Вмешательство Tuina в модели остеоартрита коленного сустава крысы, индуцированной инъекцией монойодоацетата натрия
Summary
В этом протоколе описаны методы вмешательства Туина в индуцированной инъекцией монойодоацетата натрия модели остеоартрита коленного сустава (КОА) у крыс, что является референсом для применения Туина на животных моделях КОА. Этот протокол также изучает эффективный механизм Туина для КОА, и результаты помогут способствовать его применению.
Abstract
Остеоартроз коленного сустава (КОА), распространенное дегенеративное заболевание суставов, характеризуется хронической болью и инвалидностью, которая может прогрессировать до непоправимого структурного повреждения сустава. Большое значение имеют исследования связи между суставным хрящом, мышцами, синовиальной оболочкой и другими тканями, окружающими коленный сустав при КОА. В настоящее время лечение КОА включает в себя изменение образа жизни, физические упражнения, лекарства и хирургические вмешательства; тем не менее, выяснение сложных механизмов, лежащих в основе боли, связанной с КОА, до сих пор отсутствует. Следовательно, боль при КОА остается ключевой клинической проблемой и терапевтическим приоритетом. Было обнаружено, что Tuina оказывает регулирующее влияние на двигательную, иммунную и эндокринную системы, что побудило к изучению того, может ли Tuina облегчить симптомы КОА, вызванные повышением регуляции воспалительных факторов, и, кроме того, могут ли воспалительные факторы в скелетных мышцах ускорить прогрессирование КОА.
Мы рандомизировали 32 крыс-самцов Sprague Dawley (SD) (180-220 г) в четыре группы по восемь животных в каждой: antiPD-L1+Tuina (группа A), модель (группа B), Tuina (группа C) и фиктивная хирургия (группа D). Для групп А, В и С в полость правого коленного сустава вводили 25 мкл раствора монойодоацетата натрия (МВД) (4 мг МВД, разведенные в 25 мкл стерильного физиологического раствора), а для группы D – такое же количество стерильного физиологического раствора. Все группы оценивались с использованием наименее или наиболее стрессовых тестов (порог механического вывода лапы, термическая задержка отведения лапы, отек правого коленного сустава, балл по шкале Лекена MG, температура кожи) до инъекции и через 2, 9 и 16 дней после инъекции.
Introduction
Остеоартрит коленного сустава (КОА) является распространенным дегенеративным остеоартритом, характеризующимся хронической болью и инвалидностью, а относительно тяжелый КОА приводит к необратимым структурным повреждениям сустава1. Высокая глобальная распространенность КОА стала серьезной глобальной проблемой общественного здравоохранения 2,3, что серьезно ухудшает качество жизни пациентов 4,5. Исследования показали, что КОА поражает более 260 миллионов человек во всем мире6. Со старением населения общий уровень распространенности КОА в Китае достигает 17,0% в возрасте старше 40 лет, что ложится тяжелым бременем на семьи заболевших 7,8.
Согласно китайской медицине, КОА относится к категории «паралича»9, а «Классика внутренней медицины Желтого императора» связывает сухожилия, кости и плоть с параличом. Следовательно, мы должны обратить внимание на связь между хрящом, мышцей, синовиальной оболочкой, а также другими тканями вокруг коленного сустава при КОА. В современной медицине воспаление мышц и костей, которые являются основными компонентами иммунного гомеостаза артрита, приводят к прогрессированию боли при КОА. Тем не менее, большинство исследований сосредоточены на воспалении хряща и воспалении синовиальной оболочки в костных суставах, и существует недостаток статей, изучающих воспалительные явления в скелетных мышцах. Таким образом, необходимы дополнительные исследования роли скелетных мышц в воспалении, чтобы получить более полное представление о КОА и предоставить идеи для более эффективных методов лечения. В обзоре литературы мы обнаружили, что ингибирование иммунозависимого фактора лиганда программируемой смерти 1 (PD-L1) усугубляло прогрессирование КОА 10,11 и что наблюдалась дифференциальная экспрессия IL-15 и FOXO1 в скелетных мышцах пациентов с КОА12, а также значительное воспаление скелетных мышц у пациентов с терминальной стадией КОА. что также было связано с изменениями походки. Было показано, что скелетные мышцы также могут секретировать факторы, тесно связанные с воспалительным иммунитетом, такие как IL-6, и что TNF-α также тесно связан с путем PD-L1 и KOA13,14,15.
