Role of Proteoglycans in Osteoarthritis

Bertrand, Jessica; Held, Annelena

doi:10.1007/978-3-319-45803-8_4

Cited by 10 publications

(14 citation statements)

References 115 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…1,12,13 Healthy cartilage is maintained with regular deformation and compression of the cartilage structure and its extracellular matrix (ECM) through physiological loading, such as experienced during exercise. 14,15 However, both overuse and disuse can have degenerative effects on the cartilage and are important risk factors in the development of osteoarthritis (OA). [15][16][17] When exposing the cartilage repeatedly to excessive loads, such as may occur during high-impact sports or, to minimal or no load following injury, the cartilage structure and microstructure begin to break down.…”

mentioning

confidence: 99%

“…Healthy cartilage is maintained with regular deformation and compression of the cartilage structure and its extracellular matrix (ECM) through physiological loading, such as experienced during exercise 14,15 . However, both overuse and disuse can have degenerative effects on the cartilage and are important risk factors in the development of osteoarthritis (OA) 15–17 .…”

mentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Effectively Measuring Exercise‐Related Variations in T1ρ and T2 Relaxation Times of Healthy Articular Cartilage

Kessler

Mackay

McDonald

et al. 2020

Magnetic Resonance Imaging

View full text Add to dashboard Cite

Background: Determining the compositional response of articular cartilage to dynamic joint-loading using MRI may be a more sensitive assessment of cartilage status than conventional static imaging. However, distinguishing the effects of jointloading vs. inherent measurement variability remains difficult, as the repeatability of these quantitative methods is often not assessed or reported. Purpose: To assess exercise-induced changes in femoral, tibial, and patellar articular cartilage composition and compare these against measurement repeatability. Study Type: Prospective observational study. Population: Phantom and 19 healthy participants. Field Strength/Sequence: 3T; 3D fat-saturated spoiled gradient recalled-echo; T 1ρ-and T 2-prepared pseudosteady-state 3D fast spin echo. Assessment: The intrasessional repeatability of T 1ρ and T 2 relaxation mapping, with and without knee repositioning between two successive measurements, was determined in 10 knees. T 1ρ and T 2 relaxation mapping of nine knees was performed before and at multiple timepoints after a 5-minute repeated, joint-loading stepping activity. 3D surface models were created from patellar, femoral, and tibial articular cartilage. Statistical Tests: Repeatability was assessed using root-mean-squared-CV (RMS-CV). Using Bland-Altman analysis, thresholds defined as the smallest detectable difference (SDD) were determined from the repeatability data with knee repositioning. Results: Without knee repositioning, both surface-averaged T 1ρ and T 2 were very repeatable on all cartilage surfaces, with RMS-CV <1.1%. Repositioning of the knee had the greatest effect on T 1ρ of patellar cartilage with the surface-averaged RMS-CV = 4.8%. While T 1ρ showed the greatest response to exercise at the patellofemoral cartilage region, the largest changes in T 2 were determined in the lateral femorotibial region. Following thresholding, significant (>SDD) average exercise-induced in T 1ρ and T 2 of femoral (-8.0% and-5.3%), lateral tibial (-6.9% and-5.9%), medial tibial (+5.8% and +2.9%), and patellar (-7.9% and +2.8%) cartilage were observed. Data Conclusion: Joint-loading with a stepping activity resulted in T 1ρ and T 2 changes above background measurement error. Evidence Level: 2 Technical Efficacy Stage: 1

show abstract

mentioning

confidence: 99%

mentioning

confidence: 99%

Effectively Measuring Exercise‐Related Variations in T1ρ and T2 Relaxation Times of Healthy Articular Cartilage

Kessler

Mackay

McDonald

et al. 2020

Magnetic Resonance Imaging

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Considering the integral functions of proteoglycans in the development and growth regulation of hair follicles, it is safe to assume their direct or indirect involvement in the pathogenesis of common hair growth disorders. Admittedly, it is not unprecedented in clinical medicine to recognise the role of proteoglycan dysmetabolism in the pathogenesis of human disorders as in the case of mucopolysaccharidoses [65] and osteoarthritis [66], among others. Pathological implication of proteoglycans even extends to neoplastic disorders, where they purportedly regulate the signalling, adhesion, survival, and angiogenesis of cancer cells [4].…”

