Summary
Denne studien beskriver metoden for intraartikulær injeksjon av mono-jodacetat hos rotter og diskuterer de resulterende smerterelaterte atferdene og histopatologiske endringene, som gir referanser for fremtidige applikasjoner.
Abstract
De nåværende dyremodellene av slitasjegikt (OA) kan deles inn i spontane modeller og induserte modeller, som begge tar sikte på å simulere de patofysiologiske endringene av human OA. Men som hovedsymptom i sen fase av OA, påvirker smerte pasientens daglige liv, og det er ikke mange tilgjengelige modeller. Den mono-iodoacetat (MIA)-induserte modellen er den mest brukte OA-smertemodellen, hovedsakelig brukt hos gnagere. MIA er en inhibitor av glyseraldehyd-3-fosfat dehydrogenase, som forårsaker kondrocyttdød, bruskdegenerasjon, osteofyt og målbare endringer i dyreadferd. Dessuten kan ekspresjonsendringer av matriksmetalloproteinase (MMP) og proinflammatoriske cytokiner (IL1 β og TNF α) påvises i MIA-indusert modell. Disse endringene er i samsvar med OA-patofysiologiske forhold hos mennesker, noe som indikerer at MIA kan indusere en målbar og vellykket OA-smertemodell. Denne studien tar sikte på å beskrive metodikken for intraartikulær injeksjon av MIA hos rotter og diskutere de resulterende smerterelaterte atferdene og histopatologiske endringene.
Introduction
Artrose (OA) er den vanligste leddsykdommen i verden, og påvirker anslagsvis 10-12% populasjoner hos voksne1. Det mest involverte leddet er kneet, og OA har en høyere forekomst hos eldre voksne, spesielt kvinner2. Som en kronisk sykdom utvikler OA seg gradvis over flere tiår til leddsvikt med symptomer som brusktap, synovial betennelse, osteofytose, nedsatt funksjon og kronisk smerte3. Ifølge Verdens helseorganisasjon (WHO) er OA den fjerde mest utbredte sykdommen hos kvinner og den åttende mest utbredte sykdommen hos menn. Innen 2020 kan OA bli den fjerde mest invalidiserende sykdommen hos mennesker4. Imidlertid adresserer nåværende tilgjengelige terapier av OA bare symptomer og forlenger tiden til leddutskiftningskirurgi5.
Den spontane OA hos menneskelige pasienter tar ofte lang tid å produsere kliniske symptomer som leddrelatert smerte6. I de tidlige stadiene av OA er smerte vanligvis intermitterende og blir hyppigere og alvorligere etter hvert som sykdommen utvikler seg, noe som gjør den til den dominerende klagen til pasienter7. Derfor har omfattende dyremodeller for OA-smerte blitt utviklet i løpet av det siste halve århundre for å fremme smertelindringsbehandling. OA-modeller har klassisk blitt delt inn i spontane og induserte modeller. Spontane modeller inkluderer naturlig forekommende modeller og genmodifiserte modeller, som nærmere kan simulere løpet av primær OA hos mennesker8. Induserte modeller kan generelt deles inn i to kategorier: 1) posttraumatisk OA indusert av kirurgi eller andre traumer; eller 2) intraartikulær injeksjon av kondrotoksiske eller proinflammatoriske stoffer3. Disse modellene legger grunnlaget for den patofysiologiske studien av OA og bidrar sterkt til utvikling av medisiner for å redusere smerte og øke funksjonen.
Nylig er den mest brukte induktoren for OA-modellering mono-jodacetat (MIA). MIA, en inhibitor av glyseraldehyd-3-fosfat dehydrogenase, kan forårsake endringer i bruskmatrise, nedbrytning, tap av brusk, synovitt og andre endringer, som ligner de patologiske endringene i human slitasjegikt9. Det har blitt bemerket at intraartikulær injeksjon av MIA induserte pågående smerte 28 dager etter MIA-administrering, noe som indikerer at MIA-modellen kan være nyttig for å undersøke kronisk nociceptiv smerte10,11,12. I denne studien fikk mannlige Sprague-Dawley-rotter intraartikulære injeksjoner med 0,5, 1,5 eller 3 mg MIA i kneleddene. Alvorlighetsgraden av MIA-induserte leddsmerter ble målt ved vurdering av mekanisk og termisk sensitivitet ved 1, 7, 14, 21, 28 og 35 dager etter injeksjoner. På grunnlag av dette ble 1,5 mg MIA valgt som den endelige konsentrasjonen for å evaluere gangmønstre og histologiske endringer 28 dager etter injeksjoner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Prosedyrer som involverer dyrefag er godkjent av medisinsk normer og etisk komité ved Zhejiang Chinese Medical University og er i samsvar med kinesisk lovgivning om bruk og pleie av laboratoriedyr.
