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Die Spontanheilungsversuche des vorderen Kreuzbands : eine experimentelle Untersuchung
Fragestellung Spontanheilungen von Rupturen des vorderen Kreuzbandes (VKB) wurden wiederholt mittels MRT beschrieben. In grundlegenden tierexperimentellen Untersuchungen wird geschlussfolgert, dass es keine Regeneration gäbe. Die Morphologie der Spontanheilung des VKB wurde im Tiermodell des Kaninchens untersucht. Methoden 32 männliche Kaninchen wurden medial arthrotomiert und das VKB durchtrennt. Die Durchtrennung erfolgte unter Sicht mittels Nr. 15 Skalpell, zusätzlich wurde die vollständige Trennung der Stümpfe durch mehrfache Instrumentenpassage kontrolliert. Eine Resektion von Fasern erfolgte nicht. Je 8 Tiere wurden 2, 4, 8 und 12 Wochen nach dem Eingriff getötet. Die Morphologie der Heilungsverläufe wurde nach Lo et al. [1] klassifiziert, neue Typen der Klassifikation hinzugefügt. Typ B (intrasynoviale Ruptur) und Typ C (knöcherner Ausriss) waren studienbedingt nicht möglich. Die Studie war vom Regierungspräsidium genehmigt. Ergebnisse Die untersuchten Tiere hatten einen unauffälligen postoperativen Verlauf. Bei unterschiedlicher Ausprägung hatten alle Tiere makroskopisch eine Knorpelschädigung. Nach chirurgischer Durchtrennung waren die VKBenden durchschnitten (mop ended Typ A). Dieser Typ wurde bei der Dissektion nicht mehr vorgefunden. Die VKBstümpfe waren bei Dissektion: retrahiert (Typ D), mit dem hinteren Kreuzband verwachsen (E), resorbiert (F), miteinander verbunden = narbengeheilt (G), oder es lag eine Kombination (H) verschiedener Typen vor. Als neue Typen wurden Verwachsungen mit dem Meniskus (I) oder mit der Gelenkkapsel bzw. dem Fettkörper (K) beschrieben. Die VKBstümpfe waren gering (G 1 = 7), deutlich (G2 = 3 bzw. 4 insges. bei zusätzlicher Verwachsung mit dem Innenmeniskus) oder hypertroph (G 3 = 3) miteinander verwachsen. [Tab. 1] Schlussfolgerungen Der VKBriss führt häufig zur Kniegelenksinstabilität und Osteoarthrose. Nach Durchtrennung des VKB wird in Studien der Osteoarthroseforschung im Kaninchenmodell der Befund nie detailliert. In einem systematischen Vergleich der Regenerationsfähigkeit von partiell und komplett durchtrennten VKBs fanden Hefti et al. [2] weder bei skeletall unreifen noch bei jungen erwachsenen Kaninchen eine Regeneration nach kompletter Durchtrennung. Sie berichteten als Regelfall die Resorption nach 3 Monaten, in 2 Fällen Verwachsungen mit dem hinteren Kreuzband. Die hier berichteten Daten sind im Gegensatz zu Hefti's Untersuchungen. Sie stimmen aber gut mit humanen MRT-Untersuchungen und Arthroskopien nach Kreuzbandverletzungen überein. Das VKB versucht durch Verwachsung eine Heilung der VKBstümpfe zu erzielen oder Anschluss an andere Kniegelenksstrukturen zu gewinnen. Somit besteht auch im Tiermodell des Kaninchens eine gewisse Spontanheilungsaktivität des VKB, deren biomechanische Stabilität allerdings oft unzureichend erschien. Eine Kniegelenksarthrose entwickelte sich in den untersuchten Gelenken
Ein biomolekularer Marker der Osteoarthritis des Kniegelenks
Fragestellung: Die Identifizierung von biomolekularen Markern der Osteoarthritis ist das wesentlichste aktuelle Ziel der internationalen Osteoarthritisforschung. Tiermodelle sind geeignet zur genaueren Charakterisierung der Osteoarthritis, speziell auch um den Nutzen biomolekularer Marker zu testen. Sowohl im Modell der kompletten medialen Meniskektomie wie auch der vorderen Kreuzbanddurchtrennung untersuchten wir das Cartilage Oligomeric Matrix Protein (COMP). Zwar ist die Funktion dieses Moleküls weiterhin unzureichend bekannt, aber es ist aufgrund einer höheren Menge im Knorpel ein potentieller Marker für Serumuntersuchungen, die ein wichtiger Fortschritt in Diagnostik