Name: 大鼠关节内注射单碘乙酸酯诱导的骨关节炎疼痛模型 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-20T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: 了解大鼠关节内注射单碘乙酸酯诱导骨关节炎疼痛模型的建立方法，评估疼痛相关行为及组织病理学变化。该可重复性技术为疼痛机制研究和药物开发提供可靠的实验基础。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究由浙江省自然科学基金（资助号：LY17H270016）、国家自然科学基金（资助号：81774331、81873049 和 81673997）以及浙江省中医药科技计划项目（资助号：2013ZQ007 和 2016ZZ011）资助。

涉及动物受试者的实验程序已获得浙江中医药大学医学伦理与规范委员会的批准，并符合中国关于实验动物使用与护理的法律法规。
1. 膝关节内注射单碘乙酸
<ol>
	<li>经过一周的适应期后，将40只雄性Sprague-Dawley大鼠（体重180−200 g，4−5周龄）随机均分为四组（每组n = 10只大鼠）。 
	注意：对照组大鼠关节内注射50 µL生理盐水，实验组大鼠则分别接受溶解于50 µL生理盐水中的0.5、1.5或3 mg MIA处理。</li>
	<li>在注射当天，用无菌生理盐水（0.9% NaCl）新鲜配制浓度为15、30和60 mg/mL的MIA溶液，以及用无菌生理盐水（0.9% NaCl）配制10%戊巴比妥溶液。 
	注意：MIA对黏膜、上呼吸道、眼睛、皮肤及其他组织具有极强的破坏性。因此，配制溶液时建议佩戴口罩和手套。</li>
	<li>通过腹腔注射给予氯胺酮（60 mg/kg）和赛拉嗪（5 mg/kg）进行麻醉（两者均用&#160;生理盐水配制）。用镊子轻轻夹住大鼠脚趾以确认麻醉状态。</li>
	<li>将大鼠仰卧放置，剃除膝关节区域毛发，并用酒精擦拭膝关节周围区域。</li>
	<li>保持膝关节呈90°屈曲，暴露髌骨下方的白色髌腱。用指尖按压髌腱以定位髌骨下方的间隙。</li>
	<li>选择该间隙与外侧髌腱交界处作为注射位点。将26 G针头垂直刺入该部位约5 mm。当针头进入关节腔时，不应感到明显阻力。 
	注意：保持针头与注射部位垂直至关重要。</li>
	<li>向关节腔内注射50 µL生理盐水或MIA溶液。缓慢拔出针头，并用一块纱布包裹注射部位以减少反流和渗漏。&#160;待麻醉恢复后，移除纱布。</li>
	<li>在注射后第1、7、14、21、28和35天按照第2节所述方法检测疼痛相关行为。</li>
</ol>
2. 行为学评估
<ol>
	<li>机械性缩足阈值（MWT） 
	注意：MWT 通过 von Frey 试验13测定，观察者对动物接受的注射处理不知情。
	<ol>
		<li>将大鼠置于一个抬高的塑料笼中（17 cm × 11 cm × 13 cm），笼底为金属网，悬于桌面以上 50 cm 处。确保测试环境安静，并让大鼠适应环境 30 分钟。</li>
		<li>将 von Frey 针垂直按压在每只大鼠后足底面，逐渐（约 20 g/s）且线性增加压力，直至出现抬足或舔足反应。</li>
		<li>使用低于前一次阈值的力进行测试，以确保所测阈值为最小缩足力。每只大鼠测试至少三次，每次间隔至少 3−5 分钟。</li>
		<li>记录引发缩足反射的最小力值，并将多次测试结果取平均作为该大鼠的 MWT。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>热缩足潜伏期（TWL） 
	注意：TWL 使用足底测试仪（材料表）测定，观察者对动物接受的注射处理不知情。
	<ol>
		<li>将一个亚克力箱（60 cm × 20 cm × 14 cm，分为 6 个隔间）放置在一块 3 mm 厚的玻璃板上，将大鼠放入箱内（每个隔间一只）。确保环境安静且室温恒定。</li>
		<li>让大鼠适应测试环境 30 分钟。</li>
		<li>通过红外辐射计校准热刺激，设定所需的红外强度为 70 单位。</li>
		<li>将红外发射/检测器置于待测足底正下方的容器底部。</li>
		<li>按下 START 按钮，计时器将自动启动。一旦足部发生移动，控制器将自动关闭红外光源并停止计时。</li>
		<li>记录出现抬足和舔足反应的时间。 
		注意：测试的阳性反应定义为同时出现抬足和舔足。若仅出现抬足，则应视为大鼠的自主运动，而非阳性反应。</li>
		<li>重复测试至少三次，取平均值作为大鼠的 TWL。 
		注意：每次辐射热暴露时间不得超过 20 秒，同一后足的红外刺激间隔应至少为 3−5 分钟。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>步态模式分析 
	注意：步态模式分析使用成像系统（材料表）测定，观察者对动物接受的注射处理不知情。
	<ol>
		<li>通过调节行走隔间两端的旋钮，将行走隔间的长度调整至适合大鼠的长度（例如 61 cm）。</li>
		<li>将一只大鼠放入行走隔间，训练其以 18 cm/s 的速度完成至少 5 个连续步态周期的无中断跑动，作为正式实验前的训练。 
		注意：当大鼠首次放入行走隔间时，可将速度设为约 20 cm/s，跑动约 2 秒后关闭。随后将速度设为 18 cm/s。若大鼠在行走过程中暂停或后退，可轻敲其背部的隔板。可尝试将速度从 18 cm/s 逐步降低至 10 cm/s。若大鼠最终无法完成测试，可选择另一只大鼠进行测试。</li>
		<li>缓慢增加 treadmill 的速度，直至达到目标速度（18 cm/s）。使用安装在透明 treadmill 带下方的高速数码摄像机，拍摄至少 5 秒的大鼠连续运动视频。</li>
		<li>每只大鼠的测试间隔至少 5 分钟，以获得至少三次无中断的跑动记录。</li>
		<li>在成像软件中绘制“边界框”以定义动物行走图像的范围，并输入每段视频的跑动速度。将视频分组后由软件自动处理。处理完成后，软件将输出多个电子表格，报告包括支撑相、摆动相、制动、推进、步频、步序等在内的步态指标。</li>
		<li>计算总足底接触面积（cm2）、平均步长（cm）和单位步长。 
		注意：总足底接触面积是指每组大鼠四足总面积的均值，足底面积定义为步态周期支撑相期间足部与 treadmill 接触的最大面积。步长是指同一足在一次完整步态周期中两次初始接触点之间的距离。单位步长 = 平均步长（cm）/体长（cm）。&#160;</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 组织病理学与免疫组织化学分析
<ol>
	<li>通过腹腔注射150 mg/kg戊巴比妥钠（用生理盐水配制）处死大鼠。立即切除&#160;膝关节用于组织学分析。</li>
	<li>将关节置于10%福尔马林中固定24小时，用含10% EDTA的磷酸盐缓冲液（PBS）脱钙8周，然后将关节包埋于石蜡中。 
	注意：福尔马林可引起眼睛、皮肤和呼吸道刺激，应在通风橱中操作。</li>
	<li>使用切片机将石蜡包埋的关节切成3 mm厚切片，并漂浮于40 °C蒸馏水水浴中。</li>
	<li>将切片转移至载玻片上。室温（RT）下干燥过夜，并在室温保存以进行后续染色。</li>
	<li>将载玻片置于60 °C烘箱中4小时以脱蜡。</li>
	<li>在室温下依次将载玻片浸入二甲苯、二甲苯、100%乙醇、100%乙醇、95%乙醇、80%乙醇和75%乙醇中，各5分钟。</li>
	<li>按照步骤3.8−3.12所述方法，对切片进行苏木精-伊红（H&amp;#38;E）、番红O（SO）、阿尔新蓝-苏木精（ABH）染色，以及针对大鼠II型胶原（Col2）、X型胶原（Col10）和基质金属蛋白酶13（MMP13）抗体的免疫组化染色。</li>
	<li>H&amp;#38;E染色
	<ol>
		<li>用去离子H2O冲洗载玻片3分钟。用苏木精染色3−5分钟。</li>
		<li>用去离子H2O冲洗载玻片3次，每次1分钟，直至表面无残留苏木精。</li>
		<li>用伊红染色30秒。然后用去离子H2O冲洗载玻片3次，每次1分钟，直至表面无残留伊红。</li>
		<li>将载玻片浸入0.1%氨水10−20秒。然后用去离子H2O冲洗3次，每次1分钟。</li>
		<li>依次将载玻片浸入95%乙醇、100%乙醇、二甲苯、二甲苯和二甲苯中，各1分钟。</li>
		<li>用中性树脂封片。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>SO染色
	<ol>
		<li>用去离子H2O冲洗载玻片3分钟。用苏木精染色3−5分钟。</li>
		<li>在1%酸性乙醇中快速分化（约3秒）。然后用去离子H2O冲洗3次，每次1分钟，直至表面无残留苏木精。</li>
		<li>用亮绿FCF（FCF）溶液染色5分钟。然后用去离子H2O冲洗3次，每次1分钟。</li>
		<li>用番红O（SO）染色1−2分钟。然后用去离子H2O冲洗3次，每次1分钟。</li>
