Morphological features of the synovial membrane in patients with osteoarthritis after knee arthroplasty

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: Inflammation of the synovial membrane is a common manifestation in osteoarthritis which plays a role in complex pathophysiology of osteoarthritis. Synovitis leads to complications during knee replacement.

AIM: To give clinical and morphological characteristics of the knee joint condition by histological assessment of the synovial membrane.

MATERIALS AND METHODS: In the clinic of traumatology and orthopedics of North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov in 2022, 187 total knee arthroplasty operations were performed in patients with osteoarthritis. For morphological study of the synovial membrane of the knee joint biopsy specimens were taken from 30 patients (19 women and 11 men) by randomized sampling method. The age of patients: from 40 to 76 years, the average age was 59,3 ± 6,7 years. Immunohistochemical reactions were performed to characterize the cellular composition of the inflammatory infiltrate; antibodies to CD68, CD3, CD20, CD138, Ki-67 were used. Morphometry was performed at ×400 magnification.

RESULTS: Only 48 (25.7%) patients had at least one course of inpatient conservative or minimally invasive surgical treatment for osteoarthritis of the knee joint before total knee arthroplasty. 18 (9.6%) patients had intraoperative and postoperative complications. Among 30 morphological studies conducted, 3 (10%) patients had verified stage I osteoarthritis of the knee joint, 8 (26.7%) were diagnosed with stage II osteoarthritis, and 19 (63.3%) — stage III osteoarthritis. Significant correlation was obtained between cells stained with antibodies to CD3 and CD20 (r = 0.69; p < 0.05), CD68 and CD138 (r = 0.66; p < 0.05). Cluster analysis identified three groups of patients with severe (10%), moderate (30%) and weak/absent infiltration (60%).

CONCLUSIONS: To correct the treatment strategy for patients with osteoarthritis of the knee joint, it is advisable to strengthen the role of arthroscopic methods in the diagnostic and treatment processes.

About the authors

Aleksandr N. Tkachenko

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: altkachenko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4585-5160
SPIN-code: 2658-0405

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Roman V. Deev

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov; Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: roman.deev@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8389-3841
SPIN-code: 2957-1687

MD, Cand. Sci. (Med.), Assistant Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Moscow

Alexander A. Spichko

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: dr.nl@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9355-1068
SPIN-code: 3476-8212

врач-травматолог

Russian Federation, Saint Petersburg

Djalolidin Sh. Mansurov

Samarkand State Medical University

Email: jalolmedic511@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1799-641X
SPIN-code: 1330-6583

MD, Cand. Sci. (Med.)

Uzbekistan, Samarkand

Irina L. Urazovskaya

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: doc.urazovskaya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4165-4599
SPIN-code: 9263-4316

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitry S. Melchenko

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: d-melchenko@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-1394-8004
SPIN-code: 5519-8991
Russian Federation, Moscow

Evgeny V. Presnyakov

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: uvpres@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1546-5129
SPIN-code: 4001-4715
Russian Federation, Moscow

Stanislav S. Galkov

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: stas.galkoff@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-5714-906X
SPIN-code: 5745-8524

MD, resident of the department

Russian Federation, Saint Petersburg

Nikita S. Gladyshev

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: krinege@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2732-5676
SPIN-code: 1852-6469

MD, resident of the department

Russian Federation, Saint Petersburg

Vadim V. Magdalinov

City Clinic No. 96

Email: magdalinov97@list.ru
ORCID iD: 0009-0005-2786-513X
Russian Federation, Saint Petersburg

