Tuina Intervention i natriummonojodoacetat injektionsinducerad råtta modell av knäartros
Summary
Detta protokoll beskriver metoderna för Tuina-intervention i natriummonojodoacetatinjektionsinducerad råttmodell av knäartros (KOA), vilket ger en referens för tillämpningen av Tuina i KOA-djurmodeller. Detta protokoll studerar också den effektiva mekanismen för Tuina för KOA, och resultaten kommer att bidra till att främja dess tillämpning.
Abstract
Knäartros (KOA), en vanlig degenerativ ledsjukdom, kännetecknas av kronisk smärta och funktionsnedsättning, som kan utvecklas till irreparabel strukturell skada i leden. Undersökningar av kopplingen mellan ledbrosk, muskler, synovium och andra vävnader som omger knäleden vid KOA är av stor betydelse. För närvarande omfattar hanteringen av KOA livsstilsförändringar, motion, medicinering och kirurgiska ingrepp; Det saknas dock fortfarande en klarförklaring av de intrikata mekanismer som ligger till grund för KOA-relaterad smärta. Följaktligen är KOA-smärta fortfarande en viktig klinisk utmaning och en terapeutisk prioritet. Tuina har visat sig ha en reglerande effekt på motoriska, immunologiska och endokrina system, vilket föranleder undersökningen av huruvida Tuina kan lindra KOA-symtom, orsakade av uppreglering av inflammatoriska faktorer, och vidare, om de inflammatoriska faktorerna i skelettmuskulaturen kan öka utvecklingen av KOA.
Vi randomiserade 32 hanråttor av typen Sprague Dawley (SD) (180-220 g) till fyra grupper med åtta djur i varje: antiPD-L1+Tuina (grupp A), modell (grupp B), Tuina (grupp C) och skenkirurgi (grupp D). För grupperna A, B och C injicerade vi 25 μL natriummonojodacetatlösning (MIA) (4 mg MIA utspädd i 25 μL steril koksaltlösning) i höger knäledshåla, och för grupp D injicerades samma mängd steril fysiologisk koksaltlösning. Alla grupper utvärderades med hjälp av de minst till mest stressande testerna (tassmekanisk tillbakadragandetröskel, termisk latens för tasstillbakadragande, svullnad i höger knäled, Lequesne MG-poäng, hudtemperatur) före injektion och 2, 9 och 16 dagar efter injektionen.
Introduction
Knäartros (KOA) är en vanlig degenerativ artros, som kännetecknas av kronisk smärta och funktionsnedsättning, och relativt svår KOA leder till irreversibel strukturell skada på leden1. Den höga globala prevalensen av KOA har blivit en stor global folkhälsoutmaning 2,3, vilket allvarligt försämrar livskvaliteten för patienter 4,5. Studier har visat att KOA drabbar mer än 260 miljoner människor världen över6. Med den åldrande befolkningen är den totala prevalensen av KOA i Kina så hög som 17,0 % över 40 år, vilket lägger en tung börda på familjerna till de drabbade 7,8.
Enligt kinesisk medicin tillhör KOA kategorin “förlamning”9, och den gule kejsarens klassiker för internmedicin associerar senor, ben och kött med förlamning. Därför måste vi vara uppmärksamma på kopplingen mellan brosk, muskel, synovium och andra vävnader runt knäleden i KOA. I modern medicin driver både muskel- och beninflammation, som är viktiga komponenter i immunhomeostasen vid artrit, utvecklingen av KOA-smärta. De flesta studier fokuserar dock på broskinflammation och ledinflammation i benleder, och det finns en brist på artiklar som undersöker inflammatoriska fenomen i skelettmuskulaturen. Därför behövs mer forskning om skelettmuskulaturens roll vid inflammation för att få en mer omfattande förståelse för KOA och ge idéer till mer effektiva behandlingsmetoder. I en genomgång av litteraturen fann vi att hämning av den immunrelaterade faktorn programmerad dödsligand 1 (PD-L1) förvärrade progressionen av KOA 10,11 och att det fanns differentiellt uttryck av IL-15 och FOXO1 i skelettmuskulaturen hos patienter med KOA12, liksom signifikant skelettmuskelinflammation hos patienter med KOAi slutstadiet. vilket också var förknippat med förändringar i gång. Det har visat sig att skelettmuskulaturen också kan utsöndra faktorer som är nära besläktade med inflammatorisk immunitet såsom IL-6, och att TNF-α också är nära besläktat med PD-L1-vägen och KOA13,14,15.
