A kondroitin-szulfáttal végzett testmozgás hatása a nyulak térdízületének osteoarthritisére

Absztrakt

Háttér

A vizsgálat célja a kondroitin-szulfát (CS) terápiával végzett edzésterápia hatásainak összehasonlítása az osteoarthritis (OA) kísérleti modelljében.

Mód

Huszonegy új-zélandi nyulat véletlenszerűen négy csoportba osztottak: normál csoportba (N csoport, n = 3); OA kontrollcsoport (C csoport, n = 6); OA plusz gyógyszercsoport (CS csoport, n = 6); és OA plusz edzéscsoport (E csoport, n = 6). Négy héttel a modellezés után a nyulakat testedzésnek vetették alá (mesterséges, 30 perc/idő, 4-szer/hét), vagy CS-vel (2% CS, 0,3 ml/idő, egyszer/hét) 4 hétig gyógykezelték őket. A festés után megvizsgáltuk a kezelt ízületek hisztopatológiai változásait. Röntgen- és pásztázó elektronmikroszkópiát alkalmaztunk a különböző terápiák értékelésére az ízületi porc felületeinek és ízületi tereinek vizsgálatával. RT-qPCR-t alkalmaztunk a kondrogén génexpresszió értékelésére, beleértve a Col2, Col10, mmp-13, il-1β, adamats-5 és acan kísérleti csoportokban.

Eredmények

A szövettan azt mutatta, hogy mindkét kezelési csoport jó állapotú porcot eredményezett, megnövekedett számú kondrocita volt, a röntgen- és pásztázó elektronmikroszkópos eredmények azt mutatták, hogy a testgyakorlat terápiás hatása egyenértékű a CS-terápiával, a felületi ízületi porc lapos volt, és a porcréteg elvékonyodott. Valamennyi kezelt csoport indukálta a Col10 és Col2 expresszióját, és csökkentette az mmp-13, il-1β és az adamats-5 expresszióját a kontroll csoporthoz képest. Az acan expresszióját az E csoportban felülszabályozták, a CS csoportban pedig csökkentek. Továbbá a Col10 expressziója magasabb és az il-1β alacsonyabb volt az edzéscsoportban, mint a CS csoportban.

Következtetés

Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a testmozgás pozitív hatással van az OA-ra a CS-hez képest, és a mozgásmódra is utal a funkció javítása érdekében.

Háttér

Az osteoarthritis (OA), az egyik leggyakoribb krónikus állapot, egy krónikus degeneratív ízületi betegség, amelyet porc degeneráció és erózió, fibrózis és oszteofita képződés jellemez, ami a legrosszabb esetekben fájdalomhoz és fogyatékossághoz vezet [1].

Az OA ízületi porcjának korai változásait a proteoglikán elvesztése és a kollagén 2 (Col2) gén expressziójának csökkenése jellemzi, anélkül, hogy az ízületi szövet szerkezetének szabályossága megváltozna [2]. Ezzel szemben a PCNA, Ki67 és a mátrix metalloproteinase 13 (mmp-13) expressziója jelentősen megnő [3,4,5], a sejtek hipertrófiájának stádiumaihoz hasonló kondrocita változások megfigyelésén túl [6, 7]. A súlyos OA főleg porc felületi repedésekként vagy fibrózisként és a porc hibáiként jelentkezik, sávos szerkezetű rendellenességben [8]. A fibrotikus területen repedések vannak, amelyek a meszes zónáig terjednek, a proteoglikán súlyos elvesztésével és a Col2 lebomlásával jár együtt, valamint az mmp-13 és az mmp-2 expressziójának felülszabályozása [10]. A kondrociták terminális differenciálódásával kapcsolatos gének expresszióját a repedések körüli sejtcsoportokban találták meg, mint például a Col2, a kollagén 10 (Col10) és a TGF-β3 [11].

