Treatment of Chondral Lesions in the Knee / Tratamento das lesões condrais no joelho

Abstract Articular cartilage injuries are common and lead to early joint deterioration and osteoarthritis. Articular cartilage repair techniques aim at forming a cartilaginous neo-tissue to support the articular load and prevent progressive degeneration. Several techniques are available for this purpose, such as microfracture and chondrocyte transplantation. However, the procedural outcome is often fibrocartilage, which does not have the same mechanical resistance as cartilaginous tissue. Procedures with autologous osteochondral graft have a morbidity risk, and tissue availability limits their use. As such, larger lesions undergo osteochondral transplantation using fresh or frozen grafts. New techniques using minced or particulate cartilage fragments or mesenchymal stem cells are promising. This paper aims to update the procedures for treating chondral lesions of the knee.

Resumo As lesões da cartilagem articular são comuns e levam à deterioração precoce da articulação e ao desenvolvimento da osteoartrite. As técnicas de reparo da cartilagem articular visam a formação de um neo-tecido cartilaginoso capaz de suportar carga articular e evitar a progressão da degeneração. Há várias técnicas disponíveis para esse fim, como a microfratura e o transplante de condrócitos. Entretanto muitas vezes o desfecho do procedimento é a formação de fibrocartilagem, que não possui a mesma resistência mecânica do tecido cartilaginoso. Em outros procedimentos, nos quais é realizado enxerto osteocondral autólogo, há risco de morbidade associada ao procedimento, além da disponibilidade limitada de tecido. Por esse motivo, o transplante osteocondral, utilizando enxertos a fresco ou congelados tem sido utilizado para lesões de maior volume. Por fim, novas técnicas utilizando fragmentos de cartilagem picada ou particulada, assim como o uso de células tronco mesenquimais se apresentam como promissores. O objetivo desse artigo é realizar uma atualização dos procedimentos para tratamento das lesões condrais do joelho.

Fracturas osteocondrales de la rodilla

Introducción: Las fracturas osteocondrales que afectan la articulación de la rodilla se presenta de forma aislada o asociada a otras afecciones traumáticas. El diagnóstico inicial es en ocasiones difícil de realizar por la convergencia de signos clínicos e imagenológicos. Objetivo: Brindar información actualizada sobre los elementos más importantes de esta enfermedad traumática. Métodos: La búsqueda y el análisis de la información se realizó en un periodo de 31 días (del primero al 31 de agosto de 2021) y se emplearon las siguientes palabras del idioma ingles: osteochondral lesions, osteochondral fractures, osteochondral injuries a partir de la información obtenida se realizó una revisión bibliográfica de un total de 315 artículos publicados en las bases de datos PubMed, Hinari, SciELO y Medline mediante el gestor de búsqueda y administrador de referencias EndNote. Resultados: Se hace referencia al mecanismo de producción, aspecto artroscópico, localización, características en cuanto a extensión, profundidad, clasificación y desplazamiento. Se describen las modalidades imagenológicas empleadas en el diagnóstico y su utilidad. Con relación al diagnóstico diferencial se describen un grupo de enfermedades con características similares. Se mencionan las modalidades de tratamiento basadas en el tamaño y tiempo de evolución. Conclusiones: Las fracturas osteocondrales son lesiones frecuentes, para su diagnóstico se necesita de un alto índice de sospecha, ya que el diagnóstico clínico e imagenológico inicial no son concluyentes en la mayoría de los pacientes por estar combinada con otras afecciones.

Introduction: Osteochondral fractures that affect the knee joint occur in isolation or associated with other traumatic conditions. The initial diagnosis is sometimes difficult to make due to the convergence of clinical and imaging signs. Objective: To provide updated information on the most important elements of this traumatic entity. Methods: The search and analysis of the information was carried out in a period of 31 days (from August the first to the 31st, 2021) and the following words of the English language were used: osteochondral lesions, osteochondral fractures, osteochondral injuries from the Information obtained, a bibliographic review of a total of 315 articles published in the PubMed, Hinari, SciELO and Medline databases was carried out using the EndNote search manager and reference manager. Results: Reference is made to the mechanism of production, arthroscopic appearance, location, characteristics in terms of extension, depth, classification and displacement. The imaging modalities used in diagnosis and their usefulness are described. Regarding the differential diagnosis, a group of entities with similar characteristics are described. Treatment modalities based on size and time of evolution are mentioned. Conclusions: Osteochondral fractures are frequent injuries, for their diagnosis a high index of suspicion is needed, since the initial clinical and imaging diagnosis are not conclusive in most patients because they are combined with other conditions.

Potential effect of hyaluronic acid and triamcinolone acetate, alone or combined, on chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells / Efecto potencial del ácido hialurónico y del acetato de triamcinolona solos o combinados sobre la diferenciación condrogénica de células-tronco mesenquimales / Efeito potencial do ácido hialurônico e triancinolona acetonida, isolados e combinados, na diferenciação condrogênica de células-tronco mensenquimais

Abstract Background: Osteoarthritis is a complex degenerative disease with several factors contributing to joint damage. Objective: To compare the potential effect of hyaluronic acid (HA) and triamcinolone acetonide (TA), alone or combined, on the in vitro chondrogenic differentiation process of mesenchymal stem cells (MSCs). Methods: MSCs were divided into four groups: Control, HA, TA, and HA/TA combined. Each treatment group was cultured for 14 days in chondrogenic differentiation medium. The chondrogenic differentiation potential was assessed by histology and immunohistochemistry. Results: The HA and HA/TA-treated MSCs presented histological characteristics similar to native chondrocytes. The extracellular matrix (ECM) of TA-treated MSCs was compact and organized. Glycosaminoglycan staining was intense in Control, moderate in TA, slight in HA/TA, and undetectable in HA. Type II collagen immunoreactivity was high in the TA-treated ECM and MSCs. Conclusions: Histological analysis shows that HA influences morphological development similar to chondrocytes of the MSCs, but with low expression of specific cartilage molecules. The TA promotes formation of a compact and organized ECM.

Resumen Antecedentes: La osteoartritis es una enfermedad degenerativa compleja en la cual varios factores contribuyen al daño articular. Objetivo: Comparar el efecto del ácido hialurónico (HA) y acetónido de triamcinolona (TA), solos o en combinación, en el proceso de diferenciación condrogénica in vitro de células madre mesenquimales (MSCs). Métodos: Las MSCs fueron divididas en cuatro grupos: Control, HA, TA y HA/TA, y cultivadas por 14 días en medio de diferenciación condrogénica para cada tratamiento. El potencial de diferenciación condrogénica fue analizado por medio de histología e inmunohistoquímica. Resultados: Las MSCs tratadas con HA y HA/TA, presentaron características histológicas similares a los condrocitos nativos, y la matriz extracelular (ECM) de MSCs tratadas con TA fue más compacta y organizada. La tinción de glicosaminoglicanos fue intensa en el Control, moderada en TA, ligera en HA/TA, y sin tinción en HA. La inmunoreactividad para colágeno tipo II fue más alta en las MSCs y ECM tratadas con TA. Conclusión: El análisis histológico muestra que el HA influencia un desarrollo morfológico similar a los condrocitos de las MSCs, pero con baja expresión de moléculas específicas de cartílago. La TA promueve la formación de una ECM compacta y organizada.