		<li>用1%乙酸冲洗1−2分钟以去除残留的FCF。再用去离子H2O冲洗1分钟。</li>
		<li>依次将载玻片浸入95%乙醇、100%乙醇、二甲苯、二甲苯和二甲苯中，各1分钟。</li>
		<li>用中性树脂封片。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>ABH染色
	<ol>
		<li>用去离子H2O冲洗载玻片3分钟。将载玻片浸入1%酸性乙醇中30秒，然后在纸巾上短暂沥干（不要冲洗）。</li>
		<li>将载玻片浸入ABH染液中1小时。然后用去离子H2O冲洗3次，每次1分钟，直至表面无残留ABH。</li>
		<li>在1%酸性乙醇中快速分化（约3秒）。用去离子H2O冲洗3次，每次1分钟。</li>
		<li>将载玻片浸入0.5%氨水15秒。然后用去离子H2O冲洗3次，每次1分钟。</li>
		<li>将载玻片浸入95%乙醇1分钟。再浸入伊红/橘黄G溶液中1.5分钟。</li>
		<li>依次将载玻片浸入95%乙醇、100%乙醇、二甲苯、二甲苯和二甲苯中，各1分钟。</li>
		<li>用中性树脂封片。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在显微镜下观察所有切片，并根据Mankin评分系统14进行双盲统计学评分（0−13分）。</li>
	<li>免疫组织化学
	<ol>
		<li>用去离子H2O冲洗载玻片3分钟。</li>
		<li>将载玻片浸入0.1 M柠檬酸钠溶液中，并置于60 °C烘箱中4小时以进行抗原修复。</li>
		<li>将载玻片浸入含0.3% Triton X-100的PBS中10分钟。然后用PBS冲洗2次，每次3分钟。</li>
		<li>在室温下用含3% H2O2的甲醇溶液孵育切片10分钟，以阻断内源性过氧化物酶活性。用PBS冲洗2次，每次3分钟。</li>
		<li>在室温下用含5%山羊血清的PBS孵育切片30分钟，以阻断非特异性结合。用PBS冲洗2次，每次3分钟。</li>
		<li>在4 °C下用100 µL PBS稀释（1:1,000）的抗大鼠II型胶原（Col2）、X型胶原（Col10）和基质金属蛋白酶13（MMP13）一抗溶液孵育切片过夜。用PBS冲洗2次，每次3分钟。</li>
		<li>在室温下用100 µL PBS稀释（1:1,000）的二抗（山羊抗小鼠二抗或山羊抗小鼠二抗）孵育切片20分钟。用PBS冲洗2次，每次3分钟。</li>
		<li>用100 µL 3,3′-二氨基联苯胺（DAB）工作液孵育切片。在显色反应使抗原位点呈现棕色时观察反应进程。 
		注意：DAB为致癌物，操作时务必戴手套并在通风橱中进行。 
		注意：显色时间可能从几秒到10分钟不等。</li>
		<li>一旦切片上出现棕色，立即用去离子H2O冲洗2次，每次3分钟。</li>
		<li>将载玻片浸入苏木精中1−2分钟进行复染。然后用去离子H2O冲洗3次，每次1分钟。</li>
		<li>依次将载玻片浸入95%乙醇、100%乙醇、二甲苯、二甲苯和二甲苯中，各1分钟。</li>
		<li>用中性树脂封片。</li>
		<li>在显微镜下观察切片中抗体染色的颜色。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Hunter, D. J., Schofield, D., Callander, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+individual+and+socioeconomic+impact+of+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Rheumatology%22%5BJournal%5D)">The individual and socioeconomic impact of osteoarthritis.</a> Nature Reviews Rheumatology. 10 (7), 437-441 (2014).</li>
<li>Neogi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+epidemiology+and+impact+of+pain+in+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+and+Cartilage%22%5BJournal%5D)">The epidemiology and impact of pain in osteoarthritis.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 21 (9), 1145-1153 (2013).</li>
<li>Teeple, E., Jay, G. D., Elsaid, K. A., Fleming, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+osteoarthritis%3A+challenges+of+model+selection+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22AAPS+Journal%22%5BJournal%5D)">Animal models of osteoarthritis: challenges of model selection and analysis.</a> AAPS Journal. 15 (2), 438-446 (2013).</li>
<li>Woolf, A. D., Pfleger, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Burden+of+major+musculoskeletal+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Bulletin+of+the+World+Health+Organization%22%5BJournal%5D)">Burden of major musculoskeletal conditions.</a> Bulletin of the World Health Organization. 81 (9), 646-656 (2003).</li>
<li>Bijlsma, J. W., Berenbaum, F., Lafeber, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osteoarthritis%3A+an+update+with+relevance+for+clinical+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Osteoarthritis: an update with relevance for clinical practice.</a> Lancet. 377 (9783), 2115-2126 (2011).</li>
<li>McCoy, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+Models+of+Osteoarthritis%3A+Comparisons+and+Key+Considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Veterinary+Pathology%22%5BJournal%5D)">Animal Models of Osteoarthritis: Comparisons and Key Considerations.</a> Veterinary Pathology. 52 (5), 803-818 (2015).</li>
<li>O'Neill, T. W., Felson, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+Osteoarthritis+%28OA%29+Pain%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Osteoporosis+Reports%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of Osteoarthritis (OA) Pain.</a> Current Osteoporosis Reports. 16 (5), 611-616 (2018).</li>