Az OA kezelésének számos módja van, beleértve a túlsúlyos betegek fogyását, gyógyszeres kezelést, nem farmakológiai beavatkozásokat és műtétet. Az elmúlt 15 év során a kezelés fókusza a nem gyógyszeres kezelésre vált. Általában úgy gondolják, hogy a testmozgás csökkentheti az ízületi fájdalmat és javíthatja az ízület működését. Latham és Liu szerint a testmozgás erősítheti a quadricepszet [12], amely hatékonyan csökkenti az alsó végtag fájdalmát és javítja az ízületi funkciókat [13], valamint Bennell és mtsai. hisz az OA kezelésének kulcsa az ízületi működés helyreállítása [14, 15]. Iijima et al. tanulmányozott mérsékelt testmozgás megakadályozhatja az OA-t is az ízületi szövetkárosodásban [16]. A kondroitin-szulfát (CS), az ízületi gyulladás kezelésére szolgáló lassú hatású gyógyszer, gyulladáscsökkentő hatású, mivel csökkenti a proteolitikus és gyulladással kapcsolatos enzimek és a gyulladásgátló citokinek szintézisét [17, 18]. 2010-ben az OA Nemzetközi Társaság rámutatott, hogy a CS nemcsak csökkenti az OA tüneteit, hanem hosszan tartó injekció után módosítja a porc szerkezetét is, így előnyösebb az OA terápiájában [19].

Ez a tanulmány azt vizsgálja, hogy a testmozgás stimulálja-e valamilyen módon a porcot, kivéve az izomváltozások, a súly, az ízületi terhelés és így tovább; néhány változáshoz vezet a porc felületén, például kollagén, poliszacharid és kondrociták; és végül eléri az ízületi gyulladás kezelésének célját. Úgy tűnik, hogy a CS a porc védő ágenseként működik az OA kezelésében, ezért pozitív kontrollcsoportként alkalmazható a testmozgás hatásának tanulmányozására az ízületi gyulladás kezelésére klinikai, szövettani és genetikai technikák alkalmazásával.

Mód

Állatok és műtét

Új-zélandi nyulak (n = 21) 2,5 ± 0,5 kg testtömegű testet használtunk a vizsgálatban. A nyulak 12 órán át böjtöltek a műtét előtt, majd éterrel altatták őket. Véletlenszerűen négy csoportra osztották őket. Kivéve a normál csoportot (N, n = 3), a nyulakat osteoarthritissé tették a Hulth-Telhag modell szerint [20]; amint azt korábban leírtuk, az ízületi kapszula mediális oldalát az ízületi felület elvágása nélkül kinyitottuk, az elülső keresztszalagot levágtuk és a meniszkusz egy részét steril körülmények között eltávolítottuk. A normális csoportnak álszolgáltatása volt. Penicillint és sztreptomicint (Yocon Biotechnology Co., Ltd., Kína) a műtét után 3 napon keresztül naponta kétszer adtunk be, hogy elkerüljük a műtéttel kapcsolatos fertőzéseket. 4 hét elteltével a nyulakat véletlenszerűen osztották be a különböző csoportokba.

Kezelés

A nyulakat véletlenszerűen három csoportba osztották, miután az ízületi gyulladásos modelleket sikeresen megállapították. Nyulak a 2% CS csoportban (CS, n = 6, 30 perc/idő) hetente egyszer 0,3 ml CS-ot (Biosharp, Kína) injektáltunk. A gyakorlócsoportban (E, n = 6), tegye fel az elektromos állat futópadot fejjel lefelé, és a nyulak a deszkán hevertek, majd hetente négyszer 30 percig passzívan gyakorolják. A kontrollcsoport (C, n = 6, fiziológiás sóoldat) állatok kontrollként szolgáltak, osteoarthritikus kontrollként tartották fenn őket, és semmilyen kezelést nem kaptak.

Szövettan

34 napos kezelés után a teherhordó régió középső részéből az ízületi porcot szikével borotválták le. A szakaszokat lefagyasztották és folyékony nitrogénben tárolták, ha az ütemezés úgy kívánta. Néhány darabot 10% -os formaldehid-oldatban rögzítettünk, majd paraffinba ágyazottuk, majd hematoxilin-eozinnal (HE), toluidinkékkel és alcan-kékkel festettük, és a standard eljárások szerint fénymikroszkópiára készítettük őket.