und Therapie der Osteoarthritis sind. Methodik: Als Modell dienten die einseitige komplette mediale Meniskektomie des Kaninchens mittels Arthrotomie bzw. die vordere Kreuzbanddurchtrennung. Jeweils zu den Zeitpunkten 2, 4, 8 und 12 Wochen nach der Operation wurden im jeweiligen Tiermodell je 8 Kaninchen untersucht. Der makroskopische Befund der operierten und nichtoperierten Seite wurde mittels modifizierter Outerbridge-Skala und mittels des Lokalisationsschemas der International Cartilage Repair Society (ICRS) erhoben. Mikroskopisch wurde jeweils der Gelenkknorpel in der Hämatoxylin-Eosin- und der Safranin O-Färbung untersucht. In der Synovialflüssigkeit der Kniegelenke der operierten und kontralateralen Seite wurde COMP mittels Enzymimmunoassay bestimmt. Zudem wurden Serumanalysen mittels Enzymimmunoassay vorgenommen. Die statistische Analyse erfolgte mittels Wilcoxon-Test (SPSS, Chicago, Ill). Die Tierversuche waren von der Ethikommission der Universität und vom Regierungspräsidium genehmigt. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die operierten Kniegelenke hatten zu allen Zeitpunkten nach kompletter medialer Meniskektomie und nach vorderer Kreuzbanddurchtrennung erhöhte Scorewerte im Vergleich mit der nichtoperierten Seite. Auch histologisch waren erhöhte Scores in beiden Tiermodellen nachweisbar. Bei Vergleich der operierten mit der kontralateralen, nichtoperierten Seite wurde nach der kompletten medialen Meniskektomie 2 Wochen nach der Operation COMP im operierten Kniegelenk signifikant erhöht gemessen. Im vordere Kreuzbanddurchtrennungsmodell war COMP zu allen Zeitpunkten erhöht. Allerdings war COMP im Serum in keinem der beiden Modelle im Verlauf signifikant erhöht. Mit den Untersuchungen wurde gezeigt, dass Cartilage Cartilage Oligomeric Matrix Protein beim Kaninchen sowohl in der Synovialflüssigkeit wie im Serum nachweisbar ist. Diese beiden Tiermodelle sind gut geeignet, Aspekte des Krankheitsprozesses zu imitieren. Die Bestimmung von COMP zur Verlaufsbeurteilung während des osteoarthritischen Prozesses erscheint in mindestens einem der beiden Kaninchenmodelle geeignet. Die speziell auch beim Einsatz am Menschen vorzuziehende Form der Bestimmung im Serum gab allerdings keine Werte, die für die Verlaufsbeurteilung hilfreich sind. Die Ergebnisse haben eine klare Relevanz für die Erforschung beim Menschen
Biochemisches Monitoring nach Meniskektomie
Fragestellung Die Schädigung des Kollagennetzwerks ist ein frühes Ereignis der Arthrose (OA). Wir untersuchten ein Kollagen Typ II -Neoepitop (CTX) in der Synovialflüssigkeit (SF) nach kompletter medialer Meniskektomie (ME). Methoden 32 NZW-Kaninchen hatten eine ME des rechten Kniegelenks. Kontrolle: 11 shamoperierte, 8 unoperierte Kaninchen. Die ME-Kaninchen wurden nach 2 (n = 8), 4 (n = 8) , 8 (n = 8) und 12 (n = 8) Wochen getötet, SF-lavagen beider Kniegelenke durchgeführt. Der ELISA misst ein Kollagen Typ II - Neoepitop, das nach Spaltung der C-telopeptide cross-linking Domaine entsteht. Makroskopisch: Grading beider Kniegelenke mit einem 9 Felder-Schema: Einzelflächen und Gesamtsummen von Tibia, Femur (jeweils medial und lateral) und Patella Histologisch: Grading mit H&E und Safranin O Schnitten (u.a. Proteoglykangehalt, Matrixstruktur, Zellularität, Tidemark und Osteophyten) Statistik: Wilcoxon - und Mann - Whitney U Test. Ergebnisse Makroskopisch: signifikante Veränderungen von medialer Tibia und Femur ab 2 Wochen nach ME, im Vergleich mit Gegenseite und mit nichtoperierten Kaninchen. Histologisch: beginnende OA zu allen Zeitpunkten. ME Knie: CTX Werte in der SF deutlich erhöht, zum kontralateralen Knie für 2, 4, 8 und 12 Wochen signifikant. Nichtoperierte Tiere: keine Unterschiede linkes vs. rechtes Knie, im Vergleich zur ME zu allen Zeitpunkten signifikant niedriger. Schlussfolgerungen Knorpelmarker sind Parameter der OA. Die Metalloproteinasen 1, 8 und 13 erzeugen ein Kollagen Typ II - Neoepitop, das zum Monitoring der arthrotischen Veränderungen geeignet erscheint