В настоящее время доступные методы лечения КОА включают контроль веса, физические упражнения, лекарства и хирургическое вмешательство, которые обычно включают внутрисуставные инъекции, обезболивающие препараты, артроскопическую хирургию и перипротезную остеотомию коленного сустава16. В настоящее время прогрессирование КОА не может быть полностью остановлено или обращено вспять, и без четкого понимания сложных механизмов, лежащих в основе боли при КОА, пациенты с КОА подвергаются риску чрезмерного использования обезболивающих препаратов и высокой частоты побочных эффектов8. Большинство стратегий лечения эффективны только в течение коротких периодов времени и сосредоточены только на временном облегчении симптомов, а не на патогенезе заболевания. Таким образом, боль при КОА остается приоритетом и проблемой для лечения, представляя собой серьезную клиническую проблему. Тем не менее, Tuina может напрямую стимулировать скелетные мышцы вокруг пораженного сустава при лечении КОА и может обеспечить некоторые преимущества. В сочетании с предыдущим описанием, это идеальная терапия для изучения роли скелетной мышечной ткани в КОА, а выяснение роли скелетной мышечной ткани в воспалении также может обеспечить лучшую теоретическую поддержку Tuina of KOA.
Исследования показали, что массажная терапия, остеопатическая манипулятивная терапия и манипуляции с позвоночником могут помочь облегчить боль и восстановить функции организма17,18. Эти манипуляции могут воздействовать на местное воспаление и снимать спазмы и анальгезию посредством внешнего механического воздействия. Они могут облегчить боль после тотального эндопротезирования коленного сустава, сократить использование обезболивающих препаратов, способствовать послеоперационному восстановлению и улучшить биомеханический баланс19. Шведский массаж применим при лечении остеоартрита, может уменьшить стресс и улучшить качество жизни20. Терапевтическому действию Туйны на КОА предшествовали определенные исследования.
В этом эксперименте наша команда будет изучать, может ли экспрессия PD-L1 и связанных с ним воспалительных факторов в скелетных мышцах индуцировать КОА и способствовать его развитию, основываясь на модели КОА, индуцированной МИА, у крыс. Также будет внедрен Tuina, чтобы увидеть, может ли он облегчить симптомы КОА, вызванные повышенной экспрессией воспалительного фактора. Tuina будет комбинирован с ингибированием PD-L1, чтобы продемонстрировать связь между Tuina-опосредованным PD-1 путем в воспалении скелетных мышц, влияющим на развитие КОА и боль, закладывая основу для дальнейших многоуровневых исследований терапевтических механизмов вмешательства Tuina при KOA.
Таким образом, в данной работе описывается исследование и разработка механизмов воспаления скелетных мышц при развитии КОА и его боли, а также терапевтическое влияние Туйна на КОА с точки зрения экспрессии иммуновоспалительных факторов в сочетании с поведенческими показателями, чтобы предоставить современные научные доказательства теории «дисбаланса сухожилий и костей» в традиционной китайской медицине.
Protocol
Representative Results
Discussion
Это исследование направлено на оценку улучшения КОА после вмешательства Туина с использованием стандартизированных поведенческих индикаторов и изучение механизмов КОА Туина и связи между скелетными мышцами и КОА. В отличие от фармакологической и хирургической терапии, Туина оказыв?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Исследование выполнено при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (No 82105042, 82205302); Шанхайская программа повышения квалификации для постдокторантов (NO.2020371); Китайский фонд постдокторантуры (NO.2021M692156); Шанхайская парусная программа (NO.20YF1450900); Научный фонд больницы интегрированной традиционной китайской и западной медицины Юэян (NO.2021yygq03). Спонсоры не играли никакой роли в разработке, выполнении или написании исследования.