Section: Altered Dynamics Of Proteoglycan Metabolism In Hair Growth Dmentioning

confidence: 99%

Integral Roles of Specific Proteoglycans in Hair Growth and Hair Loss: Mechanisms behind the Bioactivity of Proteoglycan Replacement Therapy with Nourkrin® with Marilex® in Pattern Hair Loss and Telogen Effluvium

Wadstein¹,

Thom²,

Gadzhigoroeva³

2020

Dermatology Research and Practice

View full text Add to dashboard Cite

Follicular proteoglycans are key players with structural, functional, and regulatory roles in the growth and cycling behaviour of the hair follicles. The expression pattern of specific proteoglycans is strongly correlated with follicular phase transitions, which further affirms their functional involvement. Research shows that bioactive proteoglycans, e.g., versican and decorin, can actively trigger follicular phase shift by their anagen-inducing, anagen-maintaining, and immunoregulatory properties. This emerging insight has led to the recognition of “dysregulated proteoglycan metabolism” as a plausible causal or mediating pathology in hair growth disorders in both men and women. In support of this, declined expression of proteoglycans has been reported in cases of anagen shortening and follicular miniaturisation. To facilitate scientific communication, we propose designating this pathology “follicular hypoglycania (FHG),” which results from an impaired ability of follicular cells to replenish and maintain a minimum relative concentration of key proteoglycans during anagen. Lasting FHG may advance to structural decay, called proteoglycan follicular atrophy (PFA). This process is suggested to be an integral pathogenetic factor in pattern hair loss (PHL) and telogen effluvium (TE). To address FHG and PFA, a proteoglycan replacement therapy (PRT) program using oral administration of a marine-derived extract (Nourkrin® with Marilex®, produced by Pharma Medico Aps, Aarhus, Denmark) containing specific proteoglycans has been developed. In clinical studies, this treatment significantly reduced hair fall, promoted hair growth, and improved quality of life in patients with male- and female-pattern hair loss. Accordingly, PRT (using Nourkrin® with Marilex®) can be recommended as an add-on treatment or monotherapy in patients with PHL and TE.

show abstract

“…Με την απορρόφηση του νερού, οι πρωτεογλυκάνες έχουν την ικανότητα να απορροφούν υψηλά φορτία από τις συμπιεστικές δυνάμεις. 39 Εικόνα 3. Δύο μεγάλα μακρομόρια υπάρχουν στον αρθρικό χόνδρο: κολλαγόνο (κυρίως, τύπου II) και πρωτεογλυκάνες (κυρίως, aggrecan).…”

Section: γενικο μεροςunclassified

“…43 Η ινονεκτίνη παίζει σημαντικό ρόλο και στη διάμετρο των κολλαγόνων ινιδίων. 44 Οι πιο συνηθισμένες γλυκοζαμινογλυκάνες που παρουσιάζονται στον υαλοειδή χόνδρο είναι θειική χονδροϊτίνη, η θειική κερατάνη, η θειική δερματάνη και η υαλουρονάνη, 39 (εικόνα 5). Ο βασικός ρόλος των γλυκοζαμινογλυκανών είναι να δημιουργούν ένα κολλοειδές υπόστρωμα για την απόσβεση των συμπιεστικών δυνάμεων στο συνδετικό ιστό του χόνδρου.…”

Section: γενικο μεροςunclassified

Ιστολογική Ανάπτυξη Εξατομικευμένου Χόνδρινου Εμφυτεύματος Από Ανθρώπινα Μεσεγχυματικά Βλαστικά Κύτταρα Λιπώδους Ιστού, Σε Τρισδιάστατο Εκτυπωμένο Ικρίωμα Με Χρήση Προηγμένων Μεθόδων Κατασκευής CAD/CAM Και Βιοαντιδραστήρα

