Artrose (OA) eller degenerative joint sykdom, er en ødeleggende tilstand som er forbundet med smerter som fortsatt bare delvis kontrollert av tilgjengelige smertestillende. Dyremodeller blir utviklet for å forbedre vår forståelse av OA-relaterte smertemekanismer. Her beskriver vi metodikken for monoiodoacetate modell av OA smerte i musen.
En viktig symptom på pasienter med artrose (OA) er smerte som er utløst av perifere samt sentrale endringer innenfor smerte veier. De nåværende behandlinger for OA smerte som NSAIDS eller opiater er verken tilstrekkelig effektive eller blottet for skadelige bivirkninger. Dyremodeller av OA blir utviklet for å forbedre vår forståelse av OA-relaterte smertemekanismer og definere nye farmakologiske mål for terapi. For tiden tilgjengelige modeller av OA i gnagere omfatter kirurgiske og kjemiske intervensjoner i en kneleddet. Den monoiodoacetate (MIA) modell har blitt en standard for modellering felles avbrudd i OA i både rotter og mus. Modellen, som er enklere å utføre i rotte, innebærer injeksjon av MIA i et kneledd som induserer rask smerte-lignende responser i den ipsilaterale lem, hvis nivå kan kontrolleres ved injeksjon av forskjellige doser. Intraartikulær injeksjon av MIA forstyrrer chondrocyttransplantasjon glykolyse ved å hemme glyceraldehyd-3-fosfatase-dehydrogenase og resulterer i kondrocytt død, neovaskularisering, subkondrale ben-nekrose og sammenbrudd, samt betennelse. De morfologiske endringer av artikulære brusk og ben avbrudd er representative for noen aspekter av pasientens patologi. Sammen med leddskade, MIA injeksjon induserer referert mekanisk følsomhet i ipsilaterale hind labb og vektbærende underskudd som er målbare og kvantifiserbare. Disse adferdsendringer ligner noen av symptomene rapportert av pasientpopulasjonen, for derved å validere MIA injeksjon i kneet som et nyttig og relevant preklinisk modell av OA smerte.
Målet med denne artikkelen er å beskrive metodikken for intraartikulære injeksjoner av MIA og atferds opptak av den tilhørende utvikling av overfølsomhet med tanke på å fremheve de nødvendige skritt for å gi konsistente og pålitelige opptak.
Klinisk, osteoartritt (OA), eller degenerative leddsykdommer, er en smertefull og svekkende tilstand kjennetegnet ved et progressivt tap av leddbrusk, mild inflammasjon av vev i og rundt ledd, og noen ganger dannelse av osteophytes og bein cyster. Pasienter med OA rapporterer vedvarende smerter en og vise økt følsomhet for trykk og skadelige stimuli i leddgikt felles 2-4. I dag er det ingen kur for OA med tilgjengelige terapeutiske tilnærminger og analgetika er foreskrevet for å lindre smerter forbundet med denne tilstanden, med en viss grad av suksess fem. Men fortsatt OA smerte blir utviklet en klinisk emisjons- og dyremodeller av OA å forbedre vår forståelse av OA-relaterte smertemekanismer og avsløre nye mål for terapi.
Det er flere dyremodeller av OA tilgjengelig med forskjellige egenskaper seks. Kirurgiske metoder, som f.eks fremrekorsbånd tran, kan utnyttes. Men de omfatter dyktige kirurgiske inngrep og er hovedsakelig utført i rotte, mens destabilisering av medial menisk (DMM) anvendes i musen. Spontan utvikling av OA forekommer i marsvin og spontan felles degenerering er blitt rapportert i C57 svarte mus fra 3 til 16 måneders alder 7,8. Spontane OA modeller har ikke innebære noen intervensjon for å indusere tilstand, men de har iboende variabilitet, og som sådan, medføre større tall og koster 9,10. Kjemisk indusert modeller, på den annen side, krever mye mindre invasive prosedyrer enn kirurgiske modeller, og som sådan, er enklere å implementere og tillater studiet av OA-lesjoner på forskjellige stadier. Disse modellene har en enkel injeksjoner i kneet av inflammatoriske midler, immuntoksiner, collage, papain eller monoiodoacetate, noe som kan være giftig hvis de unnslippe felles plass. Av alle kjemiske modeller av OA, er MIA den mest brukte, particularly å teste effekten av farmakologiske stoffer til å behandle smerte, som denne modellen genererer en reproduserbar, robust og rask smerte-lignende fenotype som kan graderes ved å endre MIA dosering 11-15.
