Значение инфрапателлярной жировой ткани в патогенезе остеоартрита коленного сустава: обзор зарубежной литературы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Остеоартрит (OA) является одним из самых распространенных заболеваний суставов среди взрослого населения. В настоящее время доказана роль вялотекущего воспаления и преобладания катаболических цитокинов над анаболическими при ОА. Доказано влияние ожирения на развитие ОА посредством выделения жировой тканью воспалительных медиаторов. Потенциальным донатором провоспалительных цитокинов, и в том числе специфических провоспалительных цитокинов жировой ткани — адипокинов, является инфрапателлярная жировая ткань (жировое тело Гоффа). У здорового человека инфрапателлярная жировая ткань участвует в распределении механической нагрузки на сустав и метаболизме синовиальной жидкости. Инфильтрация инфрапателлярной жировой ткани макрофагами и лимфоцитами способствует не только выработке провоспалительных цитокинов, обладающих хондролитическими свойствами, но и поддержанию хронического воспаления в синовиальной оболочке, суставном хряще и субхондральной кости. Морфологические изменения в жировом теле Гоффа могут являться как индикатором воспалительного процесса в суставной полости, так и предиктором патологических изменений в суставе. Среди гистологических изменений для течения ОА важными являются инфильтрация макрофагами и лимфоцитами, фиброз, утолщение междольковых перегородок, уменьшение размеров жировых долек и адипоцитов и усиление васкуляризации. Морфологические изменения можно оценивать при помощи неинвазивного метода визуализации — магнитно-резонансной томографии, благодаря которой можно оценить наличие и выраженность синовита, утолщение синовиальной оболочки, отек, утолщение междольковых перегородок, уменьшение объема жирового тела Гоффа. Гистологические и томографические признаки потенциально могут быть использованы для оценки степени тяжести ОА и составления прогностических шкал. Инфрапателлярная жировая ткань также является источником мезенхимальных стволовых клеток, фенотипически сходных с хондроцитами, которые могут быть использованы для регенерации хрящевой ткани сустава при минимально инвазивном вмешательстве для их получения.

Об авторах

Юлия Сергеевна Корнева

ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России; ФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: ksu1546@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8080-904X