Röntgenvizsgálat

Az állatok térdízületein 34 napos kezelés után anterioposterior és bal oldali képeket készítettünk röntgensugár és közvetlen digitális röntgen (DR) alkalmazásával, hogy megbecsüljük a porc degradációjának mértékét és az ízületi tér csökkenését altatásban. A röntgen expozíciót 300 MA, 50 kV feszültségen, 0,03 másodperces expozíciós idővel és 100 cm-es cső-film távolsággal végezték az AP vetítéséhez.

Pásztázó elektronmikroszkóp

Feláldozás után az állatok hátsó lábainak térdeit steril körülmények között boncoltuk. A középső 0,4 mm × 0,4 mm × 0,2 mm méretű combcsontszövetet összegyűjtöttük, szobahőmérsékleten 0,9% NaCl steril oldatba merítettük, hogy megakadályozzuk az oxidációt. Mindhárom csoportot 4% paraformaldehidben rögzítettük 2 napig, majd 2 órán át OsO4-be merítettük. A mintákat egy kritikus pont szárítóba vittük át, majd arannyal bevonva 18 nm vastag bevonatot kaptunk. A mikrostruktúra változásait pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) határoztuk meg.

RT-qPCR elemzés

A teljes RNS-t Trizol® reagenssel (TransGen Biotech, Peking, Kína) extraháltuk a gyártó utasításainak megfelelően. A reverz átírást PrimeScript TM RT Master Mix (Takara) alkalmazásával hajtottuk végre a gyártó utasításai szerint. A kapott cDNS-t a Col2, Col10, acan, mmp-13, interleukin-1β (IL-1β) és az ADAM metallopeptidáz amplifikálására használtuk, 5-ös típusú trombospondin motívummal (admats-5) transzkripcióval. A primereket a Comate Bioscience Company Limited (Peking, Kína) szintetizálta, és az 1. táblázatban mutatjuk be. A kvantitatív reverz transzkripciós polimeráz láncreakció (RT-qPCR) amplifikációt SYBR green master mix (Toyobo) alkalmazásával hajtottuk végre egy LightCycler 2.0 (Toyobo) alkalmazásban. a következő feltételek alkalmazásával: előinkubálás 95 ° C-on 30 másodpercig; 45 amplifikációs ciklus denaturálással 95 ° C-on 5 másodpercig, hevítés 57 ° C-on 20 másodpercig, és hosszabbítás 72 ° C-on 20 másodpercig; és 1 olvadási görbe ciklus 95 ° C-on 0 másodpercig, 65 ° C-on 15 másodpercig. Végül hűtési lépést hajtunk végre 40 ° C-on 30 másodpercig. Az összes mintát három példányban végeztük. Minden reakció után rögzítettük a küszöbérték (Ct) túllépéséhez szükséges ciklusok számát, tükrözve az exponenciális kinetikai méréseket.

Adatelemzés

A 2-ΔΔCt módszert a relatív mRNS-koncentrációk kiszámítására a gliceraldehid-3-foszfát-dehidrogenáz (GAPDH), mint referenciagén [21] ellen végeztük. Az összes adatot statisztikailag elemeztük a Graph Pad Prism v7.0 szoftverrel (Graph Pad Software, Inc., La Jolla, CA, USA). Az adatokat átlag ± szórásként (SD) fejezzük ki. A szignifikancia elemzését kétirányú varianciaanalízissel (ANOVA) számoltuk. Különbségek, amelyek o

Eredmények

A kísérleti csoportokból véletlenszerűen két nyulat választottak ki röntgenfelvételhez, azonos körülmények között. Az ízületi üreg szűkülete volt megfigyelhető a normál térdekhez képest, ami azt bizonyítja, hogy az OA kísérleti modellje sikeres volt.

A szöveti morfológia és szövettan értékelése

Makroszkópos nézet nyúl izületi porc. a A Normal csoport térdízületeinek femorális kondíliái nem romlottak a porcban. b A kontrollcsoport nyilvánvaló kóros változásokat mutatott, beleértve a porcproliferációt, a subchondralis csont expozícióját és a porc hyperplasia-t. c A CS csoportnak viszonylag egyenletes területe volt, néhány apró kráterrel és repedésekkel. d Az E csoport teljesítményjellemzői a porc eróziója és a femor kondíliák duzzanata