Улучшение состояния остеоартрита у мышей с помощью наночастиц серебра
2 июня 2023 г.
Здесь представлен протокол использования наночастиц серебра для эффективного облегчения острых симптомов мышей с остеоартритом, вызванным коллагеназой II типа, включая воспаление синовиальной оболочки, синовиальную гиперплазию, сосудистую гиперплазию и т.д.
Этот метод может быть использован в качестве новой клинической стратегии лечения остеоартрита коленного сустава. Эта методика безопасна, проста для местных инъекций, а лечение эффективно в экспериментах на животных. Наночастицы серебра могут быть применимы и при других воспалительных заболеваниях, и это требует дальнейших исследований.
Поэтому важно быть осторожным при инъекциях по размеру колена мышей, обеспечивая правильную процедуру. Оцените наполнение коленного сустава рукой в коленях и не допускайте утечки препарата. Начните с того, что положите мышь под наркозом на операционный стол.
Обмотайте конечности мыши скотчем, затем сбрейте шерсть бритвой. Далее трижды продезинфицируйте выбритый участок чередующимися скрабами из 0,1% йодоформа и спирта. С помощью ножниц делают надрез на коже, последовательно обнажая подкожную клетчатку и подколенную связку.
Инсулиновым шприцем объемом один миллилитр введите в полость сустава 10 единиц коллагеназы второго типа. Зашить подкожную клетчатку, затем зашить кожу. Теперь простерилизуйте зашитый участок 0,1% йодоформом.
Поместите мышь в индивидуально вентилируемую клетку, как только она очнется от анестезии. Начните с добавления 400 микролитров коллагена первого типа в пробирку микроцентрифуги объемом 1,5 миллилитра, помещенную на лед. Теперь добавьте 200 микролитров АТС, хорошо перемешайте и поместите пробирки на лед.
Добавьте в эту суспензию 400 микролитров наночастиц серебра, в результате чего конечная концентрация наночастиц составит один миллимоль. Хорошо перемешайте суспензию. Через неделю после инъекции коллагеназы извлеките мышей КОА из клеток.
Перед введением наночастиц серебра обезболите и хирургически подготовьте мышь, как было показано ранее. С помощью ножниц последовательно обнажайте кожу, подкожную клетчатку и связки колена. Затем с помощью иглы инсулинового шприца объемом один миллилитр ввести в полость сустава под углом 15 градусов и медленно ввести 20 микролитров коллагеновой смеси с наночастицами серебра.
Во время инъекции коленный сустав будет опухать, обеспечивая успешную инъекцию препарата. После наложения швов и стерилизации места операции, как и ранее, поместите мышей в индивидуально вентилируемые клетки, как только анестезия закончится. Хирургически стерилизовать и препарировать конечности усыпленной мыши.
Соберите коленные суставы, включая бедренную и большеберцовую кости, и удалите мышечную ткань. Соберите ткани коленного сустава, включая бедренную и большеберцовую кости и окружающие мягкие связки. Инкапсулировать 10%-ным формалином для консервации и фиксации.
После ночной фиксации тканей, заделайте срезы в парафин. С помощью микротома разрежьте вросшие ткани на срезы толщиной 0,4 микро. Подвергните ткани различным техникам окрашивания.
Средняя масса тела мышей КОА была значительно ниже, чем у мышей контрольной группы. Средняя масса тела мышей в группе коллагеназы и наночастиц серебра второго типа была выше по сравнению с мышами КОА. Окрашивание ПЭ показало, что толщина синовиальной оболочки мышей в группе КОА была значительно выше по сравнению с контрольной группой.
Толщина синовиальной оболочки группы, обработанной наночастицами, была уменьшена относительно группы КОА. Сосудистая гиперплазия синовиальной оболочки наблюдалась в группе КОА и была значительно снижена в группе, получавшей наночастицы. Окрашивание Safranin-O выявило разрушенный хрящевой матрикс у мышей KOA, в то время как мыши, обработанные смесью наночастиц коллагена, показали значительно лучший хрящевой матрикс.
Показатели морфологических признаков были выше в группе, получавшей коллаген II, по сравнению с контрольной группой. Иммуногистохимическое окрашивание показало снижение инфильтрации нейтрофилов в синовиальных областях мышей, обработанных наночастицами, по сравнению с группой КОА. Важно избежать блокировки препарата во время инъекции коллагеназы II типа и нескольких наночастиц.
Терапевтический эффект нескольких наночастиц может быть опробован на животных моделях повреждения передней крестообразной связки.
Обзор
В данной статье представлен протокол использования наночастиц серебра для облегчения острых симптомов остеоартрита, индуцированного коллагеназой II типа, у мышей. Метод демонстрирует эффективность в снижении синовиального воспаления и гиперплазии.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Биология
- Исследования остеоартрита
Теоретические сведения
- Остеоартрит, индуцированный коллагеназой II типа, является распространенной моделью для изучения остеоартрита коленного сустава.
- Наночастицы серебра продемонстрировали перспективные результаты в лечении воспаления.
- Методы локального введения имеют решающее значение для эффективности терапии.