1. Intraartikulær injeksjon av mono-jodacetat i kneet
- Etter en ukes akklimatisering deles tilfeldig og likt 40 hannrotter fra Sprague-Dawley som veier 180−200 g (4−5 uker gamle) i fire grupper (n = 10 rotter/gruppe).
MERK: Rotter i kontrollgruppen vil bli intraartikulært injisert med 50 μL saltvann, mens rotter i forsøksgruppene vil bli behandlet med henholdsvis 0,5, 1,5 eller 3 mg MIA oppløst i 50 μL saltvann. - På injeksjonsdagen tilberedes MIA-oppløsningen i steril saltvann (0,9 % NaCl) ved konsentrasjon på 15, 30 og 60 mg/ml og 10 % pentobarbitaloppløsning i steril saltvann (0,9 % NaCl).
FORSIKTIG: MIA har en ekstremt ødeleggende effekt på slimhinnen, øvre luftveier, øyet og huden og annet vev. Derfor anbefales maske og hansker når du lager en løsning. - Bedøv rotter ved intraperitoneal injeksjon av ketamin ved 60 mg/kg og xylazin ved 5 mg/kg (begge tilberedt i saltvann). Klem forsiktig tærne til rotten med en pinsett for å bekrefte anestesi.
- Plasser rotta med ryggen vendt ned. Barber kneet og tørk området rundt kneleddet med alkohol.
- Hold kneet i 90° vinkel og avslør den hvite patellar-senen under patellaen. Trykk på patellar-senen med fingertuppen for å finne gapet under patellaen.
- Velg krysset mellom gapet og den laterale patellar-senen som injeksjonssted. Sett deretter 26 G-nålen vertikalt inn i stedet ca. 5 mm. Ingen motstand skal følges når nålen er i leddrommet.
MERK: Det er viktig å holde kanylen vinkelrett på injeksjonsstedet. - Injiser 50 μL saltvann eller MIA-oppløsning i felleshulen. Trekk sakte ut kanylen og pakk et stykke gasbind rundt injeksjonsstedet for å minimere refluks og lekkasje. Etter anestesigjenoppretting, fjern gasbindet.
- Test smerterelatert atferd ved 1, 7, 14, 21, 28 og 35 dager etter injeksjoner som beskrevet i avsnitt 2.
2. Atferdsvurderinger
- Mekanisk tilbaketrekningsterskel (MWT)
MERK: MWT ble målt ved von Frey-testen13 og observatøren ble blindet for injeksjonene som dyrene hadde fått.- Plasser en rotte i et forhøyet plastbur (17 cm x 11 cm x 13 cm) med en nettingbase suspendert 50 cm over et bord. Sørg for at testmiljøet er stille og gi rotta 30 minutter til å tilpasse seg miljøet.
- Trykk von Frey-nålen vinkelrett på plantaroverflaten på hver rottes bakpote. Øk trykket gradvis (ca. 20 g/s) og lineært til poteløfting eller poteslicking skjer.
- Bruk en kraft som er lavere enn den forrige terskelen for å sikre at terskelen er den minste uttaksstyrken. Test hver rotte mer enn tre ganger, minst 3-5 min fra hverandre.
- Registrer den minimale kraften som fremkaller en poteuttaksrefleks. Gjennomsnittlig data som MWT av rotter.
- Ventetid for termisk tilbaketrekning (TWL)
MERK: TWL ble målt ved hjelp av plantartestapparatet (Table of Materials) og observatøren ble blindet for injeksjonene som dyrene hadde mottatt.- Plasser en pleksiglassboks (60 cm x 20 cm x 14 cm, delt inn i 6 rom) på en 3 mm tykk glassplate, og legg rotter i esken (en i hvert rom). Sørg for at miljøet er stille og romtemperaturen er konstant.
- Gi rotter 30 minutter for å tilpasse seg testmiljøet.
- Kalibrer den termiske stimulansen via det infrarøde radiometeret. Still inn ønsket infrarød intensitet på 70 enheter.
- Plasser den infrarøde emitteren/detektoren på beholderen rett under midten av poten som testes.
- Trykk på START-knappen . Timeren starter automatisk. Kontrolleren slår automatisk av det infrarøde lyset og stopper timeren helt så snart bevegelsen av poten oppstår.
- Registrer reaksjonstiden når utseendet på poteuttak og pote slikker.
MERK: En positiv respons på testen regnes som poteuttak og poteslicking. Hvis bare poteuttak oppstår, bør det betraktes som en frivillig bevegelse av rotten snarere enn en positiv respons. - Gjenta testen mer enn tre ganger. Gjennomsnitt dataene som TWL av rotter.
