Rheologica Acta

, Volume 10, Issue 1, pp 8–14 | Cite as

Studies on the nature and significance of macromolecular complexes in the rheology of synovial fluid from normal and diseased human joints

  • G. Nuki
  • J. Ferguson
Originals

Summary

The rheological characteristics of synovial fluid have been examined with aWeissenberg Rheogoniometer.

Rheological evidence for the existence of a macromolecular complex in normal but not in inflammatory joint fluids has been deduced from experiments with hydrogen bond breaking agents.

Further flow experiments with measurements of relaxation time and activation energy for viscous flow appear to support the contention that macromolecular complexes do exist in normal fluid and that dilution alone does not account for their dissolution in inflammatory joint diseases.

Proteolytic enzyme extracts from inflammatory synovial fluid appear to have no effect on the flow characteristics of normal synovial fluid.

Attempts to identify the nature of the macromolecular complex by analytical ultracentrifugation were not successful.

It is concluded that rheological techniques offer a way of investigating macromolecular interactions when classical chemical methods may not be appropriate.

Keywords

Synovial Fluid Macromolecular Complex Inflammatory Joint Disease Inflammatory Synovial Fluid Normal Synovial Fluid 

Zusammenfassung

Es ist gut bekannt, daß Synovialflüssigkeit von rheumatisch-veränderten Gelenken eine geringere Viskosität hat, weniger Nicht-Newtonsches Verhalten zeigt und weniger elastisch ist als Synovialflüssigkeit von normalen Gelenken. Thixotropie, die normale Synovialflüssigkeit charakterisiert, ist in Synovialflüssigkeit von kranken Gelenken verringert oder nicht vorhanden. In dieser Veröffentlichung werden rheologische Experimente beschrieben, die mit normaler und rheumatisch veränderter Synovialflüssigkeit durchgeführt worden sind, um diese Veränderungen in Theologischen Besonderheiten zu erklären.

Das Fließverhalten wurde mit einemWeissenberg-Rheogoniometer (Typ R 16) unter kontinuierlicher Schubbelastung untersucht.

Andere Forscher haben gezeigt, daß in rheumatischer Synovialflüssigkeit die Hyaluronsäure abgebaut und daß die Konzentration an Hyaluronsäure-Eiweißkomplex reduziert wird. In-vitro-Experimente haben in unserem Labor auch gezeigt, daß Zugabe von wasserstoffbrückenzerstörenden Reagenzien zu normaler Synovialflüssigkeit das Fließverhalten von dieser der rheumatischen Synovialflüssigkeit sehr ähnlich machen. Rheologische Daten, die in Detail gegeben werden, zeigen, daß in normaler Synovialflüssigkeit ein makromolekularer Komplex vorhanden ist, der in rheumatischer Flüssigkeit dissoziiert.

