22 РЕВМАТОЛОГИЯ RHEUMATOLOGY Vol. XXVI, 1/2018 Vol. XXVI, 1/2018 ОРИГИНАЛНИ СТАТИИ ORIGINAL ARTICLES КОРЕЛАЦИИ МЕЖДУ МАГНИТНОРЕЗОНАНСНАТА НАХОДКА И СЕ

Препис

1 22 РЕВМАТОЛОГИЯ RHEUMATOLOGY Vol. XXVI, 1/2018 Vol. XXVI, 1/2018 ОРИГИНАЛНИ СТАТИИ ORIGINAL ARTICLES КОРЕЛАЦИИ МЕЖДУ МАГНИТНОРЕЗОНАНСНАТА НАХОДКА И СЕРУМНИТЕ НИВА НА ХРУЩЯЛЕН ОЛИГОМЕРЕН МАТРИКСЕН ПРОТЕИН ПРИ ПАЦИЕНТИ С ГОНАРТРОЗА: КРОС-СЕКЦИОННО ПРОУЧВАНЕ Ц. Георгиев 1, М. Иванова 1, Ц. Великова 2, Е. Куртева 3, М. Пенков 4, А. Милошов 5, Р. Стоилов 1 1 Клиника по ревматология, УМБАЛ Св. Ив. Рилски, Медицински факултет, Медицински университет София 2 Лаборатория за клинична имунология, УМБАЛ Лозенец София 3 Лаборатория за клинична имунология, УМБАЛ Св. Ив. Рилски, Медицински факултет, Медицински университет София 4 Отделение по образна диагностика, УМБАЛ Св. Ив. Рилски София 5 Отделение по образна диагностика, Аджибадем Сити Клиник Болница Токуда София THE RELATION OF MRI-DETECTED STRUCTURAL DAMAGE AND SERUM LEVELS OF CARTILAGE OLIGOMERIC MATRIX PROTEIN IN PATIENTS WITH KNEE OSTEOARTHRITIS: A CROSS SECTIONAL STUDY Ts. Georgiev1, M. Ivanova1, T. Velikova2, E. Kurteva3, M. Penkov4, A. Miloshov5, R. Stoilov1 1 Rheumatology Clinic, University Hospital Sv. Iv. Rilski, Medical Faculty, Medical University Sofi a 2 Laboratory of Clinical Immunology, University Hospital Lozenets Sofia 3 Laboratory of Clinical Immunology, University Hospital Sv. Iv. Rilski, Medical Faculty, Medical University Sofia 4 Imaging Department, University Hospital Sv. Iv. Rilski Sofia 5 Imaging Department, Acibadem City Clinic Tokuda Hospital Sofi a Резюме. Хрущялният олигомерен матриксен протеин (COMP) е тъканно-специфичен матриксен гликопротеин, синтезиран от хондроцитите. Серумните нива на COMP отразяват ставната ремоделация и корелират с магнитнорезонансната оценка на колянната става. Целта на проучването е да се установи зависимостта между серумните нива на COMP и отделните структурни увреди, оценени чрез магнитнорезонансна томография, при пациенти с гонартроза (ГоА). Пациентите попълниха въпросниците Health Assessment Quality Disease Activity, Western Ontario & McMaster Universities Osteoarthritis Index, Lequesne индекс. Серумните нива на COMP при пациенти с ГоА (n = 56), отговарящи на критериите на ACR, се определиха чрез имуноензимен метод. Магнитнорезонансната томография бе оценена чрез Whole-Organ Magnetic Resonance Imaging Score. COMP корелираше с магнитнорезонансната оценка на костномозъчния едем (p < 0.001, rs = 0,479), структурните увреди на хиалинния хрущял (p < 0,001, rs = 0,464), остеофитозата (p = 0.019, rs = 0.312) и синовита (p = 0,004, r = 0,383) при пациенти с ГоА. Мултифакторен регресионен анализ определи независими предиктори за серумните нива на COMP. Деструкцията на хиалинния хрущял и костномозъчният едем са в позитивна връзка с нивата на COMP в серума. Ключови думи: хрущялен олигомерен матриксен протеин, гонартроза Abstract. Cartilage oligomeric matrix protein (COMP) is an oligomeric tissue-specifi c glycoprotein synthesized by chondrocytes. It represents structural damage in knee OA observed by imaging modalities such as radiography and MRI. The purpose of this study was to correlate serum COMP levels with MRIdetected structural damage of different joint elements in patients with knee osteoarthritis (KOA). 56 patients with symptomatic KOA, meeting the ACR criteria, were included in the study. All of them fi lled in validated self-reported questionnaires. Their serum COMP levels were quantifi ed using an enzyme-linked immunosorbent assay. Magnetic resonance tomography was evaluated using the Whole-Organ Magnetic Resonance Imaging Score. Serum levels of COMP correlated with bone marrow edema (p <0.001, rs =

2 Корелации между магнитнорезонансната находка... The relation of MRI-detected structural ), changes in hyaline cartilage (p < 0.001, rs = 0.464), osteophytosis (p = 0.019, rs = 0.312) and synovitis (p = 0,004, rs = 0,383) in patients with KOA. Stepwise multiple linear regression analysis was carried out to determine independent predictors of serum COMP levels. MRI-detected structural damage of the hyaline cartilage and bone marrow edema showed a positive correlation with the levels of COMP in the serum. Key words: cartilage oligomeric matrix protein, knee osteoarthritis УВОД В исторически аспект терминът остеоартроза е въведен, за да опише обичайна клинична находка: болезнени и деформирани стави при по-възрастното население. Усилията за по-добро разбиране на патофизиологията на болестта са довели до рентгенографското ѝ характеризиране през 1957 г. от Kellgren и Lawrence [1]. Макар че са изминали повече от 60 години, съвременният клиницист все още се уповава на описаните от тях характеристики: стеснена ставна