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург; Смоленск

Марина Борисовна Борисенко

ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России

Email: marina-borisenko-2000@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2684-2017
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. 1. Cross M, Smith E, Hoy D, Nolte S, Ackerman I, Fransen M, et al. The global burden of hip and knee osteoarthritis: estimates from the global burden of disease 2010 study. Ann Rheum Dis. 2014;73(7):1323–30.
  2. 2. Michael JW, Schlüter-Brust KU, Eysel P. The epidemiology, etiology, diagnosis, and treatment of osteoarthritis of the knee. Dtsch Arztebl Int. 2010;107(9):152-62. doi: 10.3238/arztebl.2010.0152.
  3. 3. Li Z, Huang Z, Bai L. Cell Interplay in Osteoarthritis. Front Cell Dev Biol. 2021;9:720477. doi: 10.3389/fcell.2021.720477.
  4. 4. Molnar V, Matišić V, Kodvanj I, Bjelica R, Jeleč Ž, Hudetz D, et al. Cytokines and Chemokines Involved in Osteoarthritis Pathogenesis. Int J Mol Sci. 2021;22(17):9208. doi: 10.3390/ijms22179208.
  5. 5. Klein-Wieringa IR, Kloppenburg M, Bastiaansen-Jenniskens YM, Yusuf E, Kwekkeboom JC, El-Bannoudi H, Nelissen RG, Zuurmond A, Stojanovic-Susulic V, Van Osch GJ, Toes RE, Ioan-Facsinay A. The infrapatellar fat pad of patients with osteoarthritis has an inflammatory phenotype. Ann Rheum Dis. 2011;70(5):851-7. doi: 10.1136/ard.2010.140046.
  6. 6. Nedunchezhiyan U, Varughese I, Sun AR, Wu X, Crawford R, Prasadam I. Obesity, Inflammation, and Immune System in Osteoarthritis. Front Immunol. 2022;13:907750. doi: 10.3389/fimmu.2022.907750.
  7. 7. Cajas Santana LJ, Rondón Herrera F, Rojas AP, Martínez Lozano DJ, Prieto N, Bohorquez Castañeda M. Serum chemerin in a cohort of Colombian patients with primary osteoarthritis. Reumatol Clin (Engl Ed). 2021;17(9):530-535. doi: 10.1016/j.reumae.2020.05.003.
  8. 8. Xie C, Chen Q. Adipokines: New Therapeutic Target for Osteoarthritis? Curr Rheumatol Rep. 2019;21(12):71. doi: 10.1007/s11926-019-0868-z.
  9. 9. Zapata-Linares N, Eymard F, Berenbaum F, Houard X. Role of adipose tissues in osteoarthritis. Curr Opin Rheumatol. 2021;33(1):84-93. doi: 10.1097/BOR.0000000000000763.
  10. 10. Jiang LF, Fang JH, Wu LD. Role of infrapatellar fat pad in pathological process of knee osteoarthritis: Future applications in treatment. World J Clin Cases. 2019;7(16):2134-2142. doi: 10.12998/wjcc.v7.i16.2134.
  11. 11. Ioan-Facsinay A, Kloppenburg M. An emerging player in knee osteoarthritis: the infrapatellar fat pad. Arthritis Res Ther. 2013;15(6):225. doi: 10.1186/ar4422.
  12. 12. Zeng N, Yan ZP, Chen XY, Ni GX. Infrapatellar Fat Pad and Knee Osteoarthritis. Aging Dis. 2020 Oct 1;11(5):1317-1328. doi: 10.14336/AD.2019.1116.
  13. 13. Braun S, Zaucke F, Brenneis M, Rapp AE, Pollinger P, Sohn R, et al. The Corpus Adiposum Infrapatellare (Hoffa's Fat Pad)-The Role of the Infrapatellar Fat Pad in Osteoarthritis Pathogenesis. Biomedicines. 2022;10(5):1071. doi: 10.3390/biomedicines10051071.
  14. 14. Fontanella CG, Belluzzi E, Pozzuoli A, Favero M, Ruggieri P, Macchi V, et al. Mechanical behavior of infrapatellar fat pad of patients affected by osteoarthritis. J Biomech. 2022;131:110931. doi: 10.1016/j.jbiomech.2021.110931.
  15. 15. Macchi V, Stocco E, Stecco C, Belluzzi E, Favero M, Porzionato A et al. The infrapatellar fat pad and the synovial membrane: an anatomo-functional unit. J Anat. 2018;233(2):146-154. doi: 10.1111/joa.12820.
  16. 16. Nakano T, Wang YW, Ozimek L, Sim JS. Chemical composition of the infrapatellar fat pad of swine. J Anat. 2004;204:301–306.
  17. 17. He J, Ba H, Feng J, Peng C, Liao Y, Li L, et al. Increased signal intensity, not volume variation of infrapatellar fat pad in knee osteoarthritis: A cross-sectional study based on high-resolution magnetic resonance imaging. Journal of Orthopaedic Surgery. 2022;30(1). doi: 10.1177/10225536221092215.
