Визначення безпечності й ефективності карбокситерапії в моделях остеоартриту й запалення сухожилків in vivo

Abstract

Local administration of carbon dioxide (carboxytherapy) is regarded as a promising approach for modulating inflammation, improving microcirculation, and stimulating reparative processes. However, traditional subcutaneous CO2 delivery techniques are associated with variability of local effects, risk of mechanical tissue irritation, and insufficient standardization of administration parameters, which limits reproducibility of experimental findings. These limitations highlight the need to develop optimized CO2 delivery techniques with controlled administration and improved safety. Objective. To evaluate the efficacy and safety of subcutaneous administration of a CO2 + NaHCO3 gas-buffer mixture in preclinical models of acute inflammation and monoiodoacetate (MIA)-induced osteoarthritis. Methods. The study was conducted in rats using formalin- and carrageenaninduced models of acute inflammation and a monoiodoacetic acid–induced osteoarthritis model. Animals received subcutaneous injections of a CO2 + NaHCO3 mixture (1:1) in small volumes; comparisons were performed against the classical subcutaneous CO2 administration protocol described by Raymundo et al. Results. In acute inflammation models, administration of the CO2 + NaHCO3 mixture significantly reduced edema severity (p < 0.001). In the MIA-induced osteoarthritis model, treatment resulted in a statistically significant decrease in TNF-α and IL-6 levels and an increase in TGF-β1 concentration (all p < 0.001), indicating anti-inflammatory activity and modulatory effects on systemic inflammatory markers. Conclusions. The subcutaneous administration technique of the CO2 + NaHCO3 mixture investigated in this study demonstrated anti-inflammatory activity and a favorable safety profile in preclinical models, supporting the rationale for further research into its potential application for degenerative-inflammatory disorders of the musculoskeletal system.

Локальне застосування вуглекислого газу (карбокситерапія) розглядається як перспективний підхід до модуляції запалення, покращення мікроциркуляції та стимуляції репаративних процесів. Разом із тим традиційні методики підшкірного введення CO2 характеризуються варіабельністю локальної дії, ризиком механічного подразнення тканин і недостатньою стандартизованістю параметрів введення, що ускладнює відтворюваність експериментальних даних. Це зумовлює потребу в розробленні оптимізованих технік локального застосування CO2 із контрольованою доставкою та підвищеною безпечністю. Мета. Оцінити ефективність і безпеку підшкірного введення газо-буферної суміші CO2 і NaHCO3 у доклінічних моделях гострого запалення й остеоартриту, індукованого монойодоцтовою кислотою (МЙОК). Методи. Дослідження проведено на щурах із використанням формалін- і карагенін-індукованих моделей гострого запалення й остеоартриту, викликаного МЙОК. Тваринам підшкірно вводили суміш CO2 + NaHCO3 (1:1) у малих об’ємах; порівняння проводили з протоколом підшкірного введення чистого CO2 за методом Raymundo. Результати. У моделях гострого запалення введення суміші CO2 + N aHCO3 достовірно зменшувало виразність набряку (p < 0,001). У моделі МЙОК-індукованого остеоартриту відзначено статистично значуще зниження рівнів TNF-α та IL-6 і підвищення концентрації TGF-β1 (усі p < 0,001), що свідчить про протизапальний ефект і модулювальний вплив суміші на системні маркери запалення. Висновки. Методика підшкірного введення суміші CO2 + N aHCO3, досліджена в роботі, проявила протизапальний ефект і задовільний профіль безпеки в доклінічних моделях, що обґрунтовує подальше її вивчення для можливого застосування за дегенеративно-запальних уражень опорно-рухової системи.