MERK: Hver eksponering av strålevarme bør ikke overstige 20 s. Infrarøde stimuleringer på samme bakpote bør være minst 3-5 min fra hverandre.
- Analyser av gangmønster
MERK: Gangmønsteranalysene ble målt ved hjelp av et bildesystem (Table of Materials) og observatøren ble blindet for injeksjonene som dyrene hadde mottatt.- Juster lengden på gangrommet ved å bruke knottene i begge ender av gangrommet til passende lengde for rotter (f.eks. 61 cm).
- Plasser en rotte i gangrommet og tren rotter til å gjøre uavbrutte løp i minst 5 trinnsykluser med en hastighet på 18 cm / s før det formelle eksperimentet.
MERK: Når en rotte først plasseres i gangrommet, kan hastigheten settes til ca. 20 cm/s og slås av når den løper rundt 2 s. Sett deretter hastigheten til 18 cm/s. Trykk forsiktig på baksiden av rotta med skilleveggen, hvis rotta pauser eller trekker seg tilbake under turgåing. Prøv å redusere hastigheten gradvis fra 18 cm/s til 10 cm/s. Hvis rotta til slutt ikke klarer å utføre testen, er det akseptabelt å velge en annen rotte for testen. - Øk hastigheten på tredemøllen sakte til den når målhastigheten (18 cm / s). Ta minst 5 s video av kontinuerlig bevegelse av rotten med høyhastighets digitalt videokamera montert under det gjennomsiktige tredemøllebeltet.
- Test hver rotte med minst 5 minutters mellomrom for å oppnå minst tre uavbrutte løp.
- Tegn en "markeringsramme" for å definere grensen for dyrevandringsbilde i bildebehandlingsprogramvaren og angi kjørehastigheten for hver video. Velg videoer som en gruppe og behandle videoer automatisk av programvaren. Etter å ha behandlet videoer, vil programvaren sende ut flere regneark for å rapportere gangindekser, inkludert holdning, sving, bremsing, fremdrift, tråkkfrekvens, trinnsekvens, etc.
- Beregn totalt poteareal (cm2), gjennomsnittlig skrittlengde (cm) og forene skrittlengde.
MERK: Totalt poteareal er gjennomsnittet av det totale arealet på fire poter i hver gruppe rotter, og poteområdet er definert som det maksimale poteområdet som er i kontakt med tredemøllen i holdningsfasen av trinnsyklusen. Skrittlengde er avstanden mellom innledende kontakter av samme pote i ett komplett skritt. Enhetens skrittlengde = gjennomsnittlig skrittlengde (cm)/kroppslengde (cm).
3. Histopatologiske og immunhistokjemiske analyser
- Avlive rotter ved intraperitoneal injeksjon av pentobarbitalnatrium ved 150 mg/kg (tilberedt i saltvann). Resect kneleddene umiddelbart for de histologiske analysene.
- Fest leddene i 10% formalin i 24 timer, avkalk med 10% EDTA i fosfatbufret saltvann (PBS) i 8 uker, og legg deretter inn ledd i paraffin.
FORSIKTIG: Formalin kan forårsake irritasjon i øye, hud og luftveier. Det skal håndteres i en hette. - Seksjoner parafininnstøpte skjøter i 3 mm tykkelse med mikrotom og flyt i et 40 °C vannbad med destillert vann.
- Overfør seksjoner til glassglass. Tørk lysbilder over natten og oppbevar lysbilder ved romtemperatur (RT) for å fortsette følgende farging.
- Plasser lysbilder i en ovn på 60 °C i 4 timer for å avtakle.
- Senk lysbildene suksessivt i henholdsvis xylen, xylen, 100% etanol, 100% etanol, 95% etanol, 80% etanol og 75% etanol i 5 minutter ved RT.
- Flekksnitt med hematoksylin og eosin (H&E), safranin-O (SO) og Alcian blå hematoksylin (ABH) samt antistoffer mot kollagen av rotte type II (Col2), kollagen type X (Col10) og matriksmetalloproteinase 13 (MMP13), som beskrevet i trinn 3.8−3.12.
- H&E farging
- Skyll lysbilder med avionisert H2O i 3 min. Flekk glir med hematoksylin i 3-5 minutter.
- Skyll lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver, til ingen hematoksylin forblir på overflaten.
- Stain glir med eosin i 30 s. Skyll deretter lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver, til ingen eosin forblir på overflaten.
- Dypp lysbilder i 0,1% ammoniakk i 10-20 s. Skyll deretter lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver.
- Dypp lysbilder suksessivt i henholdsvis 95% etanol, 100% etanol, xylen, xylen og xylen i 1 min.
- Dekk lysbildene med nøytral harpiks.