  18. 18. Emmi A, Stocco E, Boscolo-Berto R, Contran M, Belluzzi E, Favero M, et al. Infrapatellar Fat Pad-Synovial Membrane Anatomo-Fuctional Unit: Microscopic Basis for Piezo1/2 Mechanosensors Involvement in Osteoarthritis Pain. Front Cell Dev Biol. 2022;10:886604. doi: 10.3389/fcell.2022.886604.
  19. 19. Belluzzi E, Macchi V, Fontanella CG, Carniel EL, Olivotto E, Filardo G, et al. Infrapatellar Fat Pad Gene Expression and Protein Production in Patients with and without Osteoarthritis. Int J Mol Sci. 2020 Aug 21;21(17):6016. doi: 10.3390/ijms21176016.
  20. 20. Eymard F, Chevalier X. Inflammation of the infrapatellar fat pad. Joint Bone Spine. 2016;83(4):389-93. doi: 10.1016/j.jbspin.2016.02.016,
  21. 21. Christoforakis Z, Dermitzaki E, Paflioti E, Katrinaki M, Deiktakis M, H Tosounidis T, et al. Correlation of systemic metabolic inflammation with knee osteoarthritis. Hormones (Athens). 2022 Sep;21(3):457-466. doi: 10.1007/s42000-022-00381-y.
  22. 22. An JS, Tsuji K, Onuma H, Araya N, Isono M, Hoshino T, et al. Inhibition of fibrotic changes in infrapatellar fat pad alleviates persistent pain and articular cartilage degeneration in monoiodoacetic acid-induced rat arthritis model. Osteoarthritis Cartilage. 2021;29(3):380-388. doi: 10.1016/j.joca.2020.12.014.
  23. 23. Afzali MF, Radakovich LB, Sykes MM, Campbell MA, Patton KM, Sanford JL, et al. Early removal of the infrapatellar fat pad/synovium complex beneficially alters the pathogenesis of moderate stage idiopathic knee osteoarthritis in male Dunkin Hartley guinea pigs. Arthritis Res Ther. 2022;24(1):282. doi: 10.1186/s13075-022-02971-y.
  24. 24. Zhou S, Maleitzke T, Geissler S, Hildebrandt A, Fleckenstein FN, Niemann M, et al. Source and hub of inflammation: The infrapatellar fat pad and its interactions with articular tissues during knee osteoarthritis. J Orthop Res. 2022;40(7):1492-1504. doi: 10.1002/jor.25347.
  25. 25. Greif DN, Kouroupis D, Murdock CJ, Griswold AJ, Kaplan LD, Best TM, Correa D. Infrapatellar Fat Pad/Synovium Complex in Early-Stage Knee Osteoarthritis: Potential New Target and Source of Therapeutic Mesenchymal Stem/Stromal Cells. Front Bioeng Biotechnol. 2020;8:860. doi: 10.3389/fbioe.2020.00860.
  26. 26. Wiegertjes R, van de Loo FAJ, Blaney Davidson EN. A roadmap to target interleukin-6 in osteoarthritis. Rheumatology (Oxford). 2020;59(10):2681-2694. doi: 10.1093/rheumatology/keaa248.
  27. 27. Zhang Z, Xing X, Hensley G, Chang LW, Liao W, Abu-Amer Y, Sandell LJ. Resistin induces expression of proinflammatory cytokines and chemokines in human articular chondrocytes via transcription and messenger RNA stabilization. Arthritis Rheum. 2010;62(7):1993-2003. doi: 10.1002/art.27473.
  28. 28. Zhang Y, Ruan G, Zheng P, Huang S, Zhou X, Liu X, et al. Efficacy and safety of Glucocorticoid injections into InfrapaTellar faT pad in patients with knee ostEoarthRitiS: protocol for the GLITTERS randomized controlled trial. Trials. 2023;24(1):6. doi: 10.1186/s13063-022-06993-4.
  29. 29. Fontanella CG, Belluzzi E, Pozzuoli A, Scioni M, Olivotto E, Reale D, et al. Exploring Anatomo-Morphometric Characteristics of Infrapatellar, Suprapatellar Fat Pad, and Knee Ligaments in Osteoarthritis Compared to Post-Traumatic Lesions. Biomedicines. 2022;10(6):1369. doi: 10.3390/biomedicines10061369.
  30. 30. Kitagawa T, Kawahata H, Aoki M, Kudo S. Inhibitory effect of low intensity pulsed ultrasound on the fibrosis of the infrapatellar fat pad through the regulation of HIF 1α in a carrageenan induced knee osteoarthritis rat model. Biomed Rep. 2022;17(4):79. doi: 10.3892/br.2022.1562.
  31. 31. Favero M, El-Hadi H, Belluzzi E, Granzotto M, Porzionato A, Sarasin G, et al. Infrapatellar fat pad features in osteoarthritis: a histopathological and molecular study. Rheumatology (Oxford). 2017 Oct 1;56(10):1784-1793. doi: 10.1093/rheumatology/kex287.