Resumo Antecedentes: A osteoartrite é uma doença degenerativa complexa, na qual vários fatores contribuem ao dano articular. Objetivo: Comparar o efeito do ácido hialurônico (HA) e Triancinolona acetonida (TA), só ou combinado no processo de diferenciação condrogênica in vitro de células tronco mesenquimais (MSCs). Métodos: MSCs foram divididas em 4 grupos: Controle, HA, TA y HA/TA e cultivadas por 14 dias com meio de diferenciação condrogênica e seus respectivos tratamentos. O potencial de diferenciação condrogênica foi acessado por meio de histologia e imunohistoquímica. Resultados: Histologicamente, MSCs tratadas com HA e HA/TA apresentaram características semelhantes de condrócitos nativos, e a matriz extracelular de MSCs tratadas com TA foi mais compacta e organizada. A coloração para glicosaminoglicanos foi intensa no Controle, moderada no TA, leve no HA/TA e sem coloração com HA. Para os grupos tratamento, a imunoreatividade para colágeno tipo II foi maior nas células e matriz extracelular tratadas com TA. Conclusão: Mediante análise histológica, o HA influenciou o desenvolvimento morfológico semelhante a condrócitos das MSCs, mas com baixa expressão de moléculas específicas de cartilagem. A TA promoveu a formação de uma matriz extracelular compacta e organizada.

Treatment of Chondral Knee Lesions with Autologous Chondrocytes Embedded in a Fibrin Scaffold. Clinical and Functional Assessment / Tratamento de lesões condrais no joelho com condrócitos autólogos embebidos em arcabouço de fibrina. Avaliação clínica e funcional

Abstract Objective The aim of our study is to analyze the clinical and functional results obtained using autologous chondrocytes embedded in a fibrin scaffold in knee joint injuries. Methods We included 56 patients, 36 men and 20 women, with a mean age 36 years. Six of the patients were professional athletes, with single knee injuries that were either chondral or osteochondral (43 chondral, 9 osteochondral, 2 cases of osteochondritis dissecans and 2 osteochondral fractures), 2 to 10 cm2 in size and ≤ 10 mm deep, with no signs of osteoarthritis. The location of the injury was in the patella (8), the medial femoral condyle (40) and lateral femoral condyle (7) and one in the trochlea. The mean follow-up was 3 (range: 1-6) years. The clinical course was assessed using the Cincinnati and Knee Injury and Osteoarthritis Outcome (KOOS) scores, 6 and 12 months after surgery. The paired Student t-test was used to compare pre-and postoperative results. Results Six months after the implant, patients resumed their everyday activities. On the assessment scores, their condition was improving in comparison with their presurgical state (p < 0.05). They were also able to carry out their sporting activities more easily than prior to surgery (p < 0.05). Conclusion The seeding of chondrocytes in fibrin may provide a favorable microenvironment for the synthesis of extracellular matrix and improved the clinical condition and activity of the patients 1 year after surgery.

Resumo Objetivo O objetivo do nosso estudo é analisar os resultados clínicos e funcionais do tratamento de lesões nas articulações do joelho com condrócitos autólogos embebidos em arcabouço de fibrina. Métodos O estudo foi realizado com 56 pacientes (36 homens e 20 mulheres) com idade média de 36 anos; 6 indivíduos eram atletas profissionais. Os pacientes apresentavam lesões únicas, condrais ou osteocondrais (43 condrais, nove osteocondrais, 2 casos de osteocondrite dissecante e duas fraturas osteocondrais) no joelho, com 2 a 10 cm2 de tamanho e ≤ 10 mm de profundidade, sem sinais de osteoartrite. As lesões estavam localizadas na patela (8), no côndilo femoral medial (40), no côndilo femoral lateral (7) e na tróclea (1). O período médio de acompanhamento foi de 3 anos (faixa de 1-6 anos). A evolução clínica foi avaliada pelos escores de Cincinnati e Knee Injury and Osteoarthritis Outcome (KOOS), 6 e 12 meses após a cirurgia. O teste t de Student pareado foi utilizado para comparação dos achados pré e pós-operatórios. Resultados Os pacientes retomaram suas atividades diárias 6 meses após o implante. Os escores avaliados demonstraram a melhora em comparação ao estado pré-cirúrgico (p < 0,05). Além disso, os pacientes conseguiram realizar suas atividades esportivas com mais facilidade do que antes da cirurgia (p < 0,05). Conclusão A cultura de condrócitos em fibrina pode proporcionar um microambiente favorável para a síntese de matriz extracelular e melhorar a condição clínica e a atividade dos pacientes 1 ano após a cirurgia

IMPLEMENTAÇÃO DO TRANSPLANTE AUTÓLOGO DE CONDRÓCItOS NO BRASIL / Autologous chondrocyte implantation in brazil

ABSTRACT Objective: To describe the first series of cases of autologous chondrocyte implantation (ACI) in collagen membrane performed in Brazil. Methods: ACI was performed in 12 knees of 11 patients, aged 32.1 ± 10.9 years, with 5.3 ± 2.6 cm2 full-thickness knee cartilage lesions, with a six-month minimum follow-up. Two surgical procedures were performed: arthroscopic cartilage biopsy for isolation and expansion of chondrocytes, which were seeded onto collagen membrane and implanted in the lesion site; the characterization of cultured cells and implant was performed using immunofluorescence for type II collagen (COL2) for cell viability and electron microscopy of the implant. Clinical safety, KOOS and IKDC scores and magnetic resonance imaging were evaluated. We used repeated-measures ANOVA and post-hoc comparisons at α = 5%. Results: COL2 was identified in the cellular cytoplasm, cell viability was higher than 95% and adequate distribution and cell adhesion were found in the membrane. The median follow-up was 10.9 months (7 to 19). We had two cases of arthrofibrosis, one of graft hypertrophy and one of superficial infection as complications, but none compromising clinical improvement. KOOS and IKDC ranged from 71.2 ± 11.44 and 50.72 ± 14.10, in preoperative period, to 85.0 ± 4.4 and 70.5 ± 8.0, at 6 months (p = 0.007 and 0.005). MRI showed regenerated tissue compatible with hyaline cartilage. Conclusion: ACI in collagen membrane was feasible and safe in a short-term follow-up, presenting regenerated formation visualized by magnetic resonance imaging and improved clinical function. Level of evidence IV, Case series.

