Regenerative Rehabilitation in Injuries of Tendons

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The mechanical properties of tendons are thought to be affected by different loading levels. Changes in the mechanical properties of tendons, such as stiffness, have been reported to influence the risk of tendon injuries chiefly in athletes and the elderly, thereby affecting motor function execution. Unloading resulted in reduced tendons stiffness, and resistance exercise exercise counteracts this. Transforming growth factor-β1 is a potent inducer of type I collagen and mechanosensitive genes encoding tenogenic differentiation markers expression which play critical roles in tendon tissue formation, tendon healing and their adaptation during exercise. In recent years, our understanding of the molecular biology of tendons growth and repair has expanded. It is probable that the next advance in the treatment of tendon injuries will result from the application of this basic science knowledge and the clinical solution will encompass not only the the best postoperative rehabilitation protocols, but also the optimal biological modulation of the healing process.

About the authors

Sergey G. Sсherbak

Saint-Petersburg State University; Saint Petersburg City Hospital No 40

Email: b40@zdrav.spb.ru
ORCID iD: 0000-0001-5047-2792
SPIN-code: 1537-9822

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 7/9 Universitetskaya nab., 199034, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Stanislav V. Makarenko

Saint-Petersburg State University; Saint Petersburg City Hospital No 40

Author for correspondence.
Email: st.makarenko@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1595-6668
SPIN-code: 8114-3984
Russian Federation, 7/9 Universitetskaya nab., 199034, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Olga V. Shneider

Saint Petersburg City Hospital No 40

Email: o.shneider@gb40.ru
ORCID iD: 0000-0001-8341-2454
SPIN-code: 8405-1051

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint Petersburg

Tatyana A. Kamilova

Saint Petersburg City Hospital No 40

Email: kamilovaspb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6360-132X
SPIN-code: 2922-4404

Cand. Sci. (Biol.)

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexander S. Golota

Saint Petersburg City Hospital No 40

Email: golotaa@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-5632-3963
SPIN-code: 7234-7870

