Method Article
我们提出了一种对石膏固定诱导的膝关节骨关节炎大鼠进行推拿操作的方案。根据初步结果,它表明该方法的功效依赖于减少炎症和软骨损失。
临床试验表明,推拿手法可有效治疗膝关节骨关节炎(KOA),同时需要进一步研究以发现其机制。因此,膝关节骨关节炎动物模型的操作至关重要。该协议为推拿对KOA大鼠的操作提供了标准过程,并对推拿对KOA的机制进行了初步探索。将按压揉捏操作法(一种推拿操作,是指按压和揉捏体表的特定区域)应用于大鼠膝关节周围的5个穴位。通过手指压力记录标准化操作的力和频率,并且在协议中详细描述了操作过程中大鼠的位置。手法的效果可以通过疼痛行为测试和滑膜和软骨的显微镜检查来测量。KOA大鼠的疼痛行为有显著改善。推拿组滑膜组织炎症浸润减少,肿瘤坏死因子(TNF)-α表达明显降低。与对照组相比,推拿组软骨细胞凋亡较少。本研究为推拿对KOA大鼠的操作提供了标准化的方案,并初步证明推拿的治疗效果可能与减少滑膜炎症和延迟软骨细胞凋亡有关。
膝关节骨关节炎(KOA)是一种退行性疾病,主要表现为关节疼痛。纤维化、开裂、溃疡和关节软骨脱落是本病的主要原因1。KOA患病率高,可能对患者的日常生活造成深远影响,严重者致残。在 45-84 岁的人群中,KOA 的患病率随着年龄的增长而增加,85 岁及以上人群的患病率为 15%,其中女性占优势 2,3。此外,KOA可能会给个人和社会带来严重的经济负担。一项调查显示,人均KOA的直接医疗保健费用高达8,858美元±每年5,120美元4。随着社会老龄化,KOA已成为一个全球性的健康问题和重大的社会问题,也是科学研究的热点问题。
循证研究表明,推拿手法在治疗KOA5方面的有效性。推拿手法可以缓解KOA患者的疼痛并改善功能障碍,其机制与抗炎作用有关6,7。学者发现,推拿操作有效抑制了炎症因子白细胞介素(IL)-β和5-羟色胺的表达,减缓了兔KOA模型8中关节软骨的退化。结果表明,推拿可促进病灶部位血液循环和代谢,有助于清除IL-1、IL-6和肿瘤坏死因子(TNF)-α等炎症因子,从而缓解KOA9的临床症状。此外,通过推拿操作使关节被动运动,可以促进滑液渗透和扩散到关节软骨中,改善组织营养代谢10。其他研究表明,推拿操作可以有效改善KOA患者的生物力学指标11。对软组织进行手法可以改善四肢的压力分布并增强平衡功能12,13。同时,通过一些关节调整操作,也可以调整下肢的排列以纠正异常步态14,15。
推拿操作治疗KOA的作用机制仍有待探索,因此有必要进行实验研究。推拿在实验动物中的应用关键是建模、动物固定和干预方法的标准化16。建模方法决定了实验动物是否可以表现出疾病的特征。同时,适当的固定方法可以方便推拿操作的干预,更好地体现推拿的效果。干预方法的标准化是推拿操纵中最难的部分。2010年,中国针灸标准基本体系提到了实验动物穴位标准,为动物实验中的针灸和推拿手术提供了可能17.但是,在标准化推拿操作方面仍然存在困难。推拿操纵有多种类型18.具体操作的选择主要取决于要治疗的疾病和表演者喜欢的治疗理论。在推拿对KOA的研究中,更多的关注是按点操作(用拇指或肘部按压特定的穴位)、Yizhichan推手法(通过摆动拇指进行推力操作)和按压揉捏操作(指用手指或手掌按压和揉捏体表的特定区域)19.按压和揉捏操作是应用最广泛的推拿操作之一,它结合了按压和揉捏来移动皮下组织20。穴位按压揉捏可促进血液循环,缓解疼痛,代表推拿对KOA19的治疗效果。
在本协议中,将详细描述按压和揉捏操作对KOA大鼠的操作,包括所选穴位,操作的强度和频率以及大鼠的身体位置,以便为未来的研究提供参考。
本研究通过了上海中医药大学附属岳阳市中西医结合医院实验动物伦理委员会(YYLAC-2022-166)的动物伦理评审。
1. 实验动物的制备和分组
2. 动物建模
表 1.OA软骨组织病理学分级评估。 等级是深度进展到软骨。总分 = 年级 x 分期。正常关节为0,严重关节炎为24。 请按此下载此表格。
图1.大鼠固定在石膏中。 大鼠麻醉后,用石膏绷带包裹右下肢,固定在过度伸展位置,并在外面覆盖一层假牙基材。 请点击此处查看此图的大图。
3. 推拿操纵
