変形性関節症における身体活動後の痛みの変化の生物学的メカニズム

膝の変形性関節症（OA）は、必ずしも関節損傷の量と関連していない慢性炎症性の痛みを特徴としています。1 臨床診療ガイドラインでは、変形性関節症の痛みに対して身体活動（PA）を推奨しています2が、OA を患う成人における PA の摂取量は非常に多くなっています。低い.3 その理由の 1 つは、PA は下肢 OA の成人の痛みを軽減することができますが 4,5、その効果には差があり、OA の成人の約半数では痛みの感受性が低下しますが、実際には残りの半数では痛みの感受性が増加するためです6。 さらに、最近のメタ分析により、単一タイプの PA に従事していることが明らかになりました（例: 有酸素運動やレジスタンストレーニングなど）はOA膝の痛みを軽減しますが、結果には大きな不均一性があり、年齢、性別、BMI、膝のアライメント、疾患の重症度、ベースラインの痛みによっては説明できませんでした5。 OA の成人に対する個別化された PA 介入を開発する目的の 1 つは、PA が OA の痛みを軽減するメカニズムと、PA が最も効果的に痛みを軽減するのは誰なのかを解明することです。

ウォーキングなどの有酸素運動は、ミトコンドリア生合成を刺激することにより、酸化的リン酸化を介して細胞のエネルギー生成 (ATP 生成) 能力を最大 2 倍に増加させます。7,8 この現象は骨格筋 7 だけでなく、脳細胞 9,10 肝臓細胞 9,11,12 脂肪組織 13 腎臓細胞 12 および白血球 14 でも起こり、PA が全身的に代謝要求を増加させる可能性が高いことを示しています。 さらに、PA は、ミトコンドリア機能に関連するプロセスに関与するタンパク質の活性および/または存在量に適応的な変化を引き起こすと考えられています。8 酸化的リン酸化によるエネルギー生成を含むミトコンドリア機能。炎症;およびミトコンドリア関連タンパク質の発現は、変形性関節症 15,16 および慢性炎症性疼痛の重要な特徴です 17,18。 炎症性疼痛の動物モデルは、慢性炎症状態において、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ キナーゼ 2/4 (PKD2/4)-ピルビン酸デヒドロゲナーゼ (PDH)-乳酸軸を介して、細胞の代謝が酸化的リン酸化から解糖へ移行することを実証しています。19 これにより、患部の乳酸生成が増加します。 その後の酸性微小環境は、「侵害受容器と脊髄グリアを活性化して、それぞれ末梢感作と中枢感作を引き起こす」追加の痛覚促進性炎症性サイトカインの動員を介して侵害受容反応を増幅します19。 したがって、酸化的リン酸化による ATP 生成能力の向上とそれに伴う解糖の減少により、疼痛感受性が低下する可能性があります。 しかし、大量の動物データと相関データが酸化電位と痛みの結果との強い関連性を裏付けている一方で、因果関係の実験的証拠は、特にヒトにおいては依然として乏しいままである8。

研究者らは、全身の細胞生体エネルギー機能、炎症、タンパク質発現の個人差が、膝OAの成人における疼痛感受性を軽減するPAの効果に影響を与えるという仮説を立てている。 この準実験的なパイロット研究の目的は、30 分間のウォーキング直後 (つまり、歩行直後) の痛みの感受性の変化のメカニズムとして、血小板、炎症 (サイトカイン)、およびタンパク質発現におけるミトコンドリアの生体エネルギー (酸化的リン酸化、ミトコンドリア含有量) をテストすることです。 「急性」）、週に 3 回 30 分間ウォーキングを 6 週間続けた後（すなわち、 「長期」）変形性膝関節症の成人。 研究者らは、股関節または膝OAの放射線学的証拠がある成人40名と、年齢/性別が一致する健康対照者20名のサンプルを対象に、以下の具体的な目的と仮説に取り組みます。

目的 1: 膝 OA の成人の疼痛閾値に対する 6 週間 (週 3 日) のウォーキング プログラムの効果を健康な対照者と比較して調べること H1.1: 疼痛に対する感受性 (定量的感覚検査) は、約 50% の患者で増加OA の成人は減少し、急性および長期の PA 後には OA の成人の約 50% が減少します。

H1.2: 急性および長期の PA 後、健康なコントロールでは痛みに対する感受性が低下します。

目的 2: 膝 OA の高齢者における PA 後の疼痛感受性の変化のメカニズムとしてのミトコンドリア生体エネルギー (酸化的リン酸化、ミトコンドリア含有量) の役割をテストすること。

H2.1: 疼痛感受性は、ベースライン、急性 PA および長期 PA 後の血小板のミトコンドリア機能 (酸化的リン酸化、ミトコンドリア含有量) と負の相関がある H2.2: 健康な対照は、OA 参加者よりも血小板の酸化的リン酸化能力が高い。

目的 3: 膝 OA の高齢者における身体活動後の痛みの感受性の変化のメカニズムとしての炎症の役割をテストすること。

H3.1: 疼痛感受性は、循環炎症誘発性サイトカイン (C 反応性タンパク質、インターロイキン (IL)-1、IL-1β、IL-6、IL-10、腫瘍壊死因子 (TNF)-α、PGES) の増加と正の関連性があります。ベースライン、急性および長期PA後の。

目的 4: 身体活動後の痛みの感受性の変化におけるプロテオミクスの役割に関する仮説を立てること (6 週間のウォーキング プログラムの直後および直後) タンパク質発現の変化は、発現されるタンパク質の半減期に依存します。数分から数日。8 したがって、短期（PA後数分/日）と長期（身体活動の合間の数日/週）の両方でタンパク質発現の適応変化を調べることが重要です。