Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met samenvatting in het Nederlands.

Thesis (doctoral)--Malmö, 1982.

L’arthrose, maladie articulaire la plus fréquente, se décline en plusieurs phénotypes selon les facteurs de risque : vieillissement, traumatisme et obésité. Dans l’arthrose liée à l’obésité il existe une origine mécanique mais aussi systémique faisant intervenir les adipokines. De plus, chez les sujets obèses, la présence d’un syndrome métabolique, et singulièrement un diabète de type 2 augmente fortement le risque d’arthrose. L’objectif de ce travail a été d’étudier les rôles d’une adipokine, la visfatine/Nampt (nicotinamide phosphoribosyltransférase), et de l’hyperglucidie dans l’arthrose. Ainsi, la visfatine est produite et libérée sous forme dimérique par l’ensemble des tissus articulaires, et son activité enzymatique Nampt est présente dans le tissu synovial. Elle induit un profil pro-inflammatoire des chondrocytes et des ostéoblastes murins caractérisé par la production de cytokines (IL-6, IL -8, MCP-1) qui implique en partie l’activité Nampt, démontré par utilisation de l’inhibiteur pharmacologique APO866. Sur chondrocytes murins, l’hyperglucidie potentialise l’effet de l’IL-1β sur l’activation pro-inflammatoire (IL-6, PGE2), sans stress osmotique. Cette potentialisation pro-inflammatoire passe par l’activation de la voie alternative des polyols, ainsi que par un stress oxydant, démontré par utilisation de l’inhibiteur de l’aldose réductase (epalrestat) et de deux antioxydants (Mitotempo et L-NAME). Chez l’Homme, le cartilage issu de patients arthrosiques diabétiques est plus sensible à l’IL-1β (libération d’IL-6 et de PGE2) et exprime plus l’AGE carboxyméthyllysine, que celui issu de patients non diabétiques de même âge et poids. / Osteoarthritis,the most frequent joint disease, can be declined in different phenotypes, depending on its risk factors: aging, trauma and obesity. In obesity-linked osteoarthritis, there is a mechanical stress but also a systemic stress involving adipokines. Moreover, in obese patients, a metabolic syndrome, and particularly a type 2 diabetes, increases the risk of developing osteoarthritis. The aims of the thesis were to study the roles of the adipokine visfatin/Nampt (nicotinamide phosphoribosyltransferase) et high glucose in osteoarthritis. Then, we demonstrate that visfatin is produced and released in an enzymatic dimeric form by all the articular tissues and that its enzymatic activity Nampt is present in synovium. Visfatin/Nampt induces a pro-inflammatory phenotype of murine chondrocytes and osteoblasts characterized by the production of cytokines (IL-6, IL-8, MCP-1), involving in part the enzymatic activity Nampt, demonstrated by using the pharmacological inhibitor APO866. On murine chondrocytes, high glucose potentiates the effect of IL-1β on pro-inflammatory activation (IL-6, PGE2), without inducing an osmotic stress. This potentiation involves the alternative polyol pathway and oxidative stress, demonstrated by using an inhibitor of aldose reductase (epalrestat) and two antioxidants (Mitotempo and L-NAME). In human, the cartilage from osteoarthritic diabetic patients is more sensitive to IL-1β (release of IL-6 and PGE2) and expresses more the AGE carboxymethyllysine than the one from non diabetic patients, of same age and weight.