图2.穴位。 SP10位于大鼠膝关节内侧上方5mm处。ST34位于大鼠膝关节外上方5毫米处。EX-LE4位于大鼠膝关节韧带的内侧。ST35位于大鼠膝关节韧带的外侧。BL40位于横向腘条条纹的中点。 请点击此处查看此图的大图。
图3.推拿操作应用于大鼠。 老鼠被关在一个黑色的袋子里,后肢暴露在外。表演者用左手握住老鼠的尾巴,右手进行操作。 请点击此处查看此图的大图。
图4.手指压力记录。 记录手指按压力度和频率的装置用于实时反馈推拿操作过程中的强度和频率。(一)压力传感器及传动设备。(B) 手指按压记录。(C)推拿操作过程中记录的力。 请点击此处查看此图的大图。
4. 疼痛行为测试
5. 样品制备
疼痛行为测试
MWT结果显示,建模后右后肢MWT明显低于前(p<0.05)。与对照组相比,推拿后大鼠MWT显著升高(p<0.05; 图 5 和 表 2)。
图5.机械抽出阈值检验的结果 (牛顿)。 推拿组和对照组各有5只大鼠。大鼠在不同时间点的MWT如图所示。建模后,大鼠MWT明显下降,提示大鼠疼痛加重,成功制备KOA模型。随后,MWT逐渐改善,提示疼痛缓解。采用广义估计方程进行统计计算。与建模后相比,推拿组和对照组在第21天MWT的差异具有统计学意义。两组比较在D7、D14和D21有统计学意义,*p<0.05。此外,推拿组大鼠的MWT高于对照组。 请点击此处查看此图的大图。
表 2.机械戒断阈值 ( , N)。 建模前后的比较, #p<0.05。推拿组与对照组比较,*p<0.05。 请按此下载此表格。
PWL结果表明,建模后右后肢PWL明显短于前(p<0.05)。与对照组相比,推拿后大鼠MWT显著延长(p<0.001; 图 6 和 表 3)。
图6.爪子撤回延迟测试的结果 (,秒)。 推拿组和对照组各有5只大鼠。图中显示了大鼠在不同时间点的PWL。建模后,大鼠PWL明显下降,提示大鼠疼痛加重,成功制备KOA模型。起初,推拿组PWT的改善速度慢于对照组。D7后,推拿组大鼠改善迅速,在D21处超过对照组。采用广义估计方程进行统计计算。与建模后相比,推拿组和对照组在第21天MWT的差异具有统计学意义。两组比较在D7、D14和D21有统计学意义,***p<0.001。 请点击此处查看此图的大图。
表 3.爪子撤回延迟 (, s)。 建模前后的比较, #p<0.05。推拿组与对照组比较,***p<0.001。 请按此下载此表格。
组织形态学测定
在分析对照组滑膜时,滑膜组织中可见炎性细胞浸润和纤维组织增生。滑膜细胞杂乱无章,滑膜组织周围可见少量毛细血管增生(图7)。
图7.滑膜组织的显微镜观察。 (A)对照组中的滑膜组织。滑膜细胞的杂乱排列如图所示。增殖血管用红色箭头标记,炎症细胞用黑色箭头标记。(B)推拿组滑膜组织。滑膜细胞排列更整齐。炎症细胞主要分布在边缘,而不是向内浸润。增殖血管用红色箭头标记,炎症细胞用黑色箭头标记。 请点击此处查看此图的大图。
推拿组滑膜细胞排列整齐,组织边缘可见少量炎性细胞浸润、纤维组织增生和少量毛细血管增生。
经分析软骨,发现推拿组的TUNEL染色阳性区明显小于对照组,表明推拿组的凋亡软骨细胞较少(图8)。
图8.软骨的TUNEL染色。 (A)对照组的软骨。图中的红色部分是TUNEL染色的阳性区域。(B)推拿组软骨。图中的红色部分是TUNEL染色的阳性区域。推拿组阳性面积明显小于对照组。 请点击此处查看此图的大图。
免疫组化
对于TNF-α,两组滑膜TNF-α表达差异有统计学意义,推拿组表达明显低于对照组(表4)。
表 4.TNF-α在滑膜中的表达(, *10-2).采用两个独立样本t检验进行统计分析,*p<0.05。 请按此下载此表。
对于IL-1β,两组间滑膜IL-1β表达量无显著差异,由图像J统计测量。然而,推拿组的平均值略低,表明表达较少(表5)。
表 5.IL-β在滑膜中的表达 (, *10-2)。 采用两个独立样本t检验进行统计分析。 请按此下载此表格。
本研究为KOA大鼠的推拿操作提供了方案。通过疼痛行为试验和组织形态学发现,将这一系列推拿手法应用于KOA大鼠可以减少滑膜炎症和软骨凋亡,可为KOA动物模型的推拿手法提供参考。
