Download PDF (TR)       
Vol 43, No 5 (2009) Pages :436-443

Joint immobilization increases reactive oxygen species: an experimental study

Mehmet Erdem, Taner Gunes, Cengiz Sen, Bora Bostan, Huseyin Aslan, Huseyin Ozyurt, Resit Dogan Koseoglu

Abstract
Objectives: It has been shown that reactive oxygen species (ROS) contribute to the onset and progression of osteoarthritis. We investigated cartilage destruction and oxidative stress parameters in the blood and synovial fluid of knee joints of rabbits exposed to varying periods of immobilization. \r\nMethods: Twenty-eight mature New Zealand albino male rabbits were divided into four groups equal in number. In three groups, the knees were immobilized with a rigid cast for 3, 6 and 9 weeks, respectively. The cartilaginous tissue of the femoral condyles and tibial plateau were analyzed with respect to total count, total volume, and numerical density of chondrocytes using stereohistological methods. Antioxidant activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathion peroxidase (GSH-Px), and oxidative stress parameters including nitric oxide (NO) and malondialdehyde (MDA) levels were measured in the plasma and synovial fluid.\r\nResults: Compared to the control group, total count and total volume of chondrocytes in the femoral condyle and tibial plateau showed significant decreases, while numerical density showed a significant increase at 3 weeks of immobilization. Subsequent immobilization periods resulted in significant decreases in all these parameters, being most remarkable compared to the control group at the end of nine weeks (p<0.001). In plasma and knee joint synovial fluid, all antioxidant enzyme activities (SOD, CAT, and GSH-Px) and oxidative stress parameters (NO and MDA) showed consistent increases compared to the control group throughout the immobilization period (p<0.001). \r\nConclusion: Increased levels of ROS in the blood and synovial fluid might result in cartilage destruction and ROS may be one of the potential factors involved in the etiopathogenesis of osteoarthritis. Prolonged joint immobilization should be avoided in the treatment of orthopedic diseases.
Özet
Amaç: Klinik çalışmalarda, osteoatrit başlangıç ve ilerlemesinde reaktif oksijen ürünlerinin (ROÜ) katkısının olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmada, farklı sürelerde immobilizasyon uygulanan tavşan dizlerinde, kıkırdak yıkımı ve diz eklemi sinovyal sıvısı ve kanda oksidatif stres parametreleri araştırıldı.\r\nÇalışma planı: Yirmi sekiz adet erişkin Yeni Zelanda albino türü erkek tavşan, her grupta yedi hayvan olmak üzere dört gruba bölündü. Gruplardan üçünde, dizler 3, 6 ve 9 hafta süreyle sentetik rijit alçı ile immobilize edildi. Stereolojik yöntem ile femur kondilleri ve tibia platosu kıkırdak dokusundaki kondrositlerin toplam sayısı, toplam hacmi ve sayısal yoğunluğu ölçüldü. Sinovyal sıvı ve kanda süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT), glutatyon peroksidaz (GSH-Px) antioksidan enzimlerin aktivitesi ve oksidatif stres parametrelerinden nitrik oksit (NO) ve malondialdehit (MDA) düzeyleri ölçüldü. \r\nSonuçlar: İmmobilizasyonun üçüncü haftasında, femur kondili ve tibia platosunda kondrositlerin toplam sayısı ve toplam hacmi kontrol grubuna göre anlamlı düşüş, sayısal yoğunluğu anlamlı artış gösterdi. Altı ve dokuz haftalık immobilizasyon sonrasında bu parametrelerin hepsinde (kondrosit toplam sayısı, toplam hacmi ve sayısal yoğunluğu) belirgin azalma görüldü (p<0.001). Kontrol grubuna göre en belirgin azalma dokuz haftalık immobilizasyon grubunda idi (p<0.001). İmmobilizasyon süresi boyunca diz eklemi sinovyal sıvı ve kan plazmasında SOD, CAT, GSH-Px enzim aktiviteleri ve MDA ve NO düzeyleri, kontrol grubundan anlamlı derecede yüksek bulundu. Bu farklılık, immobilizasyon süresi uzadıkça artmakta idi (p<0.001). \r\nÇıkarımlar: Kan ve sinovyal sıvıda ROÜ artışı kıkırdak yıkımı oluşturabilir ve ROÜ osteoatrit etyopatogenezinde potansiyel faktörlerden biri olabilir; ayrıca, ortopedik hastaların tedavisinde uzun süreli eklem immobilizasyondan mümkün olduğunca kaçınmak gerekir.