Анализ синовиальной жидкости для выявления остеоартроза
Summary
Анализ синовиальной жидкости при проходящей, поляризованной и компенсированной световой микроскопии используется для оценки воспалительной или невоспалительной природы образца с помощью простых шагов. Это особенно полезно при остеоартрите для обнаружения кристаллов кальция и выявления более тяжелой подгруппы остеоартрита.
Abstract
Анализ синовиальной жидкости (СФ) важен для диагностики остеоартрита (ОА). Макроскопические и микроскопические признаки, включая общее и дифференциальное количество лейкоцитов (WBC), помогают определить невоспалительную природу SF, которая является отличительной чертой ОА. У пациентов с ОА лейкоциты в образцах СФ обычно не превышают 2000 клеток на микролитр, а процент воспалительных клеток, таких как нейтрофилы, очень низок или отсутствует. Кристаллы кальция часто встречаются в СФ, собранных у пациентов с ОА. Хотя их роль в патогенезе ОА остается неясной, они были связаны с легким воспалительным процессом и более тяжелым прогрессированием заболевания. В последнее время кристаллы кальция были описаны как на ранних, так и на поздних стадиях ОА, что указывает на то, что они могут играть жизненно важную роль в диагностике различных клинических подмножеств ОА и фармакологического лечения. Общая цель анализа СФ при ОА двоякая: установить невоспалительную степень СФ и выделить присутствие кристаллов кальция.
Introduction
Остеоартрит (ОА) является сложным и многофакторным хроническим заболеванием суставов, общая распространенность которого, по оценкам, составляет 16% у пациентов в возрасте 15 лет и старше и 23% у пациентов в возрасте 40 лет и старше1 года. Ожидается, что заболеваемость ОА увеличится из-за старения населения и увеличения факторов риска, таких как ожирение и метаболический синдром2.
Среди основных проблем, связанных с ОА, – сложность диагностики заболевания на ранних стадиях и доступные в настоящее время методы лечения, ограниченные обезболиванием и симптоматическими препаратами медленного действия (SYSADOA), такими как гликозаминогликаны. Диагноз ОА основывается на клинических симптомах и результатах визуализации. Однако отсутствие корреляции между этими двумя оценками может привести к многолетней задержке постановки диагноза ОА и начала лечения2. ОА характеризуется дегенеративными процессами и вялотекущим воспалением, которые можно легко исследовать с помощью анализа синовиальной жидкости (СФ). SF – это вязкий плазматический диализат, богатый гиалуроновой кислотой, который смазывает суставную щель, обеспечивает хрящ питательными веществами и кислородом, а также удаляет метаболические отходы. SF также действует как амортизатор, тем самым защищая суставы во время напряжения и деформации3.
Анализ SF является простым и надежным методом, который всегда должен выполняться во время первичной оценки пациентов с симптомами опорно-двигательного аппарата и выпотом в суставах3. Рекомендации Американского колледжа ревматологии, Британского общества ревматологии и других включают SF-анализ в число диагностических тестов на ревматические заболевания, которые необходимо проводить в основном при оценке острого моноартрита 4,5. Общее и дифференциальное количество лейкоцитов, полученное при анализе SF, дает представление о патологическом процессе, происходящем в суставе, тем самым классифицируя степень воспаления. Идентификация патогенных кристаллов, таких как кристаллы мононатриевого урата (MSU) и пирофосфата кальция (CPP), в поляризованном свете, имеет жизненно важное значение для диагностики и лечения кристаллического артрита (например, подагры и псевдоподагры). Кроме того, наличие микроорганизмов предполагает диагноз септического артрита.
Кристаллы кальция часто встречаются в образцах, взятых у пациентов с ОА6. Основные кристаллы фосфата кальция (BCP) и CPP были зарегистрированы примерно в 22% и 23% образцов SF, соответственно, у пациентов с ОА6. Хотя их роль остается неясной, эти кристаллы были связаны с более тяжелыми формами ОА7 и считаются эпифеноменом самого патологического процесса. Кристаллы кальция были обнаружены в 100% образцов тканей пациентов с ОА, перенесших замену коленного сустава8. Кроме того, была выдвинута гипотеза о том, что кристаллы кальция могут быть вовлечены в патогенез ОА из-за их воспалительных эффектов, продемонстрированных несколькими исследованиями9 и опосредованных, по крайней мере частично, воспалением NLRP310.