  32. 32. Magarinos NJ, Bryant KJ, Fosang AJ, Adachi R, Stevens RL, McNeil HP. Mast cell-restricted, tetramer-forming tryptases induce aggrecanolysis in articular cartilage by activating matrix metalloproteinase-3 and -13 zymogens. J Immunol. 2013;191(3):1404-12. doi: 10.4049/jimmunol.1300856.
  33. 33. Martel-Pelletier J, Tardif G, Pelletier JP. An Open Debate on the Morphological Measurement Methodologies of the Infrapatellar Fat Pad to Determine Its Association with the Osteoarthritis Process. Curr Rheumatol Rep. 2022;24(3):76-80. doi: 10.1007/s11926-022-01057-7.
  34. 34. Yu K, Ying J, Zhao T, Lei L, Zhong L, Hu J, et al. Prediction model for knee osteoarthritis using magnetic resonance-based radiomic features from the infrapatellar fat pad: data from the osteoarthritis initiative. Quant Imaging Med Surg. 2023;13(1):352-369. doi: 10.21037/qims-22-368.
  35. 35. Fischer MA. From Morphology to Biomarker: Quantitative Texture Analysis of the Infrapatellar Fat Pad Reliably Predicts Knee Osteoarthritis. Radiology. 2022;304(3):622-623. doi: 10.1148/radiol.221094.
  36. 36. Hunter DJ, Guermazi A, Lo GH, Grainger AJ, Conaghan PG, Boudreau RM, Roemer FW. Evolution of semi-quantitative whole joint assessment of knee OA: MOAKS (MRI Osteoarthritis Knee Score). Osteoarthritis Cartilage 2011;19:990-1002. 10.1016/j.joca.2011.05.004
  37. 37. Tan H, Kang W, Fan Q, Wang B, Yu Y, Yu N, et al. Intravoxel Incoherent Motion Diffusion-Weighted MR Imaging Findings of Infrapatellar Fat Pad Signal Abnormalities: Comparison Between Symptomatic and Asymptomatic Knee Osteoarthritis. Acad Radiol. 2023;30(7):1374-1383. doi: 10.1016/j.acra.2022.11.010.
  38. 38. Buckley CT, Vinardell T, Kelly DJ. Oxygen tension differentially regulates the functional properties of cartilaginous tissues engineered from infrapatellar fat pad derived MSCs and articular chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage. 2010;18:1345–1354.
  39. 39. Koh YG, Jo SB, Kwon OR, Suh DS, Lee SW, Park SH, Choi YJ. Mesenchymal stem cell injections improve symptoms of knee osteoarthritis. Arthroscopy. 2013;29:748–755.
  40. 40. Segawa Y, Muneta T, Makino H, Nimura A, Mochizuki T, Ju YJ, et al. Mesenchymal stem cells derived from synovium, meniscus, anterior cruciate ligament, and articular chondrocytes share similar gene expression profiles. J Orthop Res. 2009;27:435–441.
  41. 41. Luo L, O'Reilly AR, Thorpe SD, Buckley CT, Kelly DJ. Engineering zonal cartilaginous tissue by modulating oxygen levels and mechanical cues through the depth of infrapatellar fat pad stem cell laden hydrogels. J Tissue Eng Regen Med. 2017;11:2613–2628.
  42. 42. Prabhakar A, Lynch AP, Ahearne M. Self-Assembled Infrapatellar Fat-Pad Progenitor Cells on a Poly-ε-Caprolactone Film For Cartilage Regeneration. Artif Organs. 2016;40:376–384.
  43. 43. Mesallati T, Sheehy EJ, Vinardell T, Buckley CT, Kelly DJ. Tissue engineering scaled-up, anatomically shaped osteochondral constructs for joint resurfacing. Eur Cell Mater. 2015;30:163-85; discussion 185-6. doi: 10.22203/ecm.v030a12.
  44. 44. Mesallati T, Buckley CT, Kelly DJ. Engineering cartilaginous grafts using chondrocyte-laden hydrogels supported by a superficial layer of stem cells. J Tissue Eng Regen Med. 2017;11(5):1343-1353. doi: 10.1002/term.2033.
  45. 45. Wu J, Kuang L, Chen C, Yang J, Zeng WN, Li T, Chen H, Huang S, Fu Z, Li J, Liu R, Ni Z, Chen L, Yang L. miR-100-5p-abundant exosomes derived from infrapatellar fat pad MSCs protect articular cartilage and ameliorate gait abnormalities via inhibition of mTOR in osteoarthritis. Biomaterials. 2019;206:87-100. doi: 10.1016/j.biomaterials.2019.03.022.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».