Антифибротическое действие сурамина в поврежденных скелетных мышцах после повреждения (стр. 3 )

Физиологическая оценка сократительных свойств мышц после инъекции сурамина.

Сила  мышц измерялась при помощи  физиологического тестирования и сравнивалась  с результатами у животных из контрольной группы (PBS инъекции).Сила мышц составила  217,2 ± 26,3 мН / г в нормальных мышцах, 119,6 ± 32,0 мН / г в контрольной группе, 148,2 ± 36,7 мН / г в группе больных, получавших 0,25 мг сурамина, 164,8 ± 51,2 мН / г в группе, получавшей 1,0 мг сурамина и 184,5 ± 20,4 мН / г в группе, получавшей 2,5 мг сурамина. Не существовало  никаких существенных различий между нормальными  мышцами  и мышцами  из  группы, получавшей 2,5 мг сурамина (рис. 7). Тем не менее, существует значительная разница между контрольной группой (ранения + PBS), и группой, получавшей 2,5 мг сурамина (рис. 7).Тетаническая сила мышц  составила  321,4 ± 25 мН / г в нормальных мышцах, 172,5 ± 21,1 млн / г в контрольной группе, 169,7 ± 15,4 мН / г в группе больных, получавших 0,25 мг сурамина, 201,7 ± ​​25,0 мН / г в группе больных, получавших 1 мг сурамин и 275,7 ± 68,7 мН / г в группе, получавшей 2,5 мг сурамина. Не существовало  разницы между нормальными  мышцами  и мышцами  в  группе, получавшей 2,5 мг сурамина (рис. 7). Тем не менее, существует значительная разница между контрольной группой (ранения + PBS) и группой, получавшей 2,5 мг сурамина.

Чтобы свести к минимуму различия между животными, данные также были нормализованы по отношению к  контролю, т. е. сила  экспериментальных  мышц была разделена на  силу  контрольных  мышц  на противоположной стороне и умножена  на 100, чтобы определить процентное изменение. Для  силы сокращения  контрольной группой  производится 55%, группа  0,25 мг сурамина - 63%, группа 1 мг сурамина -69%, и  группа 2,5 мг сурамина - 82% от  силы  в интактных мышцах  через 4 недели после травмы (рис. 8).Разница между контрольной группой и группой, получавшей 2,5 мг сурамина оказалась значимой (р <0,05). Кроме того,  тетаническая сила мышц  составила  54% в контрольной группе, 59% - 0,25 мг сурамина, 72% -1 мг сурамина  и 87% - 2,5 мг сурамина от силы  неповрежденной мышцы. Опять же существует значительная разница между тетанической  силой в контрольной группе (ранения + PBS) и измеренной  в группе, получавшей 2,5 мг сурамина.

