Abstract
Background: Elderly people suffer from skeletal muscle disorders that undermine their daily activity and quality of life; some of these problems can be listed as but not limited to: sarcopenia, changes in central and peripheral nervous system, blood hypoperfusion, regenerative changes contributing to atrophy, and muscle weakness. Determination, proliferation and differentiation of satellite cells in the regenerative process are regulated by specific transcription factors, known as myogenic regulatory factors (MRFs). In the elderly, the activation of MRFs is inefficient which hampers the regenerative process. Recent studies found that low intensity laser therapy (LILT) has a stimulatory effect in the muscle regeneration process. However, the effects of this therapy when associated with aging are still unknown.
Objective: This study aimed to evaluate the effects of LILT (λ=830 nm) on the tibialis anterior (TA) muscle of aged rats.
Subjects and methods: The total of 56 male Wistar rats formed two population sets: old and young, with 28 animals in each set. Each of these sets were randomly divided into four groups of young rats (3 months of age) with n=7 per group and four groups of aged rats (10 months of age) with n=7 per group. These groups were submitted to cryoinjury + laser irradiation, cryoinjury only, laser irradiation only and the control group (no cryoinjury/no laser irradiation). The laser treatment was performed for 5 consecutive days. The first laser application was done 24 h after the injury (on day 2) and on the seventh day, the TA muscle was dissected and removed under anesthesia. After this the animals were euthanized. Histological analyses with toluidine blue as well as hematoxylin-eosin staining (for counting the blood capillaries) were performed for the lesion areas. In addition, MyoD and VEGF mRNA was assessed by quantitative polymerase chain reaction.
Results: The results showed significant elevation (p<0.05) in MyoD and VEGF genes expression levels. Moreover, capillary blood count was more prominent in elderly rats in laser irradiated groups when compared to young animals.
Conclusion: In conclusion, LILT increased the maturation of satellite cells into myoblasts and myotubes, enhancing the regenerative process of aged rats irradiated with laser.
Zusammenfassung
Hintergrund: Ältere Menschen leiden häufig unter Skeletterkrankungen, die ihre Tagesaktivitäten und Lebensqualität negativ beeinflussen. Häufig, aber nicht ausschließlich, lassen sich die Probleme auf Sarkopenie, Veränderungen des zentralen und peripheren Nervensystems, Durchblutungsstörungen oder regenerative Veränderungen (Muskelatrophie, Muskelschwäche) zurückführen. Determination, Ausbreitung und Differenzierung von Satellitenzellen im Regenerationsprozess werden durch spezifische Transkriptionsfaktoren, den sogenannten myogenen regulatorischen Faktoren (myogenic regulatory factors, MRFs) bestimmt. Im Alter ist die Aktivierung der MRFs ineffizient, was den Regenerationsprozess hemmt. Neuere Studien haben gezeigt, dass die Therapie mit Laserlicht niedriger Intensität (low intensity laser therapy, LILT) die Muskelregeneration stimuliert. Allerdings sind diese Effekte im Zusammenhang mit dem Altern noch wenig erforscht.
Zielsetzung: Die vorliegende Studie evaluiert den Effekt der LILT (λ=830 nm) auf den Tibialis-anterior (TA)-Muskel von älteren Ratten.
Material und Methoden: Es wurden an insgesamt 56 männlichen Wistar-Ratten, aufgeteilt in zwei Populations-klassen (jung, alt) mit jeweils 28 Versuchstieren, Untersuchungen durchgeführt. Jede dieser beiden Klassen wurde nach dem Zufallsprinzip in 4 Gruppen mit jeweils 7 jungen Ratten (3 Monate alt) bzw. 4 Gruppen mit jeweils 7 alten Ratten (10 Monate alt) aufgeteilt: Cryoschädigung des TA + Lasertherapie, nur Cryoschädigung, nur Lasertherapie oder weder Cryoschädigung noch Lasertherapie (Kontrollgruppe). Die Laserbehandlung erfolgte an 5 aufeinanderfolgenden Tagen. Die erste Behandlung wurde 24 Stunden nach Cryoschädigung durchgeführt (Tag 2). Am 7. Tag wurde der TA-Muskel unter Anästhesie präpariert und entnommen; anschließend wurden die Tiere eingeschläfert. Die entnommenen Gewebeproben wurden sowohl mit Toluidinblau als auch mit Hämatoxylin-Eosin eingefärbt und histologisch untersucht (Zählung der Blutgefäße). Zusätzlich wurde die Expression von MyoD and VEGF mRNA mittels quantitativer Polymerase-Kettenreaktion (quantitative polymerase chain reaction, qPCR) bestimmt.
Ergebnisse: Im Ergebnis zeigte sich eine signifikante Erhöhung der MyoD- und VEGF-Expression (p<0.05). Außerdem stellten sich die kapillaren Blutgefäße bei den älteren lasertherapierten Ratten im Vergleich zu den jüngeren Ratten prominenter dar.
Zusammenfassung: Die LILT verbesserte die Reifung der Satellitenzellen in Myoblasten und Myotuben, wodurch der Regenerationsprozess bei älteren, laserbehandelten Ratten verstärkt wurde.
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