междина, субхондрална остеосклероза и остеофитоза. Нещо повече, лицевата рентгенография е всеобщо припозната като златен стандарт за поставяне на диагноза [2]. Въпреки това причинноследствената връзка между рентгенографските характеристики и първичната клинична изява (напр. болката) остава енигматична. Проучвания с големи кохорти, страдащи от ГоА пациенти, показват, че само около 50% от тях имат рентгенографски белези на ОА [3, 4]. От друга страна, едва половината от всички индивиди с характерна за ГоА рентгенографска находка пък изпитват болка в коляното [5]. Става ясно, че със своята полуколичествена скала за оценка и ниска чувствителност и специфичност рентгенографията е недостатъчна за поставяне на ранна диагноза, мониторинг на болестната прогресия и оценка на нови терапевтични интервенции [6]. Ето защо през последните години все по-голямо приложение в клиничната практика намират по-новите образни модалности като магнитнорезонансната томография (МРТ) и ставната ултрасонография, на базата на които се разработват полуколичествени скали за оценка, измерващи не само хрущялната дегенерация, но и други характерни за ОА увреди на ставния апарат [7-9]. Остеоартрозата се характеризира с асимптомен, молекулярен стадий, по време на който възможното патогенетично лечение би било найефективно [10]. Това създаде необходимостта за откриване, изследване и верификация на нови диагностични модалности при пациенти с ГоА в INTRODUCTION Historically, the term osteoarthritis (OA) was introduced to describe a common clinical finding: painful and deformed joints in elderly people. Efforts to understand the pathophysiology of the disease led to its radiographic characterization by Kellgren and Lawrence in 1957 [1]. Although more than 60 years have passed, the modern clinician still relies on the radiographic features of OA: joint space narrowing, subchondral osteosclerosis and osteophytosis. Moreover, anteroposterior radiography is universally recognized as a gold standard for diagnosis [2]. However, the causal relationship between radiographic features and primary clinical manifestation (e.g. pain) remains enigmatic. Studies with large cohorts of patients suffering from knee OA (KOA) showed that only about 50% of them have radiographic OA [3, 4]. On the other hand, only half of all individuals with X-ray characteristics of KOA complained of knee pain [5]. It is clear that with its semi-quantitative assessment scale and low sensitivity and specificity, radiography is insufficient to set an early diagnosis, to monitor disease progression, and to evaluate new therapeutic interventions [6]. In the past few years magnetic resonance imaging (MRI) and articular ultrasonography have become an inseparable part of disease evaluation. On the base of these diagnostic modalities semiquantitative evaluation scales are developed to measure not only cartilage degeneration, but also other OA-specific injuries to the articular apparatus [7-9]. Moreover, osteoarthritis is characterized by an asymptomatic, molecular stage during which the possible pathogenetic treatment would be most effective [10]. This created the need to detect, investigate, and verify new diagnostic methods in

3 24 Ц. Георгиев, М. Иванова, Ц. Великова и др. Ts. Georgiev, M. Ivanova, T. Velikova et al. лицето на биомаркерите, отразяващи ставната ремоделация. Хрущялният олигомерен матриксен протеин (COMP) е тъканно специфичен матриксен протеин, принадлежащ към тромбоспондиновата фамилия, който се синтезира от хондроцитите. Той се намира в големи количества в хиалинния хрущял, но може да бъде открит също и в серума, и в синовиалната течност. Неговата концентрация е десет пъти по-висока в синовиалната течност от тази в серума [11]. Въпреки това остава имплицитна ролята му в патогенезата на ОА. Той е вторият найизследван биомаркер за ОА и се категоризира в четири от групите на BIPED [12, 13]. Серумните нива на COMP позитивно корелират с магнитнорезонансната цялостна оценка на колянната става [14, 15]. Те могат да разграничат артрозни пацинети от здрави контроли и да отразят болестната активност [16-18]. От друга страна, COMP може да се използва с цел прогноза на заболяването [19]. Целта на настоящото проучване е да се установи корелацията между серумните нива на COMP и магнитнорезонансната оценка на колянната става, включително нейните подразделения, отразяващи увредата на отделните структурни елементи, при пациенти с гонартроза (ГоА). МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ Пациенти За нуждите на проучването бяха подбрани и изследвани пациенти (n = 56; ± години) на възраст от 40 до 80 години, изпълняващи критериите на ACR за гонартроза [20]. Избраните пациенти страдат от симптоматична унилатерална или билатерална гонартроза, ангажираща