Structural changes of the tendon in experimental tendinopathy and administration of autologous platelet-rich plasma

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objectives – assessment of structural changes in the calcaneal tendon tissue in experimental tendinopathy under autologous platelet-rich plasma.

Material and methods. Twenty mature Wistar rats, selected for the study, were divided into 5 groups. Rats of all groups received intra- and peritendinous injections of 0.5 ml of 10% sterile talc suspension to provide the experimental modeling of tendinopathy of the calcaneal tendon. Then the tendinopathy area was treated by injections of autologous platelet-rich plasma (PRP), a hyaluronic acid preparation "Rusvisk" (Rusvisk, Russia) and their sequential combination. The results were evaluated after 10 weeks in the autopsy preparations using a light microscopy method and morphometry.

Results. The histological signs characteristic of tendinopathy were revealed, such as the disorganization of collagen structures, mucoid and lipoid degeneration, neovascularization, lymphoid and histiocytic infiltration. The injection of PRP, hyaluronic acid, or their sequential combination in the area of simulated tendinopathy led to changes in the histological presentation of the tissue. As a result, the collagen matrix had less signs of disorganization and less pronounced degenerative changes, as well as manifestations of the inflammatory process in the peritenon and the soft tissues surrounding the tendon, in comparison with the histological profile, which was observed in micropreparations in animals with tendinopathy who had no treatment.

Conclusion. The introduction of PRP into the area of the calcaneal tendon has reduced the manifestations of the inflammatory process, disorganization of the collagen matrix, promoted the enhancement of collagen synthesis by cells and, ultimately, the processes of tissue remodeling.

About the authors

Dmitrii А. Malanin

Volgograd State Medical University; Volgograd Medical Research Center

Author for correspondence.
Email: malanin67@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7507-0570

PhD, Professor, Head of the Department of Traumatology, orthopedics and MFS

Russian Federation, 1 Pavshikh bortsov sq., Volgograd, 400131; Volgograd

Lyudmila N. Rogova

Volgograd State Medical University

Email: rogova.ln@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1046-0329

PhD, Professor, Head of the Department of Pathophysiology, clinical pathophysiology

Russian Federation, Volgograd State Medical University

Natalya V. Grigorieva

Volgograd State Medical University

Email: ngrigorievavsmu@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7707-6754

PhD, Professor of the Department of Pathological anatomy

Russian Federation, 1 Pavshikh bortsov sq., Volgograd, 400131

Mariya R. Ekova

Volgograd State Medical University

Email: maria.ekova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8655-1441

PhD, assistant of the Department of Pathological anatomy

Russian Federation, 1 Pavshikh bortsov sq., Volgograd, 400131

Victoriya N. Povetkina

Volgograd State Medical University

Email: vnpovetkina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0910-5584

PhD, Assistant of the Department of Pathophysiology, clinical pathophysiology

Russian Federation, 1 Pavshikh bortsov sq., Volgograd, 400131

Ilya G. Laskov

Volgograd State Medical University

Email: laskov.ilya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8095-022X

external PhD student, Department of Traumatology, orthopedics and MFS

Russian Federation, 1 Pavshikh bortsov sq., Volgograd, 400131

Maksim V. Demeschenko

Volgograd State Medical University; Volgograd Medical Research Center

Email: demmax34@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1797-2431

PhD, assistant of the Department of Traumatology, orthopedics and MFS

Russian Federation, 1 Pavshikh bortsov sq., Volgograd, 400131; Volgograd

Ilya A. Suchilin

Volgograd State Medical University; Volgograd Medical Research Center

Email: omnio@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7375-5365

PhD, Associate professor, Department of Traumatology, orthopedics and MFS

Russian Federation, 1 Pavshikh bortsov sq., Volgograd, 400131; Volgograd

Aleksandra V. Voronina

Volgograd State Medical University

Email: ms.xxzz@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1705-8244

external PhD student of the Department of Pathophysiology, clinical pathophysiology

