Comparația efectelor exercițiilor fizice cu sulfatul de condroitină asupra osteoartritei genunchiului la iepuri

ro.waykun.com - Pași pentru a slăbi mâine

Ning Ma

Laboratorul cheie al Departamentului Provincial de Educație din Heilongjiang pentru prevenirea și tratamentul comun al bolilor animale, Colegiul de Medicină Veterinară, Universitatea Agricolă de Nord-Est, Harbin, 150030 China

Tingting Wang

Lianyu Bie

Yang Zhao

Lidong Zhao

Shai Zhang

Li Gao

Laborator cheie al Departamentului Provincial de Educație din Heilongjiang pentru prevenirea și tratamentul comun al bolilor animale, Colegiul de Medicină Veterinară, Universitatea Agricolă de Nord-Est, Harbin, 150030 China

Jianhua Xiao

Date asociate

Vă rugăm să contactați autorul pentru solicitări de date.

Abstract

fundal

Scopul studiului este de a compara efectele terapiei de efort cu terapia cu sulfat de condroitină (CS) într-un model experimental de osteoartrita (OA).

Metode

Douăzeci și unu de iepuri din Noua Zeelandă au fost împărțiți aleatoriu în patru grupe: grup normal (grup N, n = 3); Grup de control OA (grup C, n = 6); OA plus grupul de medicamente (grupul CS, n = 6); și OA plus grupul de exerciții (grupul E, n = 6). La patru săptămâni după modelare, iepurii au fost supuși exercițiilor fizice (artificiale, 30 min/timp, de 4 ori/săptămână) sau medicamente cu CS (2% CS, 0,3 ml/timp, o dată pe săptămână) timp de 4 săptămâni. Modificările histopatologice ale articulațiilor tratate au fost examinate după colorare. Microscopia electronică cu raze X și scanare a fost utilizată pentru a evalua diferitele terapii examinând suprafețele și spațiile articulare ale cartilajului articular. RT-qPCR a fost utilizat pentru a evalua expresia genelor condrogenice, inclusiv Col2, Col10, mmp-13, il-1β, adamats-5 și acan în grupurile experimentale.

Rezultate

Histologia a arătat că ambele grupuri de tratament au condus la cartilaj care era în stare bună, cu un număr crescut de condrocite, iar rezultatele microscopiei electronice cu raze X și scanare au arătat că efectul terapeutic al terapiei de efort este echivalent cu terapia CS, cartilajul articular de suprafață a fost plat, iar stratul de cartilaj se subția. Toate grupurile tratate au indus expresia Col10 și Col2 și au scăzut expresia mmp-13, il-1β și adamats-5 în comparație cu grupurile martor. Expresia acanului a fost reglată în sus în grupul E și reglată în jos în grupul CS. Mai mult, expresia Col10 a fost mai mare și il-1β a fost mai mică în grupul de exerciții, comparativ cu cea a grupului CS.

Concluzie

Aceste rezultate indică faptul că exercițiul are un efect pozitiv asupra comparării OA cu CS și oferă, de asemenea, referință pentru modul de mișcare pentru a îmbunătăți funcția.

fundal

Osteoartrita (OA), una dintre cele mai frecvente afecțiuni cronice, este o boală cronică degenerativă a articulațiilor caracterizată prin degenerare și eroziune a cartilajului, fibroză și formarea osteofitelor, ducând la durere și dizabilitate în cele mai grave cazuri [1].

Modificările timpurii ale cartilajului articular în OA se caracterizează prin pierderea proteoglicanului și o reducere a expresiei genei colagenului 2 (Col2) fără modificări ale regularității structurii țesutului articular [2]. În schimb, expresia PCNA, Ki67 și a matricei metaloproteinazei 13 (mmp-13) sunt semnificativ crescute [3-5], pe lângă observațiile modificărilor condrocitelor similare cu etapele hipertrofiei celulare [6, 7]. OA severă se manifestă în principal ca fisuri ale suprafeței cartilajului sau fibroză și defecte ale cartilajului cu structura bandată în tulburare [8]. Există fisuri în zona fibrotică, care se extind în zona calcificată, însoțite de pierderea severă a proteoglicanului și degradarea Col2 [9] și reglarea ascendentă a expresiei mmp-13 și mmp-2 [10]. Expresia genelor legate de diferențierea terminală a condrocitelor a fost găsită în grupurile de celule din jurul fisurilor, cum ar fi Col2, colagen 10 (Col10) și TGF-β3 [11].

Există multe modalități de a trata OA, inclusiv slăbirea la pacienții supraponderali, medicamente, intervenții non-farmacologice și intervenții chirurgicale. În ultimii 15 ani, focalizarea tratamentului a fugit pentru a trece la tratamentul non-medical. În general, se crede că exercițiile fizice pot reduce durerile articulare și pot îmbunătăți funcția articulară. Latham și Liu sugerează că exercițiile fizice pot întări cvadricepsul [12], ceea ce reduce efectiv durerea membrelor inferioare și îmbunătățește funcția articulară [13] și Bennell și colab. cred că cheia tratamentului OA este restabilirea funcției articulare [14, 15]. Iijima și colab. exercițiul moderat studiat poate preveni, de asemenea, OA de a provoca leziuni ale țesuturilor articulare [16]. Sulfatul de condroitină (CS), un medicament cu acțiune lentă pentru tratamentul artritei, are un efect antiinflamator prin reducerea sintezei enzimelor proteolitice și asociate inflamației și a citokinelor proinflamatorii [17, 18]. În 2010, Societatea Internațională a OA a subliniat că CS nu numai că reduce simptomele OA, ci și modifică structura cartilajului după injectarea prelungită, astfel încât este mai avantajoasă în terapia OA [19].

Această lucrare studiază dacă exercițiul are o anumită stimulare asupra cartilajului, excluzând efectul modificărilor musculare, al greutății, al încărcării articulațiilor și așa mai departe; duce la unele modificări la suprafața cartilajului, cum ar fi colagen, polizaharide și condrocite; și în cele din urmă atinge scopul tratamentului artritei. CS pare să acționeze ca un agent protector al cartilajului în tratamentul OA, deci poate fi utilizat ca grup de control pozitiv, pentru a studia efectul exercițiului fizic asupra tratamentului artritei utilizând tehnici clinice, histologice și genetice.

Metode

Animale și chirurgie

Iepurii din Noua Zeelandă (n = 21) cu o greutate corporală în intervalul 2,5 ± 0,5 kg au fost folosiți în studiu. Iepurii au postit 12 ore înainte de operație și apoi au fost anesteziați cu eter. Au fost împărțiți în mod aleatoriu în patru grupuri. Cu excepția grupului normal (N, n = 3), iepurii au devenit osteoartritici conform modelului Hulth-Telhag [20]; după cum s-a descris anterior, partea medială a capsulei articulare a fost deschisă fără tăierea suprafeței articulare și ligamentul încrucișat anterior a fost tăiat și o porțiune a meniscului îndepărtată, în condiții sterile. Grupul normal a avut o operație falsă. Penicilina și streptomicina (Yocon Biotechnology Co., Ltd., China) au fost administrate de două ori pe zi timp de 3 zile post-operator pentru a evita infecția legată de intervenția chirurgicală. După 4 săptămâni, iepurii au fost repartizați aleatoriu diferitelor grupuri.

Tratament

Iepurii au fost împărțiți în mod aleatoriu în trei grupuri după ce modelele de artrită au fost stabilite cu succes. Iepurii din grupul 2% CS (CS, n = 6, 30 min/timp) au fost injectați cu 0,3 ml CS (Biosharp, China) o dată pe săptămână. În grupul de exerciții (E, n = 6), puneți banda de alergare electrică pentru animale cu capul în jos, iar iepurii erau întinși pe tablă, faceți-o să fie exercitată pasiv timp de 30 de minute, de patru ori pe săptămână. Animalele din grupul martor (C, n = 6, soluție salină) au servit drept control și au fost menținute ca un control osteoartritic și nu li s-a administrat niciun tratament.

Histologie

După 34 de zile de tratament, cartilajul articular din partea mijlocie a regiunii portante a fost ras cu un bisturiu. Secțiunile au fost înghețate și depozitate în azot lichid dacă programarea este necesară. Unele bucăți au fost fixate în soluție de formaldehidă 10% apoi încorporate în parafină, apoi colorate în cele din urmă cu hematoxilină eozină (HE), albastru de toluidină și albastru alcan și pregătite pentru microscopie ușoară conform procedurilor standard.

Evaluarea cu raze X

Imagini antero-posterioare și stâng-laterale au fost efectuate pe articulațiile genunchiului animalelor după 34 de zile de tratament, utilizând raze X și radiografie digitală directă (DR), pentru a estima gradul de degradare a cartilajului și reducerea spațiului articular sub anestezie. Expunerea la raze X a fost efectuată la 300 MA, 50 kV cu un timp de expunere de 0,03 s și o distanță de tub de 100 cm la film pentru proiecția AP.

Microscopie prin scanare electronica

După sacrificiu, genunchii picioarelor posterioare ale animalelor au fost disecați în condiții sterile. S-a recoltat țesut femural medial de 0,4 mm × 0,4 mm × 0,2 mm, scufundat într-o soluție sterilă de 0,9% NaCI la temperatura camerei pentru a preveni oxidarea. Toate cele trei grupuri au fost fixate în paraformaldehidă 4% timp de 2 zile, apoi au fost scufundate în OsO4 timp de 2 ore. Probele au fost transferate într-un uscător cu punct critic, apoi acoperite cu aur pentru a genera un strat gros de 18 nm. Modificările microstructurii au fost determinate folosind microscopia electronică cu scanare (SEM).

Analiza RT-qPCR

ARN-ul total a fost extras cu reactiv Trizol® (TransGen Biotech, Beijing, China) conform instrucțiunilor producătorului. Transcrierea inversă a fost efectuată folosind PrimeScriptTM RT Master Mix (Takara) conform instrucțiunilor producătorului. ADNc rezultat a fost utilizat pentru a amplifica Col2, Col10, acan, mmp-13, interleukin-1β (IL-1β) și ADAM metalopeptidază cu trombospondină de tip 5 (admats-5) transcripție. Grundele au fost sintetizate de Comate Bioscience Company Limited (Beijing, China) și sunt prezentate în Tabelul 1. Amplificarea cantitativă a reacției în lanț a polimerazei cu transcripție inversă (RT-qPCR) a fost efectuată folosind SYBR green master mix (Toyobo) într-un LightCycler 2.0 (Toyobo) folosind următoarele condiții: pre-incubație la 95 ° C timp de 30 s; 45 de cicluri de amplificare cu denaturare la 95 ° C timp de 5 s, recoacere la 57 ° C timp de 20s și extindere la 72 ° C timp de 20 s; și 1 ciclu de curbe de topire la 95 ° C timp de 0 s, 65 ° C timp de 15 s. În cele din urmă, a fost efectuată o etapă de răcire la 40 ° C timp de 30 de secunde. Toate probele au fost efectuate în trei exemplare. După fiecare reacție, a fost înregistrat numărul de cicluri necesare pentru depășirea valorii pragului (Ct), reflectând măsurători cinetice exponențiale.

tabelul 1

Transcrieri și secvențe ale fiecărui primer utilizat în RT-qPCR

Număr GeneNCBI Primer Forward, 5 ′ - 3 ′ Primer invers, 5 ′ - 3 ′

GAPDH	KJ_875954.1	CCCTCAATGACCACTTTGTG	GGTTTGAGGGCTCTTACT CCT
Col2	S_83370	GCACCCATGGACATTGGAGG	AGCCCCGCACGGTCTTGCTT
Col10	> XM_002714724	GAAAACCAGGCTATGGAACC	GCTCCTGTAAGTCCCTGTTGTC
MMP-13	NM_1082037	TTCGAGTCATGCCACAAAT	TAAGCTTTGCCCTGAAACCT
IL-1β	> NM_001082201	TGACGGCCTGAGAACTTTCT	CATACGTGCCAGACAACACC
ADAMTS-5	AF_247708	CAGTGTTCTCGCTCTTGTGG	CTGGGTGCAGGGTTATTGC
Aggrecan	L_38480	ATGGCTTCCACCAGTGCG	CGGATGCCGTAGGTTCTCA

Col2 colagen 2, mmp-13 matrice metaloproteinază 13, Col10 colagen 10, IL-1β interleukină-1β, ADAMTS-5 ADAM metalopeptidază cu motiv de trombospondină tip 5

Analiza datelor

Metoda 2-ΔΔCt a fost adoptată pentru a calcula concentrațiile relative de mARN față de gliceraldehidă-3-fosfat dehidrogenază (GAPDH) ca genă de referință [21]. Toate datele au fost analizate statistic folosind software-ul Graph Pad Prism v7.0 (Graph Pad Software, Inc., La Jolla, CA, SUA). Datele sunt exprimate ca medie ± deviație standard (SD). Analiza semnificației a fost calculată utilizând analiza de varianță în două direcții (ANOVA). Diferențele având p 1), rezultând o modificare a histologiei, în concordanță cu aceste modificări morfologice. Condrocitele normale secretă o matrice de cartilaj care comprimă în principal fibrele de colagen II și proteoglicanii. În cazul degenerescenței sau necrozei condrocitelor, acestea secretă proteoglican anormal sau nu mai secretă deloc, dovadă fiind pierderea colorării cu albastru de toluidină sau vopsirea inegală [22, 23]. Colorația HE, albastru alcian și albastru toluidină au fost efectuate pentru a observa histomorfologia țesutului (Fig. 2). Matricea normală a cartilajului a fost constant colorată, condrocitele au fost aranjate în ordine, iar liniile de maree erau intacte. Cartilajul din grupul martor a fost în mod semnificativ subțiat și osul subcondral ușor mărit. Se poate observa din colorarea cu albastru de toluidină că suprafața cartilajului a fost netedă în grupurile CS și E cu linii parțiale de decolorare și maree care au fost clar comparate cu cele ale grupului de control. Numărul celulelor de cartilaj din grupurile E și CS a fost semnificativ mai mare decât în grupul C, la fel ca și grosimea stratului de cartilaj. Colorarea HE a arătat că suprafața cartilajului în grupurile de exerciții și CS a fost neregulată, iar condrocitele au fost dezordonate și au prezentat dovezi de mitoză și proliferare.

Vedere macroscopică a cartilajului articular al iepurelui. A Condilii femurali ai articulațiilor genunchiului grupului Normal nu au avut nicio deteriorare a cartilajului. b Grupul de control a prezentat modificări patologice evidente, inclusiv proliferarea cartilajului, expunerea la os subcondral și hiperplazia cartilajului. c Grupul CS a avut o zonă relativ uniformă, cu niște cratere mici și aspect de fisuri. d Caracteristicile de performanță ale grupului E sunt eroziunea cartilajului și umflarea condililor femurali

Analiza histologică a cartilajului articular

Severitatea modificărilor histologice în țesuturi a fost evaluată folosind scorurile Mankin [24]. Conform scorului, diferențele dintre grupurile CS și E nu au fost clare. Scorurile medii pentru control, CS, exerciții și grupuri normale au fost de 12,5 ± 2,8, 6,0 ± 0,8, 7,5 ± 1,5 și 0,0 ± 0,0 la 34 de zile, respectiv (Fig. 3), indicând faptul că modificările severe până la ușoare reprezentând Au fost observate OA, în concordanță cu modificările histologice.

Scala Mankin pentru distrugerea articulațiilor (a - d). Datele sunt media ± SD a trei iepuri pentru fiecare grup. * p 4 a). Conform analizei cu raze X, suprafața a fost netedă și continuă (Fig. 5 a). Cei din grupul de control s-au deteriorat semnificativ cu un aspect dur, unde suprafața avea fisuri care s-au lărgit și fibre de colagen care au fost expuse, libere, rupte și întoarse în sus (Fig. (Fig. 4b). 4 b). Așa cum se arată în FIG. Fig.5b, 5b, formarea proliferării cartilajului și a defectelor suprafeței cartilajului și subțierea stratului de cartilaj pot fi văzute indirect din radiografie, distanța devenind mai mare. În grupul CS, suprafața cartilajului articular nu mai era plană, cu o textură ridată vizibil răsucită și o formă ușor concavă (Fig. (Fig. 4c). 4 c). Imaginile radiografice ale articulațiilor din grupul CS au arătat că au atașamente de material cu densitate redusă (Fig. (Fig. 5c). 5 c). În grupul E, fibrele de colagen au fost complet expuse și rupte dând aspectul unei suprafețe aspre de cartilaj (Fig. (Fig. 4d). 4 d). Pe suprafața cartilajului articular s-au format osteofite mici, iar spațiul lărgit al articulației s-a îmbunătățit după tratamentul cu CS sau exercițiu (Fig. 5 c, d).

Vedere microscopie electronică de scanare a suprafeței cartilajului proaspăt. A Grupul normal a fost uniform fără scinduri sau lacune. b Grupul de control a avut secțiuni profunde la suprafață. c Cartilajul de la iepuri la care s-a administrat sulfat de condroitină (CS) a fost relativ uniform, cu o textură ridată vizibil răsucită în alte zone. d Iepurii care au exercitat (grupul E) au avut o suprafață relativ aspră

Popular

Citesc acum