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie inflammatoire chronique qui touche les articulations synoviales. La PR se caractérise par une expansion pseudo-tumorale des cellules synoviales de types fibroblastiques (FLS) qui envahissent et détruisent les articulations. Le Facteur de Necrose Tumorale (TNF) alpha joue un rôle primordial dans cette pathologie et le blocage de son action constitue une thérapie efficace contre la PR. Il existe néanmoins des patients non-répondeurs aux anti-TNFs ce qui suggére la participation d'autres cytokines dans la PR. La Lymphotoxine (LT) alpha est le plus proche homologue du TNFalpha, mais son rôle dans la PR reste peu étudié et le potentiel thérapeutique de son blocage pour traiter la maladie doit encore être établi. La déplétion des FLS hyperprolifératives constitue une autre stratégie pour le traitement de la PR. L'utilisation des membres de la Famille du TNF, TRAIL et Fas ligand (FasL), a été proposée pour induire la mort cellulaire pa r apoptose des FLS dans les articulations synoviales. Toutefois, ces cytokines sont pleiotropiques et peuvent causer des effets secondaires. Nous avons caractérisé les effets de la LTalpha, de TRAIL et FasL dans les FLS pour mieux comprendre ses rôles dans la PR. Nos résultas montrent que les niveaux sériques de la LTalpha sont augmentés dans la PR comparés aux patients sains ou atteints d'arthrose. Toute comme le TNFalpha, la LTalpha induit la prolifération et l'activation des FLS. Ainsi, l'inhibition simultanée de la LTalpha et du TNFalpha pourrait fournir un avantage thérapeutique dans le cadre des traitements contre la PR. Nous avons par ailleurs démontré que TRAIL est un facteur protecteur en début de la PR mais a un rôle promoteur au cours de la maladie. Le double rôle de TRAIL est corrélé à l'expression de TRAIL récepteur 1. Enfin, nous avons montré que FasL joue un rôle non-apoptotique dans les FLS, en modulant leur prolifération. Pour cette raison, une thérapie basée sur TRAIL ou FasL demande une sensibilisation à l'apoptose des FLS. / Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammatory disease affecting synovial joints. A hallmark of RA is the pseudo-tumoral expansion of fibroblast-like synoviocytes (FLS), which invade and destroy the joint. Blocking of Tumor Necrosis Factor (TNF) alpha is effective to treat RA. However, some patients are nonresponsive to anti-TNF therapies, suggesting the participation of other cytokines in RA. Lymphotoxin (LT) alpha is the closest homologous to TNFalpha, but little is known about its role in RA and therapeutic potential of blocking this cytokine to treat RA. Another strategy to treat RA is the depletion of hyperproliferative FLS. The TNF family members TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) and Fas ligand (FasL) have been proposed for targeting FLS in arthritic joints. However, these cytokines are pleiotropic and can thus cause unwanted effects. We aimed to characterize the effects of LTalpha, TRAIL and FasL in RA FLS and better understand their role in the pathog enesis of RA. Our results show that serum levels of LTalpha are increased in RA compared to osteoarthritis and healthy controls and LTalpha induces proliferation and activation of RA FLS to the same extent that TNFalpha. Thus, simultaneous blocking of LTalpha and TNFalpha appears to be of benefit for RA patients. Additionally, we demonstrated that TRAIL could be a protective factor in the initial phase of RA but subsequently has a disease-promoting role. The dual role of TRAIL is correlated to TRAIL receptor 1 expression of RA FLS. Moreover, we showed that FasL induces non-apoptotic effects in RA FLS, such as proliferation. Therefore, a TRAIL or FasL based therapeutic strategy in RA requires sensitization for apoptosis of FLS.

Le but de ce travail est l'analyse du rôle des assemblages moléculaires du fluide synovial dans le fonctionnement tribologique d'une articulation naturelle saine et prothésée. Pour cela un modèle ex vivo réaliste reproduisant les caractéristiques mécaniques et physicochimiques d'une articulation naturelle a été conçu et exploité. <br />Ce modèle reconstitue ex vivo les propriétés mécaniques et physico-chimiques des cartilages articulaires en utilisant un matériau polymérique de type hydrogel. <br />Le modèle reconstitue aussi ex vivo les assemblages moléculaires du fluide synovial (multicouches lipidiques et vésicules du gel synovial) en utilisant des techniques de physique nanostructurale comme le dépôt lipidique par éclatement de vésicules et par la co-adsorption des micelles, la fabrication des liposomes et la microscopie de force atomique. L'évolution de ces assemblages moléculaires est visualisée in situ, au cours d'essais de frottement, par microscopie optique en fluorescence obtenue avec des marqueurs moléculaires. <br />Les résultats expérimentaux corrélés avec un modèle numérique des multicouches lipidiques (dynamique moléculaire) permettent de localiser où et comment s'effectue le glissement dans les assemblages moléculaires de la synovie ce qui contribue à expliquer l'origine des valeurs de frottement mesurées. Par exemple, si le glissement se localise dans le gel synovial le coefficient de frottement est de 0.15, alors qu'il n'est que de 0.0015 lorsqu'il se localise dans les multicouches lipidiques. <br />Sur le plan appliqué, d'autres résultats montrent que l'hydrogel, simulant le cartilage, favorise la formation et le maintien des multicouches lipidiques, ce qui n'est pas le cas avec l'acier et le polyéthylène des implants. Cela permet d'expliquer les différences de comportement tribologique dans les deux cas. Enfin, la mise en évidence d'une interdépendance entre les propriétés mécaniques et les propriétés physicochimiques de l'hydrogel a été exploitée pour comprendre des phénomènes mécaniques (variation du module d'élasticité, usure....) liées à l'évolution des pathologies.

