Mecanismos biológicos para la variación del dolor después de la actividad física en la osteoartritis

La osteoartritis (OA) en la rodilla se caracteriza por dolor inflamatorio crónico que no está necesariamente asociado con la cantidad de daño articular.1 Las guías de práctica clínica recomiendan la actividad física (AF) para el dolor de la osteoartritis,2 pero el consumo de AF entre adultos con OA es muy alto. bajo.3 Una de las razones es que, si bien la PA puede reducir el dolor entre los adultos con OA de las extremidades inferiores,4,5 lo hace de manera diferencial, disminuyendo la sensibilidad al dolor en aproximadamente la mitad de los adultos con OA pero, en realidad, aumentando la sensibilidad al dolor en la otra mitad.6 Además, un metanálisis reciente reveló que participar en un solo tipo de actividad física (p. ejercicio aeróbico o entrenamiento de resistencia) reduce el dolor de rodilla por artrosis, pero hubo una gran heterogeneidad en los resultados que no pudo explicarse por la edad, el sexo, el IMC, la alineación de la rodilla, la gravedad de la enfermedad o el dolor inicial.5 Uno de los objetivos de desarrollar intervenciones de AF individualizadas para adultos con OA es dilucidar los mecanismos por los cuales la AF reduce el dolor de la OA y para quienes la AF disminuye el dolor de manera más efectiva.

La actividad física aeróbica, como caminar, aumenta hasta el doble la capacidad celular para la generación de energía (producción de ATP) a través de la fosforilación oxidativa al estimular la biogénesis mitocondrial.7,8 Este fenómeno ocurre no solo en el músculo esquelético7, sino también en las células cerebrales,9,10 las células hepáticas,9,11,12 el tejido adiposo,13 las células renales12 y los leucocitos14, lo que indica que es probable que la AF aumente la demanda metabólica sistémica. Además, se cree que la AP crea cambios adaptativos en la actividad y/o abundancia de proteínas involucradas en procesos relacionados con la función mitocondrial.8 función mitocondrial, incluida la generación de energía a través de la fosforilación oxidativa; inflamación; y la expresión de proteínas relacionadas con mitocondrias son características clave en la osteoartritis15,16 y el dolor inflamatorio crónico.17,18 Los modelos animales de dolor inflamatorio demuestran un cambio metabólico celular de la fosforilación oxidativa a la glucólisis en estados inflamatorios crónicos a través del eje piruvato deshidrogenasa quinasa 2/4 (PKD2/4)-piruvato deshidrogenasa (PDH)-ácido láctico.19 Esto da como resultado un aumento en la producción de ácido láctico en el área afectada. El microambiente ácido resultante amplifica la respuesta nociceptiva a través del reclutamiento de citocinas proinflamatorias proalgésicas adicionales que "activan los nociceptores y la glía espinal para causar sensibilizaciones periféricas y centrales, respectivamente".19 Por lo tanto, la mejora en la capacidad de generar ATP a través de la fosforilación oxidativa y la reducción asociada de la glucólisis pueden reducir la sensibilidad al dolor. Sin embargo, aunque una gran cantidad de datos correlacionales y en animales respaldan un fuerte vínculo entre el potencial oxidativo y los resultados del dolor, la evidencia experimental de causa y efecto sigue siendo escasa, especialmente en humanos.8

Los investigadores tienen la hipótesis de que las diferencias individuales en la función bioenergética celular sistémica, la inflamación y la expresión de proteínas influyen en el efecto de la PA para reducir la sensibilidad al dolor en adultos con artrosis de rodilla. El propósito de este estudio piloto cuasi-experimental es probar la bioenergética mitocondrial (fosforilación oxidativa, contenido mitocondrial) en plaquetas, inflamación (citocinas) y expresión de proteínas como mecanismos para la variación en la sensibilidad al dolor inmediatamente después de 30 minutos de caminata (es decir, "agudo") y después de seis semanas de caminar tres veces por semana durante 30 minutos (es decir, "a largo plazo") en adultos con artrosis de rodilla. Los investigadores abordarán los siguientes objetivos e hipótesis específicos en una muestra de 40 adultos con evidencia radiológica de artrosis de cadera o rodilla y 20 controles sanos emparejados por edad/género:

Objetivo 1: Examinar los efectos de un programa de caminata de seis semanas (tres días a la semana) sobre los umbrales del dolor en adultos con artrosis de rodilla en comparación con controles sanos H1.1: La sensibilidad al dolor (prueba sensorial cuantitativa) aumentará en aproximadamente el 50 % de adultos con OA y disminución en aproximadamente el 50% de los adultos con OA después de PA aguda y a largo plazo.

H1.2: La sensibilidad al dolor disminuirá en los controles sanos después de una PA aguda y prolongada.

Objetivo 2: probar el papel de la bioenergética mitocondrial (fosforilación oxidativa, contenido mitocondrial) como mecanismo de variación de la sensibilidad al dolor después de la AP en adultos mayores con OA de rodilla.

H2.1: La sensibilidad al dolor se asocia negativamente con la función mitocondrial (fosforilación oxidativa, contenido mitocondrial) en las plaquetas al inicio del estudio, después de la PA aguda y la PA a largo plazo H2.2: Los controles sanos tendrán una mayor capacidad para la fosforilación oxidativa en las plaquetas que los participantes con OA .

Objetivo 3: probar el papel de la inflamación como mecanismo de variación de la sensibilidad al dolor después de la actividad física en adultos mayores con artrosis de rodilla.

H3.1: la sensibilidad al dolor se asocia positivamente con un aumento de las citocinas proinflamatorias circulantes (proteína c reactiva, interleucina (IL)-1, IL-1β, IL-6, IL-10, factor de necrosis tumoral (TNF)-α, PGES) al inicio del estudio, después de PA aguda y prolongada.

Objetivo 4: generar hipótesis sobre el papel de la proteómica en la variación de la sensibilidad al dolor después de la actividad física (inmediatamente después y después de seis semanas de un programa de caminata) Los cambios en la expresión de la proteína dependerán de la vida media de la proteína que se expresa, que puede oscilar entre minutos a días.8 Por lo tanto, es importante examinar los cambios adaptativos en la expresión de proteínas tanto a corto (minutos/día después de la actividad física) como a largo plazo (días/semanas entre sesiones de actividad física).