A fájdalom változásának biológiai mechanizmusai a fizikai aktivitás után osteoarthritisben

A térdízületi osteoarthritist (OA) krónikus gyulladásos fájdalom jellemzi, amely nem feltétlenül kapcsolódik az ízületi károsodás mértékéhez.1 A klinikai gyakorlati irányelvek a fizikai aktivitást (PA) javasolják az osteoarthritises fájdalmak kezelésére,2 de a PA felvétele az OA-ban szenvedő felnőttek körében nagyon magas. alacsony.3 Ennek egyik oka, hogy míg a PA csökkentheti a fájdalmat az alsó végtagi OA-ban szenvedő felnőttek körében, 4,5 ez eltérő módon történik, csökkentve a fájdalomérzékenységet az OA-ban szenvedő felnőttek körülbelül felénél, de valójában növelve a fájdalomérzékenységet a másik felénél. Továbbá egy közelmúltbeli metaanalízis feltárta, hogy egyetlen típusú PA-ban való részvétel (pl. aerob gyakorlat vagy ellenállási edzés) csökkenti az OA térdfájdalmát, de az eredmények nagy heterogenitást mutattak, ami nem magyarázható az életkorral, a nemmel, a BMI-vel, a térd elrendezésével, a betegség súlyosságával vagy az alapfájdalmakkal.5 Az OA-ban szenvedő felnőttek személyre szabott PA-beavatkozásainak kidolgozásának egyik célja annak tisztázása, hogy a PA milyen mechanizmusok révén csökkenti az OA-fájdalmat, és kinél csökkenti a PA a leghatékonyabban a fájdalmat.

Az aerob fizikai aktivitás, például a séta, a mitokondriális biogenezis stimulálásával akár kétszeresére növeli a sejt energiatermelési (ATP-termelés) kapacitását oxidatív foszforiláción keresztül. Ez a jelenség nemcsak a vázizomban7 fordul elő, hanem az agysejtekben, 9, 10 májsejtekben, 9, 11, 12 zsírszövetekben, 13 vesesejtekben,12 és a leukocitákban14 is, ami azt jelzi, hogy a PA valószínűleg szisztémásan növeli a metabolikus igényt. Ezenkívül úgy gondolják, hogy a PA adaptív változásokat hoz létre a mitokondriális funkcióval kapcsolatos folyamatokban részt vevő fehérjék aktivitásában és/vagy bőségében. Mitokondriális funkció, beleértve az energiatermelést oxidatív foszforiláción keresztül; gyulladás; és a mitokondriális fehérje expresszió kulcsfontosságú jellemzői az osteoarthritisben15,16 és a krónikus gyulladásos fájdalomban.17,18 A gyulladásos fájdalom állatmodelljei a sejtek metabolikus eltolódását mutatják az oxidatív foszforilációról a glikolízisre krónikus gyulladásos állapotokban a piruvát-dehidrogenáz kináz 2/4 (PKD2/4)-piruvát-dehidrogenáz (PDH)-tejsav tengelyen keresztül. Ez az érintett területen fokozza a tejsavtermelést. Az így kialakuló savas mikrokörnyezet felerősíti a nociceptív választ azáltal, hogy további pro-algetikus, gyulladást okozó citokinek toborzása révén „aktiválják a nociceptorokat és a spinális gliát, hogy perifériás, illetve központi érzékenységet okozzanak”. Így az oxidatív foszforiláció révén az ATP-termelés képességének javulása és a glikolízis ezzel összefüggő csökkentése csökkentheti a fájdalomérzékenységet. Bár számos állati és korrelációs adat alátámasztja az oxidatív potenciál és a fájdalom kimenetelének szoros kapcsolatát, az ok és okozat kísérleti bizonyítékai továbbra is ritkák, különösen emberek esetében.

A kutatók azt feltételezik, hogy a szisztémás sejt bioenergetikai funkciójában, a gyulladásban és a fehérje expressziójában fennálló egyéni különbségek befolyásolják a PA hatását a fájdalomérzékenység csökkentésére térd OA-ban szenvedő felnőtteknél. Ennek a kvázi-kísérleti kísérleti tanulmánynak az a célja, hogy tesztelje a mitokondriális bioenergetikát (oxidatív foszforiláció, mitokondriális tartalom) a vérlemezkékben, a gyulladást (citokineket) és a fehérjeexpressziót, mint a fájdalomérzékenység változásának mechanizmusát közvetlenül 30 perc séta után (azaz. "akut") és hat hét séta után heti háromszor 30 percig (pl. "hosszú távú") térdízületi osteoarthritisben szenvedő felnőtteknél. A vizsgálók a következő konkrét célokkal és hipotézisekkel foglalkoznak egy 40 felnőttből álló mintán, akiknél radiológiailag kimutatták a csípő- vagy térdízületi gyulladást, és 20 kor/nem megfelelő egészséges kontrollcsoport:

1. cél: A hathetes (három nap/hét) sétaprogram hatásának vizsgálata a fájdalom küszöbére térd OA-ban szenvedő felnőtteknél az egészséges kontrollokhoz képest. H1.1: A fájdalomérzékenység (kvantitatív szenzoros vizsgálat) a betegek körülbelül 50%-ában nő. OA-ban szenvedő felnőttek körében, és az OA-ban szenvedő felnőttek körülbelül 50%-ánál csökken akut és hosszú távú PA után.

H1.2: A fájdalomérzékenység csökken az egészséges kontrollokban akut és hosszú távú PA után.

Célkitűzés 2: A mitokondriális bioenergetika (oxidatív foszforiláció, mitokondriális tartalom) szerepének tesztelése a PA utáni fájdalomérzékenység változásának mechanizmusaként idősebb, térd OA-ban szenvedő felnőtteknél.

H2.1: A fájdalomérzékenység negatívan kapcsolódik a vérlemezkék mitokondriális funkciójához (oxidatív foszforiláció, mitokondriális tartalom) a kiinduláskor, akut PA és hosszú távú PA után H2.2: Az egészséges kontrollok nagyobb kapacitással rendelkeznek a vérlemezkék oxidatív foszforilációjára, mint az OA-ban résztvevők .

3. cél: A gyulladás, mint a fizikai aktivitás utáni fájdalomérzékenység változásának mechanizmusának vizsgálata térd OA-ban szenvedő idősebb felnőtteknél.

H3.1: A fájdalomérzékenység pozitívan összefügg a megnövekedett keringő proinflammatorikus citokinekkel (c-reaktív fehérje, interleukin (IL)-1, IL-1β, IL-6, IL-10, tumor nekrózis faktor (TNF)-α, PGES) kiinduláskor, akut és hosszú távú PA után.

4. cél: Hipotézisek felállítása a proteomika szerepére vonatkozóan a fájdalomérzékenység változásában fizikai aktivitás után (közvetlenül a sétaprogram után és hat hét után). A fehérjeexpresszió változása az expresszálódó fehérje felezési idejétől függ perctől napokig.8 Ezért fontos megvizsgálni a fehérje expressziójának adaptív változásait mind rövid (perc/nap a PA után), mind hosszú távon (a fizikai aktivitás rohamai közötti napok/hetek).