Osteoarthritis vizsgálata kutyákban

Osteoarthritis kialakulása

OA

Az osteoarthritis vagy osteoarthrosis a legelterjedtebb porcos ízületi bántalom világszerte. A megbetegedésnek három fő összetevője van: a struktúrporc károsodása, bántalma-arthrópiája; a gyulladás és az ízületben végbement strukturális változások miatt fellépő jelentős fájdalom; ill. az ezekből adódó funkció kiesése az adott ízületnek. Csökken a mobilitás, a mozgás mértéke.

Patológiai változások

Az OA kialakulása során a legjelentősebb változás, a porc mennyiségének csökkenése az ízületben, mely a későbbi stádiumokban kihat az ízületet határoló csontokra is. A megbetegedés kezdeti fázisában az ízületi felszín elveszti egyenletességét, szabálytalan kinövések jelennek meg rajta-osteophyta, fibrillálttá válik. A porcszövetből apró darabok válhatnak le, melyek belekerülnek a synovialis térbe, és ott tovább fokozzák a gyulladást, ill. tovább gátolhatják az ízület szabad mozgását. A porcszövet kismértékben hipercellulárissá válik, annak érdekében, hogy ellensúlyozni tudja a károsodást, visszaépítse a porcállományt.

A megbetegedés következő szakaszában mély árkok képződnek a porcszövetben, az extracelluláris mátrixban jelentősen lecsökken a II. típusú collagénnek a mennyisége. A chondrocyták száma is lecsökken, csoportokba rendeződnek, ezek körül kialakuló területeken még magas a proteoglycanok és glycoproteinek mennyisége.

Az OA végső szakaszában tovább károsodik a porcszövet, ezáltal sérül az ízületi felszín is, mely jelentős mértékben tovább rontja az ízület funkcióját, mobilitását. Ehhez társul a sérülés következtében megemelkedett fájdalom is. Ebben a szakaszban már jelentős mértékben lecsökken az extracelluláris mátrix glükozaminoglycan szintje.

További kutatások szerint nem csak az ízületi porc, és annak sérülése játszik jelentős szerepet az OA kialakulásában, hanem a csontvelő károsodása (BMLs), ill. az ízületi hártya gyulladásának-synovitisnek is jelentős hatása van a fájdalom és a gyulladás kialakulásában illetve az OA kórélettanában. Az OA kialakulásában további szerepet játszhat az elhízás/túlsúly, mely túlzott, adott esetben egyenlőtlen terhelést ad az ízületnek, így jelentős mértékben növeli a térd OA előfordulását. Egyes kutatások genetikai hátteret is felfedeztek a megbetegedés egyik okaként. Ilyenek az örökletes és veleszületett rendellenességek, deformitások, mint például öröklött csípő, vagy könyök dysplasia miatt kialakult OA.

A fájdalom

Fájdalomérzés:

Célja, hogy a központi idegrendszert (KIR) tájékoztassa egy inger szervezetet károsító hatásáról. Bár a fájdalomérzet kellemetlen, mégis hasznos, ha az azt követő aktivitás megszünteti a károsító hatást.

A fájdalomérzet perifériás mechanizmusai:

A fájdalomérző receptorok, nociceptorok a vékony myelinhüvelyes Aδ- és a myelinhüvely nélküli C-rostok szabad végződéseiből állnak. A nociceptorok specifikusan a szervezetet károsító mechanikai, kémiai vagy hőingerekre érzékenyek.A fájdalomérző receptorok depolarizációjának sejt szintű mechanizmusa még nem teljesen tisztázott, de feltételezhetően a károsodott sejtekből felszabaduló hisztamin, bradikinin, egyéb peptidek és esetleg más kémiai anyagok váltják ki a receptorok depolarizációját.

A fájdalom KIR-i mechanizmusai:

Ha bőrt egy erős, ártalmas inger éri, kétféle fájdalomérzet alakul ki: a kezdeti, gyorsan kialakuló érzet, amely jól lokalizálható, az Aδ-rostok végén lévő nociceptorok közvetítik.