Viachaslav D. Savitski

Saint Petersburg State University

Email: slava_savitski@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7367-7528
SPIN-code: 4602-6404
Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Xu Y, Wu Q. Trends and disparities in osteoarthritis prevalence among US adults, 2005-2018. Sci Rep. 2021;11(1):218–245. doi: 10.1038/s41598-021-01339-7
  2. Blanco FJ, Silva-Díaz M, Vila VQ, et al. Prevalence of symptomatic osteoarthritis in Spain: EPISER2016 study. Reumatol Clin (Engl Ed). 2021;17(8):461–470. doi: 10.1016/j.reuma.2020.01.008
  3. Allen KD, Thoma LM, Golightly YM. Epidemiology of osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2022;30(2):184–195. doi: 10.1016/j.joca.2021.04.020
  4. Balabanova RM, Dubinina TV. Dynamics of five-year incidence of diseases of the musculoskeletal system and their prevalence among the adult population of Russia for 2013–2017. Modern Rheumatology. 2019;13(4):11–17. EDN: VFVQEE doi: 10.14412/1996-7012-2019-4-11-17
  5. Naumov AV, Khovasova NO, Moroz VI, Tkacheva O.N. Osteoarthritis and geriatric syndromes. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2019;119(9–2):90–98. EDN: YCAAII doi: 10.17116/jnevro201911909290
  6. Portyannikova OO, Zwinger SM, Govorin AV, Romanova EN. Analysis of the prevalence and risk factors for the development of osteoarthritis in the population. Modern rheumatology. 2019;13(2):105–111. EDN: QJHMIG doi: 10.14412/1996-7012-2019-2-105-111
  7. Mazurov VI, Sayganov SA, Tkachenko AN, et al. Prevalence of osteoarthritis and problems of its statistical recording. Zdorov’e — osnova chelovecheskogo potenciala: problemy i puti ih resheniya. 2021;16(2):764–770. EDN: DBYYAJ
  8. Harding P, Holland AE, Delany C, Hinman RS. Do activity levels increase after total hip and knee arthroplasty? Clin Orthop Relat Res. 2014;472(5):1502–1511. doi: 10.1007/s11999-013-3427-3
  9. Klyushin NM, Ababkov YuV, Ermakov AM. Paraprosthetic infection as a cause of revision interventions after total knee replacement: etiology, diagnosis, treatment. Transbaikalian Medical Bulletin. 2015;2:189–197. EDN: TWEMST
  10. Kosareva MA, Mikhailov IN, Tishkov NV. Modern principles and approaches to the treatment of gonarthrosis. Modern problems of science and education. 2018;6:69–69. EDN: PNLADH doi: 10.17513/spno.28292
  11. Marchand RC, Sodhi N, Khlopas A, et al. Coronal correction for severe deformity using robotic-assisted total knee arthroplasty. J Knee Surg. 2018;31(1):2–5. doi: 10.1055/s-0037-1608840
  12. Yamanaka H, Goto K, Suzuki M. Clinical results of Hi-tech Knee II total knee arthroplasty in patients with rheumatoid athritis: 5- to 12-year follow-up. J Orthop Surg Res. 2012;7(1):9. doi: 10.1186/1749-799x-7-9
  13. Kim SG, Kim JG, Jang KM, et al. Value of synovial white blood cell count and serum C-reactive protein for acute periprosthetic joint infection after knee arthroplasty. J Arthroplasty. 2017;32(12):3724–3728. doi: 10.1016/j.arth.2017.07.013
  14. Blanco JF, Díaz A, Melchor FR, et al. Risk factors for periprosthetic joint infection after total knee arthroplasty. Arch Orthop Trauma Surg. 2020;140(2):239–245. doi: 10.1007/s00402-019-03304-6
  15. Mayr H, Stoehr A. Complications of knee arthroscopy. Orthopäde. 2016;45(1):4–12. (In German) doi: 10.1007/s00132-015-3182-0
  16. Sarkisov DS, Perov YuL. Microscopic technique. Moscow, Meditsina; 1996. 544 p. (In Russ.)
  17. Custers RJ, Creemers LB, Verbout AJ, et al. Reliability, reproducibility and variability of the traditional Histologic/Histochemical Grading System vs the new OARSI Osteoarthritis Cartilage Histopathology Assessment System. Osteoarthritis Cartilage. 2007;15(11):1241–1248. doi: 10.1016/j.joca.2007.04.017
  18. Riddle DL, Jiranek WA, Hayes CW. Use of a validated algorithm to judge the appropriateness of total knee arthroplasty in the United States: a multicenter longitudinal cohort study. Arthritis Rheumatol. 2014;66(8):2134–2143. doi: 10.1002/art.38685
  19. Ghomrawi HM, Alexiades M, Pavlov H, et al. An evaluation of two appropriateness criteria for total knee replacement. Arthritis Care Res (Hoboken). 2014;66(11):1749–1753. doi: 10.1002/acr.22390
  20. Franklin P, Nguyen U, Ayers D, et al. Improving the criteria for appropriateness of total joint replacement surgery: comment on the article by Riddle et al. Arthritis Rheumatol. 2015;67(2):585. doi: 10.1002/art.38926

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Biopsies of synovial membranes. Infiltration of the connective tissue of the synovial membrane: weak (a), moderate (b) and intensive (c). The scale segment is 100 microns. Staining: hematoxylin and eosin. Magnification: ×100

Download (302KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Biopsies of synovial membranes. Immunohistochemical reaction with antibodies: a, to CD3 (T-lymphocytes); b, to CD20 (B-lymphocytes); c, to CD68 (macrophages), a brown reaction product. The severity of infiltration of the connective tissue of the synovial membrane: weak (a), moderate (b), pronounced infiltration (c). The scale segment is 50 microns. Staining with Mayer’s hematoxylin

Download (280KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Correlation matrix. Correlation coefficients with p > 0.05 are crossed out

Download (99KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Heat map reflecting infiltration clusters (pronounced, moderate, weak/absent)

Download (160KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Principal component analysis. The arrows indicate the effect of the number of colored cells on the position of the points on the coordinates

Download (155KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. A bar chart showing the index of proliferative activity in synovial membranes

Download (75KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».