Intraartikulær injeksjon av MIA hos gnagere reproduserer OA-lignende lesjoner og funksjonssvikt som kan analyseres og kvantifiseres. MIA er en inhibitor av glyseraldehyd-3-fosfatase, forstyrre cellulær glykolyse og til slutt resulterer i celle-død 16,17. Intraartikulær injeksjon av MIA fører chondrocyttransplantasjon celledød, som fører til brusk degenerasjon og påfølgende subchondral bein endringer som for eksempel utseende av bein osteofytter 18,19.
Som nytten av MIA i rotte har blitt beskrevet før 20, i denne artikkelen fokuserer vi på metodikken i MIA-indusert OA i mus som denne modellen blir i økende grad brukt med tilgjengeligheten av knock-out mus. Vi beskriver en prosedyre for injecsjon av svært små volumer i kneet og metoder for måling av følsomhet for skadelige og ikke-skadelige stimuli i baklemmene.
Fordelingen av metodikken vil bidra til å redusere variabilitet, og som sådan, raffinere modellen og redusere antall dyr som trengs for studien.
Med denne metoden, vil vi beskrive en foretrukket fremgangsmåte for indusering av OA-lignende smerte i mus ved en intra-artikulær injeksjon av MIA i et kneledd og vurdering av sensitiviteten til ikke-giftige og skadelige stimuli i baklemmene. MIA injeksjon er assosiert med vedvarende smerter atferd, nemlig endret bakben vektbærende og utvikling av referert mekanisk overfølsomhet (allodyni). Slike statiske målinger kan suppleres med ganganalyse på en tredemølle eller ved catwalk analyse i fritt bevegelige dyr. MIA modeller er lydhør overfor vanlige smertestillende behandling 24, noe som indikerer at de kan være nyttig for kresne terapeutiske tilnærminger. Mens injeksjon av MIA er ikke teknisk vanskelig, kan det felles kapsel gjennombores under injeksjonen, noe som resulterer i lekkasje av MIA utenfor kapselen, og påfølgende feil å indusere toksisitet av kondrocytter. Faktisk kan systemisk injeksjon av MIA være dødelig hos gnagere ennd mulige effekter av MIA på vev og andre enn chondrocytes celler kan forvirre resultater, foruten å være uønsket. Som sådan, må det understrekes at stor forsiktighet må gis til injeksjonen av MIA, som det er en kritisk komponent i modellen, og trygghet må gis at injeksjonen skjer i det artikulære plass. Denne protokollen bidrar til å oppnå det.
Protokollen beskrevet her tar sikte på å sikre dyrene gir konsekvent smertelignende responser i hele testperioden. Også, de tillater justering av sykdommens alvorlighetsgrad ved å endre dosen av MIA anvendes til å indusere patologien 15,23. Den raske induksjon av både sykdomstilstand og smerte-lignende oppførsel tillate betimelig evaluering av smertemodifiser forbindelser. Dette er en fordel over eksisterende kirurgisk og spontant utvikle modeller av OA, som kan ta lengre tid å utvikle overfølsomhet. Også, særlig for de spontane modellene, sykdommen Pathollogi ikke manifestere seg i alle dyr (ca. 20 – 80% 7), mens den MIA-modellen er assosiert med signifikant forekomst av respondere. Videre spontane modeller er ikke egnet for målinger av endringer i vektbelastning, som OA utvikler seg i begge knærne. Når du vurderer atferdsmålinger, dyrene må holdes rolig og avslappet under vurderingene. Dette oppnås, som beskrevet i protokollen, med tidlig trening før innspillingen målinger og ved gjentatt håndtering, noe som gjør at dyrene til å bli kjent med eksperimentator. Et viktig poeng å redusere stress er å bruke samme eksperimentator for atferds test hele, som konstant endring vil forårsake problemer som tidligere er nevnt. Som enhver modell, MIA modell av OA bærer begrensninger, for eksempel hurtigheten av leddforstyrrelser, som ikke ligner den langsomme utvikling av OA patologi hos pasienter. En måte å løse dette problemet ville være å utfylle denne modellen med en surgical modell av OA. Bruken av MIA kjemisk modellen i forbindelse utvikling tillater bruk av forebyggende og terapeutiske protokoller over utvikling og vedlikehold av OA-lignende smerter. Til slutt ville MIA modellen utfyller studier av fenotypiske trekk av knock-out mus, bidrar til ytterligere å forstå OA sykdommen.
The authors have nothing to disclose.
JSV er støttet av et samarbeids tilskudd til MM av Europakommisjonen (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 |