Les tissus adipeux (TA) intra-articulaires (TAIA) sont présents dans la majorité des articulations, au contact de la membrane synoviale. Le genou est l'articulation la plus riche en TA, comprenant le TA de Hoffa (TAH) et les TA suprapatellaires (TASP). A l'inverse, la hanche ne comprend qu'un petit TA, le TA acétabulaire (TAA). Le TAH de sujets arthrosiques est une source plus importante de cytokines inflammatoires que les TA sous-cutanés (TASC). Nous émettons l'hypothèse que les cytokines sécrétées par les TAH modifient le phénotype de la membrane synoviale arthrosique et que l'ensemble des TAIA partage des caractéristiques histologiques et biologiques communes les distinguant des TASC. Nous avons d'abord montré que la stimulation par les milieux conditionnés de TAH autologues induisait une expression et une libération plus importantes d'IL-6, d'IL-8, de PGE2, de MMP-1, de MMP-3 et de MMP-9 par les synoviocytes fibroblastiques (SF) comparativement aux TASC. La PGE2, sécrétée en plus grande quantité par les TAIA que les TASC (75 fois plus), joue un rôle central dans l'activation des SF. A l'instar des TAH, les autres TAIA de genou et de hanche sécrétent également plus de médiateurs inflammatoires que les TASC. Ils sont le siège de plus de remaniements fibreux, de vaisseaux et d'infiltrats leucocytaires que les TASC. Au sein des TAIA, les adipocytes sont plus petits et l'expression génique des médiateurs du métabolisme lipidique (ATGL, LPL, FABP4 et CD36) diminuée. Les TAIA de genou et de hanche arthrosiques partagent donc un phénotype commun et ont la capacité d'interagir avec la membrane synoviale, pouvant ainsi contribuer à la maladie arthrosique. / Intra-articular adipose tissues (IAAT) are located in most joints, lined by synovial membrane. IAAT within the knee are the most numerous and voluminous. They are principally constituted by the infrapatellar fat pad (IFP) and suprapatellar fat pad (SPFP). Inversely, the hip is only constituted by a small single AT, called acetabular fat pad (AFP). Moreover, several studies brought out that IFP from OA patients were a greater source of inflammatory cytokines as compared to subcutaneous AT (SCAT). So, we hypothesized that cytokines released by IFP could modify the phenotype of synovial membrane and also that all IAAT share similar histological, biological and cellular characteristics distinguishing them from SCAT. First, we showed that synoviocyte stimulation by autologous IFP-conditioned media induced a higher gene expression and release of IL-6, IL-8, PGE2, MMP-1, MMP-3 and MMP-9 as compared to SCAT. We also confirmed that IFP released higher rate of inflammatory cytokines than SCAT, particularly PGE2, whom secretion rate was 75 fold higher and which had a central impact in synoviocyte activation. Next, we demonstrated that other IAAT from knee and hip also released higher levels of IL-6, IL-8, and PGE2 as compared to SCAT. IAAT were composed by greater fibrosis remodeling and higher vessel area and leucocyte infiltration as compared to autologous SCAT. In IAAT, adipocytes were smaller and gene expression for most factors involved in lipid metabolism (ATGL, LPL, FABP4 et CD36) were decreased. The specificity of inflammatory secretion and metabolic phenotype were also observed in preadipocytes isolated from knee IAAT and SCAT. To conclude, IAAT from OA knee and hip share a common phenotype and have the ability to interact with synovial membrane, contributing to the onset and/or the progression of OA disease.