медиалното феморотибиално пространство, с продължителност на оплакванията над 6 месеца. Пациентите бяха разделени на групи, като бяха класифицирани според рентгенографските промени, оценени според Kellgren-Lawrence (KL) скалата от I-III [1]. В проучването не бяха включени пациенти, които отговарят на един или повече от следните изключващи критерии: рентгенографски данни за IV степен гонартроза; коморбидност с други ревматични заболявания (в това число ревматоиден артрит, псориатичен артрит, спондилоартрит, васкулити и системни заболявания на съединителната тъкан, фибромиалгия); patients with KOA, e.g. biomarkers refl ecting joint remodeling. The cartilage oligomeric matrix protein (COMP) is a tissue-specifi c matrix protein belonging to the thrombospondin family that is synthesized by chondrocytes. It is found in large quantities in the hyaline cartilage but can also be found in serum and synovial fl uid. Its concentration is ten times higher in synovial fl uid than in serum [11]. However, its role in the pathogenesis of OA remains implicit. It is the second most studied biomarker for OA and is categorized into four of the BIPED groups [12, 13]. Serum levels of COMP positively correlate with the magnetic resonance overall assessment of the knee joint [14, 15]. They can distinguish arthrosis from healthy controls and refl ect disease activity [16-19]. On the other hand, COMP may be used for disease prognosis [19]. The purpose of this study was to correlate serum COMP levels with whole-organ magnetic resonance imaging score and its subscores, refl ecting joint elements, in patients with KOA. MATERIAL AND METHODS Patients For the purposes of this study, patients (n = 56; ± years) aged 40 to 80 years who met the ACR criteria for КОА [20] were included. All the patients suffered from symptomatic unilateral or bilateral KOA affecting the medial femorotibial compartment, with duration of complaints of over 6 months. The patients were divided into groups, classified according to X-ray changes evaluated by Kellgren-Lawrence (KL) grading system [1]. The study did not include patients who met one or more of the following exclusion criteria: radiographic data for KL grade IV KOA; comorbidity with other rheumatic diseases (including rheumatoid arthritis, psoriatic arthritis, spondyloarthritis, vasculitis and systemic connective tissue diseases; fibromyalgia); a pre-existing intra-articular fracture or documented high-energy lower limb trauma;

4 Корелации между магнитнорезонансната находка... The relation of MRI-detected structural предшестваща вътреставна фрактура или документирана високоенергийна травма на долния крайник; декомпенсирано метаболитно или сърдечно-съдово заболяване; лекувани със системни глюкокортикоиди (дози > 7,5 mg) през предходните 3 месеца, както и интраартикуларни хиалуронани, глюкокортикоиди или ортобиотици през предходните 6 месеца; лекувани с хондропротектори (глюкозамин, хондроитин); анамнеза за вазовагален шок, бременност или кърмене; валгитет или варитет в коленните стави повече от 20. За осигуряване на надежден краен резултат и постигане на акуратна оценка на болката, пациентите бяха помолени в рамките на 48 часа преди всяко посещение да не приемат лекарства, повлияващи болката (включително аналгетици и нестероидни противовъзпалителни лекарства). Всички участници подписаха формуляри за информирано съгласие. Проучването е одобрено от Комитета по етика ( 1721 / г.) на Медицинския университет София, България. Клинични параметри При всички болни бяха оценени активността на болестта чрез въпросника Western Ontario & McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC), интензитетът на болката чрез визуална аналогова скала (VAS), тежестта на заболяването чрез алгофункционалния индекс на Lequesne, инвалидизацията и качеството на живот чрез Health Assessment Quality Disease Index (HAQ-DI). Беше снета детайлна анамнеза и оценено обективното състояние. Определяне на COMP чрез имуноензимен метод След попълване на информирано съгласие на участниците (пациенти и здрави контроли) е взета 5 ml венозна кръв в епруветка с клот активатор и полимерен гел. След престояване на температура 37 С за 10 min, кръвта е центрофугирана на 5000 оборота/min за 10 min. Чрез микропипета серумът е отделен в епруветки тип Епендорф, които са съхранявани според указанията на производителя. Преди венепункцията всички пациенти са почивали за период от 30 min. За определяне на COMP в серум използвахме COMP (Human) ELISA kit (Abnova, Taiwan). По данни на производителя аналитичната чувствителност на теста за детекция на COMP е 0,4 ng/ decompensated metabolic or cardiovascular disease; treatment with systemic glucocorticoids (doses > 7.5 mg) in the previous 3 months or intra-articular