ניתוח נוזלים סינוביאלי לזיהוי דלקת מפרקים ניוונית
Summary
ניתוח נוזל סינוביאלי תחת מיקרוסקופ אור מועבר, מקוטב ומפוצה משמש להערכת האופי הדלקתי או הלא דלקתי של דגימה באמצעות צעדים פשוטים. זה שימושי במיוחד בדלקת מפרקים ניוונית כדי לזהות גבישי סידן ולזהות תת-קבוצה חמורה יותר של דלקת מפרקים ניוונית.
Abstract
ניתוח נוזל סינוביאלי (SF) חשוב באבחון דלקת מפרקים ניוונית (OA). מאפיינים מקרוסקופיים ומיקרוסקופיים, כולל ספירה כוללת ודיפרנציאלית של תאי דם לבנים (WBC), עוזרים להגדיר את האופי הלא דלקתי של SF, שהוא סימן ההיכר של OA. בחולים עם OA, WBC בדגימות SF בדרך כלל אינו עולה על 2000 תאים למיקרוליטר, ואחוז התאים הדלקתיים, כגון נויטרופילים, נמוך מאוד או נעדר. גבישי סידן שכיחים ב- SF שנאספו מחולי OA. למרות שתפקידם בפתוגנזה של OA נותר לא ברור, הם נקשרו לתהליך דלקתי קל ולהתקדמות מחלה חמורה יותר. לאחרונה, גבישי סידן תוארו הן בשלבים המוקדמים והן בשלבים המאוחרים של OA, מה שמצביע על כך שהם עשויים למלא תפקיד חיוני באבחון תת-קבוצות קליניות שונות של OA וטיפול תרופתי. המטרה הכוללת של ניתוח SF ב- OA היא כפולה: לוודא את הדרגה הלא דלקתית של SF ולהדגיש את נוכחותם של גבישי סידן.
Introduction
דלקת מפרקים ניוונית (OA) היא מחלת מפרקים כרונית מורכבת ורב-גורמית, עם שכיחות עולמית מאוגדת של 16% בנבדקים בני 15 ומעלה, ו-23% בנבדקים בני 40ומעלה. התחלואה ב-OA צפויה לעלות עקב הזדקנות האוכלוסייה ועלייה בגורמי סיכון, כגון השמנת יתר ותסמונת מטבולית2.
בין הבעיות העיקריות הקשורות ל- OA הם הקושי באבחון המחלה בשלביה המוקדמים והטיפולים הזמינים כיום המוגבלים לניהול כאב ותרופות סימפטומטיות איטיות (SYSADOAs) כגון גליקוזאמינוגליקנים. האבחנה של OA מבוססת על תסמינים קליניים וממצאי הדמיה. עם זאת, חוסר המתאם בין שתי ההערכות עלול לגרום לעיכוב של שנים באבחון OA ובהתחלת הטיפול2. OA מאופיין בתהליכים ניווניים ודלקת בדרגה נמוכה, אשר ניתן לחקור בקלות באמצעות ניתוח נוזל סינוביאלי (SF). SF הוא דיאליזה פלסמטית צמיגה עשירה בחומצה היאלורונית, המשמנת את חלל המפרק, מספקת חומרים מזינים וחמצן לסחוס ומסירה פסולת מטבולית. SF פועל גם כבולם זעזועים, ובכך מגן על המפרקים במהלך מתחומתח 3.
ניתוח SF הוא שיטה פשוטה ואמינה כי תמיד חייב להתבצע במהלך ההערכה הראשונית של חולים עם סימפטומים שריר ושלד ו השתפכות משותפת3. המלצות של המכללה האמריקאית לראומטולוגיה, האגודה הבריטית לראומטולוגיה ואחרים כוללות ניתוח SF בין בדיקות האבחון למחלות ראומטיות שיש לבצע בעיקר בהערכת דלקת מפרקים חריפה 4,5. ספירת לויקוציטים כוללת ודיפרנציאלית המתקבלת מניתוח SF מספקת תמונת מצב של התהליך הפתולוגי המתרחש במפרק, ובכך מסווגת את מידת הדלקת. זיהוי גבישים פתוגניים, כגון גבישי מונוסודיום אוראט (MSU) וסידן פירופוספט (CPP), תחת אור מקוטב, חיוני לאבחון וטיפול בדלקת מפרקים גבישית (למשל, שיגדון ופסאודוגאוט). יתר על כן, נוכחותם של מיקרואורגניזמים מצביעה על אבחנה של דלקת מפרקים ספיגה.