För närvarande inkluderar tillgängliga behandlingar för KOA viktkontroll, träning, medicinering och kirurgi, som vanligtvis inkluderar intraartikulära injektioner, smärtstillande medicinering, artroskopisk kirurgi och periprotetisk osteotomi av knä16. För närvarande kan utvecklingen av KOA-sjukdomen inte helt stoppas eller vändas, och utan en tydlig förståelse för de komplexa mekanismerna bakom KOA-smärta riskerar KOA-patienter att överanvända smärtstillande läkemedel och en hög förekomst av biverkningar8. De flesta behandlingsstrategier är endast effektiva under korta perioder och fokuserar endast på tillfällig lindring av symtom snarare än på sjukdomens patogenes. Därför är KOA-smärta fortfarande en prioritet och en utmaning för behandling, vilket utgör en allvarlig klinisk utmaning. Tuina kan dock direkt stimulera skelettmusklerna runt den drabbade leden vid KOA-behandling och kan ge vissa fördelar. I kombination med den tidigare beskrivningen är det den idealiska terapin för att studera skelettmuskelvävnadens roll vid KOA, och att klargöra skelettmuskelvävnadens roll vid inflammation kan också ge bättre teoretiskt stöd för Tuina av KOA.
Studier har visat att massageterapi, osteopatisk manipulativ terapi och ryggradsmanipulation kan hjälpa till att lindra smärta och återställa kroppsfunktion17,18. Dessa manipulationer kan verka på lokal inflammation och lindra spasmer och smärtlindring genom yttre mekanisk verkan. De kan lindra smärta efter total knäprotesplastik, minska användningen av smärtstillande läkemedel, främja postoperativ återhämtning och förbättra biomekanisk balans19. Svensk massage är möjlig vid behandling av artros och kan minska stress och förbättra livskvaliteten20. Den terapeutiska effekten av Tuina på KOA har föregåtts av vissa studier.
I detta experiment kommer vårt team att undersöka om uttrycket av PD-L1 och relaterade inflammatoriska faktorer i skelettmuskulaturen kan inducera KOA och främja dess utveckling baserat på den MIA-inducerade KOA-modellen hos råttor. Tuina kommer också att implementeras för att se om det kan lindra KOA-symtom orsakade av ökat inflammatoriskt faktoruttryck. Tuina kommer att kombineras med PD-L1-hämning för att påvisa sambandet mellan Tuina-medierad PD-1-väg i skelettmuskelinflammation som påverkar KOA-utveckling och smärta, vilket lägger grunden för ytterligare studier på flera nivåer av de terapeutiska mekanismerna för Tuina-intervention vid KOA.
Sammanfattningsvis beskriver denna artikel undersökningen och utarbetandet av mekanismerna för skelettmuskelinflammation i utvecklingen av KOA och dess smärta, samt de terapeutiska effekterna av Tuina på KOA, ur perspektivet av immuninflammatoriskt faktoruttryck, i kombination med beteenderelaterade indikatorer, för att ge moderna forskningsbevis för teorin om “obalans mellan sena och ben” i traditionell kinesisk medicin.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denna studie syftar till att bedöma förbättringen av KOA efter Tuina-intervention genom att använda standardiserade beteendeindikatorer och undersöka mekanismerna för Tuina för KOA och sambandet mellan skelettmuskulatur och KOA. Till skillnad från farmakologiska och kirurgiska behandlingar har Tuina en positiv reglerande effekt på motorsystemet, immunsystemet och det endokrina systemet. Tuina kan lindra inflammation och smärta som orsakas av sjukdom genom att verka på olika mål. Till exempel, genom att regler…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna studie stöds av National Natural Science Foundation of China (NO.82105042, 82205302); Shanghai Post-doc Excellence Program (NO.2020371); Kinas stiftelse för postdoktoral vetenskap (NO.2021M692156); Shanghais seglingsprogram (NO.20YF1450900); Vetenskaplig stiftelse för Yueyang Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine (NO.2021yygq03). Finansiärerna hade ingen roll i designen, genomförandet eller skrivandet av studien.
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).