Совсем недавно кристаллы кальция были описаны как на ранних, так и на поздних стадиях6 ОА, что указывает на то, что они могут играть жизненно важную роль в диагностике различных клинических подмножеств ОА и фармакологического лечения.
Общая цель анализа SF двоякая: определить степень воспаления SF и диагностировать кристаллический или септический артрит путем идентификации конкретных кристаллов или микроорганизмов. Это особенно полезный, простой и надежный инструмент в диагностике ОА из-за типичного невоспалительного паттерна с очень низким процентом или отсутствием нейтрофилов.
Преимущества перед альтернативными методами
SF-анализ состоит из простых процедур, которые включают общее и дифференциальное количество лейкоцитов и поиск кристаллов. Ручной подсчет клеток, выполняемый опытными лаборантами 3,11, остается золотым стандартом цитологического анализа синовиальных и других жидкостей организма. Однако из-за ограниченности, занимающей много времени, а также изменяемости этого метода между и внутри наблюдателя автоматические счетчики клеток постепенно заменили ручной подсчет в крупных рутинных клинических лабораториях, где анализаторы крови и мочи были адаптированы для проведения анализа SF11,12. Тем не менее, ручной подсчет дает некоторые преимущества в определенных условиях: (1) в амбулаторных условиях, чтобы вовремя получить общее и дифференциальное значение лейкоцитов; (2) для идентификации типов клеток, таких как цитофагоцитарные мононуклеарные (Reiter) клетки или негемопоэтические клетки, такие как синовиоциты, которые автоматические счетчики не могут распознать; (3) когда образец слишком мал для обработки прибором; (4) создание местных лабораторных реестров, которые легко доступны для исследовательских целей. Еще одним преимуществом ручного подсчета является обескровленное окрашивание, метод, который позволяет дифференцировать клетки очень быстро и сразу после подготовки предметного стекла. Напротив, традиционные окрашивания, такие как процедуры Райта и Майя-Грюнвальда-Гимзы, требуют высушенных на воздухе мазков SF и времени для окрашивания клеток13. Несмотря на то, что эти методы окрашивания не подходят для чувствительных ко времени рутинных анализов, они выявляют более подробные клеточные популяции в образце, включая эритроциты, базофилы, эозинофилы, полиморфноядерные лейкоциты, лимфоциты и тромбоциты.
Наконец, рутинный SF-анализ кристаллов выполняется с использованием простой методики, основанной на поляризованной световой микроскопии, которая обеспечивает быстрые результаты14. Альтернативные методы, такие как сканирование и электронная микроскопия, дают более точные и чувствительные результаты, но их использование в повседневной клинической практике нецелесообразно из-за высокой стоимости и трудоемкой подготовки и анализа образцов.
Protocol
Representative Results
Discussion
При ОА SF-анализ помогает определить характеристики заболевания с помощью простых шагов: общего и дифференциального количества лейкоцитов и поиска кристаллов, включая CPP и BCP. Кроме того, обнаружение кристаллов МГУ может выявить важные сопутствующие заболевания.
Несмотр?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы выражают благодарность профессору Леонардо Пунци за его ценное наставничество в области анализа синовиальной жидкости и Университетской больнице Падуи за поддержку.
Materials
| Alizarin red S | Merck | A5533 | For BCP crystal search |
| Burker chamber | Merck | BR718905 | For total white blood cell count |
| Cover glasses | Merck | C7931 | For microscopic examination |
| EDTA tubes | BD | 368861 | For SF collection |
| Glass slides | Merck | S8902 | For crystal search |
| Lambda filter (compensator) | Any | Refer to microscope company | For crystal identification |
| Malassez-Potain pipette | Artiglass | 54830000 | For dilution of synovial fluid |
| Methylene blue solution | Merck | 3978 | For total white blood cell count |
| Polarized microscope | Leica, Nikon, others | Depending on the model and company | For complete synovial fluid analysis |
| Polarizing lens | Any | Refer to microscope company | For crystal identification |
| Testsimplet | Waldeck | 14386 | Supravital staining for cell differentiation |
Riferimenti
- Cui, A., et al. Global, regional prevalence, incidence and risk factors of knee osteoarthritis in population-based studies. EClinicalMedicine. 29, 100587 (2020).