Vasiliki Katrinaki Objektive Beurteilung diagnostischer Anästhesien von Hufgelenk, Bursa podotrochlearis und Palmarnerven bei Pferden mit Vorderhandlahmheiten und deren Ursprung in der Hufregion. Klinik für Pferde, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig Eingereicht Dezember 2023 Einleitung: Orthopädische Erkrankungen weisen eine hohe Prävalenz bei Pferden auf und können das Wohlbefinden sowie ihre sportliche Nutzung stark beeinträchtigen. Erkrankungen des Hufrollen-Apparates sind für etwa ein Drittel aller chronischen Lahmheiten der Vordergliedmaße beim Pferd verantwortlich. Perineurale Anästhesien (Leitungsanästhesien) werden genutzt, um den Ursprung der Lahmheit am Pferdebein zu lokalisieren. Um die Lahmheitsursache genauer eingrenzen zu können, werden intra-synoviale Strukturen innerhalb des Hufes (Hufgelenk und/oder Bursa Podotrochlearis) anästhesiert. Die subjektive Beurteilung von Bewegungsstörungen sowie die Interpretation von diagnostischen Anästhesien führt oft zu Unstimmigkeiten zwischen unterschiedlichen Beobachtern. In den letzten Jahren wurden verschiedene Systeme entwickelt, welche eine Quantifizierung der Bewegungsstörung ermöglichen. Hiermit kann die prozentuale Verbesserung der Lahmheit nach der Durchführung diagnostischer Anästhesien über die Zeit erfasst und dokumentiert werden. Eine Anwendung solcher Systeme zur objektiven Beurteilung von Hufgelenkanästhesie (HG-A) und Bursa Podotrochlearis Analgesia (BP-A) wurde bei Pferden mit Vorderhandlahmheit bis heute nicht beschrieben. Ziel: Ziel dieser Arbeit war es: I) Die zeitabhängige Verbesserung natürlich vorkommender Vorderhandlahmheiten mit Ursprung in der Hufregion, nach erfolgter HG-A und BP-A bei Pferden zu beschreiben und II) zu prüfen, ob Schmerzen, die vom Hufgelenk bzw. dem Strahlbeinapparat ausgehen, mittels Leitungsanästhesien (Tiefe Palmarnervenanästhesie (TPA) und Mittlere Palmarnervenanästhesie (MPA)) unterschieden werden können. Unter Anwendung eines auf nicht-invasiven Beschleunigungssensoren basierenden Systems (BMISS, body-mounted inertial sensor system), sollten die Veränderungen des Bewegungsmusters vor und nach Einfluss der oben genannten diagnostischen Anästhesien quantitativ und objektiv erfasst werden. Tiere, Material und Methoden: Es handelt sich um eine prospektive klinische Studie an Patienten, die aufgrund einer Vorderhandlahmeit an der Pferdeklinik, Freie Universität Berlin, zwischen 2012 und 2016 vorstellig wurden. Alle Patienten wurden an drei aufeinander folgenden Tagen subjektiv und objektiv (BMISS) anhand eines standardisierten Protokolls von derselben Person orthopädisch untersucht. Am ersten Tag wurde der Ursprung der Lahmheit mittels Leitungsanästhesie lokalisiert. Bei positiver TPA oder MPA erfolgte anschließend eine HG-A (Tag 2) sowie eine BP-A (Tag 3). Das Gangbild wurde jeweils 10 Minuten (perineurale Anästhesie) bzw. 2, 5 und 10 Minuten (intra-synoviale Anästhesie) nach Injektion des Lokalanästhetikums beurteilt. Entsprechend wurden ausschließlich Pferde in die Studie eingeschlossen, bei denen mindesten eine der perineuralen und eine der intra-synovialen Anästhesien als “deutlich positiv” gewertet wurde. Die diagnostischen Anästhesien wurden als „deutlich positiv“ gewertet, wenn mittels BMISS eine Reduzierung der Lahmheit um mindestens 70% vom Ausgangswert gemessen wurde. Ergebnisse: Das Patientenkollektiv bestand aus 23 Pferden im Alter zwischen 4 und 16 Jahren. Anhand der Ergebnisse der Leitungsanästhesien wurden die Pferde den Gruppen „TPA“ (TPA positiv, n = 16) und „MPA“ (MPA positiv, n = 7) zugeordnet. Es konnte kein signifikanter Zusammengang zwischen einer Verbesserung der Lahmheit nach perineuraler Anästhesie und HG-A bzw. BP-A festgestellt werden (p > 0,05). Innerhalb der Gruppe „TPA“ war 2 Minuten nach intra-synovialer Injektion die Anzahl der Pferde, bei denen sich eine BP-A im Vergleich zur HG-A verbesserte, signifikant höher (p = 0,02). Bei den restlichen Messzeitpunkten konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen BP-A und HG-A innerhalb der Gruppe „TPA“ festgestellt werden (5 Minuten: p = 0,07; 10 Minuten: p = 0,1). Aufgrund der sehr kleinen Stichprobe wurden die Daten innerhalb der Gruppe „MPA“ ausschließlich deskriptiv analysiert. Bei Betrachtung der intra-synovialen Anästhesien (unabhängig von der Leitungsanästhesie), war 2 Minuten (p < 0,001) sowie 5 Minuten (p = 0,04) nach Injektion ein signifikanter Unterschied im durchschnittlichen Grad der Verbesserung der Lahmheit zwischen HG-A und BP-A deutlich. Zehn Minuten nach Injektion wurde für beide intra-synovialen Anästhesien kein bedeutender Unterschied im Bewegungsmuster gemessen (p = 0,06). Bezüglich der zeitabhängigen Verbesserung der Lahmheit unter Einfluss der verschiedenen intra-synovialen Anästhesien zeigten die Pferde nach BP-A eine signifikante Verbesserung der Lahmheit 2 Minuten nach Injektion, welche über die Zeit konstant blieb. Bei Pferden mit positiver HG-A wurde eher eine progressive Reduktion der Lahmheit beobachtet. Der Unterschied in der Verbesserung zwischen den Messzeitpunkten 2 und 10 Minuten (p = 0,04) war signifikant. Schlussfolgerungen: Perineurale Anästhesien der distalen Vordergliedmaße ermöglichen keine Differenzierung der genauen Schmerzlokalisation in der Hufregion. Intra-synoviale Anästhesien sollten in diesem Bereich sowohl 2 als auch 5 Minuten nach Injektion des Lokalanästhetikums evaluiert werden. Während nach PB-A eine schnelle und über den Zeitverlauf konstante Verbesserung der Lahmheit eintritt, ist bei der HG-A mit einer progressiven