RESUMO Objetivo: Descrever a primeira série de casos de transplante autólogo de condrócitos (TAC) em membrana de colágeno realizada no Brasil. Métodos: Doze joelhos de onze pacientes, com idade de 32,1 ± 10,9 anos, com lesões de cartilagem de espessura total do joelho de tamanho de 5,3 ± 2,6 cm 2 foram submetidos ao TAC, com seguimento mínimo de seis meses. Realizamos dois procedimentos cirúrgicos: biópsia artroscópica de cartilagem para isolamento e expansão de condrócitos, que foram semeados em uma membrana de colágeno implantada no leito da lesão. Foi realizada caracterização com imunofluorescência para colágeno tipo II (COL2) de células cultivadas e implantes, viabilidade celular e microscopia eletrônica no implante. Foram avaliados a segurança clínica, os escores funcionais KOOS e IKDC e a ressonância magnética. Utilizamos teste ANOVA para medidas repetidas, com comparações post-hoc, α = 5%. Resultados: COL2 foi identificado no citoplasma da célula, viabilidade celular foi superior a 95% e houve distribuição adequada e adesão celular na membrana. O seguimento mediano foi de 10,9 meses (7 a 19). Como complicações, ocorreram dois casos de artrofibrose, um de hipertrofia do enxerto e um de infecção superficial, nenhum deles havendo comprometimento da melhora clínica. Escalas KOOS e IKDC passaram de 71,2 ± 11,44 e 50,72 ± 14,10, no pré-operatório, para 85,0 ± 4,4 e 70,5 ± 8,0, aos 6 meses (p = 0,007 e 0,005). Ressonância magnética mostrou tecido regenerado compatível com cartilagem hialina. Conclusão: TAC em membrana de colágeno foi viável e seguro em seguimento de curto prazo, apresentando formação de regenerado visualizado através de imagens de ressonância magnética e melhora de função clínica. Nível de evidência IV, Série de casos.

Post-Treatment Classification for Acetabular Chondral Lesions in Hip Arthroscopy / Classificação pós-tratamento para lesões condrais acetabulares na artroscopia de quadril

Abstract Objective To describe a postarthroscopic treatment classification system for acetabular chondral damage in the hip and to report the intraobserver and interobserver reliability of such classification. Methods This is a retrospective review of ninety-nine digital video recordings made during arthroscopic surgery. Patients who underwent arthroscopic treatment for femoroacetabular impingement and evaluated at the hip arthroscopy outpatient clinic between March 2015 and March 2016 were included in the study. Patients with a history of previous hip surgery, radiologic evidence of advanced osteoarthritis (Tönnis grade > 2), who underwent labral resection, or whose digital recordings were incomplete or of insufficient quality for adequate review were excluded. Two orthopedic surgeons, who did not participate in the surgery, independently reviewed the video recordings and classified the remaining acetabular cartilage using the post-treatment classification system. Intraobserver and interobserver analysis was then conducted using intraclass correlation coefficient (ICC). Results Excellent intraobserver reliability (ICC = 0.790; p < 0.001) and interobserver reliability (ICC = 0.882; p < 0.001) were observed. Both ICC values were statistically significant. Conclusion The posttreatment classification of the remaining acetabular cartilage has excellent intra and interobserver reliability.

Resumo Objetivo Descrever um sistema de classificação de tratamento pós-artroscópico para as lesões condrais acetabulares no quadril e relatar as confiabilidades intra e interobservador deste sistema. Métodos Esta é uma revisão retrospectiva de 99 gravações de vídeo digital realizadas durante artroscopia. Os pacientes submetidos a tratamento artroscópico para impacto femoroacetabular e avaliados no ambulatório de quadril entre março de 2015 e março de 2016 foram incluídos no estudo. Os pacientes com histórico de cirurgia anterior do quadril, evidência radiológica de osteoartrose avançada (Tönnis > 2), pacientes submetidos à ressecção labral ou cujas gravações digitais estavam incompletas ou de qualidade insuficiente para avaliação adequada foram excluídos. Dois ortopedistas, que não participaram da cirurgia, revisaram de forma independente as gravações de vídeo e classificaram a cartilagem acetabular remanescente usando o sistema de classificação pós-tratamento. A análise intra e interobservador foi então realizada utilizando o coeficiente de correlação intraclasse (CCI). Resultados Excelente confiabilidade intraobservador (CCI = 0,790; p < 0,001) e confiabilidade interobservador (CCI = 0,882; p < 0,001). Ambos os valores de CCI foram estatisticamente significativos. Conclusão a classificação pós-tratamento da cartilagem acetabular remanescente possui excelente confiabilidade intra e interobservador.

Morphofunctional and ultrastructural evaluation of hip joint development in human fetuses / Evaluación morfofuncional y ultraestructural del desarrollo de la articulación de la cadera en fetos humanos

SUMMARY: The normal sequential development of the hip joint (HJ) was considered for the evaluation of the morphological and ultrastructural aspects of the joint cartilage of the proximal femoral head epiphysis in human fetuses between 16 to 31 weeks of intra uterine life (IUL). Twenty human fetuses were fixed in 10 % formalin solution. Fetuses were divided into 4 groups (n=5): Group 1 (G1): 16-19 weeks IUL; Group 2 (G2): 20-23 weeks IUL; Group 3 (G3): 24-27 weeks IUL and Group 4 (G4): 28-31 weeks IUL. The right moieties of the HJ were subjected to light microscopy to determine the chondrocyte area, volume, and density and the extracellular matrix (ECM) density. The collagen component in ECM was qualitatively evaluated using Safranin-O and picrosirius techniques under polarized light. The left portions were analyzed using scanning electron microscopy (SEM). The advance of age revealed a gradual increase in chondrocyte area and volume and in ECM density, and a decrease in chondrocyte density. The apparent prevalence of type II collagen fibers in G1 and type III collagen fibers in G4, as well as a balance between type I and III collagen fibers in G2 and G3 suggest a process of cartilaginous evolution and repair. The pantographic organization of the collagen fiber meshes from the depth to the cartilage surface of the femoral head suggests that the arcade collagen network architecture starts at the fetal stage, regardless of the compressive forces applied. The morphological data may contribute not only to a better understanding of the maturation and cartilage organization in this area but also to serve as a theoretical basis for aspects related to diseases and joint malformations.