A később kialakuló, elhúzódó, ún. lassú érzet kiváltásáért a C-típusú rostok receptorai a felelősek. Erre a fájdalomtípusra jellemző, hogy nehezen lokalizálható, tompa, égő érzéssel jár együtt. A kétféle fájdalomérzetet közvetítő rostok különböző pályákon érik el a KIR-t. A gyors fájdalomérzetet közvetítő Aδ-rostok receptív mezője kisebb, ingerületvezetési sebessége nagyobb, és ezért az ingerület hamarabb éri a tractus spinothalamicuson keresztül az agykéreg elsődleges érző mezőjét, ahol a megfelelő areában kelt ingerületet. A lassú fájdalomérzésben szerepet játszó rostok C-típusúak, lassabban és sokkal diffúzabb módon érik el a KIR-t. A tractus spino-reticulo-thalamicus rendszeren ascendálnak, és a collaterális ágak elérik a formatio reticularist, aminek következtében a fájdalomérzet mellett emocionális reakciók is kialakulnak. Szintén ezzel magyarázható az a kellemetlen közérzet, ami a lassú fájdalomérzést kíséri. A kétféle fájdalom különböző reflexeket vált ki. A gyors fájdalom flexor, vagy nociceptív reflexet, ill. sympathicus választ (vérnyomásemelés, energiamobilizálás) vált ki. A lassú fájdalom esetén hányingert, erős verejtékezést, vérnyomáscsökkenést, és a vázizmok tónusának általános csökkenését lehet megfigyelni. (a zsigerekből eredő fájdalom hasonló reakciókat vált ki.)

A fájdalom központi gátlása:

A fájdalom ingereinek tovaterjedésében döntő szerepet játszik a gerincvelő dorsalis szarvában lokalizálódó, ún. „kapuzás” , amely a felsőbb idegrendszeri területekről gátlórostokat kap, és így szerepet játszik a fájdalomérzet csökkentésében. Egy másik szabályozórendszert az opioid peptidek képviselnek.

Fájdalomkisugárzás:

A zsigerek betegsége gyakran nem a zsigerben jelentkező fájdalommal, hanem valamely, akár távolabbi testrész felületének fájdalomérzetével jár. Az állatorvoslásban talán a legismertebb példa a recésgyomor-átfúródást követő szívburok-, rekeszizom- és hashártyagyulladást kisérő, erős martájéki túlérzékenység.

Egy adott bőrterület, illetve az ebből a szempontból hozzátartozó zsigeri szerv kapcsolatát az embrionális kor szelvényezettségéből vezetik le (Head-féle zónák). Az előbb említett példára vonatkoztatva az embrionális fejlődés során a rekeszizom a nyaktájékról vándorolt a has tájékára, és ezért beidegzése nyaki eredetű, tehát a rekeszizomból származó afferens rostok ugyanabba a gerincvelői szelvénybe futnak be, mint amelyikbe a nyaki bőrterületről érkező afferens rostok. Ennek alapján a fájdalomkisugárzást két teóriával magyarázzák:

1. fájdalomkisugárzás konvergenciaszabálya: a somaticus és a visceralis afferentáció ugyanazzal a neuronnal kerül synapticus kapcsolatba.

2. fájdalomkisugárzás facilitációs hatások: a zsigeri fájdalom ingerületét szállító rostok collateralisai a somaticus területről befutó afferens rosttal együtt ingerlik a spinothalamicus neuron postsynapticus membránját, és bár a somaticus inger ebben az esetben küszöb alatti, a két hatás együttesen tovaterjedő akciós potenciált vált ki (Rudas és munkatársai, 1995).

A Fájdalom kezelése

A következőkben néhány, az OA-t vizsgáló cikket dolgoztunk fel. Ezek olyan kísérletek voltak, amelyek az OA során kialakuló fájdalmat mérni, valamint súlyosságát csökkenteni igyekeztek. Az OA több ízületben is előfordulhat, az általunk talált és feldolgozott cikkek azonban térdízületre vonatkoztak, így a későbbiekben ezekről szólunk.

