Slidgigt (OA), eller degenerative joint sygdom, er en invaliderende tilstand forbundet med smerte, der forbliver kun delvist styret af tilgængelige analgetika. Dyremodeller udvikles til at forbedre vores forståelse af OA-relaterede smertemekanismer. Her beskriver vi metoden til monoiodoacetate model af OA smerter i mus.
En væsentlig symptom på patienter med osteoarthritis (OA) er smerter, der er udløst af perifere samt centrale ændringer inden smerten veje. De nuværende behandlinger for OA smerter såsom NSAID eller opiater hverken tilstrækkeligt effektive eller blottet for skadelige bivirkninger. Dyremodeller af OA bliver udviklet til at forbedre vores forståelse af OA-relateret smertemekanismer og definere nye farmakologiske mål for terapi. I øjeblikket tilgængelige modeller af OA i gnavere omfatter kirurgiske og kemiske indgreb i ét knæled. Den monoiodoacetate (MIA) model er blevet en standard for modellering fælles forstyrrelser i OA i både rotter og mus. Modellen, som er lettere at udføre i rotten, involverer injektion af MIA i et knæled, der inducerer hurtige smerte-lignende responser i den ipsilaterale gren, hvis størrelse kan styres ved injektion af forskellige doser. Intraartikulær injektion af MIA forstyrrer chondrocyt glycolyse ved at hæmme glyceraldehyd-3-phosphatase-dehydrogenase og resulterer i chondrocyt død, neovaskularisering, subchondrale knogle nekrose og kollaps, samt inflammation. De morfologiske ændringer af artikulær brusk og knogle forstyrrelse er reflekterende med nogle aspekter af patientens patologi. Sammen med ledskader, MIA injektion inducerer nævnt mekanisk følsomhed i de ipsilaterale bagpote og vægtbærende underskud, der er målbare og kvantificerbare. Disse adfærdsændringer ligner nogle af de symptomer rapporteret af patientpopulationen og dermed validering af MIA indsprøjtning i knæet som en nyttig og relevant præklinisk model af OA smerte.
Formålet med denne artikel er at beskrive den metode af intraartikulære injektioner af MIA og adfærdsmæssige optagelser af den tilhørende udvikling af overfølsomhed med et sind til at fremhæve de nødvendige skridt til at give konsistente og pålidelige optagelser.
Klinisk osteoarthritis (OA), eller degenerative ledsygdom, er en smertefuld og invaliderende tilstand karakteriseret ved et progressivt tab af ledbrusk, mild inflammation af væv i og omkring leddene, og undertiden dannelse af osteophytes og knoglecyster. Patienter med OA rapporterer vedvarende smerter en og vise øget følsomhed over for tryk og skadelige stimuli i gigt fælles 2-4. På nuværende tidspunkt er der ingen kur for OA med tilgængelige behandlingsformer og analgetika er ordineret til at lindre smerten forbundet med denne tilstand, med en vis grad af succes 5. er dog fortsat OA smerte, er et klinisk problem og dyremodeller for OA bliver udviklet til at forbedre vores forståelse af OA-relateret smertemekanismer og afsløre nye mål for terapi.
Der er flere dyremodeller for OA rådighed med forskellige karakteristika 6. Kirurgiske metoder, såsom anteriorkorsbånd transection, kan anvendes. Men de involverer dygtige kirurgisk indgreb og er primært udført i rotter, mens destabilisering af mediale menisk (DMM) anvendes i musen. Spontan udvikling af OA forekommer i marsvin og spontan leddegeneration er blevet rapporteret i C57 sorte mus fra 3 til 16 måneder gamle 7,8. Spontane OA modeller ikke indebærer nogen indgreb for at fremkalde den tilstand, men de har iboende variabilitet, og som sådan, pådrage større antal og koster 9,10. Kemisk induceret modeller, på den anden side, kræver langt mindre invasive procedurer end kirurgiske modeller, og som sådan, er lettere at gennemføre og muliggør studiet af OA læsioner på forskellige stadier. Disse modeller har enkelt injektioner i knæet af inflammatoriske midler, immunotoksiner, collagenase, papain, eller monoiodoacetate, som kan være giftige, hvis de undslippe det fælles rum. Af alle kemiske modeller af OA, MIA er den oftest anvendte, particularly at teste effektiviteten af farmakologiske midler til behandling af smerter, som denne model frembringer en reproducerbar, robust og hurtig smerte-lignende fænotype der kan sorteres ved at ændre MIA dosering 11-15.
Intra-artikulær injektion af MIA i gnavere gengiver OA-lignende læsioner og funktionsnedsættelse, der kan analyseres og kvantificeres. MIA er en inhibitor af glyceraldehyd-3-phosphatase, forstyrrer cellulær glykolyse og til sidst resulterer i celledød 16,17. Intraartikulær injektion af MIA forårsager chondrocyt celledød, hvilket fører til brusk degeneration og efterfølgende subchondral knogle ændringer såsom udseende af knogle Osteophytes 18,19.