Θεοδωρίδης¹

View full text Add to dashboard Cite

Στην παρούσα Διατριβή χρησιμοποιήθηκε η τεχνολογία ‘προσθετικής κατασκευής’ (Additive Manufacturing) και συγκεκριμένα η μοντελοποίηση με απόθεση τήξης (FDM) και τρισδιάστατη εκτύπωση (3D printing) για την κατασκευή τρισδιάστατων τυπωμένων ικριωμάτων πολυκαπρολακτόνης διαφορετικών γεωμετρικών πόρων και μικρο-αρχιτεκτονικής δομής. Παρουσιάστηκε μια συγκριτική ανάλυση ανάπτυξης υαλοειδούς χόνδρου από διαφοροποιημένα μεσεγχυματικά κύτταρα προερχόμενα από ανθρώπινο λιπώδη ιστό (hADMSCs) σε τρία διαφορετικά και πρωτότυπα ικριώματα στην εσωτερική δομή τους. Αξιολογήθηκε ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων, ο εποικισμός και η διαφοροποίησή τους, σε σχέση με τη δομή του κάθε ικριώματος, καθώς και οι μηχανικές ιδιότητες των τελικών κατασκευών. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε τόσο στην μάκρο- όσο και στην μίκρο-αρχιτεκτονική, για την βέλτιστη χονδρογενή διαφοροποίηση, ως μία σημαντική παράμετρος που δεν έχει μελετηθεί καλά στη βιβλιογραφία. Μεταξύ των τριών ικριωμάτων που δοκιμάστηκαν, το RO45 ήταν ευνοϊκότερο για χονδρογενή διαφοροποίηση, ενώ το 3DHC υποστήριξε καλύτερα τον πολλαπλασιασμό και την διείσδυση των κυττάρων εντός του ικριώματος, παρουσιάζοντας επίσης και τον υψηλότερο ρυθμό αύξησης στις μηχανικές ιδιότητες του τελικού αναγεννημένου χόνδρινου ιστού. Προσδιορίστηκε επίσης το πιο ευνοϊκό περιβάλλον για την ιδανικότερη υποστήριξη του πολλαπλασιασμού και της διαφοροποίησης των κυττάρων. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε βιοαντιδραστήρας διάχυσης (perfusion bioreactor) που προσελκύει συνεχώς την προσοχή των ερευνητών ως ένα αποτελεσματικό και σύγχρονο εργαλείο στη μηχανική ιστών. Επίσης εφαρμόστηκε ένα φυσικό βιοϋλικό ευρέως διαδεδομένο στην Αναγεννητική Ιατρική, με εξαιρετική βιοσυμβατότητα, βιοαποικοδομησιμότητα και μη τοξικά χαρακτηριστικά. Πρόκειται για το κολλαγόνο, μια δομική πρωτεΐνη με αδιαμφισβήτητα ευεργετικά χαρακτηριστικά. Η μελέτη εκτελέστηκε σε τρισδιάστατα εκτυπωμένα ικριώματα πολυκαπρολακτόνης που παρασκευάστηκαν με τετράγωνους πόρους. Το κολλαγόνο είτε εφαρμόστηκε μεμονωμένα και επικάλυψε τις ίνες του ικριώματος, είτε εφαρμόστηκε ως ένα διάλυμα γέλης κολλαγόνου και κύτταρων που συνολικά διείσδυσε στους πόρους των ικριωμάτων. Χρησιμοποιήθηκαν επιπλέον δύο διαφορετικά μέσα διαφοροποίησης για τον έλεγχο της χονδρογενούς διαφοροποίησης σε όλα τα ικριώματα, σε συνθήκες στατικής και δυναμικής καλλιέργειας με βιοαντιδραστήρες διάχυσης. Στη δυναμική καλλιέργεια, τα κύτταρα στα ικριώματα χωρίς την προσθήκη κολλαγόνου είχαν καλύτερη διείσδυση και πιο ομοιόμορφη κατανομή εντός του ικριώματος. Αυτά δε που συνδυάστηκαν με το μέσο χονδρογενούς διαφοροποίησης βασισμένο στον αυξητικό παράγοντα TGF-β2, έδειξαν επαυξημένη χονδρογενή