ОБСУЖДЕНИЕ

Хотя ышечные  травмы часто встречаются в профессиональном и любительском спорте, но оптимальное лечение не было четко определено. Кроме того, значительную заболеваемость, в том числе ранние функциональные  и структурные  дефициты,  атрофия мышц, контрактуры, и боль, часто возникает после травмы мышц. Скелетные мышцы способны к обширной регенерации после травмы  через  активацию спутниковых  клеток, пролиферацию и слияние в зрелые мышечные волокна. Тем не менее, формирование рубцовой ткани происходит одновременно и конкурирует с восстановлением мышц во время процесса заживления. Различные факторы роста могут стимулировать рост и секрецию белков  мышечных клеток. Во время восстановления мышц факторы роста и цитокины  освобожденные при  ранении мышц, как полагают,  активируют  клетки-сателлиты. Предварительные данные также показали, что факторы роста играют дополнительную роль в процессе восстановления мышц. Особый интерес представляет  IGF-1 и -2, способные  стать  митогенным  фактором для миобластов. IGF-1 имеет решающее значение в качестве посредника рост мышечной и других тканей. Мы охарактеризовали эффективность восстановления мышц после различных моделей мышечных травм. В этих моделях наблюдается активный процесс регенерации мышц, который имел место на ранних этапах лечения, что в конечном итоге вело к  нарушениям  в развитии  рубцовой ткани в поврежденных мышцах. Кроме того, мы определили конкретные факторы роста (IGF-1, основной фактор роста фибробластов, и фактор роста нервов), которые способны к повышении пролиферации и дифференциации миобластов в пробирке и исследовали доставку этих факторов роста в поврежденную мышцу для улучшения исцеления  мышц в естественных условиях. Хотя непосредственная инъекция  рекомбинантного основного фактора роста фибробластов  дает некоторое положительное влияние на заживление мышц  после травм(например, разрыв, ушиб, и напряжение). Эти факторы роста мышц могут  улучшить регенерацию, но не могут предотвратить образование рубцовой ткани, что в конечном итоге ухудшает процесс заживления. Большое количество рубцовой ткани, которая появляется в поврежденных мышцах через  3-4 недели после травмы предпологает, что естественное  заживление ушибленных, рваных мышц является неполным. Фиброз обычно развивается в течение второй недели после повреждения мышц и увеличивается с течением времени. Недавно мы попытались разработать биологические подходы к непосредственной  блокаде фиброза. Предыдущий доклад нашей лаборатории  показал, что иммобилизация рваных мышц не оказали существенного влияния на развитие фиброза, а шов был способен ограничить  фиброза в  глубине  раны, но не  на поверхности. Мы недавно установили, что миогенные клетки под влиянием TGF-в1 могут дифференцироваться в клетки соединительной ткани  в ответ на  мышечную травму. На основе этого открытия, декорин, антифиброзные протеогликаны, которые подавляет эффект TGF-в, были использованы для предотвращения фиброза и тем самым  способны улучшить  заживления после травмы мышц у мышей. Мы заметили, что  при непосредственном введении,  декорин смог эффективно предотвращат фиброз и улучшать  восстановление мышц. Сурамин изначально синтезированный и предназначенный для использования  в качестве противопаразитарного препарата, потому что его  тормозящее действие на обратную  транскриптазы, недавно был введен в клинических испытаниях по борьбе со СПИДом,  злокачественными  новообразованиями, и метастатическими  заболеваниями, в том числе предстательной железы, коры надпочечников, молочной железы и рака толстой кишки, лимфомой. Поскольку  сурамин является  аналогом гепарина, он связывается с гепарин-связывающими  белками. Вещество блокирует действие факторов роста на опухолевые клетки в пробирке и вмешивается в действия факторов роста путем конкурентного связывания с рецепторами фактора роста. Факторы роста подавляемыми  сурамином включают TGF-в1, -2 и -3; PDGF А и В, и EGF. Из многих факторов роста,  TGF-в1 и -2 и PDGF А и В имеют сильное влияние на фибробласты. В начале эксперимента в естественных условиях крысам лечили  кожные раны инъекциями  сурамина. У  кроликов  при изучении  глаукомы, субконъюнктивальные  инъекции сурамина широко подавляют действие фактора роста на клетки-мишени в условиях  заживления раны в тканях глаза. Сурамин также показал высокую эффективность в предотвращении рубцевания без тяжелых токсических эффекто. Нашей целью в данном исследовании было изучение влияния антифиброзного действия  сурамина в скелетных мышцах. В пробирке мы определили последствия воздействия сурамина на пролиферацию фибробластов и экспрессию  фиброзно-родственных белков. В естественных условиях, мы исследовали антифиброзные последствия сурамина в поврежденных мышцах путем прямой инъекции  различных концентраций сурамина в разные моменты времени после повреждения. Наши результаты показывают, что сурамин имеет сильное антипролиферативное действие на NIH 3T3. Похожие результаты были получены в различных клетках, в том числе опухалевых  и неопухалевых  клеток. б-SMA и виментин были вовлечены  в развитие  фиброза и  являлись маркерными  белками  для миофибротического  фенотипа.  Мы лечили сурамином CT клетки  (C2C12 клетки, трансфицированные плазмидой, кодирующей TGF-в1 и неомицин), которые показывают высокий уровень экспрессии б-SMA и виментина. Количественный вестерн блот анализ  показал 100% снижение б-SMA и виментина белков  в клетках, которые  инкубировали с 50 мкг / мл сурамина, сокращение на  73 и 81%  соответствующих белков после лечения 10 мкг / мл, а 53 и 45% снижение этих белков  при  1 мкг / мл, по сравнению с контролем. Мы показали, что сурамин отменяет стимулирующий эффект TGF-в1 на  производство белков соединительной ткани в клетках CT клона. Наши результаты поддерживают теорию, что сурамин снижает биологическую активность внеклеточных факторов роста в зависимости от дозы путем конкурентного связывания с рецепторами фактора роста, и таким образом инактивируют их. На животной модели мы обнаружили, что непосредственного введения  сурамина в поврежденных  мышцах уменьшается