hyaluronan, glucocorticoids or orthobiologics in the previous 6 months; treatment with symptomatic slow-acting drugs for OA in the past 6 months (glucosamine, chondroitin); present pregnancy or breastfeeding; severe varus or valgus deformity ( 20 degrees) To ensure reliable end results and to achieve a correct clinical assessment, patients were asked not to take any pain-relieving drugs (including analgesics and non-steroidal anti-infl ammatory drugs) for 48 hours before the examination. All participants signed informed consent forms. The study was approved by the Ethics committee (No 1721/ ) of the Medical University Sofi a, Bulgaria. Clinical evaluation Disease activity was assessed by the Western Ontario & McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC), pain by Visual Analogue Scale (VAS), the severity of the disease by the Lequesne Algofunctional Index, disability and quality of life by Health Assessment Quality - Disease Index (HAQ- DI). Detailed disease history and physical examination were taken. Determination of COMP via an immunoassay method After all participants signed the informed consent form, 5 ml of venous blood were taken in a test tube with a gel activator and a polymer gel. After remaining at 37 C for 10 minutes, the blood was centrifuged at 5000 rpm for 10 minutes. The micropipette was seeded in Eppendorf tubes, which were stored as instructed by the manufacturer. Prior to the venipuncture, the subjects had fasted for at least 8 hours and rested for 30 minutes. For COMP determination in serum, we used the COMP (Human) ELISA kit (Abnova, Taiwan) quantifi ed by an ELISA reader 450/630 nm. According to the manufacturer, the analytical sensitivity of the

5 26 Ц. Георгиев, М. Иванова, Ц. Великова и др. Ts. Georgiev, M. Ivanova, T. Velikova et al. ml. За изпълнение на метода следвахме инструкциите на производителя, приложени в кита. Резултатите бяха отчетени на ELISA четец 450/630 nm. Получените стойности на оптична плътност на всяко гнездо бяха преизчислени като концентрация (ng/ml) съгласно построената калибрационна крива. Получената концентрация на пробите беше умножена по дилуентен фактор 50 поради първоначалното разреждане. Магнитнорезонансна томография Магнитнорезонансните образи са получени в Отделението по образна диагностика към университетската клиника Св. Иван Рилски с магнитен резонанс GE Signa HDxt с 1.5 T интезитет на полето. МРТ е направена на симптоматичното коляно при едностранна гонартроза, а в случай на двустранно ангажиране коляното, което е показало по-висока степен според Kellgren- Lawrence скалата, наречена още индексна става. COMP detection assay is 0.4 ng/ml. The resulting optical density values of each well were recalculated as the concentration (ng/ml) according to the calibration curve plotted. The resulting sample concentration was multiplied by the Diluent Factor 50 due to the initial dilution. Magnetic resonance imaging The magnetic resonance images were obtained in the Radiology department of the University Hospital St. Ivan Rilski, Sofia, Bulgaria, using 1.5 T GE Signa HDxt MRI scanner. We used MRI to evaluate the symptomatic knee for patients with unilateral KOA, and in case of bilateral knee involvement, the knee that showed a higher degree of radiographic damage, according to the Kellgren-Lawrence scale, was assessed by MRI. Фиг. 1. Оценка на промените в хиалинния хрущял в различните региони на колянната става според Whole-Organ magnetic Resonance imaging Score (Peterfy, 2004) [7] Fig. 1. Evaluation of changes in the hyaline cartilage in proposed knee compartments by the Whole-organ magnetic resonance imaging score (WORMS) (Peterfy, 2004) [7] Образите са оценени чрез Whole-Organ magnetic Resonance imaging Score (WORMS) от двама независими специалисти по образна диагностика. WORMS е система за полуколичествена оценка на магнитнорезонансните характеристики при гонартроза, а именно: загуба на хиалинен хрущял, субхондрален костномозъчен едем, субхондрални кисти, остеофитоза, костно изтриване, състояние на менискусите и наличие на синовит или ставен излив, както и увреди на кръстни връзки. WORMS използва комплексно подрегионално разделение на зоните на коляното. Методът WORMS предоставя мултифункционална ця- The images were evaluated using Whole- Organ magnetic Resonance Imaging Score (WORMS) by two independent imaging specialists. WORMS uses a complex sub-regional division of knee areas. It provides a multifunctional overall knee assessment for OA using conventional MRI and shows a high degree of agreement among the assessors [7]. With its help we assessed the following joint structures: hyaline cartilage, subchondral bone marrow edema, subchondral cysts, osteophytosis, bone erosion, menisci and synovitis/ effusion.