MD, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Thompson WR, Scott A, Loghmani MT, et al. Understanding mechanobiology: physical therapists as a force in mechanotherapy and musculoskeletal regenerative rehabilitation. Phys Ther. 2016;96(4):560–569. doi: 10.2522/ptj.20150224
  2. Dunn SL, Olmedo ML. Mechanotransduction: relevance to physical therapist practice-understanding our ability to affect genetic expression through mechanical forces. Phys Ther. 2016;96(5):712–721. doi: 10.2522/ptj.20150073
  3. Dias RG, Silva MS, Duarte NE, et al. PBMCs express a transcriptome signature predictor of oxygen uptake responsiveness to endurance exercise training in men. Physiol Genomics. 2015;47(2):13–23. doi: 10.1152/physiolgenomics.00072.2014
  4. Metzger TA, Kreipke TC, Vaughan TJ, et al. The in situ mechanics of trabecular bone marrow: the potential for mechanobiological response. J Biomech Eng. 2015;137(1). doi: 10.1115/1.4028985
  5. Sen B, Xie Z, Case N, et al. mTORC2 regulates mechanically induced cytoskeletal reorganization and lineage selection in marrow-derived mesenchymal stem cells. J Bone Miner Res. 2014;29(1):78–89. doi: 10.1002/jbmr.2031
  6. Ambrosio F, Kleim, JA. Regenerative rehabilitation and genomics: frontiers in clinical practice. Physical Therapy. 2016;96(4):430–432. doi: 10.2522/ptj.2016.96.4.430
  7. Graham JG, Wang ML, Rivlin M, Beredjiklian PK. Biologic and mechanical aspects of tendon fibrosis after injury and repair. Connect Tissue Res. 2019;60(1):10–20. doi: 10.1080/03008207.2018.1512979
  8. Jacobson JA, Yablon CM, Henning PT, et al. Greater trochanteric pain syndrome: percutaneous tendon fenestration versus platelet-rich plasma injection for treatment of gluteal tendinosis. J Ultrasound Med. 2016;35(11): 2413–2420. doi: 10.7863/ultra.15.11046
  9. Sussman WI, Mautner K, Malanga G. The role of rehabilitation after regenerative and orthobiologic procedures for the treatment of tendinopathy: a systematic review. Regen Med. 2018;13(2):249–263. doi: 10.2217/rme-2017-0110.8
  10. Lungu E, Grondin P, Tétreault P, et al. Ultrasound-guided tendon fenestration versus open-release surgery for the treatment of chronic lateral epicondylosis of the elbow: protocol for a prospective, randomised, single blinded study. BMJ Open. 2018;8(6):e021373. doi: 10.1136/bmjopen-2017-021373
  11. Ingber DE. From mechanobiology to developmentally inspired engineering. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2018;373(1759). pii: 20170323. doi: 10.1098/rstb.2017.0323
  12. Shams A, El-Sayed M, Gamal O, Ewes W. Subacromial injection of autologous platelet-rich plasma versus corticosteroid for the treatment of symptomatic partial rotator cuff tears. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2016;26(8): 837–842. doi: 10.1007/s00590-016-1826-3
  13. Von Wehren L, Blanke F, Todorov A, et al. The effect of subacromial injections of autologous conditioned plasma versus cortisone for the treatment of symptomatic partial rotator cuff tears. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2016;24(12):3787–3792. doi: 10.1007/s00167-015-3651-3
  14. Chechik O, Dolkart O, Mozes G, et al. Timing matters: NSAIDs interfere with the late proliferation stage of a repaired rotator cuff tendon healing in rats. Arch Orthop Trauma Surg. 2014;134(4):515–520. doi: 10.1007/s00402-014-1928-5
  15. Montalvan B, Le Goux P, Klouche S, et al. Inefficacy of ultrasound-guided local injections of autologous conditioned plasma for recent epicondylitis: results of a double-blind placebo-controlled randomized clinical trial with one-year follow-up. Rheumatology (Oxford). 2016;55(2):279–285. doi: 10.1093/rheumatology/kev326
  16. Behm DG, Blazevich AJ, Kay AD, Mchugh M. Acute effects of muscle stretching on physical performance, range of motion, and injury incidence in healthy active individuals: a systematic review. Appl Physiol Nutr Metab. 2016;41(1):1–11. doi: 10.1139/apnm-2015-0235
  17. Van Ark M, Van Den Akker-Scheek I, Meijer LT, Zwerver J. An exercise-based physical therapy program for patients with patellar tendinopathy after platelet-rich plasma injection. Phys Ther Sport. 2013;14(2):124–130. doi: 10.1016/j.ptsp.2012.05.002
  18. Guillodo Y, Madouas G, Simon T, et al. Platelet-rich plasma (PRP) treatment of sports-related severe acute hamstring injuries. Muscles Ligaments Tendons J. 2015;5(4):284–288. doi: 10.11138/mltj/2015.5.4.284
  19. Rio E, Kidgell D, Purdam C, et al. Isometric exercise induces analgesia and reduces inhibition in patellar tendinopathy. Br J Sports Med. 2015;49(19):1277–1283. doi: 10.1136/bjsports-2014-094386
  20. Frizziero A, Trainito S, Oliva F, et al. The role of eccentric exercise in sport injuries rehabilitation. Br Med Bull. 2014;110(1):47–75. doi: 10.1093/bmb/ldu006
  21. Peterson M, Butler S, Eriksson M, Svardsudd K. A randomized controlled trial of eccentric vs concentric graded exercise in chronic tennis elbow (lateral elbow tendinopathy). Clin Rehabil. 2014;28(9):862–872. doi: 10.1177/0269215514527595
  22. Dorrel BS, Long T, Shaffer S, Myer GD. Evaluation of the functional movement screen as an injury prediction tool among active adult populations: a systematic review and meta-analysis. Sports Health. 2015;7(6):532–537. doi: 10.1177/1941738115607445
  23. Stolarczyk A, Sarzyńska S, Gondek A, Cudnoch-Jędrzejewska A. Influence of diabetes on tissue healing in orthopaedic injuries. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2018;45(7): 619–627. doi: 10.1111/1440-1681.12939
