Effects of low dosage Co-60 irradiation in the course of aseptic arthritis of the knee joint of rabbits
- 1. Univ. Leipzig (Germany). Veterinaermedizinische Fakultaet
- 2. Leipzig Univ. (Germany). Klinik fuer Strahlentherapie und Radioonkologie
Description
Purpose: Numerous clinical observations demonstrate the efficacy of low radiation doses in the treatment of painful osteoarthritis. Experimental investigations remain scarce. We investigated the effects of locally daily 5 times 1.0 Gy 60-Co irradiation on an artificially induced aseptic gonarthritis in rabbits. Material and methods: Three separate experiments (EV) were performed (10 rabbits per experiment, 5 treated/5 controls; duration: EV1: 18 days; EV2: 6 days; EV3: 29 days). An aseptic arthritis in the right knee joint of rabbits was induced by intraarticular injection of 0.5 ml papain solution (3%, 30,000 USP/mg) on day 0. The arthritic knee joint of the anesthesized animals was irradiated daily from day 1 to 5 with 5 times 1.0 Gy. The controls were sham-irradiated under the same conditions. The time course of arthritis in treated animals and sham-treated controls was evaluated by clinical, laboratory-chemical and histological criteria. The clinical investigation was performed daily, the puncture of the knee-joints was carried out several times in EV1, and at the end of experiments in EV2 and EV3. At the end of the observation period, animals were killed and the knee joints excised for histological analysis. Results: The intraarticular injection of papain caused a peracute inflammatory response in all animals. After 1 week the chronical stage was reached, and the experimental arthritis resolved slowly within several weeks. Local irradiation accelerated the decrease of inflammatory joint swelling, being significant by day 4. On day 6 the volume of synovial fluid in irradiated knee-joints was significantly smaller. The morphometric data indicated a reduction in thickness of synovial membrane, a decrease in number of synovial cell layers, and a decrease in distance between capillaries and the synovial membrane surface following irradiation of arthritic joints. Due to considerable individual variability, the morphometric data partially did not reach statistically significance. Conclusion: The experiments provide evidence for an antiphlogistic effect of irradiation with 5 times 1.0 Gy in vivo. They support the clinical observations of the efficacy of anti-inflammatory radiotherapy. (orig.)
Abstract (German)
Ziel: Zahlreiche klinisch-empirische Erhebungen zeigten die Effektivitaet niedriger Strahlendosen in der Therapie schmerzhafter entzuendlich-degenerativer Gelenkerkrankungen. Experimentelle Untersuchungen liegen jedoch kaum vor. Wir untersuchten die Effekte einer lokalen fraktionierten Co-60-Bestrahlung mit 5mal, 1,0 Gy auf eine artifizielle aseptische Arthritis am Kniegelenk des Kaninchens. Material und Methoden: Es wurden drei Einzelversuche (EV) mit jeweils zehn Kaninchen (fuenf Versuchs- und fuenf Kontrolltiere) durchgefuehrt (Versuchsdauer: EV1: 18 Tage; EV2: Sechs Tage; EV3: 29 Tage). Die Induktion der aseptischen Arthritis erfolgte am Tag 0 durch intraartikulaere Injektion von 0,5 ml einer 3%igen Papainloesung (30 000 USP/mg) in das rechte Kniegelenk. Die taeglich fraktionierte lokale Bestrahlung des arthritischen Gelenks mit 5mal, 1,0 Gy wurde an den Tagen 1 bis 5 waehrend einer Kurznarkose durchgefuehrt. Die Kontrollgruppen wurden in analoger Technik an den Tagen 1 bis 5 scheinbestrahlt. Der Verlauf der Arthritis in den Versuchs- und Kontrollgruppen wurde anhand klinischer, laborchemischer und morphometrischer Parameter charakterisiert. Die klinische Untersuchung erfolgte taeglich, die Punktion der Kniegelenke in EV1 wiederholt, in EV2 und EV3 am letzten Versuchstag. Jeweils am Versuchsende wurden die Kniegelenke zur histologischen Analyse nach erfolgter Euthanasie entnommen. Ergebnisse: Die intraartikulaere Injektion von Papain fuehrte bei allen Tieren zu einer perakuten entzuendlichen Reaktion, welche nach einer Woche in die chronische Phase ueberging und sich ueber mehrere Wochen kontinuierlich zurueckbildete. Die lokal bestrahlten Versuchstiere zeigten klinisch eine signifikant schnellere Rueckbildung der entzuendlichen Gelenkschwellung. Am Tag 6 lag ein signifikant geringeres Synovialfluessigkeitsvolumen in bestrahlten Kniegelenken vor. Die morphometrischen Daten wiesen auf eine Reduktion der Verdickung der Synovialmembran, eine Abnahme der Synovialzellreihen und eine verkuerzte Distanz zwischen Kapillaren und Synovialmembranoberflaeche nach lokaler Bestrahlung hin. Infolge betraechtlicher individueller Schwankungen waren diese Befunde zum Teil statistisch nicht signifikant. Schlussfolgerung: Die Experimente weisen einen antiphlogistischen Effekt der Bestrahlung mit 5mal 1,0 Gy in vivo nach und unterstuetzen damit klinische Beobachtungen der Effektivitaet von Entzuendungsbestrahlungen. (orig.)Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Effekte einer niedrig dosierten Co-60-Bestrahlung auf den Verlauf einer aseptischen Arthritis am Kniegelenk des Kaninchens
Publishing Information
- Journal Title
- Strahlentherapie und Onkologie
- Journal Volume
- 174
- Journal Issue
- 12
- Journal Page Range
- p. 633-639
- ISSN
- 0179-7158
- CODEN
- STONE4
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 30005206
- Subject category
- S63: RADIATION, THERMAL, AND OTHER ENVIRONMENTAL POLLUTANT EFFECTS ON LIVING ORGANISMS AND BIOLOGICAL MATERIALS;
- Descriptors DEI
- BIOLOGICAL MODELS; BIOLOGICAL RADIATION EFFECTS; EXTERNAL IRRADIATION; FRACTIONATED IRRADIATION; GAMMA RADIATION; INFLAMMATION; LEGS; LOCAL IRRADIATION; PAPAIN; RABBITS; RADIOTHERAPY; SKELETAL DISEASES
- Descriptors DEC
- ANIMALS; BIOLOGICAL EFFECTS; BODY; BODY AREAS; DISEASES; ELECTROMAGNETIC RADIATION; ENZYMES; HYDROLASES; IONIZING RADIATIONS; IRRADIATION; LIMBS; MAMMALS; MEDICINE; ORGANIC COMPOUNDS; PATHOLOGICAL CHANGES; PEPTIDE HYDROLASES; PROTEINS; RADIATION EFFECTS; RADIATIONS; SH-PROTEINASES; THERAPY; VERTEBRATES