- Hunter, D. J., Bierma-Zeinstra, S. Osteoarthritis. Lancet. 393 (10182), 1745-1759 (2019).
- Mandell, B. F. . Synovial Fluid Analysis and the Evaluation of Patients with Arthritis. , (2022).
- Schmerling, R. H. Guidelines for the initial evaluation of the adult patient with acute musculoskeletal symptoms. Arthritis & Rheumatism. 39 (1), 1-8 (1996).
- Coakley, G., et al. RCGP and BSAC guidelines for management of the hot swollen joint in adults. Rheumatology. 45 (8), 1039-1041 (2006).
- Frallonardo, P., et al. Basic calcium phosphate and pyrophosphate crystals in early and late osteoarthritis: relationship with clinical indices and inflammation. Clinical Rheumatology. 37 (10), 2847-2853 (2018).
- Nalbant, S., et al. Synovial fluid features and their relations to osteoarthritis severity: new findings from sequential studies. Osteoarthritis Cartilage. 11 (1), 50-54 (2003).
- Fuerst, M., et al. Calcification of articular cartilage in human osteoarthritis. Arthritis & Rheumatism. 60 (9), 2694-2703 (2009).
- Campillo-Gimenez, L., et al. Inflammatory potential of four different phases of calcium pyrophosphate relies on NF-κB activation and MAPK pathways. Frontiers in Immunology. 9, 2248 (2018).
- Pazár, B. Basic calcium phosphate crystals induce monocyte/macrophage IL-1β secretion through the NLRP3 inflammasome in vitro. The Journal of Immunology. 186 (4), 2495-2502 (2011).
- Martín, M. J. A., et al. Automated cell count in body fluids: a review. Advances in Laboratory Medicine. 2, 149-161 (2021).
- Seghezzi, , et al. Optimization of cellular analysis of synovial fluids by optical microscopy and automated count using the Sysmex XN body fluid mode. Clinica Chimica Acta. 462, 41-48 (2016).
- Reginato, A. J., Maldonado, I., Reginato, A. M., Falasca, G. F., O’Connor, C. R. Supravital staining of synovial fluid with Testsimplets. Diagnostic Cytopathology. 8 (2), 147-152 (1992).
- Lumbreras, B., et al. Analysis for crystals in synovial fluid: training of the analysts results in high consistency. Annals of the Rheumatic Diseases. 64 (4), 612-615 (2005).
- Tieng, A., Franchin, G. Knee arthrocentesis in adults. Journal of Visualized Experiments. , e63135 (2022).
- Punzi, L., Oliviero, F. Arthrocentesis and synovial fluid analysis in clinical practice: value of sonography in difficult cases. Annals of the New York Academy of Sciences. 1154 (1), 152-158 (2009).
- Schumacher, H. R., Reginato, A. J. . Atlas of Synovial Fluid Analysis and Crystal Identification. , (1991).
- Mopin, A., Driss, V., Brinster, C. A. Detailed protocol for characterizing the murine C1498 cell line and its associated leukemia mouse model. Journal of Visualized Experiments. (116), e54270 (2016).
- Oliviero, F., Punzi, L. Basics of Polarized Light Microscopy. Synovial Fluid Analysis and the Evaluation of Patients with Arthritis. , 79-90 (2022).
- Paul, H., Reginato, A. J., Schumacher, H. R. Alizarin red S staining as a screening test to detect calcium compounds in synovial fluid. Arthritis & Rheumatism. 26 (2), 191-200 (1983).
- Favero, M., et al. Synovial fluid fetuin-A levels in patients affected by osteoarthritis with or without evidence of calcium crystals. Rheumatology. 58 (4), 729-730 (2019).
- Frallonardo, P., et al. Detection of calcium crystals in knee osteoarthritis synovial fluid: a comparison between polarized light and scanning electron microscopy. Journal of Clinical Rheumatology. 22 (7), 369-371 (2016).
- Peffers, M. J., Smagul, A., Anderson, J. R. Proteomic analysis of synovial fluid: current and potential uses to improve clinical outcomes. Expert Review of Proteomics. 16 (4), 287-302 (2019).
