[en] Osteoarthritis is a degenerative chronic disease affecting human and animal joints generating pain and reducing mobility. Mainly, articular cartilage, subchondral bone and intraarticular and extraarticular soft tissues are affected. Nutraceuticals or chondroprotectants are known as "symptomatic slow-acting drugs for osteoarthritis / disease-modifying osteoarthritis drugs (SYSADOA/DMOAD). The goal of these products is to modulate disease evolution and minimize clinical symptomatology of this pathology. For this purpose, different nutraceutical formulas have been and will continue to be developed aiming at improving their efficacy and relieving osteoarthritis symptoms. Traditionally, in experimental models, histopathology has been the most used and validated method to determine the degree of joint affection. Additionally, imaging techniques such as radiography, ultrasonography, computed tomography, and magnetic resonance have been implemented to obtain imaging biomarkers to grade this disease. The investigation work that follows as a doctoral thesis has been divided into two parallel studies in a surgically induced experimental model following cranial cruciate ligament section in rabbits. Firstly, study 1 aims, as an objective, to validate MRI osteoarthritis biomarkers correlating them with traditional histological biomarkers between healthy and pathological stifles. Secondly, study 2 aims to evaluate how administration of two different nutraceutical formulations one composed of chondroitin sulphate, glucosamine and hyaluronic acid (CGH group) and a second one with the same components plus the addition of type II native collagen at low doses (CGH-NC group) modulates osteoarthritis development improving results of histological, biochemical and imaging biomarkers when compared to a control group (CTR group) that did not receive any treatment, as well as with a healthy group in wich osteoarthritis was not induced. Therefore, 54 animals were included in the study and divided into three treatment groups (CTR, CGH and CGH-NC) where each group was subdivided into three groups according to the survival time (28, 56 and 84 days). Once the survival time was concluded, cartilage and subchondral bone magnetic resonance; biochemical synovial fluid (hyaluronic acid concentration); and cartilage, subchondral bone and synovial membrane histological biomarkers were obtained. Regarding statistical analysis, a p-value<0.05 was considered statistically significant. Study 1 revealed significant differences in all cartilage biomarkers longitudinal relaxation time (T1) and transversal relaxation time (T2) between groups except T1_CM femoral, T2_TM tibial y T2_TL tibial biomarkers. Regarding subchondral bone biomarkers, significant differences were seen in bone volumen to total volume (BV/TV); trabecular index (TbN); quality of trabecular score (QTS); trabecular thickness (TbTh) femoral medial; trabecular spacing (TbSp) tibial medial and lateral; fractal dimension in 2 dimensions (D2D) and fractal dimension in 3 dimensions (D3D) femoral lateral and D3D tibial medial biomarkers. Histological biomarkers (stain, structure, chondrocite density, micro total, and subchondral bone) revealed significant differences between groups except for cluster formation. Lastly, cartilage correlation between imaging and histological biomarkers on the lateral aspect of the femoral condyle revealed a positive correlation between T1 and T2 biomarkers with all cartilage histological biomarkers except cluster formation. Subchondral bone correlation revealed a negative correlation of D2D and QTS imaging biomarkers with all studied histological biomarkers except cluster formation. Moreover, BV/TV biomarker revealed a negative correlation with structure, chondrocyte density and micro total histological biomarkers. TbN revealed a negative correlation with structure biomarker. Study 2 revealed that addition of low dose type II native collagen reduces macroscopical cartilage surface degradation and less synovial membrane inflammation between groups. Regarding MRI biomarkers, CGH-NC group revealed significant differences in T2, related to cartilage water content and collagen structure and D2D, related to subchondral bone trabecular structure. Thus, we can conclude that this research work validates use of imaging biomarkers obtained by magnetic resonance in an experimentally induced osteoarthritis model, correlating them with traditional histological biomarkers allowing non-invasive long term disease evaluation, at different times, on the same animal. Furthermore, efficacy on addition of low dose type II native collagen to traditional chondroprotectant formulas could be proven, by obtaining lower inflammatory and degenerative stages in several cartilage, subchondral bone and synovial membrane, imaging and histological biomarkers.

