Despite the increasing number of osteochondral lesions of the talus, there are a lack of definite evidence-based treatment protocols. Several types of treatments are available, each having their advantages and disadvantages. First-line therapy consists of well-conducted conservative treatment. Surgical treatment is the second choice. Treatments are chosen based on the size of the lesion, location, chronicity, and the condition of the neighboring cartilage. This article reviews the current updates in the treatment of osteochondral lesions of the talus to help clinicians use the available treatment strategies more efficiently.
Lee, Yun Mi;Shim, Cho Rok;Lee, Yujung;Kim, Ha Neul;Jo, Sun A;Song, Jeong Eun;Lee, Dongwon;Khang, Gilson
Polymer(Korea)
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v.36
no.6
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pp.789-794
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2012
Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) has been most widely used due to its advantages such as good biodegradability, controllable rate of degradation and metabolizable degradation products. We manufactured composite scaffolds of PLGA scaffold penetrated DBP gel (PLGA/DBP gel) by a simple method, solvent casting/salt leaching prep of PLGA scaffolds and subsequent soaking in DBP gel. Chondrocytes were seeded on the PLGA/DBP gel. The mechanical strength of scaffold, histology (H&E, Safranin-O, Alcian-blue) and immunohistochemistry (collagen type I, collagen type II) were performed to elucidate in vitro and in vivo cartilage-specific extracellular matrices. It was better to keep the characteristic of chondrocytes in the PLGA/DBP gel scaffolds than that PLGA scaffolds. This study suggests that PLGA/DBP gel scaffold may serve as a potential cell delivery vehicle and a structural basis for in vivo tissue engineered cartilage.
Jo, You-Young;Kweon, HaeYong;Lee, Kwang-Gill;Lee, Heui-Sam;Chon, Jeong-Woo
Journal of Sericultural and Entomological Science
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v.50
no.1
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pp.15-19
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2012
A number of researcher have studied biomaterials for cartilage regeneration and are now proceeding. Silk protein was attempted for use as biomedical materials by many researchers because it is natural polymer with biocompatibility and excellent mechanical strength. In this study, we want to know a possibility of silk protein on the cartilage regeneration. We isolated chondrocytes from nasal cartilage and confirmed optimal culture condition of the cells. To observe the effects of silk fibroin on chondrogenesis, we added silk fibroin solutions to the culture medium of chondrocyte and detected gene expression levels related chondrogenesis such as col2, col10. The chondrocytes showed optimal growth when they were cultured in DMEM medium supplemented with 10% FBS 100 ${\cdot}{\ddot{I}}$M ascorbic acid. The levels of col2 gene expression were increased in non-autoclaved silk fibroin, but decreased in autoclaved one. Also the gene expression levels of col10 were increased in silk fibroin, particulary at 3D culture. Based on the results of this study, we had seen the possibility of silk fibroin for cartilage regeneration. In future studies, we should know more clearly the relationship between cartilage regeneration and the silk protein.
Chondrocyte apoptosis has been recognized as an important factor in the pathogenesis of osteoarthritis (OA). Hydrogen peroxide ($H_2O_2$), which produces reactive oxygen species, reportedly induces apoptosis in chondrocytes. The ginsenoside $Rb_1$ (G-$Rb_1$) is the principal component in ginseng and has been shown to have a variety of biological activities, such as anti-arthritis, anti-inflammation, and anti-tumor activities. In this study, we evaluated the effects of G-$Rb_1$ on the mitochondrial permeability transition (MPT) and caspase-3 activity of chondrocyte apoptosis induced by $H_2O_2$. Cultured rat articular chondrocytes were exposed to $H_2O_2$ with or without G-$Rb_1$ and assessed for viability, MPT, Bcl-xL/Bax expression, caspase-3 activity, and apoptosis. The co-treatment with G-$Rb_1$ showed an inhibition of MPT, caspase-3 activity, and cell death. Additionally, the levels of the apoptotic protein Bax were significantly lower and the levels of the anti-apoptotic protein Bcl-xL were higher compared with $H_2O_2$ treatment alone. The results of this study demonstrate that G-$Rb_1$ protects chondrocytes against $H_2O_2$-induced apoptosis, at least in part via the inhibition of MPT and caspase-3 activity. These results demonstrate that G-$Rb_1$ is a potentially useful drug for the treatment of OA patients.