Ein Vergleich zweier Arthrosemodelle : komplette mediale Meniskektomie und vordere Kreuzbanddurchtrennung in den Frühstadien
Fragestellung Vergleichende Untersuchung zweier Arthrosemodelle: komplette mediale Meniskektomie und vordere Kreuzbanddurchtrennung des Kaninchens zu frühen Zeitpunkten. Methoden 4 verschiedene Gruppen von männlichen erwachsenen NZW Kaninchen wurden untersucht: einseitige komplette mediale Meniskektomie (ME;n=32), einseitige vordere Kreuzbanddurchtrennung (ACLT;n=32),als Kontrollgruppen die einseitige Gelenkeröffnung (sham-OP;n=32) und unoperierte Kontrollen (n=40).Standardisiert erfolgte die mediale Arthrotomie.Die Kaninchen wurden in der vom Regierungspräsidium genehmigten Studie nach 2, 4, 8 und 12 Wochen getötet. Der makroskopische Befund des rechten und linken Kniegelenks wurde mittels eines 9 - Felderschemas (International Cartilage Repair Society, 1998) für Femur, Tibia und Patella beurteilt. Weitere Parameter wie Gelenkerguss (Punktion),Osteophytenbildung, Meniskusregenerat bzw. –verletzungen wurden im Zeitverlauf dokumentiert.Die Befunde wurden mit Wilcoxon und Mann-Whitney-U-Test bewertet. 4 μm Schnitte der rechten und linken Tibien wurden mit H&E und Safranin O gefärbt,das histologische Grading erfolgte mit einem modifizierten Mankin Score, die statistische Beurteilung mit Wilcoxon und Mann-Whitney-U-Test. Immunhistochemisch wurden Proteoglykan- und Kollagentypen sowie kleine Knorpelstrukturproteine im Knorpel und Osteophyten untersucht. Ergebnisse Die 136 Tiere hatten einen unauffälligen postoperativen Verlauf. Makroskopisch zeigten die medialen Tibien und medialen Femuren bereits 2 Wochen nach ME eine statistisch signifikante Arthrose (intraindividuelle kontralaterale Kontrolle und im Vergleich zu den nichtoperierten Kontrollen).2 Wochen nach ACLT war nur der mediale Femur signifikant verändert. Die Läsionsgrösse und die Anzahl betroffener Areale nahmen mit der Zeit zu. 12 Wochen nach ACLT bestanden medial wie lateral auf Tibia und Femur statistisch signifikante Läsionen, nach ME waren die Läsionen im medialen Kompartment. Beispielhaft für weitere Ergebnisse:ein signifikantes Meniskusregenerat wurde in 15 / 32 Fällen ohne zeitabhängige Grössenzunahme zu den „späten“ Zeitpunkten nachgewiesen. Mikroskopisch waren die arthrotischen Veränderungen ebenfalls bereits nach 2 Wochen nachweisbar,ein signifikantes Fortschreiten der Arthrose wurde mikroskopisch nicht nachgewiesen.Die Läsionen waren(geplantermassen) oft frühe Läsionen. Schlussfolgerungen Bisher war nicht dokumentiert,dass frühzeitig nach bereits 2 Wochen eine makroskopisch deutliche Gelenkknorpelveränderung im Kaninchenmodell sowohl der kompletten medialen ME als auch der ACLT einsetzt. Die Untersuchung erlaubte ein genaues Mapping der arthrotischen Areale im zeitlichen Verlauf.Viele Aspekte des postoperativen Verlaufs (z.B. Gelenkerguss, Meniskusregenerat, zusätzliche Meniskusrisse) konnten detailliert dokumentiert werden. Die immunhistochemischen Untersuchungen geben Hinweise für den gezielten Einsatz von Knorpelmarkern.Die erhobenen Parameter erlauben den differenzierten Einsatz beider Modelle
The relationship between glucose and the liver-alpha cell axis – A systematic review
