Prospects for pharmacoprophylaxis of thromboembolic complications after total knee arthroplasty in patients with osteoporosis: clinical and pathogenetic aspects

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Background: Prevention of thromboembolic complications is a pressing issue in pharmacology. Its importance in orthopedics is driven by the increasing number of joint arthroplasties performed year after year. Existing thromboprophylaxis regimens and recommendations take into account many risk factors. However, a number of diseases and conditions whose role in the development of thromboembolic complications has not been fully elucidated. This study demonstrates the influence of hyperhomocysteinemia in osteoporosis on the incidence of these complications after total knee arthroplasty. The clinical and pathogenetic aspects of thrombosis development in this patient group are presented. Risk stratification for these complications is substantiated, with recommendations for prolonged pharmacoprophylaxis in patients with osteoporosis and hyperhomocysteinemia.

Objective: Evaluation of the influence of bone density on the development of venous thromboembolic complications after total knee arthroplasty (TKA).

Materials and methods: Eighty patients after total knee arthroplasty were examined. D-dimer levels were determined pre- and postoperatively using an immunoturbidimetric method. Plasma homocysteine levels were also measured using an enzymatic method. Bone mineral density was assessed using densitometry of the proximal femurs and lumbar spine. The results were evaluated using the T-score. Microsoft Excel 2016 and Statistica 10.0 were used for data processing.

Results: The study found that hyperhomocysteinemia occurred exclusively in the group of patients with osteoporosis. In patients with normal bone density and osteopenia, homocysteine concentrations did not exceed the reference range. Osteoporosis in patients is accompanied by higher mean preoperative homocysteine levels compared to patients with normal bone density and osteopenia. Women with osteoporosis and elevated homocysteine levels are at higher risk of thromboembolic complications after total knee arthroplasty. Group II patients with preoperative hyperhomocysteinemia who experienced thromboembolic complications after arthroplasty have a more pronounced increase in D-dimer levels on day 7 postoperatively. This may serve as a basis for revising existing thromboprophylaxis regimens quantitatively, with a view to prolonging the duration of anticoagulant treatment and qualitatively increasing the use of non-pharmacological thromboprophylaxis methods in patients of this group. Given the statistically significant higher incidence of VTEC after TKA, more careful patient selection for surgical treatment is necessary, with recommendations for treating this condition until the quantitative BMD indicator (T-score) improves to ≥-2.5 SD. This study found that hyperhomocysteinemia is not only an important predictor of osteoporosis and a risk factor for thrombosis, but also increases the incidence of VTEC after TKA in patients with osteoporosis. This phenomenon reflects the unfavorable course of osteoporosis associated with hyperhomocysteinemia and confirms several studies on the role of hyperhomocysteinemia in the pathogenesis of osteoporosis and thrombosis.

Conclusion. Given the obtained study results, further study of the impact of osteoporosis on the risk of VTEC after orthopedic surgeries other than TKA is necessary, including for the purpose of pharmacological correction of this pathology and identifying opportunities to supplement existing pharmacoprophylaxis regimens for this group of complications.

About the authors

Nikolay A. Vakhrushev

Far Eastern District Medical Center of the Federal Medical and Biological Agency of Russia

Author for correspondence.
Email: arthrologist@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-6902-5596
SPIN-code: 6924-7597

Head of the Traumatology Department, Far Eastern District Medical Center of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; Traumatologist-Orthopedist of the Highest Qualification Category, Chief External Expert in Traumatology and Orthopedics of the Federal Medical and Biological Agency for the Far East

Russian Federation, Vladivostok

Ekaterina V. Eliseeva

Pacific State Medical University

Email: arthrologist@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6126-1253
SPIN-code: 1332-1667

Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Department of General and Clinical Pharmacology

Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Meng J., Liu W., Xiao Y. The role of aspirin versus low-molecular-weight heparin for venous thromboembolism prophylaxis after total knee arthroplasty: a meta-analysis of randomized controlled trials. Int J Surg. 2023;109(11):3648-3655. https://dx.doi.org/10.1097/JS9.0000000000000656
  2. van Es N., Takada T., Kraaijpoel N. Diagnostic management of acute pulmonary embolism: a prediction model based on a patient data meta-analysis. Eur. Heart J. 2023;44(32):3073-3081. https://dx.doi.org/10.3389/fcvm.2022.963528
  3. Eldibany M.M., Caprini J.A. Hyperhomocysteinemia and thrombosis: an overview. Arch Pathol Lab Med. 2007;131(6):872-884. https://dx.doi.org/10.5858/2007-131-872-HATAO
  4. Tøndel B.G., Morelli V.M., Hansen J.B., Braekkan S.K. Risk factors and predictors for venous thromboembolism in people with ischemic stroke: а systematic review. J Thromb Haemost. 2022; 20:2173–2186. https://dx.doi.org/10.1111/jth.15813
  5. Mouravas H., Verettas D., Kazakos K. Homocysteine and its relationship to deep venous thrombosis in patients undergoing total knee or hip arthroplasty. Hippokratia. 2010;14(3):185-188.
  6. van Meurs J.B., Dhonukshe-Rutten R.A., Pluijm S.M., et al. Homocysteine levels and the risk of osteoporotic fracture. N Engl J Med. 2004 May 13;350(20):2033-41. https://dx.doi.org/10.1056/NEJMoa032546
  7. Alkaissi H., McFarlane S.I. Hyperhomocysteinemia and accelerated aging: the pathogenic role of increased homocysteine in atherosclerosis, osteoporosis, and neurodegeneration. Cureus. 2023;15(7):e42259. https://dx.doi.org/10.7759/cureus.42259
  8. Gjesdal C.G., Vollset S.E., Ueland P.M. Plasma homocysteine, folate, and vitamin B 12 and the risk of hip fracture: the hordaland homocysteine study. J Bone Miner Res. 2007;22(5):747-756. doi: 10.1359/jbmr.070210
  9. Refsum H., Nurk E., Smith A.D. The Hordaland Homocysteine Study: a community-based study of homocysteine, its determinants, and associations with disease. J. Nutr. 2006;136 (6 Suppl): 1731S-1740S. doi: 10.1093/jn/136.6.1731S.
  10. Рубин М.П., Чечурин Р.Е. Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия осевого скелета: методика исследования, анализа и протоколирования. Радиология – Практика. 2001;2:34–41. [Rubin M.P., Chechurin R.E. Dual-energy X-ray absorptiometry of the axial skeleton: research, analysis, and recording methods. Radiology – Practice. 2001;2:34–41. (In Russ.)].
  11. Tinelli C., Di Pino A., Ficulle E. Hyperhomocysteinemia as a risk factor and potential nutraceutical target for certain pathologies. Front Nutr. 2019;6:49. https://dx.doi.org/10.3389/fnut.2019.00049
  12. Martínez-González J., Varona S., Cañes L. Emerging roles of lysyl oxidases in the cardiovascular system: new concepts and therapeutic challenges. Biomolecules. 2019;9(10):610. https://dx.doi.org/10.3390/biom9100610
  13. Nguyen P.K., Hall K., Holt I., Kuo C.K. Recombinant lysyl oxidase effects on embryonic tendon cell phenotype and behavior. J Orthop Res. 2023;41(10):2175-2185. https://dx.doi.org/10.1002/jor.25655
  14. Zhang J., Lu M., Guan X., et al. The role of lysyl oxidase in the pathological stage of atherosclerosis: structural stabilizer or disease driver? Curr Atheroscler Rep. 2025;27(1):69. https://dx.doi.org/10.1007/s11883-025-01312-z
  15. Jakubowski H., Witucki Ł. Homocysteine metabolites, endothelial dysfunction, and cardiovascular disease. Int J Mol Sci. 2025;26(2):746. https://dx.doi.org/10.3390/ijms26020746
  16. Behera J., Bala J., Nuru M. Homocysteine as a pathological biomarker for bone disease. J Cell Physiol. 2017;232(10):2704-2709. https://dx.doi.org/10.1002/jcp.25693
  17. Korzonek-Szlacheta I., Hudzik B., Nowak J. Mean platelet volume is associated with serum 25-hydroxyvitamin D concentrations in patients with stable coronary artery disease. Heart Vessels. 2018;33(11):1275–1281. https://dx.doi.org/10.1007/s00380-018-1182-9
  18. Dehghani K., Nowrouzi A., Pourdavood A.H., Rahmanian Z. Effect of vitamin D deficiency extremity and pulmonary venous thromboembolism. Biomed Res Ther. 2019;6(4):3107–3112. https://dx.doi.org/10.15419/bmrat.v6i4.535
  19. Wu W.X., He D.R. Low vitamin D levels are associated with the development of deep venous thromboembolic events in patients with ischemic stroke. Clin Appl Thromb Hemost. 2018;24(9_suppl):69S–75S. https://dx.doi.org/10.1177/1076029618786574
  20. Witucki Ł., Jakubowski H. Homocysteine metabolites impair the PHF8/H4K20me1/mTOR/autophagy pathway by upregulating the expression of histone demethylase PHF8-targeting microRNAs in human vascular endothelial cells and mice. FASEB J. 2024;38(18):e70072. https://dx.doi.org/10.1096/fj.202302116R
  21. Esse R., Barroso M., Tavares de Almeida I., Castro R. The contribution of homocysteine metabolism disruption to endothelial dysfunction: state-of-the-art. Int J Mol Sci. 2019;20(4):867. https://dx.doi.org/10.3390/ijms20040867
  22. Akhter M.S., Biswas A., Iqbal J. Endothelial nitric oxide synthase gene polymorphisms increase risk of deep vein thrombosis by altering homocysteine levels. Clin Lab. 2022;68(3). https://dx.doi.org/10.7754/Clin.Lab.2021.210642
  23. Lupi-Herrera E., Soto-López M.E., Lugo-Dimas A.J., et al. Polymorphisms C677T and A1298C of MTHFR Gene: homocysteine levels and prothrombotic biomarkers in coronary and pulmonary thromboembolic disease. Clin Appl Thromb Hemost. 2019;25:1076029618780344. https://dx.doi.org/10.1177/1076029618780344
  24. Munshi R., Panchal F., Kulkarni V., Chaurasia A. Methylenetetrahydrofolate reductase polymorphism in healthy volunteers and its correlation with homocysteine levels in patients with thrombosis. Indian J Pharmacol. 2019;51(4):248-254. https://dx.doi.org/10.4103/ijp.IJP_215_19

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».