<li>Kuyinu, E. L., Narayanan, G., Nair, L. S., Laurencin, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+osteoarthritis%3A+classification%2C+update%2C+and+measurement+of+outcomes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Surgery+and+Research%22%5BJournal%5D)">Animal models of osteoarthritis: classification, update, and measurement of outcomes.</a> Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 11, 19(2016).</li>
<li>Takahashi, I., Matsuzaki, T., Hoso, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+histopathological+developments+in+knee-joint+components+in+a+rat+model+of+osteoarthritis+induced+by+monosodium+iodoacetate%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Therapy+Science%22%5BJournal%5D)">Long-term histopathological developments in knee-joint components in a rat model of osteoarthritis induced by monosodium iodoacetate.</a> Journal of Physical Therapy Science. 29 (4), 590-597 (2017).</li>
<li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ongoing+pain+in+the+MIA+model+of+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Ongoing pain in the MIA model of osteoarthritis.</a> Neuroscience Letters. 493 (3), 72-75 (2011).</li>
<li>Combe, R., Bramwell, S., Field, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+monosodium+iodoacetate+model+of+osteoarthritis%3A+a+model+of+chronic+nociceptive+pain+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">The monosodium iodoacetate model of osteoarthritis: a model of chronic nociceptive pain in rats.</a> Neuroscience Letters. 370 (2-3), 236-240 (2004).</li>
<li>Pomonis, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+pharmacological+characterization+of+a+rat+model+of+osteoarthritis+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">Development and pharmacological characterization of a rat model of osteoarthritis pain.</a> Pain. 114 (3), 339-346 (2005).</li>
<li>Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+assessment+of+tactile+allodynia+in+the+rat+paw%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw.</a> Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).</li>
<li>Mankin, H. J., Dorfman, H., Lippiello, L., Zarins, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochemical+and+metabolic+abnormalities+in+articular+cartilage+from+osteo-arthritic+human+hips.+II.+Correlation+of+morphology+with+biochemical+and+metabolic+data%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Joint+Surgery%22%5BJournal%5D)">Biochemical and metabolic abnormalities in articular cartilage from osteo-arthritic human hips. II. Correlation of morphology with biochemical and metabolic data.</a> Journal of Bone and Joint Surgery. 53 (3), 523-537 (1971).</li>
<li>Yan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chondroprotective+effects+of+platelet+lysate+towards+monoiodoacetate-induced+arthritis+by+suppression+of+TNF-%CE%B1-induced+activation+of+NF-%C4%B8B+pathway+in+chondrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Aging%22%5BJournal%5D)">Chondroprotective effects of platelet lysate towards monoiodoacetate-induced arthritis by suppression of TNF-α-induced activation of NF-ĸB pathway in chondrocytes.</a> Aging. 11 (9), 2797-2811 (2019).</li>
<li>Yan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intra-Articular+Injection+of+Extract+Attenuates+Pain+Behavior+and+Cartilage+Degeneration+in+Mono-Iodoacetate+Induced+Osteoarthritic+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Intra-Articular Injection of Extract Attenuates Pain Behavior and Cartilage Degeneration in Mono-Iodoacetate Induced Osteoarthritic Rats.</a> Frontiers in Pharmacology. 9, 1360(2018).</li>
<li>Wang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Agkistrodon+ameliorates+pain+response+and+prevents+cartilage+degradation+in+monosodium+iodoacetate-induced+osteoarthritic+rats+by+inhibiting+chondrocyte+hypertrophy+and+apoptosis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Ethnopharmacology%22%5BJournal%5D)">Agkistrodon ameliorates pain response and prevents cartilage degradation in monosodium iodoacetate-induced osteoarthritic rats by inhibiting chondrocyte hypertrophy and apoptosis.</a> Journal of Ethnopharmacology. 231, 545-554 (2019).</li>
