Biochemická analýza kloubních výpotků

Bc. Klára HABARTOVÁ

Master's thesis

Biochemical analysis of synovial fluid

Abstract:

Studium opotřebení totálních endoprotéz (TEP) před jejich implantací do lidského těla se stalo povinnou součástí preklinického testování. Důvodem je zejména uvolňování částic polyethylenu vlivem tření z komponent kloubních náhrad. Uvolněné částice jsou častou příčinou aseptického uvolňování a periptotetické osteolýzy.Testování otěru a odolnosti TEP se řídí mezinárodními normami ISO (ISO 14243-3:2014 a ISO 14242-1:2014), ve kterých je mimo jiné jako mazací kapalina doporučeno bovinní sérum, které má nahrazovat synoviální tekutinu (ST). V poslední době je používání bovinního séra často kritizováno. Nedávné studie poukazují na skutečnost, že bovinní sérum se od ST liší kromě koncentrace proteinů také obsahem ostatních složek. Cílem diplomové práce bylo stanovit celkovou koncentraci proteinů a jednotlivých proteinových frakcí, a celkovou koncentraci kyseliny hyaluronové a její molekulovou distribuci v kloubních výpotcích (KV) získaných od čtyř skupin pacientů: i) s asepticky selhávající TEP kolenního kloubu (n = 25), ii) s TEP bez jakékoliv známky aseptického selhávání nebo periprotetické osteolýzy (n = 17), iii) bez TEP a s posledním stádiem osteoartrózy (n = 31) a iv) bez TEP, bez osteoartrózy a bez známek zánětu (n = 17). Výsledky ukázaly, že celková koncentrace proteinů v KV dosahuje 40 mg/ml, což je přibližně 2x vyšší než koncentrace BS doporučená normami ISO. Z proteinových frakcí byly ve všech KV nejvíce zastoupeny albumin a gamaglobulin, ostatní proteinové frakce se pohybovaly v rozmezí 1,8-6,1 mg/ml. Dále bylo zjištěno, že celková koncentrace kyseliny hyaluronové v KV se pohybuje v rozmezí 1,7-5,7 mg/ml. U molekulové distribuce kyseliny hyaluronové byla pozorována nižší koncentrace všech frakcí u pacientů s TEP v porovnání s pacienty bez TEP. Z výsledků vyplývá, že BS, které je v současné době doporučováno normami ISO jako mazací kapalina při testování odolnosti TEP, by bylo vhodné nahradit jinou mazací kapalinou, která by se svým složením více přiblížila složení KV.

Abstract:

Wear testing of total joint replacement (TJR) is a mandatory part of preclinical testing prior to implantation of TJR into the human body. This is mainly due to the release of polyethylene particles from the components of joint replacements. The particles are a common cause of aseptic loosening and periprosthetic osteolysis. Testing the abrasion and resistance of TJR is governed by International standards (ISO 14243-3:2014 and ISO 14242-1:2014), in which is as a lubricating fluid recommended bovine serum, which is designed to replace synovial fluid. Recently, the use of bovine serum is often criticized. Recent studies point to the fact that the bovine serum differs from synovial fluid except for the protein concentration also in other components. The aim of this thesis was to determine the total protein concentration and the individual protein fractions, and the total concentration of hyaluronic acid and its molecular distribution in synovial fluid obtained from patients that were divided into four groups: i) patients with aseptic loosening joint (n = 25), ii) patients with TJR without aseptic loosening joint and without periprosthetic osteolysis (n = 17), iii) patients without TJR and with osteoarthritis (n = 31), and iv) patients without TJR and without osteoarthritis, non-inflammatory (n = 17). The results showed that total protein concentration reaches 40 mg/ml, which is nearly two times higher than the recommended concentration in bovine serum by ISO standards. From the protein fractions albumin and gamaglobulin were most abundant in all synovial fluid samples, other protein fractions ranged from 1.8 to 6.1 mg/ml. It was further found that the total concentration of hyaluronic acid in the synovial fluid ranged from 1.7 to 5.7 mg/ml. Concerning the molecular distribution of the hyaluronic acid it was observed lower concentrations of all fractions in patients with TJR compared to patients without TJR. Conclusion the results reveal that the bovine serum currently recommended by ISO standards as a lubricating fluid for testing resistance TJR would be appropriate to replace by another lubricating liquid, with composition closer to that of synovial fluid.

Keywords

synoviální tekutina, osteoartróza, totální endoprotéza, kyselina hyaluronová, plazmatické proteiny

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2015

Accessible from:: 18. 5. 2015

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Adéla Galandáková, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Bioorganic Chemistry and Chemical Biology