6 Корелации между магнитнорезонансната находка... The relation of MRI-detected structural лостна оценка на коляното при ОА, използвайки конвенционален ЯМР и показва висока степен на съгласие между оценителите [7]. Използвани бяха следните магнитнорезонансни секвенции: T1 мастночувствителна секвенция, добра разделителна способност ( truth sequence). PD FatSat висока чувствителност по отношение на течности, тъканите с ниско съдържание на вода са тъмни, секвенция на патологията. PD Cube висока резолюция, предоставя възможност за продължителни, тънкосрезови образи на комплексни анатомични структури. Статистически анализ Статистическият анализ е проведен с помощта на софтуерния продукт SPSS Използвани са дескриптивна статистика, параметрични и непараметрични тестове. Разпределението на данните е уточнено чрез теста на Shapiro Wilk. Данните с ненормално разпределение са трансформирани чрез натурален логаритъм. Ранговият анализ на Spearman е използван с цел изследване на корелациите при ненормална дистрибуция на данните. Многофакторен регресионен анализ бе проведен, за да определи независими предиктори за нивата на COMP. Нивото на значимост е 0,05. РЕЗУЛТАТИ Болката в коляното при изследваните пациенти датираше от 1/2 до 17 години (Mdn = 3). Релевантни демографски, клинични и образни параметри на пациентите с ГоА са представени в таблица 1. Серумните нива на COMP корелираха положително с полуколичествената магнитнорезонансна оценка според WORMS (rs = 0.454; p<0.001) (фиг. 1), която представлява сбор от оценките на всички структурни промени, характерни за ГоА, засягащи хиалинен хрущял, костномозъчен едем, костни кисти, костно триене, остеофитоза, менискуси и синовит във всички изследвани региони на коляното. The following magnetic-resonance sequences were used: T1 fat-sensitive sequence, good resolution property ( truth sequence). PD FatSat high sensitivity to fl uid, tissues with low contents of water are dark, sequence of pathology. PD Cube high resolution, enables continuous thin-slice images of complex anatomical structures. Statistical analysis The statistical analysis was performed using the software product SPSS Descriptive statistics, parametric and nonparametric tests were used. The distribution of the data was determined by the Shapiro-Wilk test. Abnormal distribution data is transformed by natural logarithm. Pearson correlation analysis and Spearman rank analysis were used to investigate correlations in normal and non-normal data distribution, respectively. Multifactorial regression analysis was performed to determine independent predictors for COMP levels. The signifi cance level was set to RESULTS The pain in knees had duration from 1/2 to 17 years (Mdn = 3). Relevant demographic, clinical and imaging parameters of the KOA patients are presented in Table 1. Serum COMP levels correlated positively with the semi-quantitative magnetic resonance score according to WORMS (rs = 0.454; p < 0.001) (Fig. 1), which is a sum of estimates of all structural damage typical of KOA: pathological changes affecting hyaline cartilage, bone-marrow (edema), bone cysts, bone attrition, osteophytosis, menisci and synovitis in all knee compartments.