Russian Federation, 1 Pavshikh bortsov sq., Volgograd, 400131

References

  1. Chisari E, Rehak L, Khan W, et al. Tendon healing in presence of chronic low-level inflammation: a systematic review. Br Med Bull. 2019;132(1):97-116. doi: 10.1093/bmb/ldz035
  2. Millar N, Murrell G, McInnes I. Inflammatory mechanisms in tendinopathy – towards translation. Nature reviews rheumatology. 2017;13(2):110-122. doi: 10.1038/nrrheum.2016.213
  3. Snedeker J, Foolen J. Tendon injury and repair – A perspective on the basic mechanisms of tendon disease and future clinical therapy. Acta Biomater. 2017;63:18-36. doi: 10.1016/j.actbio.2017.08.032
  4. Riley G, Curry V, DeGroot J, et al. Matrix metalloproteinase activities and their relationship with collagen remodelling in tendon pathology. Matrix Biology. 2002;21(2):185-195. doi: 10.1016/s0945-053x(01)00196-2
  5. Sharma P, Maffulli N. Biology of tendon injury: healing, modeling and remodeling. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2006;6(2):181-190.
  6. Werner R, Franzblau A, Gell N, et al. A longitudinal study of industrial and clerical workers: predictors of upper extremity tendonitis. J Occup Rehabil. 2005;15(1):37-46. doi: 10.1007/s10926-005-0872-1
  7. Yuan J, Wang M, Murrell G. Cell death and tendinopathy. Clin Sports Med. 2003;22(4):693-701. doi: 10.1016/s0278-5919(03)00049-8
  8. Khan K, Cook J, Bonar F, et al. Histopathology of common tendinopathies. Sports Medicine. 1999;27(6):393-408. doi: 10.2165/00007256-199927060-00004
  9. Maffulli N, Wong J, Almekinders L. Types and epidemiology of tendinopathy. Clin Sports Med. 2003;22(4):675-692. doi: 10.1016/s0278-5919(03)00004-8
  10. Lipman K, Wang C, Ting K, et al. Tendinopathy: injury, repair, and current exploration. Drug Des Devel Ther. 2018;Volume 12:591-603. doi: 10.2147/dddt.s154660
  11. Kaux JF, Forthomme B, Goff CL, et al. Current opinions on tendinopathy. J Sports Sci Med. 2011;10(2):238-253.
  12. Malanin D, Norkin A, Tregubov A, et al. PRP-therapy for tendinopathies of rotator cuff and long head of biceps. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(3):57-66. (In Russ.). [Маланин Д.A., Норкин А.И., Трегубов А.С. с соавт. Применение PRP-терапии при тендинопатиях вращательной манжеты и длинной головки двуглавой мышцы плеча. Травматология и ортопедия России. 2019;25(3):57-66]. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-3-57-66
  13. Centeno C, Pastoriza S. Past, current and future interventional orthobiologics techniques and how they relate to regenerative rehabilitation: a clinical commentary. Int J Sports Phys Ther. 2020;15(2):301-325. doi: 10.26603/ijspt20200301
  14. Dolkart O, Chechik O, Zarfati Y, et al. A single dose of platelet-rich plasma improves the organization and strength of a surgically repaired rotator cuff tendon in rats. Arch Orthop Trauma Surg. 2014;134(9):1271-1277. doi: 10.1007/s00402-014-2026-4
  15. Foster T, Puskas B, Mandelbaum B, Gerhardt M, Rodeo S. Platelet-Rich Plasma. Am J Sports Med. 2009;37(11):2259-2272. doi: 10.1177/0363546509349921
  16. Tsikopoulos K, Tsikopoulos I, Simeonidis E, et al. The clinical impact of platelet-rich plasma on tendinopathy compared to placebo or dry needling injections: A meta-analysis. Physical Therapy in Sport. 2016;17:87-94. doi: 10.1016/j.ptsp.2015.06.003
  17. Demkin SA, Malanin DA, Rogova LN, et al. An experimental study of the use of intraarticular platelet-rich autoplasma therapy in rats with knee osteoarthritis. Volgograd journal of medical research. 2016;1:28-32. (In Russ.). [Демкин С.А., Маланин Д.А., Рогова Л.Н. и др. Экспериментальная модель остеоартроза коленного сустава у крыс на фоне внутрисуставного введения обогащенной тромбоцитами аутологичной плазмы. Волгоградский научно-медицинский журнал. 2016;1:28-32].
  18. Bestwick C, Maffulli N. Reactive oxygen species and tendon problems: Review and hypothesis. Sports Medicine and Arthroscopy Review. 2000;8(1):616.
  19. Lavagnino M, Wall M, Little D, et al. Tendon mechanobiology: current knowledge and future research opportunities. Journal of Orthopaedic Research. 2015;33(6):813-822. doi: 10.1002/jor.22871
  20. Sundman E, Cole B, Karas V, et al. The anti-inflammatory and matrix restorative mechanisms of platelet-rich plasma in osteoarthritis. Am J Sports Med. 2013;42(1):35-41. doi: 10.1177/0363546513507766
  21. Zhang J, Wang J. Platelet-rich plasma releasate promotes differentiation of tendon stem cells into active tenocytes. Am J Sports Med. 2010;38(12):2477-2486. doi: 10.1177/0363546510376750
  22. Altman R, Bedi A, Manjoo A, et al. Anti-inflammatory effects of intra-articular hyaluronic acid: a systematic review. Cartilage. 2018;10(1):43-52. doi: 10.1177/1947603517749919
  23. Litwiniuk M, Krejner A, Speyrer MS, et al. Hyaluronic acid in inflammation and tissue regeneration. Wounds. 2016;28(3):78-88. PMID: 26978861

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Obtaining PRP (A) and introducing it into the area of the calcaneal tendon (B).

Download (203KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Calcaneal tendon of an animal with experimental tendinopathy. Bundles of collagen fibers with areas of disorganization and, with focal mucoid and lipoid degeneration, with focal perifocal lympho-histiocytic infiltration. A – staining with hematoxylin and eosin, x100, Б – staining with toluidine blue, x400, В – Trichrome (Masson) staining, x100.

Download (166KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Model of calcaneal tendinopathy with local injection of PRP (A, Б), HA (В, Г), PRP + HA (Д, E): A, Б – focal disorganization of collagen fibers, pronounced inflammatory lymph-histiocytic infiltration, focal lipoid degeneration, focal neovascularization, focal fibrosis in the areas of collagen fibers of the tendon and in the surrounding soft tissues. В, Г – focal disorganization of collagen fibers (mucoid degeneration), focal lipoid degeneration, focal moderately pronounced inflammatory lympho-histiocytic infiltration, focal neovascularization, clusters of rounded, large tendon cells. Д, E – focal disorganization of collagen fibers, focal, mild inflammatory infiltration by lymphocytes and histiocytes, with a small number of giant multinucleated cells of foreign bodies, focal neovascularization, focal, mild fibrosis. Staining with hematoxylin and eosin, x100 (A, В, Д) and trichrome (Masson) staining, x400 (Б, Г, E).

Download (431KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Malanin D.А., Rogova L.N., Grigorieva N.V., Ekova M.R., Povetkina V.N., Laskov I.G., Demeschenko M.V., Suchilin I.A., Voronina A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 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».