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More severe microdamage and micromechanical alterations: altered subchondral bone remodeling in varus knee osteoarthritis with osteoporosis

  • 27.08.2025
  • Original Article
Erschienen in:

Abstract

Summary

Previous studies show osteoporosis causes tibial varus in knee osteoarthritis patients. Our analysis of tibial plateau specimens from osteoarthritic patients reveals that osteoporosis accelerates the deterioration of the subchondral microstructure of the tibial plateau, exacerbating tibial varus.

Introduction

The relationship between osteoporosis (OP) and knee osteoarthritis (OA) has garnered significant clinical interest, particularly regarding the prevalence of tibial varus in patients suffering from both conditions. This study aimed to elucidate the association between OP and knee OA by examining bone remodeling and microstructural parameters of cartilage and subchondral bone.

Methods

We analyzed tibial plateau specimens from 50 patients, with 25 in the OA group and 25 in the OP-OA group. These specimens were further categorized into four subgroups: OA medial plateau, OA lateral plateau, OP-OA medial plateau, and OP-OA lateral plateau. Comprehensive analyses, including cartilage histology, micro-CT, immunohistochemical techniques, basic fuchsin histological analysis, and micro-finite elements, revealed significant microstructural differences and aberrant bone remodeling processes between the groups.

Results

The OARSI cartilage score of the medial tibial plateau was 13.71% higher in the OP-OA group compared to the OA group (P < 0.05), indicating more severe cartilage degeneration. Micro-CT analysis revealed a lower BV/TV in the subchondral bone of the medial tibial plateau in the OP-OA group (0.58 ± 0.02) compared to the OA group (0.68 ± 0.02) (P < 0.05). Additionally, significant decreases were observed in Tb.N and Tb.Th, while Tb.Sp and SMI increased. The number of osteoblasts in the subchondral bone of the medial tibial plateau was lower in the OP-OA group than in the OA group, while the number of osteoclasts was 55.90% higher (P < 0.05). Result of basic fuchsin staining showed that the CrDn in the subchondral bone of the medial tibial plateau was 69.01% higher in the OP-OA group (P < 0.05), with greater microdamage severity. Micro-finite element analysis showed that subchondral bone stresses in the OP-OA group were higher and more localized to the medial side compared to the OA group.

Conclusions

Our findings indicate that osteoporosis significantly intensifies cartilage degeneration in the medial tibial plateau of patients with knee osteoarthritis. It aggravates aberrant subchondral bone remodeling, increases microdamage, impairs mechanical structure, and accelerates tibial varus.
Titel
More severe microdamage and micromechanical alterations: altered subchondral bone remodeling in varus knee osteoarthritis with osteoporosis
Verfasst von
Zi-jun Zeng
PengPeng
Cai-lian Huang
Fang-ming Yao
Jia-wei Wu
Bang-ning Gu
ShunLu
KunLin
Long-fei Han
Xu-hui Yang
Jia-qi Yang
Min-cong He
Qiu-shi Wei
Wei He
Publikationsdatum
27.08.2025
Verlag
Springer London
Erschienen in
Osteoporosis International / Ausgabe 12/2025
Print ISSN: 0937-941X
Elektronische ISSN: 1433-2965
DOI
https://doi.org/10.1007/s00198-025-07652-5
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