Ультразвуковая терапия может остановить артрит до его начала

Мягкое ультразвуковое лечение может помочь травмированным суставам заживать, перенаправляя иммунную систему из режима воспаления в режим восстановления. Credit: Shutterstock

Исследователи из Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH) обнаружили многообещающее применение непрерывного низкоинтенсивного ультразвука, которое в будущем может помочь в лечении травм суставов и снизить риск развития посттравматического остеоартрита. Их выводы показывают, что неинвазивный подход может переключить иммунный ответ организма с затяжного воспаления на восстановление тканей, предлагая потенциальную безлекарственную стратегию для улучшения заживления.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Scientific Reports, возглавила доктор Анурадха Субраманиан, профессор химического и материаловедения. Оно объединило биологические исследования, проведенные доктором Шахидом Ханом, с вычислительным и статистическим анализом, разработанным доктором Сатьяки Роем, профессором математических наук, при участии аспиранта Оуэна Триппани. Работа финансировалась Национальными институтами здравоохранения США.

Как ультразвук влияет на иммунные клетки

Команда сосредоточилась на макрофагах — специализированных иммунных клетках, играющих ключевую роль как в воспалении, так и в восстановлении тканей, чтобы понять, как они реагируют на непрерывный низкоинтенсивный ультразвук.

«После травмы организм привлекает воспалительные макрофаги-«защитники» (M1) для очистки поврежденных тканей и макрофаги-«целители» (M2) для поддержки восстановления. Устойчивое доминирование макрофагов-защитников может создать длительную воспалительную среду, способствующую посттравматическому остеоартриту», — объясняет Субраманиан.

Исследователи хотели выяснить, может ли ультразвук стимулировать переход этих иммунных клеток из воспалительного состояния в состояние, способствующее заживлению.

«В состоянии «M1» макрофаги способствуют воспалению для борьбы с повреждением или инфекцией, но длительная активность M1 может также вредить здоровым тканям. Напротив, макрофаги «M2-подобного» типа поддерживают восстановление и регенерацию тканей. Сдвиг макрофагов в сторону M2-подобного состояния важен, так как это может помочь уменьшить хроническое воспаление, одновременно стимулируя заживление в поврежденных суставах. Наши результаты показывают, что непрерывный низкоинтенсивный ультразвук может помочь восстановить этот баланс, способствуя более репаративному ответу макрофагов», — отмечает Субраманиан.

Рой добавляет, что хроническое воспаление является основным фактором развития посттравматического остеоартрита.

«Посттравматический остеоартрит частично вызван persistentным воспалением, которое ограничивает восстановление тканей и ускоряет дегенерацию суставов. Наша команда заинтересована в непрерывном низкоинтенсивном ультразвуке, поскольку он предлагает нефармакологический, неинвазивный подход, который может помочь регулировать поведение иммунных клеток и способствовать созданию более восстановительной среды для заживления в травмированных суставах», — говорит Рой.

Более реалистичная модель травмы сустава

Чтобы лучше воссоздать условия внутри травмированного сустава, исследователи использовали фрагменты фибронектина — молекулы, образующиеся при распаде поврежденной ткани, вместо использования только стандартных лабораторных методов для запуска воспаления. Такой подход позволил создать модель, более точно отражающую биологическую среду, возникающую после травмы сустава.

Команда также объединила транскриптомику (крупномасштабное изучение активности генов) с передовым вычислительным методом, известным как дифференциальная кластеризация. Вместо анализа генов по одному, этот метод выявляет группы генов, поведение которых меняется совместно, обеспечивая более широкую картину того, как иммунные клетки реагируют на ультразвуковое лечение.

«Это позволило нам изучать не только то, какие гены изменились, но и то, как группы генов изменили свое скоординированное поведение в ответ на ультразвуковую стимуляцию», — говорит Рой.

Первые результаты показывают снижение воспаления

Исследователи обнаружили, что непрерывный низкоинтенсивный ультразвук снижает биологические маркеры, связанные с воспалением, одновременно увеличивая маркеры, ассоциированные с более репаративным M2-подобным состоянием макрофагов.

Хотя исследование все еще ограничено лабораторными экспериментами, результаты показывают, что безлекарственные, неинвазивные технологии в конечном итоге могут быть использованы для влияния на поведение иммунных клеток и улучшения заживления после травм суставов. Исследователи полагают, что эта методика может стать частью будущих методов лечения, направленных на замедление прогрессирования остеоартрита и улучшение восстановления после травм суставов.

«Следующие шаги будут включать проверку этих результатов на животных моделях раннего посттравматического остеоартрита и изучение того, как ультразвуковая модуляция влияет на долгосрочное восстановление тканей при травмах суставов», — заключает Субраманиан.

Источники: sciencedaily.com

Материалы предоставлены Университетом Алабамы в Хантсвилле. Оригинал написан Рассом Нельсоном.