Until recently, glucagon was considered a mere antagonist to insulin, protecting the body from hypoglycemia. This notion changed with the discovery of the liver-alpha cell axis (LACA) as a feedback loop. The LACA describes how glucagon secretion and pancreatic alpha cell proliferation are stimulated by circulating amino acids. Glucagon in turn leads to an upregulation of amino acid metabolism and ureagenesis in the liver. Several increasingly common diseases (e.g., non-alcoholic fatty liver disease, type 2 diabetes, obesity) disrupt this feedback loop. It is important for clinicians and researchers alike to understand the liver-alpha cell axis and the metabolic sequelae of these diseases. While most of previous studies have focused on fasting concentrations of glucagon and amino acids, there is limited knowledge of their dynamics after glucose administration. The authors of this systematic review applied PRISMA guidelines and conducted PubMed searches to provide results of 8078 articles (screened and if relevant, studied in full). This systematic review aims to provide better insight into the LACA and its mediators (amino acids and glucagon), focusing on the relationship between glucose and the LACA in adult and pediatric subjects
Evaluation of genome-wide loci of iron metabolism in hereditary hemochromatosis identifies PCSK7 as a host risk factor of liver cirrhosis
Genome-wide association studies (GWAS) have revealed genetic determinants of iron metabolism, but correlation of these with clinical phenotypes is pending. Homozygosity for HFE C282Y is the predominant genetic risk factor for hereditary hemochromatosis (HH) and may cause liver cirrhosis. However, this genotype has a low penetrance. Thus, detection of yet unknown genetic markers that identify patients at risk of developing severe liver disease is necessary for better prevention. Genetic loci associated with iron metabolism (TF, TMPRSS6, PCSK7, TFR2 and Chr2p14) in recent GWAS and liver fibrosis (PNPLA3) in recent meta-analysis were analyzed for association with either liver cirrhosis or advanced fibrosis in 148 German HFE C282Y homozygotes. Replication of associations was sought in additional 499 Austrian/Swiss and 112 HFE C282Y homozygotes from Sweden. Only variant rs236918 in the PCSK7 gene (proprotein convertase subtilisin/kexin type 7) was associated with cirrhosis or advanced fibrosis (P = 1.02 × 10−5) in the German cohort with genotypic odds ratios of 3.56 (95% CI 1.29-9.77) for CG heterozygotes and 5.38 (95% CI 2.39-12.10) for C allele carriers. Association between rs236918 and cirrhosis was confirmed in Austrian/Swiss HFE C282Y homozygotes (P = 0.014; ORallelic = 1.82 (95% CI 1.12-2.95) but not in Swedish patients. Post hoc combined analyses of German/Swiss/Austrian patients with available liver histology (N = 244, P = 0.00014, ORallelic = 2.84) and of males only (N = 431, P = 2.17 × 10−5, ORallelic = 2.54) were consistent with the premier finding. Association between rs236918 and cirrhosis was not confirmed in alcoholic cirrhotics, suggesting specificity of this genetic risk factor for HH. PCSK7 variant rs236918 is a risk factor for cirrhosis in HH patients homozygous for the HFE C282Y mutatio
PSD3 downregulation confers protection against fatty liver disease
Fatty liver disease (FLD) is a growing health issue with burdening unmet clinical needs. FLD has a genetic component but, despite the common variants already identified, there is still a missing heritability component. Using a candidate gene approach, we identify a locus (rs71519934) at the Pleckstrin and Sec7 domain-containing 3 (PSD3) gene resulting in a leucine to threonine substitution at position 186 of the protein (L186T) that reduces susceptibility to the entire spectrum of FLD in individuals at risk. PSD3 downregulation by short interfering RNA reduces intracellular lipid content in primary human hepatocytes cultured in two and three dimensions, and in human and rodent hepatoma cells. Consistent with this, Psd3 downregulation by antisense oligonucleotides in vivo protects against FLD in mice fed a non-alcoholic steatohepatitis-inducing diet. Thus, translating these results to humans, PSD3 downregulation might be a future therapeutic option for treating FLD. Employing a candidate gene approach, Mancina et al. identify a genetic variant of the Pleckstrin and Sec7 domain-containing 3 (PSD3) gene that reduces susceptibility to fatty liver disease. Functional studies in vitro and in vivo demonstrate that targeting PSD3 protects against fatty liver disease.Peer reviewe