גבישי סידן שכיחים בדגימות שנאספו מחולים עם OA6. גבישי סידן פוספט בסיסיים (BCP) ו-CPP דווחו בכ-22% ו-23% מדגימות SF, בהתאמה, מחולים עם OA6. למרות שתפקידם נותר לא ברור, גבישים אלה נקשרו לצורות חמורות יותר של OA7 ונחשבים לאפיתופעה של התהליך הפתולוגי עצמו. גבישי סידן התגלו ב-100% מדגימות הרקמה של חולי OA שעברו החלפת ברך8. יתר על כן, הועלתה השערה כי גבישי סידן עשויים להיות מעורבים בפתוגנזה של OA בשל ההשפעות הדלקתיות שלהם, שהודגמו על ידי מספר מחקרים9 ותווך, לפחות בחלקו, על ידי NLRP3 inflammasome10.
לאחרונה, גבישי סידן תוארו הן בשלב מוקדם והן בשלבים מאוחרים6 של OA, מה שמצביע על כך שהם עשויים למלא תפקיד חיוני באבחון תת-קבוצות קליניות שונות של OA וטיפול תרופתי.
המטרה הכוללת של ניתוח SF היא כפולה: לקבוע את מידת הדלקת של SF ולאבחן דלקת מפרקים גבישית או ספטית על ידי זיהוי גבישים או מיקרואורגניזמים ספציפיים. זהו כלי שימושי, פשוט ואמין במיוחד באבחון OA, בשל דפוס לא דלקתי טיפוסי עם אחוז נמוך מאוד או היעדר נויטרופילים.
יתרונות על פני טכניקות חלופיות
ניתוח SF מורכב מהליכים פשוטים הכוללים ספירת לויקוציטים כוללת ודיפרנציאלית וחיפוש גבישי. ספירת תאים ידנית המבוצעת על ידי טכנאי מעבדה מומחים 3,11 נותרה תקן הזהב לניתוח ציטולוגי של נוזלי גוף סינוביאליים ואחרים. עם זאת, בשל מגבלת הזמן והשונות הבין-צופה והתוך-צופה של שיטה זו, מוני תאים אוטומטיים החליפו בהדרגה את הספירה הידנית במעבדות קליניות שגרתיות גדולות שבהן הותאמו מנתחי דם ושתן כדי לאפשר ניתוח SF11,12. עם זאת, ספירה ידנית מציגה כמה יתרונות בהגדרות ספציפיות: (1) באמבולטורי, כדי לקבל ערך WBC כולל ודיפרנציאלי בזמן; (2) לזהות סוגי תאים כגון תאים חד-גרעיניים ציטופגוציטיים (רייטר) או תאים לא המטופויטיים כגון סינוביוציטים, שמונים אוטומטיים אינם יכולים לזהות; (3) כאשר הדגימה קטנה מכדי שניתן יהיה לטפל בה על ידי המכשיר; (4) ליצור רישומי מעבדות מקומיים שיהיו נגישים בקלות למטרות מחקר. יתרון נוסף של ספירה ידנית הוא צביעה בלתי נתפסת, שיטה המאפשרת התמיינות של תאים במהירות רבה ומיד לאחר הכנת מגלשת זכוכית. לעומת זאת, כתמים מסורתיים, כגון הליכי רייט ומאי-גרינוולד-גימסה, דורשים מריחות SF מיובשות באוויר וזמן להכתים את התאים13. למרות שאינן מתאימות לניתוחים שגרתיים תלויי זמן, שיטות צביעה אלה חושפות אוכלוסיות תאים מפורטות יותר בדגימה, כולל אריתרוציטים, בזופילים, אאוזינופילים, לויקוציטים פולימורפוגרעיניים, לימפוציטים וטסיות דם.
לבסוף, ניתוח SF שגרתי עבור גבישים מבוצע בטכניקה פשוטה המבוססת על מיקרוסקופ אור מקוטב, המספק תוצאות מהירות14. שיטות חלופיות, כגון סריקה ומיקרוסקופ אלקטרונים, מניבות תוצאות מדויקות ורגישות יותר, אך השימוש בהן בפרקטיקה הקלינית היומיומית אינו אפשרי בשל עלויות גבוהות והכנת דגימה וניתוח גוזלים זמן.
Protocol
Representative Results
Discussion
ב- OA, ניתוח SF מסייע להגדיר מאפייני מחלה באמצעות צעדים פשוטים: ספירת לויקוציטים כוללת ודיפרנציאלית וחיפוש גבישים, כולל CPP ו- BCP. יתר על כן, זיהוי של גבישי MSU עשוי להדגיש תחלואה נלווית חשובה.
למרות עלויות נמוכות וביצוע פשוט, רגישות הבדיקות ואמינות התוצאות עשויות להיפגע בשל אנליס?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות לפרופסור לאונרדו פונצי על חונכותו היקרה בתחום ניתוח נוזלים סינוביאליים ולבית החולים האוניברסיטאי פדובה על תמיכתו.
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 |
References
- 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).
