BIOMARKERS OF BONE AND CARTILAGE REMODELING IN THE EVALUATION OF EARLY STAGES OF PRIMARY KNEE OSTEOARTHRITIS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Objective. To determine the informative value of biological markers of bone and cartilage remodeling in patients with early-stage primary knee osteoarthritis (KOA). Subject and methods. The investigation involved 43 patients (16 men and 27 women) aged 36-50 years with early manifestations of KOA and 21 apparently healthy individuals without locomotor diseases. The markers of bone tissue metabolism were determined in all the study participants: resorptive processes were assessed by the content of C-terminal telopeptides of type I collagen and pyridinoline; the intensity of bone formation processes was estimated by the level of osteocalcin. The concentrations of cartilage oligomeric matrix protein and cartilage glycoprotein were determined as markers of cartilage destruction. Results. The significantly elevated levels of cartilage oligomeric matrix protein and cartilage glycoprotein show evidence of articular cartilage disorganization in the examinees. In addition, there were impaired bone formation (higher osteocalcin levels) and resorption (an increase in the concentrations of C-terminal telopeptides of type I collagen and pyridinoline) processes compared with those in the control group. Conclusion. The patients with early signs of KOA without obvious clinical and radiographic manifestations were observed to have impaired bone remodeling as intensified bone formation and resorption processes, which was accompanied by cartilage matrix restructuring. An indirect assessment of the stability of the collagen network that forms the extracellular framework of the supporting connective tissues displayed a significant increase in serum pyridinoline concentrations, which could be evidence of disruption of intermolecular collagen bonds. The reliably significant changes in the content of pyridinoline suggest that this marker may be used to comprehensively evaluate the health status of patients with early manifestations of KOA when developing diagnostic and therapeutic strategies.

About the authors

S. V Belova

Research Institute of Traumatology, Orthopedics, and Neurosurgery, V.I. Razumovsky Saratov State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: sarniito_bsv@mail.ru

Biol.D

Russian Federation

E. V Gladkova

Research Institute of Traumatology, Orthopedics, and Neurosurgery, V.I. Razumovsky Saratov State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: sarniito_bsv@mail.ru

Candidate of Biological Sciences

Russian Federation

R. A Zubavlenko

Research Institute of Traumatology, Orthopedics, and Neurosurgery, V.I. Razumovsky Saratov State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: sarniito_bsv@mail.ru
Russian Federation

V. Yu Ulyanov

Research Institute of Traumatology, Orthopedics, and Neurosurgery, V.I. Razumovsky Saratov State Medical University, Ministry of Health of Russia

Author for correspondence.
Email: sarniito_bsv@mail.ru

Associate Professor, MD

Russian Federation

References

  1. Ислейих О.И. Внутрикостное введение аутологичной обогащенной тромбоцитами плазмы в лечении гонартроза. Дисс.. канд. мед. наук. М., 2020; 146 с.
  2. Алексеева Л.И., Зайцева Е.М. Субхондральная кость при остеоартрозе: новые возможности терапии. РМЖ. 2004; 20: 1133.
  3. Hilal G., Martel-Pelletier J., Pelletier J.P. et al. Osteoblast-like cell from human subchondral osteoarthritic bone demonstrate an altered phenotype in vitro: possible role in subchondral bone sclerosis. Arthritis Rheum. 1998; 41 (5): 891-9. doi: 10.1002/1529-0131(199805)41:5<891::AID-ART17>3.0.CO;2-X
  4. Кабалык М.А. Биомаркеры и участники ремоделирования субхондральной кости при остеоартрозе. Тихоокеанский медицинский журнал. 2017; 1: 36-41. DOI: 10.17238/ PmJ1609-1175.2017.1.37-41
  5. Igarashi M., Sakamoto K., Nagaoka I. Effect of glucosamine, a therapeutic agent for osteoarthritis, on osteoblastic cell differentiation.Int J Mol Med. 2011; 28 (3): 373-9. doi: 10.3892/ijmm.2011.686
  6. Белова Ю.С., Гладилин Г.П. Диагностическая значимость хрящевого олигомерного матриксного протеина при соединительнотканной патологии. Врач. 2017; 10: 83-5.
  7. Кцоева А.А. Клиническое значение хрящевого гликопротеина-39 у больных остеоартритом в сочетании с кардиоваскулярной патологией. Автореф.. канд. мед. наук. Волгоград, 2019; 24 с.
  8. Kraus V.B., Nevitt M., Sandell L.J. Summary of the OA biomarkers workshop 2009-biochemical biomarkers: biology, validation, and clinical studies. Osteoarthritis Cartilage. 2010; 18 (6): 742-5. doi: 10.1016/j.joca.2010.02.014
  9. Шишкова В.Н. Остеопороз в практике невролога: фокус на позвоночник. Фарматека. 2013; 9: 24-8.
  10. Gallop P.M., Blumenfeld O.O., Seifter S. Structure and metabolism of connective 801 tissue proteins. Annu Rev Biochem. 1972; 41: 617-72. doi: 10.1146/annurev. bi.41.070172.003153
  11. Lindert U., Kraenzlin M., Campos-Xavier A.B. et al. Urinary pyridinoline cross-links as biomarkers of osteogenesis imperfecta. Orphanet J Rare Dis. 2015; 10: 104. DOI: 10.1186/ s13023-015-0315-9
  12. Ильина Р.Ю., Мухамеджанова Л.Р., Уракова Е.В. Изменение биохимических маркеров метаболизма костной ткани на фоне лекарственного остеопороза у психически больных. Практическая медицина. 2013; 2: 63-6.
  13. Krabben A., Knevel R., Huizinga T.W.J. et al. Serum pyridinoline levels and prediction of severity of joint destruction in rheumatoid arthritis. J Rheumatol. 2013; 40 (8): 1303-6. DOI: https://doi.org/10.3899/jrheum.121392
  14. Takahashi M., Naito K., Abe M. et al. Relationship between radiographic grading of osteoarthritis and the biochemical markers for arthritis in knee osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2004; 6 (3): 208-12. doi: 10.1186/ar1166
  15. Li Q., Hu L., Zhao Z. et al. Serum changes in pyridinoline, type II collagen cleavage neoepitope and osteocalcin in early stage male brucellosis patients. Sci Rep. 2020; 10: 17190. doi: 10.1038/s41598-020-72565-8

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Levels of bone resorption markers

Download (41KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».