Investigations on the quantitative and qualitative protein content in serum and synovial fluid of dogs with osteoarthritis

Abstract

Hintergrund: Die Diagnose einer Osteoarhtitis bei Hunden bleibt aufgrund des Mangels an geeigneten Biomarkern eine diagnostische Herausforderung. Daher wurde in dieser Studie ein proteomischer Ansatz durchgeführt, um die Proteinmuster in Synovialflüssigkeit und Serum zu vergleichen, die bei der diagnostischen Aufklärung und Identifizierung neuer diagnostischer Biomarker bei Gelenkerkrankungen von Hunden hilfreich sein könnten. Material und Methoden: Es wurde Synovialflüssigkeit von Hunden gesammelt, die an Osteoarthritis litten (n = 41) und gesunden Kontrollhunden (n = 8). Zusätzlich wurde Serum wurde von Osteoarthritis-Hunden (n = 13) und gesunden Kontrollen (n = 16) gesammelt. Die Proteinkonzentrationen wurden durch Bradford-Analyse gemessen und unter Verwendung von SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese getrennt. Synovialproteine, die sich zwischen OA und gesunden Proben unterscheiden, wurden mit Trypsin verdaut, durch MALDITOF-Massenspektrometrie analysiert und mit der SwissProt-Datenbank verglichen. Ein kommerziell erhältlicher ELISA-Kit wurde verwendet, um Apo AI als diagnostischen Biomarker in SF und Serum zu evaluieren. Ergebnisse: Die Gesamtproteinkonzentrationen waren bei Hunden mit Osteoarthritis im Vergleich zu Kontrollhunden signifikant höher (P <0,001). Es wurden Albumin und Apolipoprotein A-I (Apo AI) erfolgreich über die SwissProt-Datenbank identifiziert. Apo AI wurde im Serum und SF durch signifikant höhere (P <0,001) Konzentration bei Hunden mit Osteoarthritis im Vergleich zu gesunden Kontrollen weiter bestätigt. Schlussfolgerung: Die Quantifizierung der Gesamtprotein- und Apo AI Konzentrationen in SF könnten potentielle diagnostische Biomarker in der Diagnostik der caninen Osteoarthritis sein.

Background: The diagnosis of osteoarthritis in dogs remains a diagnostic challenge due to the lack of appropriate biomarkers. Therefore, this study was performed a proteomic approach to compare the protein patterns in dogs’ synovial fluid and serum that might be helpful in elucidating pathways involved in joint damage and the identification of new diagnostic biomarkers. Material and methods: SF was collected from dogs suffered from OA (n = 41) and healthy control dogs (n = 8), and serum was collected from OA dogs (n = 13) and healthy controls (n = 16). Protein concentrations were measured by Bradford analysis and were separated using SDS polyacrylamide gel electrophoresis. Proteins that were different between OA and healthy samples were digested by trypsin, analysed by MALDI-TOF mass spectrometry and compared with SwissProt database. A commercially available ELISA kit was used to evaluate Apo AI as diagnostic biomarker in SF and serum. Results: Total protein concentrations were significantly higher (P < 0.001) in dogs with OA compared to control dogs. Serum albumin and Apolipoprotein A-I (Apo AI) were significantly identified in SF. Apo A-I was further confirmed in serum and SF by significantly higher (P < 0.001) concentration in dogs with OA compared to healthy controls. Conclusion: The quantification of total protein and Apolipoprotein A-I concentrations in SF might be potential diagnostic biomarkers in canine OA.