RESUMEN: El desarrollo secuencial normal de la articulación de la cadera (AC) se consideró para la evaluación de los aspectos morfológicos y ultraestructurales del cartílago articular de la epífisis proximal y de la cabeza femoral en fetos humanos entre 16 y 31 semanas de vida intrauterina (SVIU). Veinte fetos humanos fueron fijados en solución de formalina al 10 %. Los fetos se dividieron en 4 grupos (n = 5): Grupo 1 (G1), 1619 semanas de IUL; Grupo 2 (G2), 20-23 semanas SVIU; Grupo 3 (G3), 24-27 semanas SVIU y Grupo 4 (G4), 28-31 semanas SVIU. Las muestras derechas de la AC se sometieron a microscopía óptica para determinar el área, el volumen y la densidad de los condrocitos y la densidad de la matriz extracelular (MEC). El componente de colágeno en la MEC se evaluó cualitativamente utilizando técnicas de safranina-O y picrosirius bajo luz polarizada. Las muestras de la AC izquierda se analizaron utilizando microscopía electrónica de barrido (MEB). El avance de la edad reveló un aumento gradual en el área y el volumen de los condrocitos y en la densidad de la MEB, y una disminución en la densidad de los condrocitos. La aparente prevalencia de las fibras de colágeno tipo II en G1 y tipo III en G4, así como el equilibrio entre las fibras de colágeno tipo I y III en G2 y G3 sugieren un proceso de evolución y reparación cartilaginosa. La organización pantográfica de las mallas de fibra de colágeno desde la profundidad a la superficie del cartílago de la cabeza femoral sugiere que la arquitectura de la red de colágeno comienza en la etapa fetal, independientemente de las fuerzas compresivas aplicadas. Los datos morfológicos pueden contribuir no solo a una mejor comprensión de la organización de la maduración y el cartílago en esta área, sino también servir de base teórica para los aspectos relacionados con enfermedades y malformaciones articulares.

Use of Exogenous Hyaluronic Acid for the Treatment of Patellar Chondropathy- A Six-Month Randomized Controlled Trial / Uso do ácido hialurônico exógeno no tratamento da condropatia patelar - Ensaio clínico randomizado com acompanhamento de seis meses

Abstract Objective To evaluate the clinical and radiological benefits of intra-articular exogenous hyaluronic acid for the treatment of chondral patellar injury. Method Randomized clinical trial with 70 patients divided into 2 groups: those submitted to physical therapy for 3 months, and those submitted to physical therapy associated with the intra-articular administration of 2 mL of hyaluronic acid for the same period, who had anterior knee pain and patellar cartilage injury of grades II or III with no significant bone abnormalities. The functional scores and the characteristics of the physical and imaging exams were evaluated before and 3 and 6 months after the treatment. Result The average age of the patients was 32 ± 7.6 years. Patients from the hyaluronic acid group had better Kujala et al and Lysholm scores, and lower pain scores after 3 and 6 months of treatment when compared to the control group. The incidence of positive Clarke maneuver was lower in the treated group, but there was no difference in the magnetic resonance imaging classification. Conclusion Patients with patellar chondropathy of grades II or III treated with hyaluronic acid and physical therapy had less pain (visual analogue scale, VAS), and better functional results in the Lysholm and Kujala et al questionnaires after 3 and 6 months of treatment compared to patients undergoing physical therapy alone. In addition, the number of cases with a negative Clarke maneuver was larger in the treated group after 6 months of treatment.

Resumo Objetivo Avaliar os benefícios clínicos e radiológicos do uso do ácido hialurônico exógeno intra-articular para o tratamento da lesão condral da patela. Método Ensaio clínico randomizado com 70 pacientes divididos em dois grupos: o de tratamento fisioterápico por 3 meses, e o de tratamento fisioterápico associado à aplicação de 2 ml de ácido hialurônico intra-articular pelo mesmo período, composto por pacientes com dor na região anterior do joelho e lesão de graus II ou III da cartilagem da patela, sem anormalidades ósseas significativas. Foram avaliados os escores funcionais e as características do exame físico e de imagem antes, e após 3 e 6 meses de tratamento. Resultado A idade média dos pacientes foi de 32 ± 7,6 anos. Os pacientes do grupo submetido à aplicação de acido hialurônico apresentaram melhores escores de Kujala et al e de Lysholm, e menor pontuação de dor após 3 e 6 meses de tratamento quando comparados ao grupo controle. A manobra de Clarke positiva foi menor no grupo em que foi feita a aplicação do ácido, mas não houve diferença na classificação da imagem obtida pela ressonância magnética. Conclusão Pacientes com condropatia patelar de graus II ou III do joelho tratados com ácido hialurônico e fisioterapia apresentaram menos dor (escala visual analógica, EVA), e melhores resultados funcionais nos questionários de Lysholm e de Kujala et al após 3 e 6 meses de tratamento quando comparados com os pacientes submetidos apenas à fisioterapia. Além disso, estes pacientes apresentaram manobra de Clarke negativa em maior número após 6 meses de tratamento.

Direct inhibitory effect of caffeine on viability, synthesis activity and gene expression in cultures of chondrocytes extracted from the articular cartilage of rats / Efeito inibidor direto da cafeína sobre a viabilidade, atividade de síntese e expressão gênica em culturas de condrócitos da cartilagem articular de ratos

The aim of this study was to evaluate the effect of concentrations of caffeine on the viability, synthesis activity and gene expression in cultures of chondrocytes. Extracted articular cartilage from the femurs and tibias of 15 Wistar rats at three days old to isolate chondrocytes. Chondrocytes were cultured in chondrogenic medium (control) or supplemented with caffeine (0.5, 1.0, 2.0mM). Cell viability, alkaline phosphatase activity and collagen synthesis were assessed using colorimetric assays at 7, 14, 21 days. The chondrocyte cultures of all groups grown under coverslips were stained with hematoxylin-eosin to determine the percentage of cells/field and with PAS, safranin O, alcian blue to determine the percentage of matrix chondrogenic/field at 21 days. The expressions of gene transcripts for aggrecan, collagen-II, Sox-9, Runx-2 and alkaline phosphatase were also evaluated by RT-PCR at 21 days. The means were compared using Student-Newman-Keuls. Caffeine significantly reduced the conversion of MTT to formazan, percentage of cells/field, collagen synthesis, alkaline phosphatase activity, synthesis of PAS+, safranin O+ and alcian blue+ chondrogenic matrix, and the expression of aggrecan, Sox-9 and II collagen. It is concluded that caffeine at concentrations of 0.5, 1.0, 2.0mM has a direct inhibitory effect on chondrogenesis in cultures of chondrocytes from rats.(AU)