[es] La osteoartritis es una enfermedad degenerativa crónica que afecta a las articulaciones tanto de humanos como de animales cursando con dolor y disminución de la movilidad. Los tejidos afectados principalmente por esta patología son el cartílago articular, el hueso subcondral, anejos intraarticulares y tejidos blandos periarticulares. Los nutracéuticos o condroprotectores son conocidos como fármacos sintomáticos de acción lenta para osteoartritis (symptomatic slow-acting drugs for osteoarthritis SYSADOA) o fármacos modificadores de la enfermedad de osteoartritis (disease-modifying osteoarthritis drugs DMOAD), cuyo fin es modular la evolución de la enfermedad minimizando la sintomatología clínica característica de esta patología. Con este fin, diversas fórmulas nutracéuticas han sido y siguen siendo desarrolladas para optimizar su función y conseguir aliviar los síntomas de la osteoartritis. Tradicionalmente, a nivel experimental, la histopatología ha sido el método más utilizado y validado para determinar el grado de afección articular. A su vez, se han implementado técnicas de imagen como la radiografía, ecografía, tomografía computarizada y resonancia magnética para obtener biomarcadores de imagen y poder así graduar la enfermedad. El trabajo que se expone a continuación como una tesis doctoral ha sido dividido en dos estudios paralelos y complementarios, en los que se ha empleado un modelo experimental de osteoartritis inducido quirúrgicamente mediante sección del ligamento cruzado craneal en conejo. En primer lugar, el Estudio 1 pretende, como objetivo, validar biomarcadores de osteoartritis mediante el uso de resonancia magnética correlacionándolos con biomarcadores histológicos tradicionales entre rodillas sanas y patológicas. A continuación, el Estudio 2 pretende evaluar cómo, la administración de dos fórmulas nutracéuticas compuestas por condroitín sulfato, glucosamina y ácido hialurónico (grupo CGH) y la misma fórmula suplementada con dosis bajas de colágeno nativo tipo II (grupo CGH-NC) modula el desarrollo de la osteoartritis mejorando los resultados de biomarcadores histológicos, bioquímicos y de imagen, siendo ambos grupos comparados con un grupo control (grupo CTR), el cual no recibió ningún tratamiento, y un grupo sano el cual no se indujo osteoartritis. Para ello, 54 animales fueron divididos en grupos según el tratamiento que fueran a recibir (CTR, CGH y CGH-NC) y a su vez en subgrupos según el periodo de supervivencia (28, 56 y 84 días). Una vez finalizado los tiempos de estudio, se obtuvieron los biomarcadores de imagen mediante resonancia magnética nuclear tanto de cartílago como de hueso subcondral, un biomarcador bioquímico de líquido sinovial (concentración de ácido hialurónico) y los biomarcadores histológicos tradicionales de cartílago, hueso subcondral y membrana sinovial. Para el análisis estadístico, se interpretó el nivel de significancia estadística para una p<0,05. El estudio 1 reveló que, todos los biomarcadores de imagen en cartílago articular obtenidos correspondientes a los tiempos de relajación longitudinal (T1) y Transversal (T2) mostraron diferencias significativas entre ambos grupos a excepción de T1_CM femoral, T2_TM tibial y T2_TL tibial. En cuanto a los biomarcadores de hueso subcondral, se obtuvieron diferencias significativas entre ambos grupos en los biomarcadores bone volumen to total volume (BV/TV); índice trabecular (TbN); quality of trabecular score (QTS); espesor promedio de la trabécula (TbTh) femoral medial; distancia entre trabéculas (TbSp) tibial medial y lateral; dimensión fractal en 2 dimensiones (D2D) y dimensión fractral en 3 dimensiones (D3D) femoral lateral y D3D tibial medial. En cuanto a los biomarcadores histológicos (tinción, estructura, densidad condrocítica, micro total y hueso subcondral), a excepción de la formación de clusters, mostraron diferencias significativas entre las rodillas sanas y las patológicas. Por último, la correlación entre biomarcadores de imagen e histológicos en el cóndilo femoral lateral, ha mostrado como ambos biomarcadores de cartílago, T1 y T2, presentaron una correlación positiva con todos los biomarcadores histológicos de cartílago a excepción del biomarcador formación de clusters, que no mostró correlación alguna. En cuanto a la correlación del hueso subcondral, se observó una correlación negativa entre los biomarcadores D2D y QTS con todos los biomarcadores histológicos estudiados, a excepción de la formación de clusters. Además, BV/TV presentó una correlación negativa con los biomarcadores estructura, densidad condrocítica y micro total. TbN mostró una correlación negativa con la estructura. El estudio 2 reveló que, la adición de colágeno nativo tipo II muestra una menor degradación de la superficie articular macroscópicamente y menor inflamación de la membrana sinovial respecto al resto de grupos. En cuanto a los biomarcadores de resonancia magnética, CGH-NC mostró diferencias significativas en T2 el cual se relaciona con el contenido en agua y la estructura de colágeno del cartílago articular y el biomarcador D2D de hueso subcondral que se relaciona con la estructura trabecular del hueso subcondral. De este modo, podemos concluir que el presente trabajo de investigación valida el uso de biomarcadores de imagen obtenidos mediante resonancia magnética en un modelo experimental inducido de osteoartritis, siendo correlacionados con los biomarcadores tradicionales histológicos, permitiendo así la evaluación de la enfermedad a largo plazo y en diferentes momentos durante el transcurso de la enfermedad en un mismo individuo de forma no invasiva. Igualmente, se ha podido evaluar la eficacia de la adición de colágeno nativo tipo II a dosis bajas a fórmulas tradicionales de condroprotectores, al mantener estadios inflamatorios, en membrana sinovial, y degenerativos, en cartílago y hueso subcondral, menores en diversos de los biomarcadores de imagen e histológicos.