διαφοροποίηση που οφείλονταν στο ευεργετικό μηχανικό ερέθισμα της δυναμικής καλλιέργειας. Περαιτέρω, μελετήθηκε η αρχική προσκόλληση των κυττάρων στα τρισδιάστατα ικριώματα, για να επιτευχθεί υψηλή πυκνότητα κυττάρων και ακόμη πιο ομοιόμορφη κατανομή κυττάρων, που γενικά θεωρείται μια πρόκληση σε εφαρμογές Ιστομηχανικής. Για τον σκοπό αυτό σχεδιάστηκε, κατασκευάστηκε και μελετήθηκε μια πρωτότυπη συσκευή τρισδιάστατης καλλιέργειας κυττάρων (3D-CD) για στατική καλλιέργεια με γνώμονα τον περιορισμό απώλειας κυττάρων κατά την έγχυση και την διευκόλυνση παροχής θρεπτικών ουσιών. Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης (3D printing) χρησιμοποιήθηκε τόσο για το ικρίωμα όσο και για την κατασκευή της συσκευής καλλιέργειας. Εκτός από τη δοκιμή της συσκευής, ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να εκτιμηθούν και να συγκριθούν οι στατικές και δυναμικές μέθοδοι έγχυσης και οι συνθήκες καλλιέργειας των κυττάρων, υπό κανονικές και υποξικές συνθήκες (normoxia and hypoxia) και τα αποτελέσματά τους σε παραμέτρους όπως η αποτελεσματικότητα διασποράς των κυττάρων, η κατανομή των κυττάρων και ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων. Η συσκευή καλλιέργειας (3D-CD) βελτίωσε την αποτελεσματικότητα έγχυσης των κυττάρων με σχεδόν μηδαμινή απώλεια κυττάρων και με ομοιόμορφο εποικισμό σε όλες τις ζώνες του ικριώματος, όπως αναδείχθηκε από τις χρησιμοποιούμενες τεχνικές σάρωσης με μικροτομογράφο (micro-CT). Σε επόμενη φάση αξιολογήθηκε η περαιτέρω διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών κυττάρων με αυτή την συσκευή και σε συνθήκες νορμοξίας ή υποξίας. Η μέθοδος διαφοροποίησης στην πρωτότυπη συσκευή σε συνδυασμό με τις συνθήκες υποξίας είχε ως αποτέλεσμα την αναγέννηση ιστού χόνδρου με ιδανικά χαρακτηριστικά όπως άφθονη εξωκυττάρια θεμέλια ουσία (ECM) πλούσια σε γλυκοζαμινογλυκάνες και πρωτεογλυκάνες, αλλά επίσης και αρκετά αυξημένη αναλογία σε κολλαγόνο τύπου ΙΙ έναντι του κολλαγόνου τύπου Ι, όπως και στο φυσιολογικό υαλοειδή χόνδρο. Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι οι μηχανικές ιδιότητες που προέκυψαν μπορούν να αντέξουν ακόμη και τις πιο ακραίες συνθήκες της καθημερινής καταπόνησης των αρθρώσεων.

show abstract

Role of Proteoglycans in Osteoarthritis

Cited by 10 publications

References 115 publications

Effectively Measuring Exercise‐Related Variations in T1ρ and T2 Relaxation Times of Healthy Articular Cartilage

Effectively Measuring Exercise‐Related Variations in T1ρ and T2 Relaxation Times of Healthy Articular Cartilage

Integral Roles of Specific Proteoglycans in Hair Growth and Hair Loss: Mechanisms behind the Bioactivity of Proteoglycan Replacement Therapy with Nourkrin® with Marilex® in Pattern Hair Loss and Telogen Effluvium

Contact Info

Product

Resources

About