协议期间有几个关键程序。首先,选择适当的方法来诱导KOA模型很重要。诱导KOA模型的方法多种多样,包括关节腔内注射25、关节内手术26、27、关节制动法28、29等。由于侵入性方法诱导的KOA模型会在关节附近留下伤口,这可能会干扰推拿手法的效果,因此我们选择了关节固定的非侵入性方法。关节固定方法可分为过度伸展和过度屈曲固定。Shang等比较了这两种固定方法的效果,发现软骨凋亡的效果差异不大23。然而,他们的实验对象是兔子,与大鼠相比,兔子的体型更大,相对容易修复。屈曲位置的固定石膏在老鼠啃咬下更容易脱落。因此,我们选择了过度伸展固定的固定化方法来诱导KOA。我们参考了He等人,并使用带有压舌板的石膏绷带作为固定装置30。然而,老鼠的啃咬能力比预期的要强,该装置不能作为固定装置。后来我们发现了一种义齿基材,可以在石膏外面形成可模塑但坚硬的外壳,有效减少老鼠啃咬固定装置的磨损。紧固定会影响下肢的血液循环,而太松的固定很容易脱落。因此,在建模的3周内应每天观察大鼠下肢的循环。当下肢肿胀和发紫时,应松开固定。松动时重新安装固定装置,老鼠可以弯曲膝盖。在这项研究中,大鼠在建模过程中没有被限制社交,但发现它们会互相咀嚼对方的固定以帮助彼此挣脱。也许隔离大鼠会导致更好的建模。然而,孤立可能会导致老鼠的抑郁和刻板行为。
我们认为推拿操作的关键点是保持强度和频率的一致性。先前的研究得出结论,动物推拿的最佳强度应为其最大可耐受强度的80%31.此时,大鼠应该表现出接受机械刺激的迹象,但没有疼痛或爪子缩回的迹象。我们测试了大鼠的最大耐受强度,约为5-8 N。因此,我们将推动强度设置为 3-5 N,这可能会带来更好的效果。根据推拿教科书,操作的频率为 2 Hz。以前的研究还没有为推拿手法设定标准化,在实验过程中操作不同的穴位和改变左右手后,强度和频率可能会有所不同,这会影响结果的准确性。本实验中使用的手指压力记录提供了实验过程中操作强度和频率的实时观察,可以保持操作的一致性。有学者用机器模拟推拿操作,应用到动物身上,具有操作标准化的优点32。
对于穴位的选择,我们参考了王、刘的研究,选择了膝关节周围的5个穴位,以方便操作33、34。我们选择了石膏固定方法来诱导KOA,KOA大多以肌肉萎缩和关节僵硬35结束。ST34和ST35属于足阳明胃经,在中医理论中对治疗萎缩(多表现为肌无力和肌肉萎缩)至关重要,对石膏固定法诱导的KOA具有良好的适应性。EX-LE4是临床治疗KOA的常用穴位,大多与ST35配合使用。Tan等发现,针灸对ST35、ST36和EX-LE4可以降低滑膜炎症因子表达36。SP10和BL40是KOA37、38临床推拿治疗的核心穴位,SP10最常用于KOA39的推拿处方。
推拿操作的一个困难部分是固定老鼠。大鼠可能会挣扎或避免操作,这增加了进行实验的难度。虽然大鼠固定器可以固定大鼠并暴露其后肢,但KOA的发展限制了后肢的屈曲和伸展。因此,用固定器安置大鼠可能会导致后肢疼痛和不完全暴露,这可能会影响推拿操作。我们根据老鼠对黑暗环境的偏好和挖洞的倾向设计了一个单出口布袋。大鼠进入时关闭布袋,即头部和前肢位于袋子中,后肢暴露在外面。这种方法可以有效减少老鼠的挣扎,让它们在推拿期间保持安静。
预实验结果表明,推拿操作可降低滑膜组织的炎症反应,减少软骨细胞的凋亡,从而起到KOA的治疗作用。然而,需要更多的研究来验证这一点。
该协议有几个缺点。首先,大鼠体型小,难以精确定位穴位。与大鼠身上的穴位相比,操作者的手指太大,可能会影响推拿手法的效果。我们曾考虑在指尖上添加直径约2毫米的橡胶颗粒,以提高刺激穴位的准确性。但是颗粒可能会导致更高的压力强度,并增加控制稠度的难度。此外,它更有可能损坏手指压力记录,所以我们没有选择这种方法。其次,我们的研究忽略了滑液和软骨细胞凋亡中炎症因子的变化,这可能会削弱研究的可信度。今后将加强这方面的研究。第三,按压揉捏手法是推拿手法之一,不能涵盖推拿治疗KOA的效果。在动物身上实施的其他推拿操作需要进一步探索,包括关节运动操作和摩擦操作。此外,阳性对照会更好地显示操作的有效性,但它不是本研究中设计的,我们将在后续研究中添加这一点。
总体而言,本研究为KOA大鼠的推拿操作提供了标准化的方案,并且该操作的有效性已通过疼痛行为测试和显微镜检查结果得到验证。该方案初步证明,推拿的治疗效果可能与减少滑膜炎症和延迟软骨细胞凋亡有关。需要更多的研究来探索推拿对KOA的机制。
提交人声明他们没有竞争利益。