<li>Yamada, E. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+monosodium+iodoacetate+dosage+to+induce+knee+osteoarthritis%3A+Relation+with+oxidative+stress+and+pain%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Rheumatic+Diseases%22%5BJournal%5D)">Evaluation of monosodium iodoacetate dosage to induce knee osteoarthritis: Relation with oxidative stress and pain.</a> International Journal of Rheumatic Diseases. 22 (3), 399-410 (2019).</li>
<li>Schuelert, N., McDougall, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+evidence+that+the+vasoactive+intestinal+peptide+receptor+antagonist+VIP6-28+reduces+nociception+in+an+animal+model+of+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+and+Cartilage%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological evidence that the vasoactive intestinal peptide receptor antagonist VIP6-28 reduces nociception in an animal model of osteoarthritis.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 14 (11), 1155-1162 (2006).</li>
<li>Lee, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Choline%2C+an+alpha7+nicotinic+acetylcholine+receptor+agonist%2C+alleviates+hyperalgesia+in+a+rat+osteoarthritis+model%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Choline, an alpha7 nicotinic acetylcholine receptor agonist, alleviates hyperalgesia in a rat osteoarthritis model.</a> Neuroscience Letters. 548, 291-295 (2013).</li>
<li>Piesla, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+gait%2C+due+to+inflammation+but+not+nerve+injury%2C+reflects+enhanced+nociception+in+preclinical+pain+models%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Abnormal gait, due to inflammation but not nerve injury, reflects enhanced nociception in preclinical pain models.</a> Brain Research. 1295, 89-98 (2009).</li>
<li>Udo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monoiodoacetic+acid+induces+arthritis+and+synovitis+in+rats+in+a+dose-+and+time-dependent+manner%3A+proposed+model-specific+scoring+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+and+Cartilage%22%5BJournal%5D)">Monoiodoacetic acid induces arthritis and synovitis in rats in a dose- and time-dependent manner: proposed model-specific scoring systems.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 24 (7), 1284-1291 (2016).</li>
<li>Guingamp, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mono-iodoacetate-induced+experimental+osteoarthritis%3A+a+dose-response+study+of+loss+of+mobility%2C+morphology%2C+and+biochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Arthritis+%26+Rheumatism%22%5BJournal%5D)">Mono-iodoacetate-induced experimental osteoarthritis: a dose-response study of loss of mobility, morphology, and biochemistry.</a> Arthritis & Rheumatism. 40 (9), 1670-1679 (1997).</li>
<li>Jeong, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eupatilin+Exerts+Antinociceptive+and+Chondroprotective+Properties+in+a+Rat+Model+of+Osteoarthritis+by+Downregulating+Oxidative+Damage+and+Catabolic+Activity+in+Chondrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Eupatilin Exerts Antinociceptive and Chondroprotective Properties in a Rat Model of Osteoarthritis by Downregulating Oxidative Damage and Catabolic Activity in Chondrocytes.</a> PLoS ONE. 10 (6), 0130882(2015).</li>
<li>Cook, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+cartilage+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Bone+%26+Joint+Research%22%5BJournal%5D)">Animal models of cartilage repair.</a> Bone & Joint Research. 3 (4), 89-94 (2014).</li>
<li>Little, C. B., Zaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+constitutes+an+%22animal+model+of+osteoarthritis%22--the+need+for+consensus%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+and+Cartilage%22%5BJournal%5D)">What constitutes an "animal model of osteoarthritis"--the need for consensus.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 20 (4), 261-267 (2012).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