Materials
| Anti-PD-L1 | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab80276 | |
| electric von Frey esthesiometer | IITC/Life Science, Woodland Hills, CA, USA | ALMEMO 2450 | |
| GraphPad Prism 9.0 | GraphPad Software | Software for stastistical analysis | |
| monosodium iodoacetate | Sigma-Aldrich Inc | I9148 | Resolved into normal saline for injection |
| pentasorbital sodium | Sigma-Aldrich Inc | P3761 | |
| Sprague Dawley (SD) male rats | Shanghai Jihui Experimental Animal Breeding Co., Ltd | No. SCXK (Hu) 2017-0012 | |
| thermal analgesia tester | IITC/Life Science | Model 390 |
References
- Katz, J. N., et al. Diagnosis and treatment of hip and knee osteoarthritis: A review. JAMA. 325 (6), 568-578 (2021).
- Culvenor, A. G., et al. Prevalence of knee osteoarthritis features on magnetic resonance imaging in asymptomatic uninjured adults: a systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med. 53 (20), 1268-1278 (2019).
- Safiri, S., et al. regional and national burden of osteoarthritis 1990-2017: a systematic analysis of the Global Burden of Disease Study 2017. Ann Rheum Dis. 79 (6), 819-828 (2020).
- Kong, L., et al. Traditional Chinese exercises on pain and disability in middle-aged and elderly patients with neck pain: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Front Aging Neurosci. 14, 912-945 (2022).
- Nevitt, M. C., et al. Symptoms of knee instability as risk factors for recurrent falls. Arthritis Care Res (Hoboken). 68 (8), 1089-1097 (2016).
- Hunter, D. J., March, L., Chew, M. Osteoarthritis in 2020 and beyond: a Lancet Commission). Lancet. 396 (10264), 1711-1712 (2020).
- Fan, Z. J., et al. Interpretation and evaluation of the Chinese Osteoarthritis Treatment Guidelines (2021 Edition). Chinese Journal of Evidence-Based Medicine. 22 (06), 621-627 (2022).
- Chen, W., et al. Design of an epidemiological survey on the prevalence of osteoarthritis of the knee in a middle-aged and elderly population in China. Journal of Hebei Medical University. 36 (04), 487-490 (2015).
- Shao, S. Study on the mechanism of regulating the "balance of tendon and bone force" in the treatment of knee osteoarthritis by Tui Na manipulation. Shanghai University of Traditional Chinese Medicine. , 107-108 (2020).
- Liu, S. Role and mechanism of PD-1/PD-L1 pathway in osteoarthritis in mice. Shandong University. , 130-134 (2020).
- Shoujian, PD-1 promotes the repair and regeneration of contused skeletal muscle by regulating Treg cells and macrophages. Shanghai Institute of Physical Education. , 54-58 (2020).
- Levinger, P., et al. The level of FoxO1 and IL-15 in skeletal muscle, serum and synovial fluid in people with knee osteoarthritis: a case control study. Osteoporos Int. 27 (6), 2137-2143 (2016).
- Niu, Q., Xie, C., Jiang, Z. Advances in Chinese medicine based on PI3K/AKT signaling pathway for the treatment of knee osteoarthritis. Massage and Rehabilitation Medicine. , 1-5 (2022).
- Liu, S., et al. Blocking of checkpoint receptor PD-L1 aggravates osteoarthritis in macrophage-dependent manner in the mice model. Int J Immunopathol Pharmacol. 33, 2058-2073 (2019).
- Molanouri, S. M., et al. Combined effect of aerobic interval training and selenium nanoparticles on expression of IL-15 and IL-10/TNF-alpha ratio in skeletal muscle of 4T1 breast cancer mice with cachexia. Cytokine. 90, 100-108 (2017).
- Mahmoudian, A., et al. Early-stage symptomatic osteoarthritis of the knee – time for action. Nat Rev Rheumatol. 17 (10), 621-632 (2021).
- Nahin, R. L., et al. Evidence-based evaluation of complementary health approaches for pain management in the United States. Mayo Clin Proc. 91 (9), 1292-1306 (2016).
- Bervoets, D. C., et al. Massage therapy has short-term benefits for people with common musculoskeletal disorders compared to no treatment: a systematic review. J Physiother. 61 (3), 106-116 (2015).
