Background: Synovial fluid (SF) is an ideal sentinel fluid for osteoarthritis (OA) diagnosis and prognostication due to its critical homeostatic role, proximity to articular tissues and immune cell composition. Untargeted proteomics enable identification of soluble markers for diagnostic and therapeutic applications while minimising bias.
Objectives: To use liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) to define the SF proteome in horses with and without carpal OA. The goal was to identify differentially regulated proteins in mild-moderate carpal joint disease compared with healthy joints.
Study design: Cross-sectional study.
Methods: Synovial fluid was obtained from horses undergoing arthroscopic treatment for carpal fragmentation and from horses with healthy carpal joints. LC-MS/MS proteomics was performed on a subset of joints (n = 8 OA, n = 8 healthy). Total protein (TP), gelsolin, lubricin and prostaglandin E2 (PGE2) concentrations were quantified via biochemical or immunoassays (n = 58 OA, n = 25 healthy), and synovial membrane histology was graded (n = 16 OA, n = 6 healthy). Univariate and multivariate modelling were used to compare the predictive capacities of soluble factors between healthy and OA joints.
Results: Of 119 proteins identified, 14 were increased and 10 decreased in OA. Two of the most upregulated proteins included pregnancy zone protein and alpha-2-macroglobulin. In OA, gelsolin/TP was decreased (OA median: 0.48 μg/mL/mg [95% confidence interval 0.27-0.73]; healthy: 0.89 μg/mL/mg [0.63-1.17]) and lubricin/TP increased (OA: 27.98 μg/mL/mg, [21.71-45.79]; healthy: 6.77 μg/mL/mg [4.36-9.94]) when measured by immunoassay. Multivariate modelling including gelsolin/TP, lubricin/TP and PGE2 was superior to univariate models for differentiating between OA and healthy joints.
Main limitations: Synovial membrane was available for a limited number of joints and most healthy samples were collected following euthanasia.
Conclusions: The upregulation of pregnancy zone protein and alpha-2-macroglobulin in OA joints motivates investigation into their function in OA and development of reagents for quantification. Several proteins with differential abundance in OA SF, including gelsolin and lubricin, were measured and may have diagnostic utility.
Hintergrund: Synovialflüssigkeit (SF) ist aufgrund ihrer kritischen homöostatischen Rolle, ihrer Nähe zu den Gelenkgeweben und ihrer Leukozytenzusammensetzung eine ideale Sentinel‐Flüssigkeit für die Diagnose und Prognose von Osteoarthritis (OA). Ungezielte Proteomik ermöglicht die Identifizierung löslicher Marker für diagnostische und therapeutische Anwendungen bei gleichzeitiger Minimierung von Verzerrungen.
Studienziele: Einsatz der Flüssigchromatographie‐Tandem‐Massenspektrometrie (LC‐MS/MS) zur Bestimmung des SF‐Proteoms bei Pferden mit und ohne Karpalgelenksosteoarthritis. Ziel war es, unterschiedlich regulierte Proteine bei Leichter bis mittelschwerer Karpalgelekserkrankung im Vergleich zu gesunden Gelenken zu identifizieren.
Studiendesign: Bi‐direktionale Fall‐Kontroll‐Studie.
Methodik: SF wurde von Pferden gewonnen, die sich einer arthroskopischen Behandlung wegen Karpalfragmentierung unterzogen, sowie von Pferden mit gesunden Karpalgelenken. LC‐MS/MS‐Proteomik wurde an einer Untergruppe von Gelenken durchgeführt (n=8 OA, n=8 gesunde). Die Konzentrationen von Gesamtprotein (TP), Gelsolin, Lubricin und Prostaglandin E2 (PGE2) wurden mit biochemischen oder Immunoassays quantifiziert (n=58 OA, n=25 Gesunde), und die Histologie der Synovialmembran wurde bewertet (n=16 OA, n=6 Gesunde). Mittels univariater und multivariater Modellierung wurde die Vorhersagekraft löslicher Faktoren zwischen gesunden und OA‐Gelenken verglichen.
Ergebnisse: Von 119 identifizierten Proteinen waren 14 bei OA erhöht und 10 vermindert. Zwei der am stärksten erhöhten Proteine waren das pregnancy zone Protein und Alpha‐2‐Makroglobulin. Bei OA war Gelsolin/TP vermindert (OA‐Median: 0,48μg/mL/mg (CI 95% 0,27‐0,73); gesund: 0,89μg/mL/mg (0,63‐1,17)) und Lubricin/TP erhöht (OA: 27,98μg/mL/mg, (21,71‐45,79); gesund: 6,77μg/mL/mg (4,36‐9,94)) wenn gemessen mittels Immunoassay. Die multivariate Modellierung unter Einbeziehung von Gelsolin/TP, Lubricin/TP und PGE2 war den univariaten Modellen zur Unterscheidung zwischen OA und gesunden Gelenken überlegen. HAUPTEINSCHRÄNKUNGEN: Synovialmembran war nur für eine begrenzte Anzahl von Gelenken verfügbar, und die meisten gesunden Proben wurden nach der Euthanasie entnommen.
Schlussfolgerung: Die Hochregulierung von pregnancy zone Protein und Alpha‐2‐Makroglobulin in OA‐Gelenken motiviert zur Untersuchung ihrer Funktion bei OA und zur Entwicklung von Reagenzien für die Quantifizierung. Mehrere Proteine mit unterschiedlicher Häufigkeit in OA‐SF, einschließlich Gelsolin und Lubricin, wurden gemessen und könnten einen diagnostischen Nutzen haben.
Keywords: alpha‐2‐macroglobulin; arthritis; carpus; gelsolin; horse; lubricin.
© 2025 The Author(s). Equine Veterinary Journal published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of EVJ Ltd.