由MIA诱导的骨关节炎（OA）大鼠模型是一种已建立且被广泛使用的模型。关节内注射MIA最初会引起严重而急性的炎症，随后进入更持久的退行性OA阶段17,18。在本研究中，我们通过机械痛阈（MWT）和热缩足潜伏期（TWL）测量伤害性敏感性，并利用成像系统评估步态改变。既往研究发现，MIA注射可提高膝关节传入纤维的敏感性，导致伤害性感觉，表现为热痛觉过敏和机械阈值降低19,20。已有研究证实，步态改变与伤害性感觉增强相关，提示步态模式可用于评估疼痛模型21。因此，MIA诱导的模型主要用于评估与OA相关的疼痛，并筛选口服药物及关节内注射药物3,6。
尽管与手术诱导的骨关节炎模型相比，向关节腔内注...

骨关节炎（OA）是全球最常见的关节疾病，估计影响成年人群的10-12%1。最常受累的关节是膝关节，且OA在老年人群中发病率更高，尤其是女性2。作为一种慢性疾病，OA在数十年内逐渐进展，最终导致关节功能衰竭，症状包括软骨丢失、滑膜炎症、骨赘形成、功能下降以及慢性疼痛3。根据世界卫生组织（WHO）的数据，OA在女性中是第四大常见疾病，在男性中是第八大常见疾病。到2020年，OA可能成为人类第四大致残性疾病4。然而，目前可用的OA治疗方法仅能缓解症状，并延长关节置换手术所需的时间5。
人类患者中自发性骨关节炎（OA）通常需要较长时间才会出现关节相关疼痛等临床症状6。在OA的早期阶段，疼痛通常为间歇性，随着疾病进展逐渐变得更加频繁和严重，成为患者最主要的症状7。因此，在过去半个世纪中，人们建立了大量用于研究OA疼痛的动物模型，以促进镇痛疗法的发展。OA模型传统上分为自发性模型和诱导性模型。自发性模型包括自然发生的模型和基因修饰模型，能够更接近地模拟人类原发性OA的病程8。诱导性模型通常可分为两类：1）通过手术或其他创伤诱导的创伤后OA；或 2）关节内注射软骨毒性物质或促炎性物质3。这些模型为OA的病理生理学研究奠定了基础，并极大地推动了缓解疼痛和改善功能的药物研发。
目前，用于骨关节炎（OA）建模最常用的诱导剂是单碘乙酸（MIA）。MIA 是甘油醛-3-磷酸脱氢酶的抑制剂，可引起软骨基质改变、降解、软骨丢失、滑膜炎及其他类似人类骨关节炎病理变化的改变9。已有研究指出，在 MIA 给药后 28 天，关节内注射 MIA 可导致持续性疼痛，表明 MIA 模型可能适用于慢性伤害性疼痛的研究10,11,12。在本研究中，雄性 Sprague-Dawley 大鼠膝关节内注射 0.5、1.5 或 3 mg 的 MIA。通过在注射后第 1、7、14、21、28 和 35 天评估机械性和热敏感性，来衡量 MIA 诱导的关节疼痛严重程度。基于此，选择 1.5 mg MIA 作为最终浓度，在注射后第 28 天评估步态模式及组织学变化。

