Резюме

Заден план

Целта на изследването е да се сравнят ефектите от упражненията с хондроитин сулфат (CS) в експериментален модел на остеоартрит (ОА).

Методи

Двадесет и един новозеландски зайци бяха разделени на случаен принцип в четири групи: нормална група (N група, н = 3); ОА контролна група (С група, н = 6); OA плюс група лекарства (група CS, н = 6); и ОА плюс група за упражнения (Е група, н = 6). Четири седмици след моделирането, зайците бяха подложени на упражнения (изкуствени, 30 минути/време, 4 пъти/седмица) или медикаменти с CS (2% CS, 0,3 ml/време, веднъж седмично) в продължение на 4 седмици. Хистопатологичните промени в третираните стави бяха изследвани след оцветяване. Използвана е рентгенова и сканираща електронна микроскопия за оценка на различните терапии чрез изследване на повърхностите и ставните пространства на ставния хрущял. RT-qPCR е използван за оценка на хондрогенната генна експресия, включително Col2, Col10, mmp-13, il-1β, адамат-5 и акан в експерименталните групи.

Резултати

Хистологията показа, че и двете лечебни групи водят до хрущял, който е в добро състояние, с увеличен брой хондроцити, а резултатите от рентгеновата и сканираща електронна микроскопия показват, че терапевтичният ефект от упражненията е еквивалентен на терапията с КС, повърхностният ставен хрущял е плосък, а хрущялният слой се изтънява. Всички третирани групи индуцират експресията на Col10 и Col2 и намаляват експресията на mmp-13, il-1β и адамати-5 в сравнение с контролните групи. Експресията на acan е регулирана в регулаторна група в групата Е и понижена в групата CS. Освен това, експресията на Col10 е по-висока и il-1β е по-ниска в групата за упражнения в сравнение с тази на CS групата.

Заключение

Тези резултати показват, че упражнението има положителен ефект върху OA в сравнение с CS, а също така предоставя справка за режима на движение за подобряване на функцията.

Заден план

Остеоартритът (ОА), едно от най-често срещаните хронични състояния, е хронично дегенеративно ставно заболяване, характеризиращо се с дегенерация и ерозия на хрущяла, фиброза и образуване на остеофити, което води до болка и увреждане в най-лошите случаи [1].

Ранните промени в ставния хрущял при ОА се характеризират със загуба на протеогликан и намаляване на експресията на гена на колаген 2 (Col2) без никакви промени в редовността на структурата на ставната тъкан [2]. За разлика от тях, експресията на PCNA, Ki67 и матричната металопротеиназа 13 (mmp-13) са значително увеличени [3,4,5], в допълнение към наблюденията на хондроцитни промени, подобни на етапите на клетъчната хипертрофия [6, 7]. Тежката ОА се проявява главно като повърхностни хрущялни пукнатини или фиброза и дефекти в хрущяла с ивичеста структура в разстройство [8]. Има пукнатини във фиброзната област, простиращи се до калцифицираната зона, придружени от тежка загуба на протеогликан и разграждане на Col2 [9], и регулиране на експресията на mmp-13 и mmp-2 [10]. Експресията на гени, свързани с крайната диференциация на хондроцитите, е намерена в клетъчни клъстери около пукнатините, като Col2, колаген 10 (Col10) и TGF-β3 [11].

Има много начини за лечение на ОА, включително отслабване при пациенти с наднормено тегло, лекарства, нефармакологични интервенции и хирургия. През последните 15 години фокусът на лечението започна да се измества към немедицинско лечение. Обикновено се смята, че упражненията могат да намалят болката в ставите и да подобрят функцията на ставите. Latham и Liu предполагат, че упражненията могат да укрепят квадрицепсите [12], което ефективно намалява болката в долните крайници и подобрява функцията на ставите [13], и Bennell et al. вярват, че ключът към лечението на ОА е възстановяването на ставната функция [14, 15]. Iijima и сътр. изследваното умерено упражнение също може да попречи на ОА да причини увреждане на ставната тъкан [16]. Хондроитин сулфат (CS), бавно действащо лекарство за лечение на артрит, има противовъзпалителен ефект, като намалява синтеза на протеолитични и свързани с възпалението ензими и провоспалителни цитокини [17, 18]. През 2010 г. Международното общество на ОА посочи, че CS не само намалява симптомите на ОА, но също така модифицира структурата на хрущяла след продължително инжектиране, така че да е по-изгодно в терапията на ОА [19].

Тази статия изследва дали упражнението има някаква стимулация върху хрущяла, с изключение на ефекта от мускулни промени, тегло, натоварване на ставите и т.н. води до някои промени в повърхността на хрущяла като колаген, полизахарид и хондроцити; и в крайна сметка постига целта за лечение на артрит. CS изглежда действа като защитен агент на хрущяла при лечението на ОА, така че може да се използва като положителна контролна група за изследване на ефекта от упражненията върху лечението на артрит, използвайки клинични, хистологични и генетични техники.

Методи

Животни и хирургия

Зайци от Нова Зеландия (н = 21) с телесно тегло в диапазона 2,5 ± 0,5 kg са използвани в проучването. Зайците гладуват 12 часа преди операцията и след това се анестезират с етер. Те бяха разделени на случаен принцип в четири групи. С изключение на нормалната група (N, н = 3), зайците са направени остеоартритни съгласно модела на Hulth-Telhag [20]; както е описано по-горе, медиалната страна на ставната капсула се отваря, без да се реже ставната повърхност и се прерязва предната кръстна връзка и се отстранява част от менискуса при стерилни условия. Нормалната група имаше фалшива операция. Пеницилин и стрептомицин (Yocon Biotechnology Co., Ltd., Китай) се прилагат два пъти дневно в продължение на 3 дни след операцията, за да се избегне инфекция, свързана с операция. След 4 седмици зайците бяха разпределени на случаен принцип в различните групи.

Лечение

Зайците бяха разделени на случаен принцип в три групи, след като моделите за артрит бяха успешно установени. Зайци в групата с 2% CS (CS, н = 6, 30 минути/време) се инжектират с 0,3 ml CS (Biosharp, Китай) веднъж седмично. В групата за упражнения (E, н = 6), поставете електрическата бягаща пътека с главата надолу и зайците лежат на дъската, направете я пасивно упражняване в продължение на 30 минути, четири пъти седмично. Контролната група (C, н = 6, физиологичен разтвор) животни са служили за контрол и са били поддържани като остеоартритни контроли и не са получавали никакво лечение.

Хистология

След 34 дни лечение, ставният хрущял от средната част на носещата област беше обръснат със скалпел. Секциите бяха замразени и съхранявани в течен азот, ако се изискваше график. Някои парчета бяха фиксирани в 10% разтвор на формалдехид, след това вградени в парафин, след това накрая оцветени с хематоксилин еозин (HE), толуидин синьо и алкан синьо и подготвени за светлинна микроскопия съгласно стандартни процедури.

Рентгенова оценка

Антериопостериорни и ляво-странични изображения бяха извършени върху колянните стави на животни след 34 дни лечение, с помощта на рентгенови лъчи и директна цифрова рентгенография (DR), за да се оцени степента на деградация на хрущяла и намаляване на ставното пространство под анестезия. Излагането на рентгенови лъчи беше проведено при 300 MA, 50 kV с време на експозиция 0,03 s и 100-сантиметрова тръба до филмово разстояние за проекция на AP.

Сканираща електронна микроскопия

След жертвоприношение коленете на задните крака на животните се дисектират в стерилни условия. Взема се медиална тъкан на бедрената кост с размери 0,4 mm × 0,4 mm × 0,2 mm, потопена в стерилен разтвор от 0,9% NaCl при стайна температура, за да се предотврати окисляването. И трите групи бяха фиксирани в 4% параформалдехид в продължение на 2 дни, след което бяха потопени в OsO4 за 2 часа. Пробите се прехвърлят в сушилня с критична точка, след което се покриват със злато, за да се получи покритие с дебелина 18 nm. Промените в микроструктурата бяха определени с помощта на сканираща електронна микроскопия (SEM).

RT-qPCR анализ

Общата РНК се екстрахира с Trizol® Reagent (TransGen Biotech, Пекин, Китай) съгласно инструкциите на производителя. Обратната транскрипция беше извършена с помощта на PrimeScript TM RT Master Mix (Takara) в съответствие с инструкциите на производителя. Получената cDNA се използва за усилване на Col2, Col10, acan, mmp-13, интерлевкин-1β (IL-1β) и ADAM металопептидаза с транскрипция на тромбоспондин тип 5 (admats-5). Праймерите са синтезирани от Comate Bioscience Company Limited (Пекин, Китай) и са показани в Таблица 1. Количественото усилване на полимеразната верижна реакция с обратна транскрипция (RT-qPCR) се извършва с помощта на SYBR green master mix (Toyobo) в LightCycler 2.0 (Toyobo) като се използват следните условия: предварителна инкубация при 95 ° C за 30 s; 45 цикъла на усилване с денатурация при 95 ° C за 5 s, отгряване при 57 ° C за 20s и удължаване при 72 ° C за 20 s; и 1 цикъл на криви на стопяване при 95 ° C за 0 s, 65 ° C за 15 s. Накрая беше извършен етап на охлаждане при 40 ° С за 30 s. Всички проби бяха извършени в три екземпляра. След всяка реакция се записва броят на циклите, необходими за превишаване на праговата (Ct) стойност, отразяваща експоненциални кинетични измервания.

Анализ на данни

Методът 2 -ΔΔCt е приет за изчисляване на относителни концентрации на иРНК срещу глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа (GAPDH) като референтен ген [21]. Всички данни са анализирани статистически с помощта на софтуера Graph Pad Prism v7.0 (Graph Pad Software, Inc., La Jolla, CA, USA). Данните са изразени като средно ± стандартно отклонение (SD). Анализът на значимостта беше изчислен с помощта на двупосочен дисперсионен анализ (ANOVA). Разлики като стр

Резултати

Два заека бяха избрани на случаен принцип от експерименталните групи за рентгенова фотография, използвайки същите условия. Наблюдавано е стесняване на ставната кухина в сравнение с нормалните колене, което доказва, че експерименталният модел на ОА е успешен.

Оценка на тъканната морфология и хистология

ефектите

Макроскопски изглед на заешки ставен хрущял. а Бедрените кондили на коленните стави от групата Normal не са имали влошаване на хрущяла. б Контролната група показа очевидни патологични промени, включително пролиферация на хрущяла, експозиция на субхондрална кост и хрущялна хиперплазия. ° С Групата CS имаше относително еднаква площ с някои малки кратери и появата на пукнатини. д Ефективните характеристики на групата Е са ерозия на хрущяла и подуване на бедрените кондили