As a degenerative joint disease, osteoarthritis (OA) constitutes a major cause of disability that seriously affects the quality of life of a large population of people worldwide. However, effective treatment that can successfully reverse OA progression is lacking until now. The present study aimed to determine whether two small non-coding RNAs miR-29a and miR-140, which are significantly down-regulated in OA, can be applied together as potential therapeutic targets for OA treatment. MiRNA synergy score was used to screen the miRNA pairs that potentially synergistically regulate OA. An in vitro model of OA was established by treating murine chondrocytes with IL-$1{\beta}$. Transfection of miR-29a and miR-140 via plasmids was investigated on chondrocyte proliferation and expression of nine genes such as ADAMTS4, ADAMTS5, ACAN, COL2A1, COL10A1, MMP1, MMP3, MMP13 and TIMP metallopeptidase inhibitor 1 (TIMP1). Western blotting was used to determine the protein expression level of MMP13 and TIMP1, and ELISA was used to detect the content of type II collagen. Combined use of miR-29a and miR-140 successfully reversed the destructive effect of IL-$1{\beta}$ on chondrocyte proliferation, and notably affected the MMP13 and TIMP1 gene expression that regulates extracellular matrix. Although co-transfection of miR-29a and miR-140 did not show a synergistic effect on MMP13 protein expression and type II collagen release, but both of them can significantly suppress the protein abundance of MMP13 and restore the type II collagen release in IL-$1{\beta}$ treated chondrocytes. Compared with single miRNA transfection, cotransfection of both miRNAs exceedingly abrogated the suppressed the protein production of TIMP1 caused by IL-$1{\beta}$, thereby suggesting potent synergistic action. These results provided1novel insights into the important function of miRNAs' collaboration in OA pathological development. The reduced MMP13, and enhanced TIMP1 protein production and type II collagen release also implies that miR-29a and miR-140 combination treatment may be a possible treatment for OA.
Kim, Mi-Yeon;Ramirez, Marcus J.;Lee, Dong-Hun;Lim, Dong-Wook;Choi, Ho-Young;Kim, Ho-Cheol
The Korea Journal of Herbology
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v.25
no.1
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pp.75-81
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2010
Objectives : It was investigated new herbal prescription HT005 supported by traditional Korean medicine has a activity on the longitudinal bone growth of rats. HT005 were consisted of the root of Angelica sinensis, the fruit of Alpinia oxyphylla, the root of Astragalus membranaceus, the stem of Eleutherococcus senticosus, and the root of Dioscorea japonica, and Poria cocos. Method : To investigate the effect on longitudinal bone growth in adolescent male Sprague-Dawley rats, the longitudinal length of growth plate was measured directly by the tetracycline fluorescent labeling method and chondrocyte staining method. HT005 administered orally for four days, and the tetracycline was injected twice on the growth plate of the animals for fluorescent dying. The rate of longitudinal bone growth was measured the length between the tetracycline bands which fixed on the 3rd day and 5th day after injection. Cresyl violet was also used to stain the chondrocytes in the growth plate. The length of growth plate after administration was compared. Expression of IGF-1 and BMP-2 in the growth plate was investigated by immunohistochemistry. Results : HT005 showed a significant longitudinal bone growth which was $301.0{\pm}6.1\;{\mu}m/day$ at the dose of 100 mg/kg and $283.8{\pm}1.25\;{\mu}m/day$ (p < 0.001)at the dose of 10 mg/kg of HT005, compared to control group by the tetracycline fluorescent labeling method. HT005 showed a significant chondrocyte length on growth plate which was measured $797.19{\pm}3.31\;{\mu}m$ (p < 0.001) at the dose of 100 mg/kg and $720.14{\pm}2.19$ (p < 0.001) ${\mu}m$ at the dose of 10 mg/kg compared to the control group by cresyl-violet staining method. Both the number and intensity of BMP-2 and IGF-1 positive cells were increased in the hypertrophic zone of growth plate. There was a significant correlation between BMP-2 and IGF-1 expression and heights of chondrocytes in growth plate. Conclusions : Treatment of HT005 on Sprague-Dawley rats markedly increased the longitudinal bone growth. Therefore, HT005 may be an alternative herbal source to growth hormone as it promotes bone growth in children afflicted by growth retardation.
Yang Hee-Seok;Park Kwi-Deok;Ahn Kwang-Duk;Kim Byung-Soo;Han Dong-Keun
Polymer(Korea)
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v.30
no.2
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pp.168-174
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2006
To utilize as highly functional scaffolds for tissue engineering by improving hydrophobicity and cell compatibility of the exist polymer scaffolds, the biodegradable poly(L-lactic acid) (PLLA) films and scaffolds having the optimal hydrophilicity were prepared by in situ plasma treatment and grafting of a carboxyl acid-containing monomer, acrylic acid (AA) in the chamber. From the results of surface analyses, surface-modified nonporous PLLA film and dual pore scaffold surfaces showed high hydrophilicity due to the decrease in contact angle and the increase in carboxylic groups as compared with untreated PLLA control. In particular, among various surface modification methods, Ar(argon)+AA+AA sample prepared by Ar plasma and then acrylic acid treatments displayed lower contact angle and more carboxylic groups thar Ar/AA and Ar+TP(thermal polymerization) samples, indicating that Ar+AA+AA sample was optimally treated for improving its hydrophilicity. In the cases of surface modified nonporous PLLA films and dual pore scaffolds, the adhesion and proliferation of chondrocytes increased with increasing their hydrophilicity.