<table><tbody><tr><td>抗胶原蛋白II抗体</td><td>Abcam(UK)</td><td>34712</td><td>免疫组化（IHC）一抗</td></tr><tr><td>抗胶原蛋白X（Col10）抗体</td><td>Abcam(UK)</td><td>49945</td><td>免疫组化（IHC）一抗</td></tr><tr><td>DigiGait成像系统</td><td>Mouse Specifics (Boston, MA, USA)</td><td></td><td>步态分析设备</td></tr><tr><td>伊红</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>861006</td><td>HE染色用染料</td></tr><tr><td>快绿FCF</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F7252</td><td>SO染色用染料</td></tr><tr><td>山羊抗小鼠抗体</td><td>ZSGQ-BIO (Beijing, China)</td><td>PV-9002</td><td>免疫组化（IHC）二抗</td></tr><tr><td>山羊抗兔抗体</td><td>ZSGQ-BIO (Beijing, China)</td><td>PV-9001</td><td>免疫组化（IHC）二抗</td></tr><tr><td>苏木精</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3163</td><td>HE染色用染料</td></tr><tr><td>MIA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I4386-10G</td><td>粉末</td></tr><tr><td>MMP13</td><td>Cell Signaling Technology, Inc. (Danvers, MA, USA)</td><td>69926</td><td>免疫组化（IHC）一抗</td></tr><tr><td>模块化组织包埋中心</td><td>Thermo Fisher Scientific (USA)</td><td>EC 350</td><td>制备石蜡包埋块</td></tr><tr><td>足底测试仪</td><td>UgoBasile (Italy)</td><td>37370</td><td>TWL实验设备</td></tr><tr><td>PrimeScript RT试剂盒（完美实时）</td><td>TaKaRa Biotechnology Co. Ltd. (Dalian, China)</td><td>RR037A</td><td>从培养细胞中提取总RNA</td></tr><tr><td>旋转式与滑动式切片机</td><td>Thermo Fisher Scientific (USA)</td><td>HM325</td><td>精确切制石蜡切片</td></tr><tr><td>番红O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S2255</td><td>SO染色用染料</td></tr><tr><td>Tissue-Tek VIP 5 Jr</td><td>Sakura (Japan)</td><td></td><td>真空浸润处理仪</td></tr></tbody></table>