  24. Chen CH, Lin YH, Chen CH, et al. Transforming growth factor beta 1 mediates the low-frequency vertical vibration enhanced production of tenomodulin and type I collagen in rat Achilles tendon. PLoS One. 2018;13(10):e0205258. doi: 10.1371/journal.pone.0205258
  25. Dex S, Alberton P, Willkomm L, et al. Tenomodulin is required for tendon endurance running and collagen i fibril adaptation to mechanical load. EBioMedicine. 2017;20: 240–254. doi: 10.1016/j.ebiom.2017.05.003
  26. Ogasawara R1, Akimoto T, Umeno T, et al. MicroRNA expression profiling in skeletal muscle reveals different regulatory patterns in high and low responders to resistance training. Physiol Genomics. 2016;48(4):320–324. doi: 10.1152/physiolgenomics.00124.2015
  27. Li X, Pongkitwitoon S, Lu H, et al. CTGF induces tenogenic differentiation and proliferation of adipose-derived stromal cells. J Orthop Res. 2019;37(3):574–582. doi: 10.1002/jor.24248
  28. Alviti F, Gurzì M, Santilli V, et al. Achilles tendon open surgical treatment with platelet-rich fibrin matrix augmentation: biomechanical evaluation. J Foot Ankle Surg. 2017;56(3):581–585. doi: 10.1053/j.jfas.2017.01.039
  29. Stein BE, Stroh DA, Schon LC. Outcomes of acute Achilles tendon rupture repair with bone marrow aspirate concentrate augmentation. Int Orthop. 2015;39(5):901–905. doi: 10.1007/s00264-015-2725-7
  30. Zhou Y, Wang JH. PRP treatment efficacy for tendinopathy: a review of basic science studies. BioMed. Res. Int. 2016;2016:9103792. doi: 10.1155/2016/9103792.
  31. Jayaram P, Ikpeama U, Rothenberg JB, Malanga GA. Bone marrow-derived and adipose-derived mesenchymal stem cell therapy in primary knee osteoarthritis: a narrative review. PMR. 2019;11(2):177–191. doi: 10.1016/j.pmrj.2018.06.019
  32. Yang X, Meng H, Quan Q et al. Management of acute Achilles tendon ruptures: A review. Bone Joint Res. 2018;7(10): 561–569. doi: 10.1302/2046-3758.710.BJR-2018-0004.R2
  33. Zou J, Mo X, Shi Z. A prospective study of platelet-rich plasma as biological augmentation for acute Achilles tendon rupture repair. Biomed Res Int. 2016;2016:9364170. doi: 10.1155/2016/9364170
  34. Alsousou J, Thompson M, Harrison P, et al. Effect of platelet-rich plasma on healing tissues in acute ruptured Achilles tendon: a human immunohistochemistry study. Lancet. 2015;385(Suppl 1):S19. doi: 10.1016/S0140-6736(15)60334-8
  35. Lee CS, Bishop ES, Zhang R, et al. Adenovirus-mediated gene delivery: potential applications for gene and cell-based therapies in the new era of personalized medicine. Genes Dis. 2017;4(2):43–63. doi: 10.1016/j.gendis.2017.04.001
  36. Hussain N, Johal H, Bhandari M. An evidence-based evaluation on the use of platelet rich plasma in orthopedics — a review of the literature. SICOT J. 2017;3:57. doi: 10.1051/sicotj/2017036
  37. Chirichella PS, Jow S, Iacono S, et al. Treatment of knee meniscus pathology: rehabilitation, surgery, and orthobiologics. PMR. 2019;11(3):292–308. doi: 10.1016/j.pmrj.2018.08.384
  38. Roos TR, Roos AK, Avins AL, et al. Genome-wide association study identifies a locus associated with rotator cuff injury. PLoS One. 2017;12(12):e0189317. doi: 10.1371/journal.pone.0189317
  39. Dabija DI, Gao C, Edwards TL, et al. Genetic and familial predisposition to rotator cuff disease: a systematic review. J Shoulder Elbow Surg. 2017;26(6):1103–1112. doi: 10.1016/j.jse.2016.11.038
  40. Bonato LL, Quinelato V, Pinheiro AR, et al. ESRRB polymorphisms are associated with comorbidity of temporomandibular disorders and rotator cuff disease. Int J Oral Maxillofac Surg. 2016;45(3):323–331. doi: 10.1016/j.ijom.2015.10.007
  41. Motta GR, Amaral MV, Rezende E, et al. Evidence of genetic variations associated with rotator cuff disease. J Shoulder Elbow Surg. 2014;23(2):227–235. doi: 10.1016/j.jse.2013.07.053
  42. Tashjian RZ, Granger EK, Farnham JM, et al. Genome-wide association study for rotator cuff tears identifies two significant single-nucleotide polymorphisms. J Shoulder Elbow Surgery. 2016;25(2):174–179. doi: 10.1016/j.jse.2015.07.005
  43. Teerlink CC, Cannon-Albright LA, Tashjian RZ. Significant association of full-thickness rotator cuff tears and estrogen-related receptor-β (ESRRB). J Shoulder Elbow Surg. 2015;24(2):e31–35. doi: 10.1016/j.jse.2014.06.052
  44. Kluger R, Burgstaller J, Vogl C, et al. Candidate gene approach identifies six SNPs in tenascin-C (TNC) associated with degenerative rotator cuff tears. J Orthop Res. 2017;35(4):894–901. doi: 10.1002/jor.23321
  45. Assunção JH, Godoy-Santos AL, Dos Santos MC, et al. Matrix metalloproteases 1 and 3 promoter gene polymorphism is associated with rotator cuff tear. Clin Orthop Relat Res. 2017;475(7):1904–1910. doi: 10.1007/s11999-017-5271-3
  46. Ren YM, Duan YH, Sun YB, et al. Bioinformatics analysis of differentially expressed genes in rotator cuff tear patients using microarray data. J Orthop Surg Res. 2018;13(1):284. doi: 10.1186/s13018-018-0989-5
  47. Kim SK, Kleimeyer JP, Ahmed MA, et al. Two genetic loci associated with ankle injury. PLoS One. 2017;12(9): e0185355. doi: 10.1371/journal.pone.0185355
  48. Shang X, Li Z, Cao X, et al. The association between the ACTN3 R577X polymorphism and noncontact acute ankle sprains. J Sports Sci. 2015;33(17):1775–1779. doi: 10.1080/02640414.2015.1012098
  49. Mattson CM, Wheeler MT, Waggott D, et al. Sports genetics moving forward: Lessons learned from medical research. Physiol Genom. 2016;48(3):175–182. doi: 10.1152/physiolgenomics.00109.2015

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Sсherbak S.G., Makarenko S.V., Shneider O.V., Kamilova T.A., Golota A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».