- Xu, H., et al. Effectiveness of tui na in treating pain after total knee replacement for knee osteoarthritis. Chinese Tissue Engineering Research. 25 (18), 2840-2845 (2021).
- Ali, A., et al. Massage therapy and quality of life in osteoarthritis of the knee: a qualitative study. Pain Med. 18 (6), 1168-1175 (2017).
- Yoh, S., et al. Intra-articular injection of monoiodoacetate induces diverse hip osteoarthritis in rats, depending on its dose. BMC Musculoskelet Disord. 23 (1), 494-487 (2022).
- Lockwood, S. M., et al. Characterisation of peripheral and central components of the rat monoiodoacetate model of osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 27 (4), 712-722 (2019).
- McCoy, A. M. Animal models of osteoarthritis: Comparisons and key considerations. Vet Pathol. 52 (5), 803-818 (2015).
- Guo, X. Exploring the effect of pushing on cartilage in rats with knee osteoarthritis based on ROCK/LIMK1/Cofilin signaling pathway. Chongqing Medical University. , 42-44 (2022).
- Liu, Z. F., et al. Tuina for peripherally-induced neuropathic pain: A review of analgesic mechanism. Front Neurosci. 16, 1096-1104 (2022).
- Gebremariam, L., et al. Subacromial impingement syndrome–effectiveness of physiotherapy and manual therapy. Br J Sports Med. 48 (16), 1202-1208 (2014).
- Yao, C., et al. Transcriptome profiling of microRNAs reveals potential mechanisms of manual therapy alleviating neuropathic pain through microRNA-547-3p-mediated Map4k4/NF-kappab signaling pathway. J Neuroinflammation. 19 (1), 211-221 (2022).
- Valera-Calero, A., et al. Endocrine response after cervical manipulation and mobilization in people with chronic mechanical neck pain: a randomized controlled trial. Eur J Phys Rehabil Med. 55 (6), 792-805 (2019).
- Kovanur, S. K., et al. Measureable changes in the neuro-endocrinal mechanism following spinal manipulation. Med Hypotheses. 85 (6), 819-824 (2015).
- Colombi, A., Testa, M. The effects induced by spinal manipulative therapy on the immune and endocrine systems. Medicina (Kaunas). 55 (8), 312-314 (2019).
- Afify, A., Mark, H. F. Fluorescence in situ hybridization assessment of chromosome 8 copy number in stage I and stage II infiltrating ductal carcinoma of the breast. Cancer Genet Cytogenet. 97 (2), 101-105 (1997).
- Kirby, B. S., et al. Mechanical influences on skeletal muscle vascular tone in humans: insight into contraction-induced rapid vasodilatation. J Physiol. 583, 861-874 (2007).
- Sefton, J. M., et al. Therapeutic massage of the neck and shoulders produces changes in peripheral blood flow when assessed with dynamic infrared thermography. J Altern Complement Med. 16 (7), 723-732 (2010).
- Chen, B., et al. Aerobic exercise combined with glucosamine hydrochloride capsules inhibited the apoptosis of chondrocytes in rabbit knee osteoarthritis by affecting TRPV5 expression. Gene. 830, 146465 (2022).
- Fang, L., et al. The mechanism of aerobic exercise combined with glucosamine therapy and circUNK in improving knee osteoarthritis in rabbits. Life Sci. 275, 119375 (2021).
- Li, X., et al. Casticin suppresses monoiodoacetic acid-induced knee osteoarthritis through inhibiting HIF-1alpha/NLRP3 inflammasome signaling. Int Immunopharmacol. 86, 106745 (2020).
- Ma, Z., et al. Vanillic acid reduces pain-related behavior in knee osteoarthritis rats Through the inhibition of NLRP3 inflammasome-related synovitis. Front Pharmacol. 11, 599022 (2020).
- Zhang, W., et al. Electroacupuncture ameliorates knee osteoarthritis in rats via inhibiting NLRP3 inflammasome and reducing pyroptosis. Mol Pain. 19, 17448069221147792 (2023).