通过向大鼠关节内注射单碘乙酸诱导的骨关节炎疼痛模型

Osteoarthritis Pain Model Induced by Intra-Articular Injection of Mono-Iodoacetate in Rats

目前，骨关节炎（OA）的动物模型可分为自发性模型和诱导性模型，二者均旨在模拟人类骨关节炎的病理生理变化。然而，疼痛作为骨关节炎晚期阶段的主要症状，严重影响患者日常生活，但可用于研究疼痛的模型却较为有限。单碘乙酸钠（MIA）诱导模型是目前应用最广泛的骨关节炎疼痛模型，主要应用于啮齿类动物。MIA 是甘油醛-3-磷酸脱氢酶的抑制剂，可导致软骨细胞死亡、软骨退变、骨赘形成以及动物行为学的可测量变化。此外，在 MIA 诱导模型中还可检测到基质金属蛋白酶（MMP）以及促炎性细胞因子（IL-1β 和 TNF-α）的表达变化。这些改变与人类骨关节炎的病理生理状况一致，表明 MIA 能够成功诱导出具有可测量指标的骨关节炎疼痛模型。本研究旨在描述在大鼠中进行 MIA 关节内注射的方法学，并探讨由此引发的疼痛相关行为学及组织病理学改变。

通过该方法，我们建立了大鼠骨关节炎疼痛模型，并检测了相应的变化。机械缩足阈值（MWT）和热缩足潜伏期（TWL）分别反映机械性异常性疼痛和热痛觉过敏。如图1所示，MIA以剂量依赖的方式诱导了机械性异常性疼痛和热痛觉过敏。值得注意的是，MWT的下降在21至28天达到峰值，随后出现回升，提示此阶段可能发生了关节修复，但3 mg MIA组的MWT仍处于较低水平。TWL的变化趋势与MWT基本一致（图2）。
基于上述结果，我们选择1.5 mg MIA作为最终剂量，并在注射后28天评估步态模式和组织学变化。步态参数（总足印面积和单位步长）反映了与疼痛相关的行为。步态参数水平，包括总足印面积（图3A）和单位步长（图3B），在MIA组注射后28天显著降低，提示MIA在大鼠中诱导了与骨关节炎相关的关节疼痛。随着组织病理切片中Mankin评分的升高，MIA组明显出现软...

本研究描述了在大鼠中进行关节内注射单碘乙酸的方法，并讨论了由此引发的疼痛相关行为及组织病理学变化，为未来应用提供了参考依据。

目前，骨关节炎（OA）的动物模型可分为自发性模型和诱导性模型，两者均旨在模拟……

关节内MI注射可引起疼痛相关行为的可测量变化，这在评估建模成功与否中起着重要作用。该方法具有良好的可重复性且节省时间。此外，该剂量适用于标签外使用，且适用于体型较小的轻型哺乳动物。演示该实验操作的是本实验室的研究生Zuxiang Chen。将麻醉后的大鼠置于仰卧位，去除一侧膝关节的毛发。用酒精对暴露的皮肤进行消毒，并将膝关节固定于90度屈曲位，以显露髌骨下方的白色髌腱。用指尖按压髌腱，寻找髌骨下方的间隙。将针头垂直于关节，插入关节间隙与外侧髌腱交界处。针头到位后，向关节腔内注射50 µL MIA溶液，然后缓慢拔出针头。随后用一块纱布包裹注射部位，以尽量减少反流和渗漏。注射后第1、7、14、21、28和35天，将一只注射过的 大鼠 置于一个高架的17厘米×11厘米×13厘米的塑料箱中，箱底为金属网，悬挂在距桌面50厘米高处，环境保持安静。让 大鼠 适应环境30分钟，然后将Von Frey纤毛垂直按压在其一侧后足底面，逐渐且线性增加压力，直至出现抬足或舔足反应。当出现缩足反应时，使用低于前一阈值的力度进行测试，以确保所测得的阈值为最小缩足力。每只大鼠至少测试四次，每次间隔至少三到五分钟，记录引发足爪回缩反射的最小力值，并将数据取平均值作为大鼠的机械痛阈（MWT）。为测试热痛潜伏期（TWL），将一只注射过的大鼠放入一个60厘米×20厘米×14厘米的有机玻璃箱的每个隔间中。将箱子置于安静、温度恒定的房间内，底部放置一块3毫米厚的玻璃板，让大鼠适应测试环境30分钟。在适应期结束后，使用红外辐射计校准热刺激，并将所需的红外强度设定为70个单位。将红外发射检测器放置在容器上，正对被测足爪中心的正下方，然后按下启动按钮。计时器将自动开始计时。一旦观察到足爪移动，控制器将自动关闭红外光并停止计时。记录出现足爪回缩和足爪舔舐时的反应时间。每只大鼠至少重复测试四次，取平均值作为该大鼠的热缩足潜伏期（TWL）。为了评估经MIA处理的大鼠的步态模式，首先使用行走仓两端的旋钮将仓体长度调节至61厘米。接着，将一只大鼠放入行走仓内，训练其以每秒18厘米的速度连续奔跑，完成至少五个步态周期。当大鼠完成训练后，使用安装在透明跑带下方的高速数码摄像机，拍摄每只大鼠至少持续五秒的连续运动视频。在采集至少三次相隔五分钟且无中断的运行视频后，在成像软件中绘制一个边界框以定义动物行走图像的范围，并输入每段视频的运行速度。然后启动软件的自动分析功能。处理完成后，软件将输出多个电子表格，报告步态指标，包括支撑相、摆动相、制动相、推进相、步频和步序。MIA以剂量依赖的方式诱导机械性异常性疼痛和热痛觉过敏。值得注意的是，机械痛阈（MWT）的下降在21至28天达到峰值，随后出现反弹，提示此阶段可能发生了关节修复。需注意的是，3 mg MIA组在这些时间点的MWT仍处于较低水平。TWL的变化与MWT中观察到的变化大致一致。在注射1.5毫克MIA后，MIA组大鼠的步态参数（包括总足底接触面积和单步 stride 长度）显著降低，持续28天，提示MIA可诱导大鼠产生与骨关节炎相关的关节疼痛。通过Makin评分法进行组织病理学分析，结果显示MIA组软骨出现明显的退变、胶原结构破坏及基质紊乱。此外，使用1.5毫克MIA处理可显著上调MMP 13和胶原蛋白X的表达，并显著下调II型胶原蛋白的表达。找到合适的关节部位至关重要。当针头到达关节腔时，不应感到任何阻力。该技术有助于建立稳定且可重复的骨关节炎疼痛模型，对开发减轻疼痛和改善功能的药物具有重要意义。另一方面，MI 对晶状体膜具有极强的客观作用，因此在配制该溶液时应始终佩戴口罩和手套。