Verbesserung der Lahmheit über 10 min nach Injektion zu rechnen.:Table of contents I List of illustrations II Abbreviations III 1. Introduction..................................................................................................................1 2. Literature......................................................................................................................3 2.1. Anatomy...................................................................................................................3 2.2. Forelimb lameness...................................................................................................5 2.3. Necessity for objective gait analysis…………………………………………………....6 2.4. Objective lameness evaluation.................................................................................7 2.5. Body-mounted inertial sensor system, Lameness Locator……………………….….8 2.6. Diagnostic analgesia of the distal limb……………….…………………………….…..9 2.7. Diagnostic imaging.................................................................................................11 2.8. Therapy....................................................................................................................12 2.9. Hypotheses.............................................................................................................13 3. Publication.................................................................................................................14 4. Declaration of own portion of work in publication.....................................................23 5. Discussion..................................................................................................................24 6. Zusammenfassung.....................................................................................................34 7. Summary………………………………………………………......…………………..…....36 8. Literature....................................................................................................................38 9. Acknowledgements....................................................................................................46 / Vasiliki Katrinaki Title: Objective evaluation for analgesia of the distal interphalangeal joint, the navicular bursa and perineural analgesia in horses with naturally occurring forelimb lameness localised to the foot Department for Horses, Faculty of Veterinary Medicine, Leipzig University Submitted in December 2023 Introduction: Lameness is a very common problem in horses, and pathologies of the navicular apparatus constitute up to one-third of all chronic forelimb lameness. Despite its high occurrence, and the fact that it can severely impair the horse’s sporting career and affect their welfare, contradictory results of diagnostic analgesia are documented. The interpretation of perineural analgesia remains confusing regarding the ability of the palmar digital nerve block (PDNB) to differentiate pain coming from pathologies of the distal interphalangeal joint (DIPJ) or the navicular syndrome. Thus, the outcome and interpretation of intra-synovial diagnostic analgesia of the distal interphalangeal joint and the navicular bursa remain controversial, and no objective live over ground studies have been performed so far to establish the percentage of improvement over time from these two analgesia techniques. Aim of the study: The aim of the study was to objectively evaluate with the use of an inertial-sensor based system the qualitative and time-dependent outcome of distal interphalangeal joint analgesia (DIPJ-A) and navicular bursa analgesia (NB-A) in naturally occurring forelimb lameness and to assess if perineural analgesia of the distal limb can differentiate pain coming from the DIPJ or the navicular apparatus. Study design: Prospective clinical trial. Methods: Clinical cases with forelimb lameness were evaluated objectively using a body- mounted inertial sensor system (BMISS) at the Equine Hospital of Freie Universität Berlin, Germany between 2012 and 2016. The ages of the animals varied between four and 16 years. A three-day lameness examination was performed subjectively and objectively. The subjective evaluation was always performed by the same veterinarian during the 3 days and the objective examination was performed using the BMISS. The horses were hospitalised for the three-day lameness examination. Lameness was localised to the foot with a palmar digital nerve block and/or an abaxial sesamoidean nerve block (ASNB) at day 1, and analgesia of the DIPJ (DIPJ-A) and NB (NB-A) were performed at day 2 and 3. Improvement following perineural analgesia was measured after 10 min and intra-synovial blocks after 2, 5 and 10 min, respectively. Horses with at least 70% improvement measured objectively after diagnostic analgesia were included in the study. Results: A total of 23 cases of forelimb lameness were included in this study. The age of the horses varied between four and 16 years. The side and degree of baseline lameness remained stable during the 3 days of lameness examination. The PDNB group included horses with a positive PDNB (n=16) and the ASNB group included horses with a negative PDNB and a positive ASNB (n=7). The majority of the horses had a positive response to PDNB compared with ASNB but there was no significant association between improvement following perineural analgesia and the DIPJ-A and NB-A in the number of horses that improved after DIPJ and NB analgesia (p>0.05). Comparison between the PDNB group and intra-synovial analgesia showed that