For the induction of arthropathy, 4% hydrogen peroxide ($H_2O_2$) was injected for 4 weeks into the intra-articular space of the 25 New Zealand white rabbits to damage articular cartilage. The verification of arthropathy induction and the effect of scan-bio laser treatment were determined by measuring superoxide dismutase (SOD) activity, by observing gross and histopathologic findings. The SOD activity increased by about 40% in arthropathy group, as compared to controls. Although SOD activity in arthropathy group was not significantly different from the 2-week group, it was significantly different from the 4-week control and treatment groups. There was also a significant difference between the 4-week control and treatment groups. Grossly, erosions formed on the articular cartilage surface, and the lateral femoral condyle was damaged in arthropathy group. In comparison, there was slight, but not significant, progression of the lesion in the 2-week control group, and no difference between the 2-week treatment and control groups. Conversely, severe erosions damaged the articular cartilage in the 4-week control group. Cartilage proliferation was seen in gross observations in the 4-week treatment group, suggesting a treatment effect. Histopathologically, there was slight articular surface damage and apoptosis in arthropathy group, and serious cartilage damage, despite slight chondrocyte proliferation, in the 4-week control group. By contrast, the 4-week treatment group showed chondrocyte replacement, with close to normal articular cartilage on the articular surface. There was significant cartilage proliferation with regeneration of the articular cartilage on the articular surface in the group treated with low-level laser, as compared to control group, when arthropathy was induced by $H_2O_2$ injections. Therefore, low-level laser was effective in the treatment of chemically induced arthropathy.
Kim, Kang Mi;Kim, Yoon Jae;Kim, Jong Min;Sohn, Dong Hyun;Park, Young Chul
Journal of Life Science
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v.29
no.8
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pp.888-894
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2019
Cartilage diseases, such as rheumatoid arthritis (RA) and osteoarthritis (OA), are associated with the loss of chondrocytes and degradation of articular cartilage. Recent studies revealed that inflammatory reactive oxygen species (ROS) and age-related oxidative stress can affect chondrocyte activity and cartilage homeostasis. We investigated changes in the levels of intracellular antioxidants during cellular senescence of primary chondrocytes from rat articular cartilages. Cellular senescence was induced by serial subculture (passages 0, 2, 4, and 8) of chondrocytes and measured using specific senescence-associated ${\beta}$-galactosidase ($SA-{\beta}-gal$) staining. ROS production increased significantly in the senescent chondrocytes. In addition, total glutathione (GSSG/GSH) and superoxide dismutase (SOD) levels and heme oxygenase-1 (HO-1) expression increased in senescent chondrocytes induced by serial subculture. Analysis of changes in intracellular antioxidant levels in articular cartilage from rats of different ages (5, 25, 40, and 72 wk) revealed that total glutathione levels were highest after 40 wk and slightly decreased after 72 wk as compared with those after 25 wk. SOD and HO-1 expression levels increased in accordance with age. Based on these results, we conclude that intracellular antioxidants may be associated with cartilage protection against excessive oxidative stress in the process of chondrocyte senescence and age-related cartilage degeneration in an animal model.
Wei Qin;Lin Yang;Xiaotong Chen;Shanyu Ye;Aijun Liu;Dongfeng Chen;Kunhua Hu
International Journal of Stem Cells
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v.16
no.3
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pp.326-341
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2023
Background and Objectives: Osteoarthritis (OA) is a degenerative disease that leads to the progressive destruction of articular cartilage. Current clinical therapeutic strategies are moderately effective at relieving OA-associated pain but cannot induce chondrocyte differentiation or achieve cartilage regeneration. We investigated the ability of wedelolactone, a biologically active natural product that occurs in Eclipta alba (false daisy), to promote chondrogenic differentiation. Methods and Results: Real-time reverse transcription-polymerase chain reaction, immunohistochemical staining, and immunofluorescence staining assays were used to evaluate the effects of wedelolactone on the chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs). RNA sequencing, microRNA (miRNA) sequencing, and isobaric tags for relative and absolute quantitation analyses were performed to explore the mechanism by which wedelolactone promotes the chondrogenic differentiation of MSCs. We found that wedelolactone facilitates the chondrogenic differentiation of human induced pluripotent stem cell-derived MSCs and rat bone-marrow MSCs. Moreover, the forkhead box O (FOXO) signaling pathway was upregulated by wedelolactone during chondrogenic differentiation, and a FOXO1 inhibitor attenuated the effect of wedelolactone on chondrocyte differentiation. We determined that wedelolactone reduces enhancer of zeste homolog 2 (EZH2)-mediated histone H3 lysine 27 trimethylation of the promoter region of FOXO1 to upregulate its transcription. Additionally, we found that wedelolactone represses miR-1271-5p expression, and that miR-1271-5p post-transcriptionally suppresses the expression of FOXO1 that is dependent on the binding of miR-1271-5p to the FOXO1 3'-untranscribed region. Conclusions: These results indicate that wedelolactone suppresses the activity of EZH2 to facilitate the chondrogenic differentiation of MSCs by activating the FOXO1 signaling pathway. Wedelolactone may therefore improve cartilage regeneration in diseases characterized by inflammatory tissue destruction, such as OA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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