osteoarthritis-pain-model-induced-intra-articular-injection-mono

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

大鼠关节内注射单碘乙酸酯诱导的骨关节炎疼痛模型

骨关节炎（OA）或退行性关节疾病是一种致残性疾病，常伴有疼痛，而现有镇痛药物对其缓解作用有限。目前正开发动物模型以增进对骨关节炎相关疼痛机制的理解。本文描述了小鼠单碘乙酸钠骨关节炎疼痛模型的建立方法。...

小鼠骨关节炎疼痛的单碘乙酸盐模型

我们开发了一种诱发性关节炎疼痛的检测方法，并将其与标准化的自发性疼痛测量方法相结合，用于检测不同化学诱导型小鼠关节炎模型中的疼痛。这些方法对不同类型的关节疼痛具有较高的敏感性和可重复性。...

单关节膝痛小鼠模型中疼痛的自发性与诱发性评估

在本实验方案中，采用改良的Videman方法制备膝骨关节炎模型，并详细描述了针刀操作的步骤及注意事项。通过检测股四头肌及其肌腱的力学特性，以及软骨的力学和形态学特性，验证了针刀治疗的有效性。...

应用针刀治疗兔膝骨关节炎模型

本方案描述了推拿干预碘乙酸钠注射诱导的大鼠膝骨关节炎（KOA）模型的方法，为推拿在KOA动物模型中的应用提供了参考。本方案还研究了推拿治疗KOA的有效机制，研究结果将有助于推动其临床应用。...

推拿干预碘乙酸钠注射诱导的大鼠膝骨关节炎模型

本方案描述了如何通过测量咬合力和头部回缩阈值来评估完全弗氏佐剂（CFA）诱导的炎症性颞下颌关节（TMJ）疼痛中的疼痛行为。...

通过咬合力与冯·弗雷纤维检测法测量小鼠颞下颌关节疼痛

本方案描述了如何测量小鼠的膝关节痛觉过敏。我们展示了急性膝关节疼痛小鼠模型以及骨关节炎（OA）模型中的示例。...

使用压力应用测量法评估小鼠膝关节痛觉过敏

由于手术操作简便且行为学结果稳定，坐骨神经慢性压迫是神经病理性疼痛的主要动物模型之一。术后24小时内即可形成疼痛过敏状态，并可使用冯·弗赖麻醉计（机械测试）和足底镇痛仪（热测试）进行定量测量。...

坐骨神经慢性缩窄性损伤及大鼠疼痛过敏检测

建立具有可重复且持续性隆起高度、且不伴有视网膜下出血的实验性视网膜脱离模型，对于研究视网膜疾病中光感受器细胞丢失的病理生理机制以及评估潜在治疗干预措施具有重要意义。本文详细报道了这一方法。...

通过玻璃体下注射透明质酸钠建立啮齿类动物视网膜脱离模型

我们介绍一种通过将磁性微球注入大鼠眼内以诱导眼内压（IOP）升高的方法，用于模拟青光眼。该方法可引起显著的眼压升高，并导致广泛的神经元死亡。本方案操作简便，无需重复注射，且可产生稳定、持久的眼压升高。...

通过眼内注射磁性微球诱导实验性青光眼

通过在大鼠和小鼠中应用角膜缘环扎缝线诱导慢性眼压升高，导致视网膜神经节细胞出现与青光眼一致的功能性和结构性损伤。...

一种通过巩膜周缝合诱导大鼠和小鼠青光眼的模型

了解大鼠关节内注射单碘乙酸酯诱导骨关节炎疼痛模型的建立方法，评估疼痛相关行为及组织病理学变化。该可重复性技术为疼痛机制研究和药物开发提供可靠的实验基础。

通过向大鼠关节内注射单碘乙酸诱导的骨关节炎疼痛模型

探索更多视频