количество фиброза в травмированной области. Гистологическое исследование и количественное  исследование виментина и коллагена в месте повреждения показали, что инъекция высокой концентрации сурамина (2,5 мг в 20 мкл PBS)  для предотвращения фиброза  действует лучше, чем введение более низких концентраций сурамина (1, 0,25 или 0, мг). Способность сурамина препятствовать  фиброзу, как представляется, зависит от дозы. Мы также оценивали влияние инъекций сурамина на восстановления мышц. Было  много регенерирующих  мышечных волокон в месте повреждения в экспериментальных группах, получавших  сурамин, в то время как место повреждения, как правило, заполнено фиброзной рубцовой тканью в  группах, не получавших лечение. Статистический анализ показал существенное повышение мышечной регенерации в группе получавшей  2,5 мг сурамина  через 14 дней после травмы. Эти данные показали, что размер  области фиброза снизился, и число регенирирующих мышечных волокон  было увеличено  в  группе  получавшей сурамин. Этот факт позволяет предположить, что непосредственное введение  сурамина может предотвратить  образование рубцовой ткани и, следовательно, улучшить восстановление мышц. Результаты физиологического тестирования  проведены параллельно гистологическому  исследованию. Оценка тетанической  силы  и силы сокращения не показали существенное различия между  группой не леченных мышц  и  группой, получавшей 2,5 мг сурамина. Тем не менее, существует значительная разница между группой, получавшей 2,5 мг сурамина и контрольной группой (рваная мышцу вводят только с PBS). Чтобы свести к минимуму изменения, данные были нормированы по отношению к  контролю, не получавшему лечение. В контрольной группе производится 55%,а  группе, получавшей 2,5 мг сурамина производится 82% от  интактной мышцы через  4 недели после травмы. Аналогичные результаты были получены при оценке тетанической силы мышц. Эти данные убедительно свидетельствуют, что инъекции 2,5 мг сурамина через  2 недели после травмы  могут  эффективно улучшить функциональное восстановление поврежденных  мышц. Результаты этого исследования показывают, что сурамин (50 мкг / мл) может подавлять пролиферацию фибробластов и экспрессию  фиброзных белков (б-SMA и виментина) эффективно в пробирке. В естественных условиях, инъекции сурамина (2,5 мг) через  2  недели эффективно предотвращают  фиброз мышц и повышают  регенерацию мышц, что приводит к эффективному восстановлению функций мышц. В будущем, мы должны изучить влияние сурамина при  других травмах мышц, особенно  при растяжении мышц, наиболее распространенный тип мышечных травм в спортивной медицине. Процесс заживления мышц после растяжение похож на том, что  происходит после  разрыва, т. е. развитие выраженного фиброза, кажется, препятствует эффективной, полной регенерации мышц. Таким образом, мы должны применять подобные методы  в будущих исследованиях. Тем не менее, безопасность использования сурамина как антифиброзного агента должна быть определена прежде, чем эти результаты могут быть применены в клинике для лечения мышечных травм.