees (2.43 mm (95% confidence interval (CI) = 2.36, 2.51)) compared to non-OA knees (2.13 mm (95%CI = 2.02, 2.17)) in the entire sample population (P < 0.001), as well as for all subgroups of patients over 40 years old (all P ≤ 0.01), except for females above 60 years old (P = 0.07). Increase in cartilage thickness at the posterior aspect of the medial condyle was associated with increasing K/L grade in the entire sample population, as well as for males and females separately (regression coefficient = 0.10-0.12, all P < 0.001). For the lateral condyle, there was no statistically significant association between cartilage thickness and OA (either presence of OA or K/L grade). CONCLUSIONS: Cartilage thickness at the non-weight-bearing posterior aspect of the medial condyle, but not of the lateral condyle, was increased in OA knees compared to non-OA knees. Furthermore, cartilage thickness at the posterior aspect of the medial condyle increased with increasing K/L grade.

Anatomical distribution of areas of preserved cartilage in advanced femorotibial osteoarthritis using CT arthrography (Part 1).

OBJECTIVE: To determine subregions of normal and abnormal cartilage in advanced stages of femorotibial osteoarthritis (OA) by mapping the entire femorotibial joint in a cohort of pre-total knee replacement (TKR) OA knees. DESIGN: We defined an areal subdivision of the femorotibial articular cartilage surface on CT arthrography (CTA), allowing the division of the femorotibial articular surface into multiple (up to n = 204 per knee) subregions and the comparison of the same areas between different knees. Two readers independently classified each cartilage area as normal, abnormal or non-assessable in 41 consecutive pre-TKR OA knees. RESULTS: A total of 6447 cartilage areas (from 41 knees) were considered assessable by both readers. The average proportion of preserved cartilage was lower in the medial femorotibial joint than in the lateral femorotibial joint for both readers (32.0/69.8% and 33.9/68.5% (medial/lateral) for reader 1 and 2 respectively, all P < 0.001). High frequencies of normal cartilage were observed at the posterior aspect of the medial condyle (up to 89%), and the anterior aspect of the lateral femorotibial compartment (up to 100%). The posterior aspect of the medial condyle was the area that most frequently exhibited preserved cartilage in the medial femorotibial joint, contrasting with the high frequency of cartilage lesions in the rest of that compartment. CONCLUSIONS: Cartilage at the posterior aspect of the medial condyle, and at the anterior aspect of the lateral femorotibial compartment, may be frequently preserved in advanced grades of OA.

New insight in the relationship between regional patterns of knee cartilage thickness, osteoarthritis disease severity, and gait mechanics.

To test if the relationship between knee kinetics during walking and regional patterns of cartilage thickness is influenced by disease severity we tested the following hypotheses in a cross-sectional study of medial compartment osteoarthritis (OA) subjects: (1) the peak knee flexion (KFM) and adduction moments (KAM) during walking are associated with regional cartilage thickness and medial-to-lateral cartilage thickness ratios, and (2) the associations between knee moments and cartilage thickness data are dependent on disease severity. Seventy individuals with medial compartment knee OA were studied. Gait analysis was used to determine the knee moments and cartilage thickness was measured from magnetic resonance imaging. Multiple linear regression analyses tested for associations between cartilage thickness and knee kinetics. Medial cartilage thickness and medial-to-lateral cartilage thickness ratios were lower in subjects with greater KAM for specific regions of the femoral condyle and tibial plateau with no associations for KFM in patients of all disease severities. When separated by severity, the association between KAM and cartilage thickness was found only in patients with more severe OA, and KFM was significantly associated with cartilage thickness only for the less severe OA subjects for specific tibial plateau regions. The results support the idea that the KAM is larger in patients with more severe disease and the KFM has greater influence early in the disease process, which may lessen as pain increases with disease severity. Each component influences different regions of cartilage. Thus the relative contributions of both KAM and KFM should be considered when evaluating gait mechanics and the influence of any intervention for knee OA.

Protective effects of tumor necrosis factor-α blockade by adalimumab on articular cartilage and subchondral bone in a rat model of osteoarthritis

We aimed to investigate the effects of an anti-tumor necrosis factor-α antibody (ATNF) on cartilage and subchondral bone in a rat model of osteoarthritis. Twenty-four rats were randomly divided into three groups: sham-operated group (n=8); anterior cruciate ligament transection (ACLT)+normal saline (NS) group (n=8); and ACLT+ATNF group (n=8). The rats in the ACLT+ATNF group received subcutaneous injections of ATNF (20 μg/kg) for 12 weeks, while those in the ACLT+NS group received NS at the same dose for 12 weeks. All rats were euthanized at 12 weeks after surgery and specimens from the affected knees were harvested. Hematoxylin and eosin staining, Masson's trichrome staining, and Mankin score assessment were carried out to evaluate the cartilage status and cartilage matrix degradation. Matrix metalloproteinase (MMP)-13 immunohistochemistry was performed to assess the cartilage molecular metabolism. Bone histomorphometry was used to observe the subchondral trabecular microstructure. Compared with the rats in the ACLT+NS group, histological and Mankin score analyses showed that ATNF treatment reduced the severity of the cartilage lesions and led to a lower Mankin score. Immunohistochemical and histomorphometric analyses revealed that ATNF treatment reduced the ACLT-induced destruction of the subchondral trabecular microstructure, and decreased MMP-13 expression. ATNF treatment may delay degradation of the extracellular matrix via a decrease in MMP-13 expression. ATNF treatment probably protects articular cartilage by improving the structure of the subchondral bone and reducing the degradation of the cartilage matrix.