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Influence of irrigation solutions on human articular chondrocytes viability following mechanical or thermal injuryI - 09/02/21

Influence des solutions d’irrigation sur la viabilité des chondrocytes articulaires humains après une lésion mécanique ou thermique

Doi : 10.1016/j.scispo.2019.11.008 
Y. Zhang a, Y. Huang b, T. Wang c, F. Gao a, L. Ye a, Y. Han a, T. Sun b,
a The central lab & clinical institute of molecular biology, Peking University People's Hospital, 100044 Beijing, China 
b Arthritis Clinic and Research Center, Peking University People's Hospital, 100044 Beijing, China 
c Department of Gastroenterology, Peking University People's Hospital, 100044 Beijing, China 

Corresponding author.

Summary

Objectives

The objective of this study was to examine the influence of different irrigation solutions on chondrocyte viability and metabolism following mechanical or thermal injury, offering suitable irrigation solutions for arthroscopic surgery.

Equipment and methods

Osteochondral tissues were harvested from patients undergoing total knee arthroplasty. Mechanical injury models were established by cutting into cartilage strips, thermal injury models were established by radiofrequency, and they were incubated in different irrigation solutions for 2 hours. Percentage of cell death was quantified with the laser confocal microscopy. The HIF-1ɑ and type II collagen mRNA yields of cultured chondrocytes in various solutions were quantified with real-time PCR. The proteoglycan elution of cartilage strips was determined and the fiber exposure on cartilage surface was observed by scanning electron microscope.

Results

In situ chondrocyte, percentage of cell death was the lowest in the Balanced salt and was the highest in the saline (mechanical: P=0.001; thermal: P=0.002) after mechanical and thermal injury. In chondrocytes, HIF-1ɑ and type II collagen mRNA yields were greater for cell exposed to Balanced salt and Ringer's lactate and were lower for cell exposed to mannitol and saline (P=0.001). Proteoglycan elution was least for strips exposed to mannitol and were greatest for strips exposed to saline (P=0.001). The fiber exposure was greatest for cartilage surface incubated in saline, which showed the roughest appearance.

Conclusions

Irrigation solutions played an important role on the survival and metabolism of chondrocytes following injury. Ringer's solution and Balance salt had less adverse effect on chondrocyte survival after mechanical or thermal injury and were much more beneficial to cartilage repair than saline.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Objectifs

L’objectif de cette étude était d’examiner l’influence de différentes solutions d’irrigation sur la viabilité et le métabolisme des chondrocytes après une lésion mécanique ou thermique, en offrant des solutions d’irrigation appropriées pour la chirurgie arthroscopique.

Équipement et méthodes

Les tissus ostéochondraux ont été prélevés chez des patients subissant une arthroplastie totale du genou. Les modèles de lésion mécanique ont été établis en découpant des bandes de cartilage, les modèles de lésion thermique par radiofréquence et incubés dans différentes solutions d’irrigation pendant 2 heures. Le pourcentage de mort cellulaire a été quantifié avec la microscopie laser confocale. Les ARNm codant pour le collagène de type II et pour HIF-1ɑ des chondrocytes en culture dans diverses solutions ont été quantifiés par PCR en temps réel. L’élution de protéoglycanes des bandes de cartilage a été déterminée et l’exposition des fibres sur la surface du cartilage a été observée au microscope électronique à balayage.

Résultats

Pour les chondrocytes in situ, le pourcentage de mort cellulaire était le plus faible avec la solution saline équilibrée et le plus élevé avec la solution saline (mécanique : p=0,001 ; thermique : p=0,002) après une lésion mécanique et thermique. Dans les chondrocytes, les ARNm codant pour le collagène de type II et pour HIF-1ɑ étaient plus élevés pour les cellules exposées à la solution saline équilibrée et au Ringer lactate et étaient plus faibles pour les cellules exposées au mannitol et au sérum physiologique (p=0,001). L’élution de protéoglycanes était minimale pour les bandelettes exposées au mannitol et était maximale pour les bandelettes exposées à une solution saline (p=0,001). L’exposition aux fibres était maximale pour la surface du cartilage incubée dans une solution saline, qui présentait l’aspect le plus rugueux.

Conclusions

Les solutions d’irrigation jouent un rôle important dans la survie et le métabolisme des chondrocytes après une lésion. La solution de Ringer et la solution saline équilibrée ont moins d’effets indésirables sur la survie des chondrocytes après une lésion mécanique ou thermique et sont beaucoup plus bénéfiques pour la réparation du cartilage que le sérum physiologique.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Irrigation solution, Articular cartilage, Mechanical injury, Thermal injury

Mots clés : Solution d’irrigation, Cartilage articulaire, Blessure mécanique, Lésion thermique


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Vol 36 - N° 1

P. 70.e1-70.e8 - février 2021 Retour au numéro
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