Highly viscous sodium hyaluronate and joint lubrication

Abstract.

We studied the natural lubrication mechanism of synovial joints. We determined the effect of sodium hyaluronate (HA) on lubricating joints without the normal lubrication mechanism. The coefficient of friction (CF) of fresh pig hip joints was measured with the cartilage intact, washed, scoured with gauze and finally with sandpaper, to model cartilage degradation. Three formulas of HA (8×10⁵ daltons 1%, 20×10⁵ daltons 1%, 20×10⁵ daltons 1.5%) and physiologic saline were used as lubricants. We observed the cartilage using light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM). The latter showed that the most superficial layer observed in the washed joint was disrupted after gauze scouring. Compared with intact cartilage the CF did not increase with washing. CF increased more after scouring with sandpaper than with gauze. Each formula of HA decreased the CF of joints scoured with gauze, but only the two more viscous HA formulas decreased the CF of sandpaper-scoured joints. A negative correlation was found between the CF of the sandpaper-scoured joints and the logHA viscosity (r=-0.733, P=0.0001), suggesting that HA with higher viscosity was more effective in lubricating the joints.

Résumé.

Nous avons étudié la lubrification naturelle des articulations synoviales. Nous avons déterminé l'effet de l'hyaluronate du sodium (HA) lorsqu'il n'y a pas le mécanisme normal de lubrification . Le coefficient de frottement (CF) de l'articulation fraiche de la hanche de porc a été mesuré avec le cartilage intact, lavé, frotté avec une gaze et finalement altéré avec du papier de verre pour modeliser la déchéance du cartilage. Trois formules de HA (8×10⁵ daltons 1%, 20×10⁵ daltons 1%, 20×10⁵ daltons 1.5%) et du sérum physiologique ont été utilisés comme lubrifiants. Nous avons observé le cartilage en microscopie optique et microscopie électronique. Cette dernière a montré que la couche la plus superficielle observée dans l'articulation lavée a été interrompue après nettoyage à la gaze. Comparé avec cartilage intact, le CF n'a pas augmenté avec le lavage. Le CF a augmenté plus après avoir frotté avec le papier de verre qu'avec la gaze. Chaque formule de HA a diminué le CF des articulations frottées avec la gaze, mais seulement les deux formules HA plus visqueuses ont diminué le CF des articulations altérées avec du papier de verre. Une corrélation négative a été trouvée entre le CF des articulations altérées avec du papier de verre et la viscosité du logHA (r=-0.733, p=0.0001), suggérant que le HA avec viscosité élevée était plus efficace pour lubrifier les articulations.