这项工作得到了上海市重点临床专科建设项目(批准号:Shslczdzk04001)的支持;上海市科委帆船项目(批准号:22YF1444300);上海中医药大学预算范围内的项目(批准号:2021LK091)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
absolute ethanol | Supelco | PHR1070 | For making specimen |
ALMEMO admeasuring apparatus | ahlborn | 2450-1 | For Mechanical Withdrawal Threshold test |
Anti-Digoxin antibody | Sigma-Aldrich | SAB4200669 | For HE stain IHC or TUNEL |
Anti-IL-1 beta | abcam | ab283818 | For HE stain IHC or TUNEL |
DAB Substrate kit | Solarbio | DA1010 | For HE stain IHC or TUNEL |
Denture base materials | Shanghai New Century | 20000356 | For model making |
eosin | bioswamp | PAB180016 | For HE stain IHC or TUNEL |
Finger pressure recordings | Suzhou Changxian Optoelectronic Technology | CX1003w | For Tuina manipulation |
formic acid solution | Sigma-Aldrich | 695076 | For decalcification |
H2O2 | Sigma-Aldrich | 386790-M | For HE stain IHC or TUNEL |
hematoxylin | bioswamp | PAB180015 | For HE stain IHC or TUNEL |
Isoflurane | Shanghai Yuyan Scientific Instrument Company | S10010533 | For gas anesthesia |
neutral resins | bioswamp | PAB180017 | For HE stain IHC or TUNEL |
Paraformaldehyde Fix Solution | Sigma-Aldrich | 100496 | For histology |
PBS | Sigma-Aldrich | P3813 | For HE stain IHC or TUNEL |
Plantar Test Apparatus | IITC Life Science | / | For Paw Withdrawal Latency test |
plaster of Paris bandage | WANDE | 20150023 | For model making |
Proteinase K | Sigma-Aldrich | 124568 | For HE stain IHC or TUNEL |
TNF Alpha Monoclonal antibody | Proteintech | 60291-1-Ig | For HE stain IHC or TUNEL |
TUNEL | Servicebio | GDP1042 | For HE stain IHC or TUNEL |
Wax | Sigma-Aldrich | 327204 | For making specimen |
xylene | Shanghai Sinopharm Group | 100092 | For making specimen |
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。