in 2 min assessments there was a statistically significant difference in the number of horses that improved with an NB-A compared to DIPJ-A (p=0.02). In 5 min and 10 min evaluations, such a result was no longer observed (p=0.07 in 5 min, p=0.1 in 10 min). Comparison of the ASNB group to intra-synovial analgesia was descriptive because the number of horses included in this group was small. The mean improvement in the lameness was different between DIPJ-A and NB-A at 2 min (p<0.001) and at 5 min (p=0.04); however, this difference was no longer observed after 10 min (p=0.06). Evaluation of intra-synovial analgesia over time showed that a positive NB-A revealed a high degree of improvement already after 2 min that remained stable, whereas the DIPJ-A improved over time showing a significant difference in mean improvement between 2 min and 10 min measurements (p=0.04). Conclusions: Our results suggest that perineural analgesia is not reliable enough to differentiate pain originating from DIPJ and NB. The DIPJ-A and the NB-A should be evaluated at 2 and 5 min, since a significant difference of lameness improvement was measured for these points of time, pointing out the necessity to perform both blocks to identify the painful region. An early evaluation of the DIPJ-A and NB-A can determine the origin of the pain. An improvement in NB-A was constant over time, whereas a progressive improvement in lameness over the 10 min after injection is to be excepted in DIPJ-A.:Table of contents I List of illustrations II Abbreviations III 1. Introduction..................................................................................................................1 2. Literature......................................................................................................................3 2.1. Anatomy...................................................................................................................3 2.2. Forelimb lameness...................................................................................................5 2.3. Necessity for objective gait analysis…………………………………………………....6 2.4. Objective lameness evaluation.................................................................................7 2.5. Body-mounted inertial sensor system, Lameness Locator……………………….….8 2.6. Diagnostic analgesia of the distal limb……………….…………………………….…..9 2.7. Diagnostic imaging.................................................................................................11 2.8. Therapy....................................................................................................................12 2.9. Hypotheses.............................................................................................................13 3. Publication.................................................................................................................14 4. Declaration of own portion of work in publication.....................................................23 5. Discussion..................................................................................................................24 6. Zusammenfassung.....................................................................................................34 7. Summary………………………………………………………......…………………..…....36 8. Literature....................................................................................................................38 9. Acknowledgements....................................................................................................46

Afin d'améliorer l'efficacité des traitements des pathologies articulaires, en tenant compte de leur complexité et de leur ampleur, des études récentes ont mis en évidence le rôle des assemblages lipidiques associés à la structure discontinue du fluide synovial dans le contrôle du fonctionnement tribologique articulaire. Ceci à conduit à la mise au point d'un modèle tribologique ex vivo (thèse AM Sfarghiu, 2006), proposant un " motif élémentaire " de la biolubrification articulaire, constitué de l'empilement d'interfaces phospholipidiques et de couches aqueuses. En utilisant ce modèle, l'objectif de ce travail a été d'étudier l'évolution des interfaces phospholipidiques du fluide synovial en présence de pathologies. Pour ce faire, une méthodologie nano-bio-tribologique alliant des analyses biochimiques, physicochimiques, nano-mécaniques et tribologiques a été utilisée. Les résultats de ces analyses montrent : l'influence de la faible rugosité des surfaces frottantes caractérisant les stades précoces des pathologies et celle des propriétés des interfaces phospholipidiques (liées à la variation de leur composition) sur la résistance mécanique, l'évolution au cours du frottement et la dégradation in situ des assemblages lipidiques des fluides synoviaux pathologiques. Le comportement des assemblages lipidiques est accentué par l'action des enzymes associées aux pathologies. Par conséquent, le fonctionnement articulaire dépend de la résistance mécanique des interfaces phospholipidiques et pour obtenir des coefficients de frottement très bas, l'accommodation de vitesse doit s'effectuer au niveau des couches d'hydratation qui entourent les ions présents dans la couche aqueuse. Ces résultats permettront de comprendre à court terme l'évolution des interfaces phospholipidiques dans les pathologies articulaires et, à plus long terme le bon enchaînement cause/conséquence responsable d'une pathologie articulaire afin de développer des traitements plus efficaces, ciblés et non prothétiques.