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito direto de concentrações de cafeína sobre a viabilidade, atividade de síntese e expressão gênica em culturas de condrócitos de ratos. As cartilagens dos fêmures e tíbias de 15 ratos Wistar com três dias foram extraídas para isolamento de condrócitos. Os condrócitos foram cultivados em meio condrogênico (controle) ou em meio acrescido de diferentes concentrações de cafeína (0,5, 1,0, 2,0mM). Foram avaliadas a viabilidade celular, a atividade da fosfatase alcalina e a síntese de colágeno por ensaios colorimétricos aos sete, 14 e 21 dias. Condrócitos cultivados sob lamínulas foram corados pela hematoxilina e eosina, para se determinar a porcentagem de células/campo, e pelo PAS, safranina O, alcian Blue, para se determinar a porcentagem de matriz condrogênica/campo aos 21 dias. Foi avaliada a expressão de transcriptos gênicos para Sox-9, Runx-2, agrecano, colágeno-II e fosfatase alcalina por qRT-PCR, aos 21 dias. As médias foram comparadas pelo Student-Newman-Keuls. A cafeína reduziu significativamente o MTT em cristais de formazan, a porcentagem de células/campo, a síntese de colágeno, a atividade da fosfatase alcalina e a síntese de matriz condrogênica PAS+, safranina O+, alcian blue+ e expressão de Sox-9 e colágeno-II. Conclui-se que a cafeína, nas concentrações de 0,5, 1,0, 2,0mM, apresenta efeito inibidor direto sobre a condrogênese em culturas de condrócitos de ratos.(AU)

Implantación de condrocitos autólogos versus microfracturas para el tratamiento de lesiones del cartílago en la rodilla / Autologous chondrocytes implantation versus microfracture for the treatment of knee cartilage lesions

Resumen: Objetivo: Comparar la eficacia clínica y la seguridad de la terapia de microfracturas (MF) versus implantación de condrocitos autólogos en membrana (MACI) en el manejo de lesiones condrales de rodilla ≥ 3 cm2 y el seguimiento a 12 meses postratamiento. Material y métodos: Se realizó un estudio de cohorte retrospectiva, de Enero de 2016 a Diciembre de 2017. Se incluyeron pacientes con una o varias lesiones condrales en rodilla ≥ 3 cm2 para comparar la terapia MF versus MACI para la reparación de lesión condral. Se realizaron valoraciones clínicas y funcionales previas al tratamiento quirúrgico y 12 meses posteriores, con medición de los arcos de movimiento, escala EVA, Oxford e índice de Lequesne. Resultados: Se incluyeron 12 pacientes en MF y 12 pacientes en MACI. La lesión más frecuente se localizó en la patela en ocho pacientes (67%). Se demostró incremento en los arcos de movimiento, así como mejoría en la comparación entre el nivel basal y en el seguimiento a 12 meses: en EVA, MF mostró 48.4% y MACI 57.5% (p ≤ 0.05); escala de Oxford: MF 32.65% y MACI 51.04% (p ≤ 0.05); índice de Lequesne: MF 40.12% y MACI 50%. Se presentaron dos casos de derrame articular en MACI, que se resolvieron con la realización de artrotomías. Conclusión: En este estudio se demostró mejoría significativa en MACI con alivio del dolor, funcionalidad y arcos de movimiento en comparación con el tratamiento de MF en lesiones ≥ 3 cm2 del cartílago articular de rodilla después de un año de seguimiento.

Abstract: Objective: To compare the clinical efficacy and safety of microfracture therapy (MF) versus implantation of autologous chondrocytes (MACI) in the management of chondral lesions of the knee ≥ 3 cm2 and follow up to 12 months post treatment. Material and methods: A retrospective cohort study was conducted from January 2016 to December 2017. Patients with one or more chondral lesions in knee ≥ 3 cm2 were included to compare MF versus MACI therapy for the repair of chondral lesion. Clinical and functional evaluations were carried out prior to the surgical treatment and 12 months later, with measurement of the range of motion, EVA, Oxford scale and Lequesne index. Results: Twelve patients were included in MF and 12 patients in MACI. The most frequent lesion was located in the Patella in eight patients (67%). It showed an increase in the arcs of motion, as well as improvement in the comparison between baseline and follow-up at 12 months: in EVA, MF demonstrated 48.4% and MACI 57.5% (p ≤ 0.05); Oxford scale: MF 32.65% and MACI 51.04% (p ≤ 0.05); index of Lequesne: MF 40.12% and MACI 50%. Two cases of joint effusion were presented in MACI, which were resolved with the realization of arthrotomies. Conclusion: In this study, significant improvement was demonstrated in MACI with pain relief, functionality, and range of motion compared to the treatment of MF in lesions ≥ 3 cm2 of the articular cartilage of the knee after one year of follow-up.

Comparative effects of vitamin C on the effects of local anesthetics ropivacaine, bupivacaine, and lidocaine on human chondrocytes / Efeitos comparativos de vitamina C sobre os efeitos dos anestésicos locais ropivacaína, bupivacaína e lidocaína em condrócitos humanos

BACKGROUND: Intra-articular injections of local anesthetics are commonly used to enhance post-operative analgesia following orthopedic surgery as arthroscopic surgeries. Nevertheless, recent reports of severe complications due to the use of intra-articular local anesthetic have raised concerns. OBJECTIVES: The study aims to assess use of vitamin C in reducing adverse effects of the most commonly employed anesthetics - ropivacaine, bupivacaine and lidocaine - on human chondrocytes. METHODS: The chondrocyte viability following exposure to 0.5% bupivacaine or 0.75% ropivacaine or 1.0% lidocaine and/or vitamin C at doses 125, 250 and 500 µM was determined by LIVE/DEAD assay and annexin V staining. Expression levels of caspases 3 and 9 were assessed using antibodies by Western blotting. Flow cytometry was performed to analyze the generation of reactive oxygen species. RESULTS: On exposure to the local anesthetics, chondrotoxicity was found in the order ropivacaine < bupivacaine < lidocaine. Vitamin C effectively improved the reduced chondrocyte viability and decreased the raised apoptosis levels following exposure to anesthesia. At higher doses, vitamin C was found efficient in reducing the generation of reactive oxygen species and as well down-regulate the expressions of caspases 3 and 9. CONCLUSIONS: Vitamin C was observed to effectively protect chondrocytes against the toxic insult of local anesthetics ropivacaine, bupivacaine and lidocaine.