7 28 Ц. Георгиев, М. Иванова, Ц. Великова и др. Ts. Georgiev, M. Ivanova, T. Velikova et al. Таблица 1. Демографски, клинични и образни параметри на пациенти с ГоA Table 1. Demographic, clinical and imaging parameters of KOA patients Променлива Пациенти с ГоА (n = 56) Variable KOA patients (n = 56) Възраст (години)* / Age (years)* ± Пол (съотношение жени/мъже) / Gender (female/male ratio) 6:1 Индекс на телесна маса** / BMI** (21.48; 38.78) Изолирана ГоА (%) / Isolated knee OA (%) 46.4% (24/56) Генерализирана OA (%) / Generalized OA (%) 53.4% (32/56) Продължителност на болката (години)** / Pain history (years)** 3 (0.5; 17) Продължителност на сутрешна скованост (минути)** / Duration of morning stiffness (minutes)** 12.5 (5; 60) Визуална аналогова скала за болка (mm)* / Visual analogue scale for pain (mm)* ±18.6 HAQ-DI** 0.82 (0.10; 2.25) WOMAC функционален индекс ** / WOMAC functional index** (6; 102) Тежест на заболяването (индекс на Lequesne)** / Disease severity (Lequesne index)** (4.5; 23) KL I (%) 30.4% (17/56) KL II (%) 46.4% (26/56) KL III (%) 23.2% (13/56) OA остеоартроза; KL Kellgren-Lawremce; HAQ-DI Health Assessment Questionnaire Disability Index; WOMAC Western Ontario and McMaster Universities index; МРТ Магнитнорезонансна томография; WORMS Whole Organ Magnetic Resonance Imaging Score; NS несигнификантно; * Нормално разпределените данни са представени като средна стойност ± стандартна девиация ** Ненормално разпределените данни са представени като медиана (минимум; максимум) Abbreviations: BMI = Body Mass Index; HAQ-DI = Health Assessment Questionnaire Disability Index; KOA = knee osteoarthritis; KL = Kellgren-Lawrence; MRI = Magnetic Resonance Imaging; WOMAC = Western Ontario and McMaster Universities index; WORMS = Whole Organ Magnetic Resonance Imaging Score * Normally distributed data are presented as mean ± SD ** Non-normally distributed data are presented as median (min; max) Фиг. 2. МРТ изображения от пациент с гонартроза. Образът не е репрезентативен за цялата извадка, но представя акуратно използваните секвенции и дава възможност за оценка на латералния компартмент на коляното Fig. 2. Magnetic resonance images from a patient with KOA. The image is not representative of the entire sample, but it represents the used MRI sequences of the lateral compartment of the knee

8 Корелации между магнитнорезонансната находка... The relation of MRI-detected structural Фиг. 3. Зависимост на стойностите на COMP (X) от WORMS (Y) при пациентите с ГоА Fig. 3. Correlation between COMP (X) and total WORMS (Y) in patients with KOA При по-подробна разбивка на отделните компоненти на WORMS установихме, че серумните нива на COMP корелираха с най-голям афинитет с оценката на костномозъчния едем (BME) (p < 0.001, rs = 0,479) и структурните промени на хиалинния хрущял (JC) (p < 0,001, rs = 0,464). Освен това серумният COMP показва положителна връзка с магнитнорезонансната оценка на остеофитозата (p = 0.019, rs = 0.312) и на синовита (p = 0,004, rs = 0,383). Многофакторен регресионен анализ бе проведен, за да предскаже нивата на COMP в зависимост от морфологичните промени на отделните ставни структури. В тази връзка бе установено сигнификантно регресионно уравнение (F(2,54) =14,14; p < 0,001), с R2 = Предиктивните стойности на COMP се определят по формулата: x(BME) + 7.8x(JC), където COMP е измерен в ng/ml, a BME и JC са съответно оценката на костно-мозъчния едем и ставния хрущял по WORMS. Серумните нива на COMP се увеличават със 75,5 и 21,4 за всяка измерена единица костномозъчен едем и промяна в ставния хрущял, които са независим предиктор за серумния COMP (фиг. 4). In a more detailed breakdown of the separate components of WORMS, we found that serum levels of COMP correlated with greater affi nity with bone marrow edema (BME) (p < 0.001, r = 0.479) and structural changes of the joint cartilage (JC) (p < 0.001, rs = 0.464). In addition, serum COMP showed a positive association with the magnetic resonance assessment of osteophytosis (p = 0.019, rs = 0.312) and synovitis (p = 0.004, r = 0.383). Multifactorial regression analysis was performed to predict the levels of COMP depending on the morphological changes of the individual joint structures. In this regard, a signifi cant regression equation (F (2.54) = 14.14; p <0.001) was found, with adjusted R2 = The predictive values of COMP are determined by the following formula x(BME) + 7.8x(JC), where COMP is measured in ng/ml, and BME and JC are respectively the WORMS scores of bone marrow edema and joint cartilage. Serum COMP levels increased by 40.9 and 7.8 for each measured unit of bone marrow edema and articular cartilage change, respectively, which are an independent predictor for serum COMP (Figure 4).