Die rheumatoide Arthritis ist eine chronisch-entzündliche Bindegewebserkrankung mit symmetrischem Befall der Gelenke. Die genaue Ätiologie ist bisher unbekannt. Aktivierte synoviale Fibroblasten sollen durch gesteigerte Adhäsion und Produktion von proinflammatorischen Zytokinen und Matrix-lysierenden Proteasen maßgeblich an der Gelenkdestruktion beteiligt sein. Ziel dieser Arbeit war es, ein neues in-vivo-Knorpeldestruktions-Modell zu etablieren, in welchem unter immunkompetenten Bedingungen, die Invasion und Destruktion von Gelenkknorpel durch die Fibroblasten-Zelllinie LS48 über einen längeren Zeitraum simuliert werden kann. Die am Institut für klinische Immunologie der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig etablierte Zelllinie LS48 wurde in die ipsilateralen Kniegelenke von BALB/c-Mäusen injiziert. Die dadurch induzierte Gewebsdestruktion wurde über zehn Wochen in zweiwöchigem Abstand histopathologisch beurteilt und klassifiziert. Als vergleichende Fibroblasten-Zelllinie wurden nicht-invasive NIH/3T3-Zellen eingesetzt. An Hand der Score-Parameter Zellinvasion, Pannusformation und Knorpeldestruktion wurde eine mäßige bis schwer-wiegende Gewebsdestruktion durch die LS48-Zellen bereits ab der zweiten Untersuchungswoche lichtmikroskopisch nachgewiesen, ohne dass dabei pathologische Effekte in den kontralateralen Kniegelenken aufgetreten sind. Polarisationsmikroskopisch wurden für den Parameter Knorpeldestruktion vergleichbare Ergebnisse erzielt. Damit wurde gezeigt, dass das Modell BALB/c LS48 ein erfolgversprechendes Instrument darstellt, das zur Testung neuer therapeutischer Strategien gegen die Gelenkdestruktion verwendet werden kann. Inwieweit die Auseinandersetzung der LS48-Zellen mit dem spezifischen Immunsystem der BALB/c-Maus Auswirkungen auf den Verlauf der Gewebsdestruktion hat, sollte in weiterführenden Experimenten untersucht werden.:Bibliographische Zusammenfassung II Inhaltsverzeichnis III Abkürzungsverzeichnis IV 1 Einleitung 1 1.1 Rheumatische Erkrankungen 1 1.2 Die rheumatoide Arthritis 2 1.2.1 Immunologische Grundlagen der rheumatoiden Arthritis 2 1.2.1.1 Hypothese der Fibroblasten-Abhängigkeit 3 1.2.1.2 Hypothese der T-Zell-Abhängigkeit 4 1.3 Allgemeine Anatomie und Histologie des Kniegelenks 6 1.4 Die Histopathologie der rheumatoiden Arthritis 9 1.4.1 Verschiedene Synovialmembrantypen bei rheumatoider Arthritis 10 1.5 Tiermodelle zur Untersuchung der rheumatoiden Arthritis 11 1.5.1 Das Tiermodell der Fibroblasten-induzierten Gelenkdestruktion in der BALB/c-Maus 12 1.6 Histopathologische Score-Systeme der rheumatoiden Arthritis in Tiermodellen 13 1.7 Ziel 13 1.7.1 Fragestellungen 14 2 Material und Methoden 16 2.1 Zelllinien und Versuchstiere 16 2.1.1 Die Fibroblasten-Zelllinie NIH/3T3 16 2.1.2 Die Fibroblasten-Zelllinie LS48 16 2.1.3 Die BALB/c-Maus 17 2.2 Tierversuchsplan 18 2.3 Zellkultur 19 2.3.1 Geräte und Verbrauchsmaterialien 19 2.3.2 Reagenzien 20 2.3.3 Durchführung 21 2.4 Isolation der murinen Kniegelenke 22 2.5 Histologische Aufarbeitung 23 2.5.1 Geräte und Verbrauchsmaterialien 23 2.5.2 Reagenzien 24 2.5.3 Entkalkung, Entwässerung, Einbettung und Schneiden der Präparate 26 2.5.4 Azanfärbung nach Heidenhain (Kernechtrubin-Anillinblau-Orange G-Färbung) 27 2.6 Klassifikation mit dem Durchlichtmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (Balb/c-LS48) 29 2.7 Klassifikation mit dem Polarisationsmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (Balb/c-LS48) 29 2.8 Statistik 30 3 Ergebnisse 31 3.1 Score-Erhebung mit dem Lichtmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 31 3.1.1 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Zellinvasion 32 3.1.2 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Pannusformation 35 3.1.3 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Knorpeldestruktion 38 3.2 Datenanalyse der lichtmikroskopisch untersuchten Parameter Zellinvasion, Pannusformation und Knorpeldestruktion für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 41 3.2.1 Zellinvasion 41 3.2.2 Pannusformation 45 3.2.3 Knorpeldestruktion 48 3.2.4 Gesamtscore 51 3.3 Score-Erhebung mit dem Polarisationsmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 