1. kísérlet:

PERIFÉRIÁS MECHANIZMUSOK:

Citokinek: intraartikuláris MIA injekció növelte TNF alfa, IL-6 szinteket a térd synoviumban és a tokban. A nociceptív érző rostok perzisztens érzékenységét okozta mechanikai stimulus iránt.

Mechanoszenzitív C rostok és A rostok növekedett spontán aktivitása volt kimutatható a térdben.

A megemelkedett TNF-alfa érzékenyíti a primer afferenseket, így facilitálja az ízületi fájdalmat. A non szteroid gyulladáscsökkentő szerek azáltal enyhítik az OA okozta fájdalmat, hogy gátolják a TNF-alfát.

Az IL-6, valamint az IL-1 béta érzékenyíti a primer nociceptorokat a térdben. Más proinflammatorikus citokinek, mint pl. IL-7 IL-17 és IL 18 is kimutathatóak voltak synovitisnél, subchondralis csont sérülésénél és porc homeostasis elváltozásnál a spontán vagy sebészetileg kiváltott OA-ban.

Neuropeptidek: a gyulladt synovia vazoaktív intestinalis peptidet (VIP)-et is termel, hogy fájdalom érzetet okozzon. A VIP ezáltal érzékenyíti a térdízület primer nociceptorait.

Cannabinoidok (CB): a perifériás CB1 receptorok aktiválása és a CB1 receptor agonisták lokális alkalmazása pl.: arachidonyl-2-klóretilamid (ACEA) csökkenti az afferens rostok mechanoszenzitivitását. Tranziens receptor vanilloid 1 (TRVP1) ioncsatorna antagonista csökkentette az ACEA hatékonyságát, így tehát elmondható, hogy a TRVP1 ioncsatorna érintett a CB1 receptor-mediálta fájdalomcsökkentő hatásában.

Mátrix metalloproteázok (MMP): cink dependens endoproteázok, amelyeknek fontos szerepe van az OA pathogenezisében. Az MMP inhibitoroknak fontos szerepe van az érzéstelenítés és fájdalomcsillapítás hatékonyságában. Osteochondralis érellátottság, chondropathia, teherviselési aszimmetria csökkentése többek között a hatása.

Egyéb bioaktív ágensek: Szfingozin-kináz 2 szelektív inhibitora, illetve szelektív rho kináz inhibitor, kinin B2 receptor antagonista. Javítja a teherviselést a sérült végtagon, valamint a porc degradációt is csökkenti. Reaktív oxigéngyökök: rebamipide. A prosztaglandinok (PGE-k), Nerve Growth Factor (NGF), noradrenalin (NA) csatornák, angiogenesis inhibitorok és a hyaluronsav is rész vesznek az OA fájdalom kialakításában.

GERINCVELŐI MECHANIZMUSOK:

Glia sejtek/citokinek: OA modellben a microglia sejtek hiperaktivitása 7-28. nap között volt megfigyelhető, valamint reaktív astrocyták jelenléte a 28. napon.

TRPV1: TRPV1 szintek magasabbak voltak a térdet beidegző primer neuronokban.

Neuropeptidek: emelkedik az mRNS expresszió MIA után a Dorsal Respiratory Group (DRG) neuronokban, és a synoviában, periosteumban és subchondralis csontban megnő az immunreaktivitásuk.

Neuropathiás komponensek: idegsérülés markere ATF 3 (transzkripciós faktor) szintje emelkedik a DRG-ben.

SUPRASPINALIS MECHANIZMUSOK:

Elektroakkupunktúra szignifikánsan javította az MIA indukálta végtag inkapacitást (Rui-Xin Zhang és munkatársai, 2013).

2. kísérlet:

A viselkedésbeli változások jó jelzők az OA súlyosságára és a fájdalom mértékének megítélésére kutyákban (Vertical ground reaction forces (PVF, vertical impulse)).