JUSTIFICATIVA: Injeções de anestésicos locais por via intra-articular são comumente usadas para melhorar a analgesia no período pós-operatório de cirurgia ortopédica como artroscopia. No entanto, relatos recentes de complicações graves devido ao uso de anestésico local por via intra-articular causou preocupações. OBJETIVOS: O objetivo do estudo foi avaliar o uso de vitamina C para reduzir os efeitos adversos dos anestésicos mais comumente usados (ropivocaína, bupivacaína e lidocaína) sobre condrócitos humanos. MÉTODOS: A viabilidade dos condrócitos após a exposição à bupivacaína a 0,5% ou ropivacaína a 0,75% ou lidocaína a 1,0% e/ou vitamina C em doses de 125, 250 e 500 µM foi determinada pelo ensaio Vivo/Morto e coloração com anexina V. Os níveis de expressão das caspases 3 e 9 foram avaliados com o uso de anticorpos pela técnica Western blotting. Citometria de fluxo foi feita para analisar a geração de espécies reativas ao oxigênio. RESULTADOS: Na exposição aos anestésicos locais, condrotoxicidade foi encontrada na seguinte ordem: ropivacaína < bupivacaína < lidocaína. A vitamina C efetivamente melhorou a redução da viabilidade dos condrócitos e diminuiu os níveis elevados de apoptose após a exposição à anestesia. Em doses mais altas, a vitamina C foi eficiente para reduzir a geração de espécies reativas ao oxigênio e assim regular negativamente a expressão das caspases 3 e 9. CONCLUSÕES: Observamos que a vitamina C foi eficaz na proteção dos condrócitos contra a agressão tóxica dos anestésicos locais ropivacaína, bupivacaína e lidocaína.

Caracterização de condrócitos articulares cultivados em sistema tridimensional in vitro / Characterization of articular chondrocytes cultured in three-dimensional system in vitro

A osteoartrite é uma doença degenerativa da cartilagem articular que afeta, principalmente, idosos a partir dos 60 anos de idade. Sua degeneração é lenta e progressiva, causando dor e decréscimo da qualidade de vida dos pacientes acometidos pela doença. Atualmente, o tratamento da doença é de caráter meramente paliativo, resultando em cirurgia para completa remoção da cápsula articular do joelho e a substituindo por uma prótese. Este estudo avaliou as características dos condrócitos encapsulados por um hidrogel de alginato de sódio, que simula o microambiente original dessas células. Avaliamos a viabilidade dos condrócitos cultivados por 28 dias nesse modelo de cultivo, bem como a presença de proteoglicanos durante análise histológica. Através de microscopia eletrônica de varredura, observamos diferença significativa no microambiente interno do hidrogel e na disposição dos condrócitos, quando cultivados por até 28 dias na gota de alginato de sódio. Analisamos, ainda, a capacidade de deformação da gota de alginato de sódio quando pressionada, à fim de observar o quanto ela suporta até se romper. Nossos dados indicam que o hidrogel de alginato de sódio é um modelo eficaz para o cultivo de condrócitos e nos permite estudar suas características morfohistológicas. Além do mais, observamos o quão promissor é o uso desse biomaterial para a bioengenharia de tecido

Osteoarthritis is a degenerative disease of the articular cartilage that affects mainly elder people from 60 years old. Its degeneration is slow and progressive, causing pain and decreasing quality of life of patients affected by the disease. Currently, the treatment of the disease is merely palliative resulting in surgery for complete removal of the knee articular capsule and substituting it for a prosthesis. This study evaluated the characteristics of chondrocytes encapsulated by a sodium alginate hydrogel, which simulates a unique microenvironment of these cells. We evaluated the viability of chondrocytes cultured for 28 days in this model, as well as the presence of proteoglycan for histological analysis. Through scanning electron microscopy, we observed significant differences in the internal microenvironment of the hydrogel and chondrocytes disposition when cultured for up to 28 days in sodium alginate drop. We also analyzed the deformability of sodium alginate bead when pressed in order to observe how much it supports until it breaks. Our data indicate that sodium alginate hydrogel is an effective model to culture chondrocytes and allows us to study its morpho-histological characteristics. Moreover, we observed that this biomaterial can be very promising for tissue bioengineering

Nestin-positive stem cells participate in chondrocyte renewal in healthy adult lung cartilage / Células troncales nestin-positivas participan en la renovación de condrocitos en el cartílago pulmonar del adulto sano

It is considered that healthy adult cartilage has little or no capacity for renewal, and that chondrocytes maintain a stable resting phenotype and resist proliferation and differentiation throughout life. Recently we found that cell turnover in lung cartilage is possible and that nestin-positive cells may have a role in it. In this paper, we report additional findings about chondrocyte renewal in lung cartilage. Lung specimens from CD1 mice at the age of 2, 6, 12, 18 or 24 months were fixed in 10% neutral-buffered formalin and paraffin-embedded. Nestin expression was examined by an immunohistochemical peroxidase-based method. We found nestin-positive cells inside of cartilage islets and cells in division very close from them. Our findings indicate that there exist nestin-positive mesenchymal stem cells in the adult that are able to differentiate into lung chondrocytes, perhaps to maintain homeostasis or repair damaged tissue. These findings may improve our knowledge about the cartilage biology and could provide new cell candidates for cartilage tissue engineering.

Se considera que el cartílago adulto sano tiene poca o ninguna capacidad para renovarse, y que sus condrocitos permanecen en un estado de reposo estable, careciendo de las propiedades de proliferación y diferenciación. Recientemente encontramos que el recambio celular en el cartílago pulmonar es posible y que células troncales positivas para nestin pudieran tener algún papel en el mismo. En este artículo, reportamos nuevos hallazgos acerca de la renovación de condrocitos en el cartílago pulmonar. Pulmones de ratones CD1 de 2, 6, 12, 18 o 24 meses de edad se fijaron en formalina amortiguada al 10% y se incluyeron en parafina. Se analizó la expresión de nestin utilizando un método inmunohistoquímico basado en un sistema de detección con peroxidasa. Encontramos células positivas para nestin en el interior de los islotes de cartílago y células en división muy cercanas a ellas. Estos hallazgos indican que existen células madre mesenquimales positivas para nestin en el adulto con capacidad para diferenciarse en condrocitos pulmonares, probablemente para mantener la homeostasis tisular o reparar daños en el tejido. Asimismo, estos hallazgos pueden aumentar nuestra comprensión acerca de las propiedades biológicas del cartílago y podrían proporcionar nuevos candidatos para la ingeniería celular en la terapia regenerativa en enfermedades de las articulaciones.

Platelet rich plasma associated with heterologous fresh and thawed chondrocytes on osteochondral lesions of rabbits / Associação de plasma rico em plaquetas e condrócitos heterólogos frescos e descongelados em lesão osteocondral de coelhos

Chondrocytes obtained from stifle joint of New Zealand White rabbits were cultivated. Half of cells were maintained in culture for later implantation and the others frozen during six months to evaluate viability. A circular osteochondral defect was created in the right stifle of other twenty seven rabbits. The control group (CG) received no treatment. The thawed (TH) and fresh (FH) heterologous groups received, respectively, an implant of cultivated thawed or fresh heterologous chondrocytes associated with platelet rich plasma (PRP). The CG group showed greatest pain and lameness compared to the other groups seven days after the implantation. Microscopically, at 45 and 90 days, the TH and FH groups showed filling with cartilaginous tissue containing chondrocytes surrounded by a dense matrix of glycosaminoglycans. In the CG group, healing occurred with vascularized fibrous connective tissue without integration to the subchondral bone. Cryopreserved heterologous chondrocytes were viable for implantation and healing of osteochondral lesions; the association with PRP allows the fixation of cells in the lesion and offers growth factors which accelerates repair with tissue similar to articular hyaline cartilage.