56 3.3.1 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Knorpeldestruktion 56 3.4 Datenanalyse des polarisationsmikroskopisch untersuchten Parameters Knorpel-destruktion für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 59 3.5 Statistischer Vergleich der licht- und polarisationsmikroskopischen Analysemethoden für den Parameter Knorpeldestruktion 62 3.6 Statistischer Vergleich der medialen und lateralen histologischen Sagittalschnitte der Kniegelenke 63 4 Diskussion 64 4.1 Die Bedeutung der histopathologischen Score-Parameter für das Modell der Fibroblasten-induzierten Gelenkdestruktion in der BALB/c-Maus 65 4.1.1 Der Score-Parameter Zellinvasion 65 4.1.1.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Zellinvasion 67 4.1.1.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Zellinvasion für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 69 4.1.2 Der Score-Parameter Pannusformation 70 4.1.2.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Pannusformation 71 4.1.2.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Pannusformation für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 73 4.1.3 Der Score-Parameter Knorpeldestruktion 74 4.1.3.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Knorpeldestruktion 75 4.1.3.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Knorpeldestruktion für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 76 4.1.4 Interpretation des lichtmikroskopisch erhobenen Gesamtscores für das Knorpeldestruktionsmodell (BALB/c-LS48) im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 78 4.1.4.1 Verlaufsvergleich zu anderen Tiermodellen 81 4.2 Die histopathologischen Auswirkungen der Zelllinien LS48 und NIH/3T3 im ipsilateralen Kniegelenk der BALB/c-Maus im Vergleich 83 4.3 Vergleich der medialen und lateralen Sagittalebenen der histologischen Präparate der Kniegelenke 85 4.4 Beurteilung histopathologischer Veränderungen in den kontralateralen Kniegelenken im Verlauf von zehn Wochen 86 4.5 Vergleich der licht- und polarisationsmikroskopischen Untersuchungsergebnisse 87 4.6 Schlussfolgerungen und Ausblick 89 Zusammenfassung 94 Literaturverzeichnis 99 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 116 Eigenständigkeitserklärung VIII Danksagung IX

Die rheumatoide Arthritis ist eine chronisch-entzündliche Bindegewebserkrankung mit symmetrischem Befall der Gelenke. Die genaue Ätiologie ist bisher unbekannt. Aktivierte synoviale Fibroblasten sollen durch gesteigerte Adhäsion und Produktion von proinflammatorischen Zytokinen und Matrix-lysierenden Proteasen maßgeblich an der Gelenkdestruktion beteiligt sein. Ziel dieser Arbeit war es, ein neues in-vivo-Knorpeldestruktions-Modell zu etablieren, in welchem unter immunkompetenten Bedingungen, die Invasion und Destruktion von Gelenkknorpel durch die Fibroblasten-Zelllinie LS48 über einen längeren Zeitraum simuliert werden kann. Die am Institut für klinische Immunologie der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig etablierte Zelllinie LS48 wurde in die ipsilateralen Kniegelenke von BALB/c-Mäusen injiziert. Die dadurch induzierte Gewebsdestruktion wurde über zehn Wochen in zweiwöchigem Abstand histopathologisch beurteilt und klassifiziert. Als vergleichende Fibroblasten-Zelllinie wurden nicht-invasive NIH/3T3-Zellen eingesetzt. An Hand der Score-Parameter Zellinvasion, Pannusformation und Knorpeldestruktion wurde eine mäßige bis schwer-wiegende Gewebsdestruktion durch die LS48-Zellen bereits ab der zweiten Untersuchungswoche lichtmikroskopisch nachgewiesen, ohne dass dabei pathologische Effekte in den kontralateralen Kniegelenken aufgetreten sind. Polarisationsmikroskopisch wurden für den Parameter Knorpeldestruktion vergleichbare Ergebnisse erzielt. Damit wurde gezeigt, dass das Modell BALB/c LS48 ein erfolgversprechendes Instrument darstellt, das zur Testung neuer therapeutischer Strategien gegen die Gelenkdestruktion verwendet werden kann. Inwieweit die Auseinandersetzung der LS48-Zellen mit dem spezifischen Immunsystem der BALB/c-Maus Auswirkungen auf den Verlauf der Gewebsdestruktion hat, sollte in weiterführenden Experimenten untersucht werden.