9 30 Ц. Георгиев, М. Иванова, Ц. Великова и др. Ts. Georgiev, M. Ivanova, T. Velikova et al. Фиг. 4. Корелация на стойностите на COMP (X) от костномозъчния едем (BME, Y) и промените в хрущяла (JC, Y), оценени с МРТ, при пациенти с ГоА Fig. 4. Correlation of bone and brain edema (BME, Y) and cartilage (JC, Y) values assessed by MRI in patients with KOA ОБСЪЖДАНЕ Поради своята валидност и надеждност измерването на морфологичните промени на хиалинния хрущял е препоръчан метод за оценка от Работната група за клинични изпитвания при разработката на лечение за ГоА [21]. Прогресивната деструкция на ставния хрущял е една от основните характеристики на артрозната болест. Ето защо не е учудващ фактът, че повишените нива на продукти, резултат от разграждането на хрущяла, като COMP, се наблюдават при пациенти с ОА [22] и напреднали структурни промени [14, 15]. През последните години се натрупаха и немалко доказателства в полза на необходимостта от позадълбочено изследване на всички ставни тъкани, докоснати от артрозната болест [23]. Част от нехрущялните промени при ОА носят важна информация за моментното състояние на възпалителния процес и очертават прогнозата пред пациентите с гонартроза [24]. Тези факти недвусмислено ни убеждават в необходимостта от по-задълбочени научни изследвания в тази посока. DISCUSSION Measurement of morphological changes of the hyaline cartilage is a recommended method of assessment by the Working Group on Clinical Trials in the Treatment for KOA, due to its validity and reliability [21]. Progressive destruction of articular cartilage is one of the main features of osteoarthritis. Therefore, it is not surprising that elevated levels of cartilage de gradation products such as COMP have been observed in OA patients [22] with advanced structural changes [14, 15]. In recent years, there has been a great deal of evidence in favor of the need for a deeper study of all joint tissues touched by osteoarthritis process [23]. Part of the non-cartilaginous OA changes provide important information about the current status of the inflammatory process and outline the prognosis for patients with KOA [24]. These facts unambiguously convince us of the need for more in-depth research in this direction.

10 Корелации между магнитнорезонансната находка... The relation of MRI-detected structural Използвайки полуколичествен метод за оценка на МРТ в лицето на WORMS, ние устанoвихме зависимост между нивата на COMP и костномозъчния едем, който отразява моментното възпаление при ГоА. И логично: нашите данни могат да служат за потвърждение на твърдението, че възпалителният процес в колянната става (в частност субхондралната кост) води до интензивно разграждане на хиалинен хрущял и повишен инфлукс на COMP в серума. Друг биомаркер, също показващ завишени стойности при наличие на магнитнорезонансни данни за възпаление на субхондралната кост, е уринарният CTX-II, метаболит на колаген тип II. Неговите нива корелират с присъствието и степента на костномозъчен едем, оценен чрез МРТ, при пациенти с ГоА [25]. Допълнителна верификация на тези резултати трябва да бъде извършена в по-голяма кохорта от пациенти. Едва тогава серумният COMP и останалите биомаркери, отразяващи ставната ремоделация, могат най-накрая да заемат полагащото им се място в диагностиката и оценката на ГоА. В близко бъдеще те могат да намерят приложение в случаите, когато магнитнорезонансната томография е недостатъпна поради своята висока стойност, ограничена наличност и множество контраиндикации. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Серумните нива на COMP корелират положително със структурните промени, оценени чрез магнитнорезонансна томография на колянната става. Увредата на хиалинния хрущял и костномозъчния едем е предиктор на промяната в серумните нива на COMP. With the help of the semiquantitative score for assessing MRI called WORMS, we established a relation between COMP levels and bone marrow edema. The latter one refl ects the momentary infl ammation in the KOA. Logically, our data may serve to confi rm the claim that the infl ammatory process in the knee joint (in particular the subchondral bone) leads to intensive degradation of the hyaline cartilage and increased infl ux of COMP in the serum. Another biomarker, also showing elevated values in the presence of magnetic resonance imaging for infl ammation of the subchondral bone, is the urinary CTX-II, a type II collagen metabolite. Its levels correlate with the presence and extent of bone marrow edema assessed by MRI in patients with KOA [25]. Additional verifi cation of these results should be performed in a larger cohort of patients. Only then, the serum levels of COMP and other biomarkers, refl ecting the joint remodelling process, may fi nally take their deserved place in the diagnosis and evaluation of KOA. In the near future, they may fi nd application in cases where magnetic resonance tomography is not recommended due to its high