Cultivaram-se condrócitos obtidos da articulação do joelho de coelhos. Metade das células foi mantida em cultura para posterior implantação, e a outra metade foi congelada durante seis meses com a finalidade de avaliar a viabilidade. Criou-se um defeito circular osteocondral no joelho direito de outros vinte e sete coelhos. O grupo controle (GC) não recebeu tratamento. Os grupos descongelado (TH) e fresco (FH) receberam, respectivamente, implantes heterólogos de condrócitos cultivados descongelados e frescos, associados com PRP. O grupo GC apresentou maior dor e claudicação em comparação com os outros grupos aos sete dias após o implante. Microscopicamente, aos 45 e 90 dias, os grupos TH e FH mostraram preenchimento da falha com tecido cartilaginoso contendo condrócitos circundados por uma matriz densa de glicosaminoglicanos. Nesse período, no grupo CG, a cura ocorreu com tecido conjuntivo fibroso vascularizado e sem integração com o osso subcondral. Condrócitos heterólogos criopreservados foram viáveis para implantação e tratamento de lesões osteocondrais; a associação com o PRP permitiu a fixação de células na lesão e ofereceu fatores de crescimento que aceleraram a reparação com o tecido semelhante à cartilagem hialina articular.

Reparação de defeitos osteocondrais de cães com implante de cultura de condrócitos homólogos e membrana biossintética de celulose: avaliação clínica, ultrassonográfica e macroscópica / The repair of osteochondral defects in dogs with homologous articular chondrocytes and biosynthetic cellulose membrane: clinical, ultrasound and macroscopic evaluation

Avaliou-se o implante de condrócitos homólogos em lesões osteocondrais, utilizando a membrana biossintética à base de celulose (MBC) como revestimento. Dez cães adultos e clinicamente sadios foram submetidos à artrotomia das articulações fêmoro-tíbio-patelares. Defeitos de quatro milímetros de diâmetro por quatro milímetros de profundidade foram induzidos na tróclea femoral de ambos os membros. A MBC foi aplicada na base e superfície das lesões. Os defeitos do membro direito foram preenchidos com condrócitos homólogos cultivados e formaram o grupo tratado (GT); e os defeitos do membro esquerdo, sem implante celular, formaram o grupo controle (GC). Os animais foram avaliados clínica e ultrassonograficamente aos 30 e 60 dias. A evolução pós-operatória dos cães foi analisada com especial interesse nos processos de reparação da lesão, por meio de macroscopia. Não houve diferença clínica e ultrassonográfica entre os grupos. Entretanto, à macroscopia, ocorreu maior prevalência de formação de tecido cicatricial esbranquiçado no GT. O tecido neoformado apresentou melhor qualidade associado ao implante homólogo de condrócitos, mas não promoveu reparação por cartilagem hialina.

The aim of the study was to evaluate the repair of deep cartilaginous defects made in the femoral trochlear sulcus of dogs, using the cellulose biosynthetic membrane (CBM) as coating. Ten healthy adult dogs without locomotor disorders were used. All animals were submitted to arthrotomy of stifle joints and defects with four millimeters diameter x four millimeters deep were done in the femoral trochlear sulcus of both limbs. CBM was applied in the lesion's base and surface of all limbs. In the treated group (TG), the defects of the right limb were filled with cultivated homologous chondrocytes, and in control group (CG), the defects of the left limb were filled without cellular implant. The animals were evaluated by physical examination and ultrasound at 30 and 60 days. The postoperative follow up of the dogs was done by macroscopy with special interest in the healing process of the osteochondral defect. No clinical and ultrasonographic differences were observed in both groups. In the macroscopic evaluation higher prevalence of whitish scar tissue formation was noted in TG, but without statistical difference. The neoformed tissue showed slightly higher quality in TG, but without promoting repair by the hyaline cartilage.

Modelado computacional del desarrollo óseo humano en la placa de crecimiento del fémur distal / Computational modeling of human bone development in the distal femoral growth plate

La elongación de los huesos largos se produce principalmente por la proliferación e hipertrofia de los condrocitos presentes en las placas de crecimiento. Bajo la hipótesis que el comportamiento de estas células depende de factores bioquímicos y mecánicos, este artículo presenta un modelo computacional por elementos finitos que simula el comportamiento de la placa de crecimiento del fémur distal humano. Se emplea un dominio bidimensional en el que se identifican las regiones de hueso trabecular metafisial y episifial que encierran a la placa de crecimiento y las regiones de cartílago inerte y columnar. La validación del modelo se realiza a partir de la histología correspondiente a la placa de crecimiento del fémur distal de un niño de dos años. Los resultados obtenidos demuestran que el modelo simula el crecimiento y el comportamiento de la placa metafisiaria regulada por su actividad celular y las cargas mecánicas...

Long bone elongation is mainly due to proliferation and hypertrophy of the chondrocytes in growth plates. Under the assumption that the behavior of these cells depends on biochemical and mechanical factors, a presentation is made of a computational finite element model simulating the behavior of the human distal femoral growth plate. A two-dimensional domain is used to identify the regions of metaphyseal and epiphyseal trabecular bone covering the growth plate and the inert and columnar cartilage regions. Model validation was based on the histology corresponding to the distal femoral growth plate of a two-year old boy. The results obtained show that the model simulates the growth and behavior of the metaphyseal plate as regulated by its cellular activity and mechanical loads...

