Association of inflammatory and radiological factors with development of post-traumatic osteoarthritis after acute intra-articular ankle fractures

Baggrund og formål

Intra-artikulære frakturer er en væsentlig årsag til udvikling af posttraumatisk slidgigt (PTOA). På trods af den nuværende kirurgiske behandling, er der fortsat en høj risiko for at patienter senere udvikler slidgigt. Tidligere undersøgelser har vist at intra-artikulære frakturer medfører en række inflammatorisk processer, resulterende i en forhøjelse af inflammatoriske cytokiner i leddet. Som følge heraf, ses der ofte nedbrydning af ledbrusk med dertil følgende udvikling af slidgigt. Denne problemstilling bliver sjældent adresseret i den nuværende frakturbehandling. Udover alder, Body Mass Index (BMI) og frakturkompleksitet, er kvaliteten af fraktur reponering altafgørende for et godt klinisk resultat. Flere radiografiske parametre er blevet foreslået som kriterier for en god reponering efter ankelfraktur, der findes dog ingen konsensus om prioriteringen af disse. Ved komplekse ankelfrakturer har kirurgen ikke altid mulighed for at reponere frakturen anatomisk og dermed opfylde alle kriterierne. Det er derfor vigtigt at identificere de kriterier, som har betydning for det efterfølgende kliniske resultat. 

Det overordnede formål med denne Ph.D.-afhandling er at få en bedre forståelse af de inflammatoriske cytokiner som følge af intra-artikulære frakturer og undersøge om forhøjelse af disse cytokiner er forbundet med et nedsat klinisk resultat, samt at identificere og prioritere de radiografiske reponeringskriterier ud fra deres indflydelse på det kliniske resultat efter ankelkirurgi.

Metoder og resultater

Studie I: I dette systematisk review blev den nuværende evidens omhandlende den akutte inflammatoriske respons efter intra-artikulær fraktur gennemgået og opsummerede. To forskere gennemgik og vurderede kvaliteten af de inkluderede studier. Seks tværsnitsstudier blev inkluderet i den endelige analyse. 

De inkluderede studier viste at koncentrationer af IL-1β, IL-1RA, IL-2, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12p70, IFN-γ, MMP-1, MMP-3, MMP-9 og TNF- α var signifikant forhøjede efter intra-artikulær fraktur sammenlignet med forskellige kontrolgrupper. Ingen forskel blev fundet for ACG, CTX-II og IL-13. På trods af de metodologiske forskelle af de inkluderede studier, understøttede alle studierne disse fund. Den potentielle brusknedbrydende effekt af cytokinerne skal undersøges yderligere, for at afklare deres indflydelse på en evt. efterfølgende udvikling af slidgigt.

Studie II: I en tværsnitsundersøgelse blev der i forbindelse med operationer indsamlet synovialvæske og plasma fra 47 patienter med akutte intra-artikulære ankelfrakturer og 8 patienter der fik udført implantatfjernelse fra ankelled. Det indsamlede materiale blev analyserede for koncentrationer af 16 inflammatoriske cytokiner, 2 brusknedbrydningsproteiner og 4 metaboliske proteiner. Resultatet af analyserne for ankelfraktur blev sammenlignet med den lignende prøver fra den kontralaterale ankel og patienter der modtog implantatfjernelse. Desuden blev proteinniveauet i frakturankler sammenlignet med proteinniveauet i plasma.

Vi fandt en betydelig stigning af adskillige pro-inflammatoriske cytokiner (IL-1β, IL-2, IL-6, IL-8, IL-12p70, TNF-α, IFN-γ, MMP-1, MMP-3 og MMP- 9) og en simultan stigning af antiinflammatoriske cytokiner (IL-1RA, IL-4, IL-10 og IL-13) i ankelfraktur sammenlignet med det modsatte raske ankelled. Koncentrationerne af IL-4 og IL-6 var forhøjet 9 måneder efter operationen og koncentrationen af ACG i frakturanklen er positivt korreleret med ACG koncentration i plasmaet. Dette studie har bidraget til en bedre forståelse af de akutte inflammatoriske processer der opstår i leddet efter ankelfraktur og den efterfølgende inflammation i leddet efter ankelkirurgi. 

Studie III: I et opfølgende kohortestudie undersøges kvaliteten af fraktur reponering (14 radiografiske kriterier på konventionelle røntgen og CT) og hvordan disse kriterier er korreleret til det kliniske resultat efter ankelkirurgi. Studiet undersøgte ligeledes om en stigning af cytokinerne efter ankelfraktur også korrelerede til en nedsat ankelfunktion. Deltagerne blev målt efter 3 og 12 måneder ved brug af følgende kliniske måleredskaber: American Orthopedic Foot and Ankle Society (AOFAS) skala, Foot Function Index (FFI-DK), EQ-5D-5L index score, Kellgren Lawrence score og indsnævring af ledspalten.

Studiet fandt at en sub-optimal reponering af følgende 5 radiografiske kriterier er forbundet med et nedsat klinisk resultat: ”Dime sign”, ”oblique medial clear space”, ”TF overlap”, ”TF tilt” og ”TF widening”. De øvrige radiografiske kriterier viste ingen signifikante eller sammenhængende korrelationer. Elevation af IL-4 og TGF-β2 efter ankelfraktur er korreleret til nedsat ankelfunktion efter 12 måneder. De øvrige cytokiner viser ingen signifikante korrelationer. Yderligere studier med længere opfølgning kan være nødvendige for at identificere de potentielle sammenhæng.