Liver Fibrosis and Metabolic Alterations in Adults With alpha-1-antitrypsin Deficiency Caused by the Pi*ZZ Mutation
BACKGROUND & AIMS: Alpha-1 antitrypsin deficiency (AATD) is among the most common genetic disorders. Severe AATD is caused by a homozygous mutation in the SERPINA1 gene that encodes the Glu342Lys substitution (called the Pi*Z mutation,
Pi*ZZ genotype). Pi*ZZ carriers may develop lung and liver diseases. Mutation- associated lung disorders have been well studied, but less is known about the effects in liver. We assessed the liver disease burden and associated features in
adults with this form of AATD. METHODS: We collected data from 554 Pi*ZZ adults (403 in an exploratory cohort, 151 in a confirmatory cohort), in 9 European countries, with AATD who were homozygous for the Pi*Z mutation, and 234 adults without
the Pi*Z mutation (controls), all without pre-existing liver disease. We collected data on demographic parameters, comorbidities, lung- and liver-related health, and blood samples for laboratory analysis. Liver fibrosis was assessed non-invasively
via the serum tests Aspartate Aminotransferase to Platelet Ratio Index and HepaScore and via transient elastography. Liver steatosis was determined via transient elastography-based controlled attenuation parameter. We performed histologic
analyses of livers from transgenic mice that overexpress the AATD-associated Pi*Z variant. RESULTS: Serum levels of liver enzymes were significantly higher in Pi*ZZ carriers vs controls. Based on non-invasive tests for liver fibrosis, significant fibrosis
was suspected in 20%–36% of Pi*ZZ carriers, whereas signs of advanced fibrosis were 9- to 20-fold more common in Pi*ZZ carriers compared to non-carriers. Male sex; age older than 50 years; increased levels of alanine aminotransferase, aspartate
aminotransferase, or g-glutamyl transferase; and low numbers of platelets were associated with higher liver fibrosis burden. We did not find evidence for a relationship between lung function and liver fibrosis. Controlled attenuation parameter 280 dB/m, suggesting severe steatosis, was detected in 39% of Pi*ZZ carriers vs 31% of controls. Carriers of Pi*ZZ had lower serum concentrations of triglyceride and low- and very-lowdensity lipoprotein cholesterol than controls, suggesting impaired hepatic secretion of lipid. Livers from Pi*Zoverexpressing mice had steatosis and down-regulation of
genes involved in lipid secretion. CONCLUSIONS: In studies of AATD adults with the Pi*ZZ mutation, and of Pi*Z-overexpressing mice, we found evidence of liver steatosisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio
Liver Phenotypes of European Adults Heterozygous or Homozygous for Pi∗Z Variant of AAT (Pi∗MZ vs Pi∗ZZ genotype) and Noncarriers
Homozygosity for the Pi∗Z variant of the gene that encodes the alpha-1 antitrypsin peptide (AAT), called the Pi∗ZZ genotype, causes a liver and lung disease called alpha-1 antitrypsin deficiency. Heterozygosity (the Pi∗MZ genotype) is a risk factor for cirrhosis in individuals with liver disease. Up to 4% of Europeans have the Pi∗MZ genotype; we compared features of adults with and without Pi∗MZ genotype among persons without preexisting liver disease.info:eu-repo/semantics/publishedVersio
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