Die Art und Bedeutung dieses makromolekularen Komplexes sind weiter untersucht worden, besonders durch Bestimmung der Aktivierungsenergien für laminares Fließen von mehreren Synovialflüssigkeiten. Diese Daten wurden gestützt durch Ergebnisse von analytischen Ultrazentrifugen-Experimenten und durch weitere rheologische Experimente mit Extrakten von proteolytischen Enzymen.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1).
    McCutcheon, C. W., Fedn. Proc.25, 1061 (1966).Google Scholar
  2. 2).
    Davies, D. V., Fedn. Proc.25, 1069 (1966).Google Scholar
  3. 3).
    Radin, E. L., Arthritis Rheum.11, 693 (1968).Google Scholar
  4. 4).
    Dowson, D., V. Wright, andM. D. Longfield, Bio. Med. Eng.4, 160 (1969).Google Scholar
  5. 5).
    Mankin, H. J., Bull. Rheum. Dis.17, 447 (1967).Google Scholar
  6. 6).
    Barnett, C. H., D. V. Davies, andM. A. Mac-Connail, Synovial Joints (London 1961).Google Scholar
  7. 7).
    Ferguson, J., J. A. Boyle, R. M. McSween, andM. K. Jasani, Biorheology5, 119 (1968).Google Scholar
  8. 8).
    Ferguson, J., J. A. Boyle, andG. Nuki, Clin Sci.37, 739 (1969).Google Scholar
  9. 9).
    Davies, D. V. andA. S. Palfrey, J. Biomechanics1, 79 (1968).Google Scholar
  10. 10).
    Decker, B., W. F. McGuckin, B. F. McKenzie, andC. H. Slocumb, Clin. Chem.5, 465 (1959).Google Scholar
  11. 11).
    Balazs, E. A., D. Watson, I. F. Duff, andS. Roseman, Arthritis Rheum.10, 357 (1967).Google Scholar
  12. 12).
    Myers, R. R., S. Negami, andR. K. White, Biorheology3, 197 (1966).Google Scholar
  13. 13).
    Fessler, J. H., A. G. Ogston, andJ. E. Stanier, Biochem. J.58, 656 (1954).Google Scholar
  14. 14).
    Johnston, J. P., Biochem. J.59, 626 (1955).Google Scholar
  15. 15).
    Hamerman, D. andH. Schuster, J. Clin. Invest.37, 57 (1958).Google Scholar
  16. 16).
    Ogston, A. G. andJ. E. Stanier, Biochem. J.46, 364 (1950).Google Scholar
  17. 17).
    Ogston, A. G. andJ. E. Stanier, Biochem. J.49, 585 (1951).Google Scholar
  18. 18).
    Ogston, A. G. andJ. E. Stanier, Biochem. J.52, 149 (1952).Google Scholar
  19. 19).
    Blumberg, B. S. andA. G. Ogston, Biochem. J. 66, 342 (1957).Google Scholar
  20. 20).
    Ogston, A. G. andT. F. Sherman, Biochem. J.72, 301 (1959).Google Scholar
  21. 21).
    Sandson, J. andD. Hamerman, J. Clin. Invest.41, 1817 (1962).Google Scholar
  22. 22).
    Hamerman, D. andJ. Sandson, J. Clin. Invest.42, 1882 (1963).Google Scholar
  23. 23).
    Curtain, C. C., Biochem. J.61, 688 (1955).Google Scholar
  24. 24).
    Hamerman, D., M. Rojkind, andJ. Sandson, Fedn. Proc.25, 1040 (1966).Google Scholar
  25. 25).
    Roseman, S., D. R. Watson, I. F. Duff, andW. D. Robinson, Fedn. Proc.14, 878A (1955).Google Scholar
  26. 26).
    Balazs, E. A. andN. Sundblad, Acta Soc. Med. Upsalien64, 137 (1959).Google Scholar
  27. 27).
    Pigman, W., E. Gramling, andH. L. Holley, Biochim. Biophys. Acta (Amst.)46, 100 (1961).Google Scholar
  28. 28).
    Seppala, P., Scand. J. Clin. & Lab. Invest.16, suppl. 79 (1964).Google Scholar
  29. 29).
    Johnston, J. P., Biochem. J.59, 620 (1955).Google Scholar
  30. 30).
    Cohen, A. S., Laboratory diagnostic procedures in the rheumatic diseases P. 10 (Boston 1967).Google Scholar
  31. 31).
    Wood, G. C., R. H. P. Jones, D. D. White, andG. Nuki (in Press). Ann. Rheum. Dis. 1971).Google Scholar
  32. 32).
    Sundblad, L., in The Amino Sugars Vol. IIA P. 242 Ed. byBalazs, E. A. andR. W. Jeanloz (New York and London 1965).Google Scholar
  33. 1).
    Linn, F. C. andE. L. Radin, Arthritis Rheum.2, 674 (1968).Google Scholar
  34. 2).
    Balazs, E. A., D. Watson, I. F. Duff, andS. Rosemann, Arthritis Rheum.10, 357 (1967).Google Scholar
  35. 3).
    Brante, G., Scand. J. Clin. Lab. Invest.4, 43 (1952).Google Scholar

Copyright information

© Dr. Dietrich Steinkopff Verlag 1971

Authors and Affiliations

  • G. Nuki
    • 1
    • 2
  • J. Ferguson
    • 1
    • 2
  1. 1.Department of Fibre ScienceUniversity of StrathclydeUK
  2. 2.Royal InfirmaryThe Centre for Rheumatic Diseases and University Department of MedicineGlasgowUK

Personalised recommendations