A fizikai aktivitás a funkcionalitás jó mutatója, temetered motor activity (MA) objektív viselkedési módszer a funkcionalitás és az általános állapot felmérésére.

Módszer: Kontroll és terápiás diéta 90 napon keresztül.

A mért adatok:

Kinetic force platform gait analysis (PVF BW)

Client Specific Outcome measures (CSOM)

ELectrodermal activity (EDA)

Criterion validities

Motor activity

Multifactorial pain questionnaira (MFQ)

Eredmények:

A PVF volt a legjobb eredménnyel, CSOM, MA kevésbé volt szignifikáns a diéta hatásaira. A vizsgált állatok kora, neme, radiográfia által meghatározott OA súlyossága nem volt hatással a PVF értékekre. CSOM: szubjektív kérdőív az állat általános életminőségére vonatkozóan, a tulajdonos véleményére támaszkodva. Nem volt teljesen összhangban a PVF eredményekkel, amelyek azonban a CSOM-mel ellentétben objektíven tudták mérni a diéta hatásait.

MA: inkább CSOM-mel van korrelációban, mint a PVF-fel. EDA nem szolgált szignifikáns eredményekkel.

CSOM-t MA-t együttesen hatékonyabban lehetne alkalmazni. Az állat általános életminőségét, és fizikai aktivitásást vizsgálja mindhárom módszer, azonban az egyik objektív MA), míg a másik szubjektív módszer (CSOM), így átfogóbb képet tudna adni az állat valós állapotáról.

A diéta nem tűnt igazán hatékony terápiának (Pascale Rialland és munkatársai, 2012).

3. kísérlet:

Elektrofiziológia: a perifériás idegek érzékenyebbek lesznek a fájdalomkeltő ágensek helyi kibocsátása miatt, ezek a nociceptorok intenzívebben kezdenek el működni, plaszticitás változásokat okoznak a másodrendű neuronokban a gerincvelő hátsó szarvában és ez vezet központi érzékenyedéshez.

A C és A delta rostoknak rendelkeznek mechanikai nyitásra érzékeny ioncsatornákkal. Ezek a csatornák csak az ízület elmozdulására nyílnak, ezzel idegi impulzusokat generálva. Ezek a csatornák érzékennyé válnak az ízület degenerációjának hatására. Nem maga az MIA hatására nyílnak ezek a csatornák, hanem az MIA hatására bekövetkező ízületi degeneráció, illetve kémiai mediátorok felszabadulására. Azonban a neuronok tüzelési aktivitása nem korrelál az ízület sérülésének mértékével. A másodrendű neuronok a gerincevelő hátsó szarvának V-VI laminájában szintén hiperérzékennyé válnak. Kutatások bizonyították, hogy a microglia sejtek hozzájárulnak a központi érzékenyedéshez, és, hogy ezen szatellita sejtek gátlásával elérhető lehet a fájdalom csökkentése a sérült ízületben.

Fájdalom kiváltotta viselkedés, viselkedésváltozás:

Megvalósítható különböző viselkedési tesztek elvégzése laboratóriumban külső környezeti hatásokra pl. mechanikai, hő, kémiai stimukusok. Von Frey szőr algesiometry (a fájdalom mérése): mechanikai allodyniát gyakran mérik a hátsó végtag dorsalis felszínén a mechanikai érzékenység küszöbértékének meghatározására. Vocalizáció, hangadás: sok emlős kommunikálja a hangulatát, állapotát és identitását hangadással. A különböző hangadások akusztikai frekvenciája, valamint hossza kódolja az állat fiziológiai és pszichológiai jóllétét.

Gait analysis: A megváltozott ízületi kinematika miatt az OA betegek abnormális mozgásmintázatokat mutathatnak. Jelentkezhetnek kompenzatorikus mozgások, amelyek minimalizálják az ízület fájdalmát. Nehéz elkülöníteni azonban, hogy a megváltozott mozgás az OA fájdalom miatt alakult ki, vagy az ízület biomechanikai megváltozásának következménye. Két formája ismert a gait analízisnek: statikus teherviselés, és dinamikus gait analysis.