- Необходимы дальнейшие исследования для изучения возможности применения наночастиц серебра при других воспалительных заболеваниях.
Цель исследования
- Оценить эффективность наночастиц серебра при лечении симптомов остеоартрита у мышей.
- Разработать безопасный и простой протокол инъекций для местного лечения.
- Оценить потенциал более широкого применения данного метода при воспалительных заболеваниях.
Используемые методы
- Инъекция коллагеназы II типа в коленный сустав анестезированных мышей.
- Приготовление смеси наночастиц серебра и коллагена для последующего введения.
- Оценка толщины синовиальной оболочки и целостности матрикса хряща с помощью гистологического окрашивания.
- Мониторинг изменений массы тела в опытных и контрольных группах.
Основные результаты
- Значительное уменьшение толщины синовиальной оболочки у мышей, получавших наночастицы, по сравнению с группой KOA.
- Улучшение целостности матрикса хряща, наблюдаемое у леченных мышей.
- Снижение инфильтрации нейтрофилов в синовиальных областях у мышей, получавших наночастицы.
- Масса тела мышей, получавших наночастицы, была выше, чем у мышей с KOA.
Выводы
- Наночастицы серебра эффективно облегчают симптомы остеоартрита у мышей.
- Метод инъекции безопасен и может быть легко выполнен.
- Необходимы дальнейшие исследования для изучения терапевтического потенциала при других воспалительных состояниях.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Введение наночастиц серебра на мышиной модели остеоартрита коленного сустава демонстрирует новый подход к модуляции воспалительных путей и патологии синовиальной оболочки в доклинических системах, релевантных данному заболеванию. Количественные гистологические и иммуногистохимические данные обеспечивают прогностическую достоверность для валидации мишеней на ранних стадиях и снижения механистических рисков. Данный протокол обеспечивает трансляционную преемственность от фундаментальных биологических исследований к доклинической оценке в рамках портфеля препаратов для лечения воспалительных заболеваний суставов.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишеней
- Позволяет исследовать механизмы воспаления и синовиальную гиперплазию в моделях остеоартрита.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней путем количественного определения инфильтрации нейтрофилов и толщины синовиальной оболочки.
- Позволяет снизить механистические риски при разработке противовоспалительных стратегий лечения дегенеративных заболеваний суставов.
Скрининг и разработка анализа
- Создает валидированную систему in vivo для оценки противовоспалительных агентов при патологии суставов.
- Обеспечивает воспроизводимые количественные показатели с помощью гистологического и иммуногистохимического окрашивания.
- Способствует стандартизации анализа для скрининга соединений на моделях воспалительных заболеваний.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует значимым для заболевания конечным точкам, таким как целостность матрикса хряща и васкуляризация синовиальной оболочки.
- Позволяет принимать обоснованные с учетом рисков решения о дальнейшем продвижении на основе количественных результатов на уровне тканей.
- Обеспечивает преемственность от изучения механизмов до доклинического подтверждения концепции в исследованиях остеоартрита.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный протокол охватывает все этапы от раннего поиска до доклинической валидации, обеспечивая идентификацию ведущих соединений и снижение механистических рисков при разработке препаратов для лечения воспалительных заболеваний суставов.
- Биология открытий: Количественная оценка инфильтрации воспалительных клеток и синовиальных изменений для уточнения терапевтических гипотез.
- Скрининг: Обеспечение стандартизированных и воспроизводимых показателей in vivo для оценки противовоспалительных соединений.
- Аналитика: Возможность статистического сравнения толщины синовиальной оболочки, целостности хряща и наличия иммунных клеток в различных группах.
- Трансляционные исследования: Связь механистических открытий с доклиническими конечными точками, имеющими значение для прогрессирования остеоартрита.
- Корпоративное повторное использование: Предоставление многократно используемой платформы in vivo для тестирования различных противовоспалительных методов в моделях заболеваний суставов.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность валидации противовоспалительных мишеней и снижает механистическую неопределенность.
- Операционная ценность: Стандартизирует процедуры in vivo и количественный анализ тканей для обеспечения воспроизводимости.
- Стратегическая ценность: Обосновывает решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и снижает биологические риски на поздних стадиях в портфелях препаратов для лечения остеоартрита.
- Влияние на портфель: Обеспечивает приоритезацию противовоспалительных стратегий при дегенеративных заболеваниях суставов с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт проведения хирургических операций на мелких животных и техники локальных инъекций в суставы.
- Необходим доступ к инфраструктуре для проведения гистологического и иммуногистохимического анализа.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов инъекций и обработки тканей.
- Может потребоваться адаптация для других моделей воспалительных или дегенеративных заболеваний суставов.
- Необходимо осторожное обращение, чтобы избежать утечки препарата или ошибок при введении инъекции в малые суставы.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
0:44
Knee Osteoarthritis (KOA) Mouse Model Establishment
1:41
Synthesis of Silver Nanoparticle and Treatment of Collagenase‐Induced KOA Mice
3:10
Staining of the Collected Knee Joint and Synovial Tissue
3:55
Results: Comparative Analysis of KOA and Silver Nanoparticle‐Treated Murine Groups
5:24
Conclusion
