Analýza imunitních buněk v kloubních výpotcích pacientů s totální endoprotézou kolena

Bc. Miluše CHALUPKOVÁ

Master's thesis

Analysis of immune cells in articular exudates of patients with total knee endoprosthesis

Abstract:

Totální endoprotéza (TEP) kolena představuje operaci, při níž je celý kloub nebo jeho část nahrazena protetickým implantátem. Cílem je obnovit stabilitu a funkci postiženého kloubu. Tato operace se nejčastěji provádí u pacientů trpících poškozením kloubů v důsledku osteoartrózy (OA) nebo revmatoidní artritidy (RA) v konečném stádiu. Vzácným, ale závažným problémem po TEP je vznik kloubního výpotku. Zastoupení populací imunitních buněk v kloubních výpotcích se u pacientů s TEP liší. Fenotypová analýza těchto buněk by mohla pomoci identifikovat příčinu tvorby kloubního výpotku. Cílem diplomové práce bylo porovnání imunitního mikroprostředí v kloubních výpotcích pacientů s OA a pacientů s TEP kolena a kyčle. K tomuto účelu byla použita metoda imunofenotypizace hlavních populací imunitních buněk a jejich analýza pomocí průtokového cytometru. V obou skupinách pacientů byly identifikovány stejné hlavní populace imunitních buněk, a to populace neutrofilů, lymfocytů a buněk monocyt/makrofágové linie. Porovnáním procentuálního zastoupení jsme zjistili významné rozdíly mezi buňkami makrofágů a CD3+ T-lymfocytů mezi pacienty s TEP kolena a kyčle. Dále byly porovnávány populace imunitních buněk ve výpotcích pacientů s TEP kolena a OA kolena. Zaznamenali jsme významné rozdíly v populacích buněk monocyt/makrofágové linie a CD4+ regulačních T-lymfocytů. Metodou ELISA byly stanoveny a porovnány hladiny myeloperoxidasy, matrix metalopeptidasy-9, monocytárního chemoatraktivního proteinu-1, RANTES a interleukinu 17 ve vzorcích pacientů s TEP kolena a OA kolena. V případě myeloperoxidasy byla u obou typů vzorků zaznamenána korelace mezi hladinami analytů a procentuálním zastoupením neutrofilů. Hladiny monocytárního chemoatraktivního proteinu-1, RANTES a interleukinu 17 se významně lišily mezi pacienty s TEP kolena a OA kolena. Pomocí imunocytochemického fluorescenčního barvení cytospinů byly vizualizovány znaky CD14 a CD68 buněk monocyt/makrofágové linie. Detailní popis imunitního prostředí kloubního výpotku u kloubů s TEP by mohl přispět k odhalení příčiny jeho vzniku a následnému léčebnému či profylaktickému přístupu.

Abstract:

Total knee arthroplasty (TKA) is a surgery in which all or part of a joint is replaced with a prosthetic implant. The goal is to restore the stability and function of the affected joint. This surgery approach is the most often performed in patients suffering from joint damage due to end-stage of osteoarthritis (OA) or rheumatoid arthritis (RA). A rare but serious problem after TKA is the development of joint effusion. The proportion of immune cell populations in joint effusions varies in patients with TKA. Phenotypic analysis of these cells could help identify the cause of joint effusion. The aim of the diploma thesis was to compare the immune microenvironment in the joint effusions of patients with OA and patients with TKA and total hip arthroplasty. For this purpose, the method of immunophenotyping of the main populations of immune cells and their analysis using a flow cytometer was used. In both groups of patients, the same major immune cell populations were identified, namely neutrophils, lymphocytes, and monocyte/macrophage lineage. By comparing the percentages, we found significant differences between macrophage cells and CD3+ T-lymphocytes between patients with TKA and total hip arthroplasty. Furthermore, immune cell populations in the effusions of patients with TKA and knee OA were compared. We observed significant differences in populations of monocyte/macrophage lineage and CD4+ regulatory T-lymphocytes. Levels of myeloperoxidase, matrix metalloproteinase-9, monocyte chemoattractant protein-1, RANTES and interleukin 17 in samples from patients with TKA and knee OA were determined and compared by ELISA. In the case of myeloperoxidase, a correlation between analyte levels and the percentage of neutrophils was observed in both types of samples. Levels of monocyte chemoattractant protein-1, RANTES, and interleukin 17 differed significantly between patients with TKA and knee OA. Using immunocytochemical fluorescent staining of cytospins were visualized characters CD14 and CD68 cells of monocyte/macrophage lineage. A detailed description of the immune environment of joint effusion in the joints of TKA could help to reveal the causes of its origin and subsequent therapeutic or prophylactic approach.

Keywords

Totální endoprotéza kolena, kloubní výpotek, imunofenotypizace, imunitní buňky, průtoková cytometrie, ELISA, cytospiny

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Zuzana Mikulková, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry