Summary

무릎 골관절염의 토끼 모델에 대한 Tuina 개입

Published: August 25, 2023
doi:

Summary

이 프로토콜은 무릎 골관절염의 토끼 모델에서 Tuina 중재 방법을 설명합니다.

Abstract

무릎 골관절염(KOA)은 주로 무릎 관절의 연골과 주변 연조직의 퇴행성 변화를 특징으로 합니다. KOA 치료에 대한 Tuina의 효능은 확인되었지만 근본적인 메커니즘에 대한 조사가 필요합니다. 본 연구는 투이나로 처리한 과학적으로 실현 가능한 KOA 토끼 모델을 확립하여 근본적인 기전을 밝히는 것을 목표로 한다. 이를 위해 생후 6개월 된 정상 등급의 수컷 뉴질랜드 수컷 토끼 18마리를 가짜, 모델, 투이나 그룹으로 무작위 나누고 각 그룹에 6마리의 토끼를 배치했습니다. KOA 모델은 무릎 관절강에 4% 파파인 용액을 주입하여 확립되었습니다. 투이나군은 투이나와 무릎관절 회전교정법을 병행하여 4주간 투여하였다. 표준 파지와 고정만이 가짜 및 모델 그룹에서 수행되었습니다. 1주간의 중재가 끝날 때 무릎 관절 운동 범위(ROM)를 관찰하고 연골 헤마톡실린-에오신(HE) 염색을 수행했습니다. 이 연구는 Tuina가 연골 세포 사멸을 억제하고 연골 조직을 복구하며 무릎 관절 ROM을 복원할 수 있음을 보여줍니다. 결론적으로, 이 연구는 KOA 모델 토끼에 대한 Tuina 치료의 과학적 타당성을 입증하고, KOA 및 유사한 무릎 관절 관련 질환 연구에 적용할 수 있는 가능성을 강조합니다.

Introduction

무릎 골관절염(KOA)은 무릎 관절의 퇴행성 질환으로 주로 무릎 통증, 부종, 변형, 움직임 제한 등으로 나타나며, 장애율이 높고 여성의 유병률이 높아 2019년 전 세계 골관절염 환자는 5억 2,781만 명이며, 골관절염 유병률은 전 세계 골관절염 유병률의 60.6%를 차지합니다. 임상적으로 KOA의 치료는 일반적으로 비수술적 치료와 수술적 치료로 나뉩니다. 비수술적 치료에는 물리치료, 약물치료, 혈소판이 풍부한 혈장 주입 요법이 포함된다 2,3. 투이나는 한의학에서 일반적이고 안전하며 신뢰할 수 있고 효과적인 치료 방법입니다. 본 연구는 무릎관절 회전교정법과 투이나를 병용하여 KOA를 치료한다. 회전 반죽 및 압착법과 같은 Tuina 기술은 근육 조직의 균형을 맞추고, 통증을 줄이고, 염증 인자 수준을 조정하고, 조직 대사를 개선하고, 관절 연골 퇴행을 억제할 수 있습니다 4,5. 무릎 관절 회전 교정법은 하지 뼈와 관절의 정렬을 조정하고, 무릎 관절 간격을 개선하고, 수직력 라인을 복원하고, 하지 생체 역학 6,7,8,9의 균형을 맞출 수 있습니다. 저항 운동은 근육량과 근력을 향상시키고 연골 조직 재생을 촉진할 수 있습니다10,11. 예비 연구에 따르면 이 투이나 프로토콜은 KOA 치료에 경구용 글루코사민 설페이트 캡슐보다 훨씬 더 효과적이며, 작용이 더 빨리 시작되고 연골 세포 퇴화 및 손상된 연골 조직의 복구가 현저히 억제되는 것으로 나타났습니다12. KOA 치료에서 비스테로이드성 항염증제는 투이나 요법에 비해 부작용과 불만족스러운 장기 효능, 상대적으로 높은 수술 위험과 비용을 가지고 있으며, 수술 후 문제 및 보철 주위 합병증과 함께 수술 치료에 대한 특정 적응증이 필요하다13,14,15. 약물 요법 및 수술과 비교할 때 KOA에 대한 Tuina 치료는 부작용 감소, 위험 감소, 안전성 향상, 비용 효율성 및 오래 지속되는 효능 등 여러 가지 이점을 제공합니다. 또한 무릎 관절 통증, 부기, 터짐 및 제한된 움직임을 효과적으로 완화할 수 있습니다 6,13,16,17.

그러나 KOA 치료를 위한 Tuina의 메커니즘을 명확히 할 필요가 있으며, 이는 KOA 치료 프로토콜의 개선과 완성을 제한합니다. 따라서 동물실험을 통해 KOA에서 투이나의 개입 기전을 연구하는 것이 효과적인 방법이다. 토끼는 쥐에 비해 유순한 기질과 더 큰 무릎 관절을 가지고 있습니다. 해부학적 구조와 연골의 생화학적 지표는 인간과 유사하기 때문에 Tuina18의 무릎관절 질환의 기전을 연구하기에 적합한 과목이다. 토끼의 무릎 관절강에 파파인을 주입하여 확립된 KOA 모델은 모델링 시간이 짧고, 외상이 감소하며, 성공률이 높고, 생존율이 높으며, KOA19와 유사한 병리학적 기전을 가지고 있다는 장점이 있다. 본 연구는 과학적으로 실현 가능한 동물실험 프로토콜을 확립하여 투이나의 KOA 개입을 규명하고, 투이나의 기전을 규명하는 것을 목적으로 한다.

Protocol

이 연구는 Shandong University of Traditional Chinese Medicine 부속병원 윤리위원회의 승인을 받았습니다(승인 번호: 2020-29). 1. 실험동물 18개월된 6개월 된 보통 등급의 수컷 뉴질랜드 토끼(2.75 ± 0.25kg)를 표준 단일 케이지(12시간 밝음/어두움 주기, 온도 20-24°C, 공기 습도 40%-60%)에서 키웁니다. 2. 그룹화 방법 난수 방법을 사…

Representative Results

무릎 움직임 제한과 연골 조직 손상의 정도는 KOA의 심각성을 반영합니다. 무릎 관절의 ROM은 무릎 관절 운동의 제한 정도를 반영합니다. 무릎 관절 ROM이 작을수록 무릎 관절 운동의 제한이 더 심각합니다. 반대로 무릎 관절 ROM이 클수록 무릎 움직임의 정도가 정상입니다. 연골 조직의 형태와 구조를 관찰하기 위한 HE 염색은 연골 조직 손상 정도를 반영합니다. 연골 조직의 표면이 불규칙할수록 균?…

Discussion

실험 프로토콜의 설계는 KOA 치료에서 Tuina의 메커니즘을 조사하는 데 특히 중요합니다. KOA 모델링은 Waixiyan에서 papain을 주입하여 토끼에 수행되었습니다. Waixiyan은 슬개골 인대의 외측 크립트에 위치하여 찾기 쉽고, 무릎 굴곡 시 대퇴골과 경골 사이의 관절 공간이 넓어 무릎 관절강에 주입하기 쉽고 주변 조직의 손상을 방지하기 때문에 KOA 모델34를 쉽게 설정할 수 있습니다. 투?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 연구는 산둥성 한의학 과학기술사업(2021Q080)과 치루 중의과대학 학술학교 계승사업[루웨이레터(2022) 93]의 지원을 받았다.

Materials

0.9 % sodium chloride injection Sichuan Keren Pharmaceutical Co. Z22121903
-20°C refrigerator Haier BD-328WL
4 % fixative solution Solarbio P1110
4°C refrigerator Haier SC-315DS
Anhydrous ethanol Sinopharm
Automatic tissue dewatering machine Dakowei (Shenzhen) Medical Equipment Co. HP30
Blast drying oven Shanghai Yiheng Scientific Instruments Co. DHG-9070A
Coverslip Biyuntian FCGF50
Electric thermostat water bath Shanghai Yiheng Scientific Instruments Co. HWS-26
Embedding freezing table Changzhou Paishijie Medical Equipment Co. BM450
Embedding machine Changzhou Paishijie Medical Equipment Co. BM450A
Ethylenediaminetetraacetic acid decalcification solution Servicebio G1105-500ML
Fluorescent inverted microscope Leica Leica DM IL LED
Hematoxylin-eosin staining kit Cisco Jet EE0012
Hydrochloric acid Laiyang Economic and Technological Development Zone Fine Chemical Plant
Medical joint goniometer KOSLO
Neutral gum Cisco Jet EE0013
Normal-grade male New Zealand rabbit Jinan Xilingjiao Breeding and Breeding Center SCXK (Lu) 2020 0004
Papain(3000 U/mg) Bioss D10366
Pathological tissue bleaching and drying instrument Changzhou Paishijie Medical Equipment Co. PH60
Pet electric clippers Codos CP-3180
Rabbit fixing box any brand
Rotating Slicer Leica 531CM-Y43
Tuina technique parameter determination instrument Shanghai DuKang Instrument Equipment Co. Ltd. ZTC-Equation 1
Ventilator TALY ELECTRIC C32
Xylene Fuyu Reagent

References

  1. Long, H. B., et al. Prevalence trends of site-specific osteoarthritis from 1990 to 2019: findings from the global burden of disease study 2019. Arthritis & Rheumatology. 74 (7), 1172-1183 (2022).
  2. Tschopp, M., et al. A randomized trial of intra-articular injection therapy for knee osteoarthritis. Investigative Radiology. 58 (5), 355-362 (2023).
  3. Buchanan, W. W., Kean, C. A., Kean, W. F., Rainsford, K. D. Osteoarthritis. Inflammopharmacology. , (2023).
  4. Wang, W. Y., et al. A randomized, parallel control and multicenter clinical trial of evidence-based traditional Chinese medicine massage treatment VS External Diclofenac Diethylamine Emulgel for the treatment of knee osteoarthritis. Trials. 23 (1), 555 (2022).
  5. Wang, M. N., et al. Mechanism of traditional Chinese medicine in treating knee osteoarthritis. Journal of Pain Research. 13, 1421-1429 (2020).
  6. Katz, J. N., Arant, K. R., Loeser, R. F. Diagnosis and treatment of hip and knee osteoarthritis: A review. The Journal of the American Medical Association. 325 (6), 568-578 (2021).
  7. Chang, A., et al. The relationship between toe-out angle during gait and progression of medial tibiofemoral osteoarthritis. Annals of the Rheumatic Diseases. 66, 1271-1275 (2007).
  8. Jenkyn, T. R., Hunt, M. A., Jones, I. C., Giffin, J. R., Birmingham, T. B. Toe-out gait in patients with knee osteoarthritis partially transforms external knee adduction moment into flexion moment during early stance phase of gait: a tri-planar kinetic mechanism. Journal of Biomechanics. 41 (2), 276-283 (2008).
  9. Brouwer, G. M., et al. Association between valgus and varus alignment and the development and progression of radiographic osteoarthritis of the knee. Arthritis & Rheumatism. 56 (4), 1204-1211 (2007).
  10. Liao, C. D., et al. Effects of protein supplementation combined with resistance exercise training on walking speed recovery in older adults with knee osteoarthritis and sarcopenia. Nutrients. 15 (7), 1552 (2023).
  11. Thudium, C. S., et al. Cartilage tissue turnover increases with high-compared to low-intensity resistance training in patients with knee OA. Arthritis Research & Therapy. 25 (1), 22 (2023).
  12. Zheng, L. J., et al. Shutiao Jingjin massage can stabilize intracellular environment of rabbit chondrocytes following knee osteoarthritis-induced cartilage injury. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 27, (2023).
  13. Liu, K. Q., et al. Efficacy and safety of Tuina (Chinese therapeutic massage) for knee osteoarthritis: A randomized, controlled, and crossover design clinical trial. Frontiers in Medicine. 10, 997116 (2023).
  14. Wang, Z., et al. Systematic Review and Network Meta-analysis of Acupuncture Combined with Massage in Treating Knee Osteoarthritis. BioMed Research International. 2022, 4048550 (2022).
  15. Li, Y. Y., et al. Therapeutic effect of acupotomy at Sanheyang for cartilage collagen damage in moderate knee osteoarthritis: a rabbit model. Journal of Inflammation Research. 16, 2241-2254 (2023).
  16. Guo, G. X., et al. Cerebral mechanism of Tuina analgesia in management of knee osteoarthritis using multimodal MRI: study protocol for a randomised controlled trial. Trials. 23 (1), 694 (2022).
  17. Perlman, A., et al. Efficacy and safety of massage for osteoarthritis of the knee: a randomized clinical trial. Journal of General Internal Medicine. 34 (3), 379-386 (2019).
  18. Chen, B. J., 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).
  19. Rasheed, M. S., Ansari, S. F., Shahzadi, I. Formulation, characterization of glucosamine loaded transfersomes and in vivo evaluation using papain induced arthritis model. Scientific Reports. 12 (1), 19813 (2002).
  20. Li, Z. R. Experimental acupuncturology. Beijing: China Press of Traditional Chinese Medicine. 2003, 314-319 (2003).
  21. Hu, Y. L. Manual of practical animal acupuncture. Beijing: China Press of Agriculture. 2003, 286-298 (2014).
  22. Liu, J., et al. Effects of "knot-loosing" of acupotomy on motor function and morphological changes of knee joint in knee osteoarthritis rabbits. Zhen Ci Yan Jiu. 46 (2), 129-135 (2021).
  23. Li, Q., et al. The protective effects and mechanism of Ruyi Zhenbao Pill, a Tibetan medicinal compound, in a rat model of osteoarthritis. Journal of Ethnopharmacology. 308, 116255 (2023).
  24. Kwon, M., Nam, D., Kim, J. Pathological characteristics of monosodium iodoacetate-induced osteoarthritis in rats. Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 20 (3), 435-446 (2023).
  25. Wang, J. G., Tang, C. L. Experimental Tuina science. Beijing: China Press of Traditional Chinese Medicine. Chinese. , (2017).
  26. Fang, M., Song, B. L. Tuina science. Beijing: China Press of Traditional Chinese Medicine. , (2016).
  27. Jin, X. Y., Yu, Y. Y., Lin, Y. Y., Yang, J. P., Chen, Z. H. Tendon-regulating and bone-setting manipulation promotes the recovery of synovial inflammation in rabbits with knee osteoarthritis via the TLR4-MyD88-NF-κB signaling pathway. Annals of Translational Medicine. 11 (6), 245 (2023).
  28. Wang, M., Liu, C., Xiao, W. Intra-articular injection of hyaluronic acid for the reduction in joint adhesion formation in a rabbit model of knee injury. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy: Official Journal of the ESSKA. 22 (7), 1536-1540 (2014).
  29. Xu, C., et al. Bacterial cellulose membranes used as artificial substitutes for dural defection in rabbits. International Journal of Molecular Sciences. 15 (6), 10855-10867 (2014).
  30. Leary, S., et al. AVMA guidelines for the euthanasia of animals: 2020 edition. Schaumburg: American Veterinary Medical Association. 2020, (2020).
  31. Amirtham, S. M., Ozbey, O., Kachroo, U., Ramasamy, B., Vinod, E. Optimization of immunohistochemical detection of collagen type II in osteochondral sections by comparing decalcification and antigen retrieval agent combinations. Clinical Anatomy. 33 (3), 343-349 (2020).
  32. Niazvand, F., et al. Curcumin-loaded poly lactic-co-glycolic acid nanoparticles effects on mono-iodoacetate-induced osteoarthritis in rats. Veterinary Research Forum: An International Quarterly Journal. 8 (2), 155-161 (2017).
  33. Liu, A., et al. Intra-articular injection of umbilical cord mesenchymal stem cells loaded with graphene oxide granular lubrication ameliorates inflammatory responses and osteoporosis of the subchondral bone in rabbits of modified papain-induced osteoarthritis. Frontiers in Endocrinology. 12, 822294 (2022).
  34. Hall, M. M. The accuracy and efficacy of palpation versus image-guided peripheral injections in sports medicine. Current Sports Medicine Reports. 12 (5), 296-303 (2013).
  35. Xing, L., et al. Traditional Chinese medicine ointment combined with Tuina therapy in treatment of pain and swelling after total knee arthroplasty. World Journal of Orthopedics. 13 (10), 932-939 (2022).
  36. Xu, H., et al. The effectiveness of Tuina in relieving pain, negative emotions, and disability in knee osteoarthritis: a randomized controlled trial. Pain Medicine. 24 (3), 244-257 (2023).
  37. Ding, N., et al. Mast cells are important regulator of acupoint sensitization via the secretion of tryptase, 5-hydroxytryptamine, and histamine. The Public Library of Science One. 13 (3), e0194022 (2018).
  38. Cai, F. H., Li, F. L., Zhang, Y. C., Li, P. Q., Xiao, B. Research on electroacupuncture parameters for knee osteoarthritis based on data mining. European Journal of Medical Research. 27 (1), 162 (2022).
  39. Mei, Z. G., Cheng, C. G., Zheng, J. F. Observations on curative effect of high-frequency electric sparkle and point-injection therapy on knee osteoarthritis. Journal of Traditional Chinese Medicine. 31 (4), 311-315 (2011).
  40. Xiao, G., et al. Effect of manipulation on cartilage in rats with knee osteoarthritis based on the Rho-associated protein kinase/LIM kinase 1/Cofilin signaling pathways. Journal of Traditional Chinese Medicine. 42 (2), 194-199 (2022).
  41. Wu, M. X., et al. Clinical study on the treatment of knee osteoarthritis of Shen-Sui insufficiency syndrome type by electroacupuncture. Chinese Journal of Integrative Medicine. 16 (4), 291-297 (2010).
  42. Richards, R. E., Andersen, M. S., Harlaar, J., van den Noort, J. C. Relationship between knee joint contact forces and external knee joint moments in patients with medial knee osteoarthritis: effects of gait modifications. Osteoarthritis Cartilage. 26 (9), 1203-1214 (2018).
  43. Shull, P. B., et al. Toe-in gait reduces the first peak knee adduction moment in patients with medial compartment knee osteoarthritis. Journal of Biomechanics. 46 (1), 122-128 (2013).
  44. Adouni, M., Shirazi-Adl, A. Partitioning of knee joint internal forces in gait is dictated by the knee adduction angle and not by the knee adduction moment. Journal of Biomechanics. 47 (7), 1696-1703 (2014).
  45. Kutzner, I., Trepczynski, A., Heller, M. O., Bergmann, G. Knee adduction moment and medial contact force–facts about their correlation during gait. The Public Library of Science One. 8 (12), e81036 (2013).
  46. Camacho-Cardenosa, A., et al. Resistance circuit training combined with hypoxia stimulates bone system of older adults: a randomized trial. Experimental Gerontology. 169, 111983 (2022).
  47. Babur, M. N., Siddiqi, F. A., Tassadaq, N., Arshad Tareen, M. A., Osama, M. Effects of glucosamine and chondroitin sulfate supplementation in addition to resistance exercise training and manual therapy in patients with knee osteoarthritis: A randomized controlled trial. The Journal of the Pakistan Medical Association. 72 (7), 1272-1277 (2022).
  48. Wang, H. N., et al. Effect of low-load resistance training with different degrees of blood flow restriction in patients with knee osteoarthritis: study protocol for a randomized trial. Trials. 23 (1), 6 (2022).
  49. Cheon, Y. H., et al. Relationship between decreased lower extremity muscle mass and knee pain severity in both the general population and patients with knee osteoarthritis: Findings from the KNHANES V 1-2. The Public Library of Science One. 12 (3), e0173036 (2017).
  50. Murton, A. J., Greenhaff, P. L. Resistance exercise and the mechanisms of muscle mass regulation in humans: acute effects on muscle protein turnover and the gaps in our understanding of chronic resistance exercise training adaptation. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 45 (10), 2209-2214 (2013).
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Zhang, S., Zhang, X., Sun, G., Wang, K., Qiao, Y., He, Y., Li, M., Li, H., Zheng, L. Tuina Intervention in Rabbit Model of Knee Osteoarthritis. J. Vis. Exp. (198), e65763, doi:10.3791/65763 (2023).

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