value, limited availability and multiple contraindications. CONCLUSION Serum levels of COMP correlated positively with structural changes assessed by MRI of the knee joint. The damage to the hyaline cartilage and bone marrow edema are predictors of serum COMP levels. Библиография/References 1. Kellgren JH, Lawrence JS. Radiological assessment of osteo-arthrosis. Ann Rheum Dis. 1957;16: Zhang W, Doherty M, Peat G, et al. EULAR evidence-based recommendations for the diagnosis of knee osteoarthritis. Ann Rheum Dis. 2010;69: Neogi T, Felson DT, Niu J, et al. Association between radiographic features of knee osteoarthritis and pain: results from two cohort studies. BMJ. 2009;339:b Bedson J, Croft PR. The discordance between clinical and radiographic knee osteoarthritis: a systematic search and summary of the literature. BMC Musculoskelet Disord. 2008;9: Bedson J, Croft PR. The discordance between clinical and radiographic knee osteoarthritis: a systematic search and summary of the literature. BMC Musculoskelet Disord 2008;9: Hart DJ, Spector TD, Brown P et al. Clinical signs of early osteoarthritis: reproducibility and relation to x ray changes in 541 women in the general population. Annals of the Rheumatic Diseases 50,1991;(7): Peterfy, C. G., et al. Whole-organ magnetic resonance imaging score (WORMS) of the knee in osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage 12.3 (2004): Hunter, David J., et al. The reliability of a new scoring system for knee osteoarthritis MRI and the validity of bone marrow lesion assessment: BLOKS (Boston Leeds Osteoarthritis Knee Score). Annals of the rheumatic diseases 67.2 (2008): Hunter, David J., et al. Evolution of semi-quantitative whole joint assessment of knee OA: MOAKS (MRI Osteoarthritis

11 32 Ц. Георгиев, М. Иванова, Ц. Великова и др. Ts. Georgiev, M. Ivanova, T. Velikova et al. Knee Score). Osteoarthritis and cartilage 19.8 (2011): Kraus VB, Burnett B, Coindreau J et al. Application of biomarkers in the development of drugs intended for the treatment of osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage 19, 2011;(5): Smith RKW, Heinegård D. Cartilage oligomeric matrix protein (COMP) levels in digital sheath synovial fluid and serum with tendon injury. Equine veterinary journal 32,2000;(1): Bauer DC, Hunter DJ, Abramson SB et al. Classifi cation of osteoarthritis biomarkers: a proposed approach. Osteoarthritis and Cartilage 14, 2006;(8): Rousseau JC, Garnero P. Biological markers in osteoarthritis. Bone 51,2012;(2): Bruyere O, Collette J, Kothari M, et al. Osteoarthritis, magnetic resonance imaging, and biochemical markers: a one year prospective study Annals of the Rheumatic Diseases 65,2006: Georgiev, Tsvetoslav, et al. Cartilage oligomeric protein, matrix metalloproteinase-3, and Coll2-1 as serum biomarkers in knee osteoarthritis: a cross-sectional study. Rheumatology international (2017): Vilım V, Olejarova M, Macháček S et al. Serum levels of cartilage oligomeric matrix protein (COMP) correlate with radiographic progression of knee osteoarthritis. Osteoarthritis and cartilage 10,2002;(9): Singh S, Shahi U, Kumar D, Shahi NT. Serum Cartilage Oligomeric Matrix Protein: Tool for early diagnosis and grading of severity of primary knee osteoarthritis. Int J Osteol Orthop 1,2014: Awadallah AM, Gehan HS, Tarek MK. Serum level of cartilage oligomeric matrix protein as a screening modality for osteoarthritis among knee joint pain patients. Journal of American Science 6,2010;(12). 19. Clark AG, Jordan JM, Vilim V et al. Serum cartilage oligomeric matrix protein refl ects osteoarthritis presence and severity: the Johnston County Osteoarthritis Project. Arthritis & Rheumatology 1999;42(11): Altman R et al. Classification of osteoarthritis of the knee. Arthritis Rheum. 1986;29: Conaghan PG, Hunter DJ, Maillefert JF et al. Summary and recommendations of the OARSI FDA osteoarthritis Assessment of Structural Change Working Group. Osteoarthritis Cartilage. 2011;19: Verma P, Dalal K. Serum cartilage oligomeric matrix protein (COMP) in knee osteoarthritis: a novel diagnostic and prognostic biomarker. Journal of Orthopaedic Research 2013;31(7): Hunter, David J., et al. Biomarkers for osteoarthritis: current position and steps towards further validation. Best practice & research Clinical rheumatology 28.1 (2014): Felson, David T., et al. Bone marrow edema and its relation to progression of knee osteoarthritis. Annals of internal medicine 139.5_Part_1 (2003): Garnero P, Peterfy C, Zaim S, Schoenharting M. Bone marrow abnormalities on magnetic resonance imaging are associated with type II collagen degradation in knee osteoarthritis: a three-month longitudinal study. Arthritis Rheum. 2005;52: Постъпил за печат: г. Submitted: Адрес за кореспонденция: Д-р Цв. Георгиев Клиника по ревматология УМБАЛ "Св. Ив. Рилски" ул. "Урвич " София Correspondence address: Tz. Georgiev, MD Clinic of Rheumatology UMHAT Sv. Iv. Rilski 13 Urvich St Sofia