Cultivo de células de cartílago nasal humano / Culure of human nasal cartilage cells

La producción de cartílago in vitro por bioingeniería de tejidos tienen un enorme potencial terapéutico. Sin embargo, en Venezuela aún no se ha desarrollado esta tecnología, por tanto en nuestro laboratorio se están desarrollando proyectos dirigidos a conocer aspectos involucrados en la biología de los condrocitos, así como también de los tipos de matrices a utilizar como sustrato para su cultivo. En este trabajo se aislaron condrocitos de cartílago nasal humano obtenidos de cirugías estéticas. Las células cultivadas sobre plástico a altas densidades crecen en monocapa, mostrando una morfología poliédrica característica hasta el segundo pasaje; en subcultivos sucesivos estas células muestran cambios morfológicos observándose células fusiformes, indicando un proceso de desdiferenciación. Cuando las células son incluidas en una matriz de colágeno tipo I la mayoría mantiene su morfología esférica típica y sintetizan componentes de matriz característicos como proteoglicanos y colágeno tipo II, marcadores de estabilidad fenotípica, factor importante para el desarrollo de neotejidos

The in vitro production of cartilage bu tissue bioengineered has an enormous therapeutic potential. However, this technology has not been developed in Venezuela, so, in our laboratory several projects related to biological aspects of chondrocytes and the best matrixial support for their culture are under study. In this work we have isolated chondrocytes from human nasal samples obtained from plastic surgery and culture of cells on plastic dishes at high densities. Initially the cells grew up as a monolayer of poliedric cells, and after the second passage this shape was modified, in successive subcultures there cells show spindle cell morphological changes observed, indicating a dedifferentiation process. When cells are embedded in a matrix of collagen type I most keep their spherical morphology typical characteristic matrix components synthesized as proteoglycans and collagen type II markers, phenotypic stability, an important factor for the development of new tissues

Low-level laser on femoral growth plate in rats / Laser terapêutico de baixa potência na placa de crescimento de ratos

PURPOSE: To determine the influence of low-level laser therapy on femoral growth plate in rats. METHODS: Thirty male Wistar rats aged 40 days were divided into two groups, G1 and G2. In G1 the area of the distal growth plate of the right femur was irradiated at one point using GaAlAs laser 830 nm wavelength, output power of 40 mW, at an energy density of 10 J/cm². The irradiation was performed daily for a maximum of 21 days. The same procedure was done in G2, but the probe was turned off. Five animals in each group were euthanized on days 7, 14 and 21 and submitted to histomorphometric analysis. RESULTS: In both groups the growth plate was radiographically visible at all moments from both craniocaudal and mediolateral views. On the 21st day percentage of femoral longitudinal length was higher in G2 than G1 compared to basal value while hypertrophic zone chondrocyte numbers were higher in G1 than G2. Calcified cartilage zone was greater in G1 than in G2 at all evaluation moments. Angiogenesis was higher in G1 than in G2 at 14th and 21st days. CONCLUSION: The low-level laser therapy negatively influenced the distal femoral growth plate.

OBJETIVO: Determinar a influência do Laser Terapêutico de Baixa Potência sobre a placa de crescimento de ratos. MÉTODOS: Trinta ratos Wistar machos com 40 dias de idade foram divididos em dois grupos, G1 e G2. O grupo G1 foi submetido à irradiação com laser GaAlAs 830 nm, potência de saída de 40 mW, e densidade de energia de 10 J/cm2. A irradiação foi aplicada diariamente por um período máximo de 21 dias. O mesmo procedimento foi realizado no grupo G2, com a probe desativada. Cinco animais em cada grupo foram sacrificados nos dias 7, 14 e 21 e submetidas à análise histomorfométrica. RESULTADOS: Em ambos os grupos, o disco fisário esteve radiograficamente visível em todos os momentos nas incidências craniocaudal e médio-lateral. No 21º dia a porcentagem de comprimento longitudinal do fêmur foi maior em G1 que em G2 em relação ao valor basal, e o número de condrócitos da zona hipertrófica foi maior em G1 que em G2. A zona de cartilagem calcificada estava maior em G1 em relação a G2 em todos os momentos de avaliação. A angiogênese foi maior em G1 que em G2 nos 14º e 21º dias. CONCLUSÃO: A terapia com laser terapêutico de baixa potência influenciou negativamente o disco fisário distal do fêmur de ratos.

Fisiopatología celular de la osteoartritis: el condrocito articular como protagonista / Osteoarthritis cellular pathophysiology: the articular chondrocyte as a central player

La osteoartritis es una de las enfermedades más prevalentes y que más discapacidad produce en todo el mundo, lo que ocasiona costos altos para el paciente y la sociedad. En años recientes se ha venido obteniendo información importante sobre el funcionamiento normal del condrocito, la única célula presente en el cartílago articular y responsable de la síntesis de matriz extracelular. El condrocito responde a las condiciones fluctuantes del medio, generadas por los cambios de presión, modificando su composición iónica y alterando el transporte de solutos y agua en su membrana. Esta capacidad de respuesta es clave para el mantenimiento de la matriz extracelular y, por ende, de un cartílago funcional. Diversos factores relacionados con enfermedades crónicas metabólicas inician una cascada de eventos que termina con una respuesta inadecuada del condrocito ante la carga mecánica, lo cual lleva a un predominio del catabolismo de la matriz y a un cartílago defectuoso que es la base del desarrollo de la osteoartritis. En este proceso están implicadas diversas citocinas y hormonas que afectan la homeostasis del cartílago y que pueden constituirse en blancos terapéuticos prometedores.

Worldwide, osteoarthritis is one of the most prevalent diseases. It causes high disability rates and represents a heavy burden to patients and society. In recent years, important findings about the normal function of the chondrocyte, the only cell in articular cartilage and responsible for matrix metabolism, have been made. Chondrocytes respond to the fluctuant conditions of their environment, generated by mechanical pressure changes, by modifying their ionic composition and altering solute and water membrane transport. This characteristic is a key factor to extracellular matrix maintenance, necessary for a functional cartilage. A number of factors related to chronic metabolic diseases initiate a cascade of events that lead to an inadequate response of chondrocytes to mechanical load; this ends in a preponderance of matrix catabolism and impairement of the cartilage, which is the basis for the development of osteoarthritis. Several cytokines and hormones are involved in this process and they may become promising therapeutic targets.

Un modelo matemático de la placa de crecimiento / A mathematical model of growth plate

La placa de crecimiento es una estructura que está conformada por células, denominadas condrocitos, que se ordenan en columnas y confieren el alargamiento del hueso debido a su proliferación e hipertrofia. En cada columna se pueden observar condrocitos en estado proliferativo (que se dividen constantemente), e hipertrófico (que crecen para obtener una forma casi esférica). Estas células expresan diferentes proteínas y moléculas a lo largo de su vida media y tienen un comportamiento especial que puede depender de su entorno local mecánico y bioquímico. En este artículo se desarrolla un modelo matemático que describe la relación entre la geometría, el crecimiento por proliferación e hipertrofia y la invasión vascular con los factores bioquímicos y mecánicos presentes durante el desarrollo endocondral

The growth plate is a structure composed of cells called chondrocytes arranged in columns and causing the bone lengthening due to its proliferation and hypertrophy. In each column it may observed the presence of chondrocytes in proliferation stage (constantly divided) and hypertrophy stage (growing to obtain a almost spherical shape). These cells express different proteins and molecules during half-life and have a special behavior that may to depend on its mechanical or biochemical local environment. In present paper it is developed a mathematical model describing the relationship among the geometry, proliferation and hypertrophy growth and the vascular invasion by biochemical and mechanical factors present during the endochondral development