Som nytten af MIA i rotter er blevet beskrevet før 20, i dette papir har vi fokus på den metode af MIA-induceret OA i mus som denne model bliver i stigende grad brugt med tilgængeligheden af knock-out mus. Vi beskriver en procedure for injection af meget små mængder til knæet og metoder til måling følsomhed over for skadelige og ikke-skadelige stimuli i bagbenene.
Fordelingen af metoden vil bidrage til at reducere variabilitet, og som sådan, raffinere modellen og reducere antallet af dyr, der er nødvendige for at studere.
Med denne metode, beskriver vi en foretrukken fremgangsmåde til induktion OA-lignende smerter i musen ved en intraartikulær injektion af MIA i et knæled og vurdering af følsomhed over for ikke-skadelige og skadelige stimuli i bagbenene. MIA injektion er forbundet med vedvarende smerter adfærd, nemlig ændret bagbenet vægtbærende og udvikling af henvist mekanisk overfølsomhed (allodyni). Sådanne statiske målinger kan suppleres med ganganalyse på et løbebånd eller ved catwalk analyse i frit bevægelige dyr. MIA modeller reagerer på konventionelle smertestillende terapier 24, hvilket indikerer, at de kan anvendes til kræsne terapeutiske fremgangsmåder. Mens injektion af MIA er ikke teknisk vanskeligt, kan ledkapslen gennemhulles under injektionen, hvilket resulterer i lækage af MIA uden for kapslen, og efterfølgende manglende inducere toksicitet af chondrocytter. Faktisk kan systemisk injektion af MIA være fatalt i gnavere etnd mulige virkninger af MIA på væv og andre end chondrocytter celler kan forvirre resultater, ud over at være uønsket. Som sådan skal det understreges, at stor omhu skal gives til injektionen af MIA, da det er et afgørende element i modellen, og tillid skal eftersom injektionen sker ind ledhulerne. Denne protokol er med til at opnå dette.
De her beskrevne protokoller til formål at sikre dyrene give konsistente smerte-lignende reaktioner i hele testperioden. Også de tillader justering af sygdommens sværhedsgrad ved at ændre dosen af MIA anvendes til at inducere patologien 15,23. Den hurtige induktion af både sygdomstilstand og smerte-lignende adfærd give mulighed for rettidigt evaluering af smerte-modificerende forbindelser. Dette er en fordel i forhold til eksisterende kirurgisk og spontant at udvikle modeller for OA, som kan tage længere tid at udvikle overfølsomhed. Også, især for de spontane modeller, sygdommen Patholnologi ikke manifestere i alle dyr (ca. 20 – 80% 7), mens MIA-modellen er forbundet med betydelig forekomst af respondenter. Endvidere spontane modeller er ikke egnet til måling af ændringer i vægt bærende, som OA udvikler sig i begge knæ. Når man overvejer adfærdsmæssige målinger, skal holdes rolig og afslappet under vurderingerne dyrene. Dette opnås, som beskrevet i protokollen, i begyndelsen af uddannelse, før optagelsen målinger og ved gentagne håndtering, som giver dyrene at blive fortrolig med forsøgslederen. Et centralt punkt at reducere stress er at bruge samme forsøgslederen for adfærdsmæssige test overalt, så konstant skiftende vil fremkalde de problemer nævnt tidligere. Som enhver model, MIA model af OA bærer begrænsninger, såsom hurtighed fælles forstyrrelser, som ikke ligner den langsomme udvikling af OA patologi hos patienter. En måde at overvinde dette problem ville være at supplere denne model med en surgical model for OA. Brugen af MIA kemiske model i sammensatte udvikling giver mulighed for brug af forebyggende og terapeutiske protokoller over udvikling og vedligeholdelse af OA-lignende smerter. Endelig vil MIA-modellen supplere undersøgelser af fænotypiske træk af knock-out mus, hjælpe til yderligere at forstå OA sygdom.
The authors have nothing to disclose.
JSV understøttes af en kollaborativ tilskud til MM af Europa-Kommissionen (GAN 603.191-PAINCAGE).
Monoiodoacetate | Sigma-Aldrich | I-2512-25G | ||
0.9% Saline | Mini-Plasco basic | 365 4840 | ||
Isoflurane | Merial | DNI 4090/1 | ||
26g Needle | Fisher Scientific | 12947606 | ||
50ul Hamilton Syringe | Sigma-Aldrich | 20701 | ||
Von Frey Hairs | Linton Instruments | NC 122775-99 | ||
Incapacitance tester | Linton Instruments | Delivery on Request | ||
Testing Cage Rack | Ugo Basile | 37450 | ||
Compact Anesthetic system | Vet -Tech | AN001B | ||
Medical O2 | BOC | 101-F | ||
Aldasorbers | Vet -Tech | AN006A |