- SÅ farging
- Skyll lysbilder med avionisert H2O i 3 min. Flekk glir med hematoksylin i 3-5 minutter.
- Differensier raskt i 1% sur alkohol (ca. 3 s). Skyll deretter lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver, til ingen hematoksylin forblir på overflaten.
- Flekksklier med Fast Green (FCF)-løsning i 5 min. Skyll deretter lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver.
- Stain lysbilder med SO i 1-2 min. Skyll deretter lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver.
- Skyll lysbilder med 1% eddiksyre i 1-2 minutter for å fjerne gjenværende FCF. Skyll lysbilder med avionisert H2O i 1 min.
- Dypp lysbilder suksessivt i henholdsvis 95% etanol, 100% etanol, xylen, xylen og xylen i 1 min.
- Dekk lysbildene med nøytral harpiks.
- ABH farging
- Skyll lysbilder med avionisert H2O i 3 min. Senk lysbildene i 1% sur alkohol i 30 s og tøm kort på et papirhåndkle (ikke skyll).
- Senk lysbilder i ABH i 1 time. Skyll deretter lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver, til ingen ABH forblir på overflaten.
- Differensier raskt i 1% sur alkohol (ca. 3 s). Skyll lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver.
- Dypp lysbilder i 0,5% ammoniumvann i 15 s. Skyll deretter lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver.
- Senk lysbilder i 95% etanol i 1 min. Senk lysbildene i eosin/oransje G-løsning i 1,5 min.
- Dypp lysbilder suksessivt i henholdsvis 95% etanol, 100% etanol, xylen, xylen og xylen i 1 min.
- Dekk lysbildene med nøytral harpiks.
- Undersøk alle lysbilder under et mikroskop og statistisk karakter på en skala fra 0-13 ved dobbeltblind observasjon, ifølge Mankins scoring system14.
- Immunhistokjemi
- Skyll lysbilder med avionisert H2O i 3 min.
- Senk lysbildene ned i 0,1 M natriumsitrat og sett lysbildene i en ovn på 60 °C i 4 timer for å hente antigenet.
- Senk lysbilder i 0,3% Triton X-100 i PBS i 10 min. Skyll deretter lysbildene med PBS 2x, 3 min hver.
- Inkuber seksjoner i 3% H 2 O2-oppløsningi metanol ved RT i 10 minutter for å blokkere endogen peroksidaseaktivitet. Skyll lysbilder med PBS 2x, 3 min hver.
- Inkuber seksjoner med 5% geiteserum i PBS i 30 minutter ved RT for å blokkere eventuell ikke-spesifikk binding. Skyll lysbilder med PBS 2x, 3 min hver.
- Inkuber seksjoner over natten ved 4 °C med 100 μL PBS-fortynnede (1:1 000) primære antistoffer mot kollagen type II fra rotter (Col2), type X kollagen (Col10) og matriksmetalloproteinase 13 (MMP13). Skyll lysbilder med PBS 2x, 3 min hver.
- Inkuber seksjoner med 100 μL PBS-fortynnet (1:1,000) sekundært antistoff (geit anti-mus sekundær eller geit anti-mus sekundær) i 20 min ved RT. Skyll lysbilder med PBS 2x, 3 min hver.
- Inkuber seksjoner med 100 μL 3,3′-diaminobenzidin (DAB) arbeidsløsning. Overvåk reaksjonen når den kromogene reaksjonen gjør epitopstedene brune.
FORSIKTIG: DAB er kreftfremkallende. Bruk alltid hansker og arbeid i panseret når du arbeider med DAB.
MERK: Tiden for fargeutvikling kan variere fra noen få sekunder til 10 minutter. - Så snart en brun farge utvikler seg på seksjonene, skyll lysbilder med avionisert H2O 2x, 3 min hver.
- Senk lysbilder i hematoksylin i 1-2 minutter for å motvirke lysbilder. Skyll deretter lysbilder med avionisert H2O 3x, 1 min hver.
- Dypp lysbilder suksessivt i henholdsvis 95% etanol, 100% etanol, xylen, xylen og xylen i 1 min.
- Dekk lysbildene med nøytral harpiks.
- Vær oppmerksom på fargen på antistofffargingen i seksjonene under et mikroskop.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Med denne metodikken etablerte vi en OA-smertemodell hos rotta og oppdaget de resulterende endringene. MWT og TWL reflekterte henholdsvis mekanisk allodyni og termisk hyperalgesi. Som vist i figur 1, induserte MIA mekanisk allodyni og termisk hyperalgesi tilstede på en doseavhengig måte. Bemerkelsesverdig nådde nedgangen i MWT en topp fra 21 dager til 28 dager, og deretter rebounded, noe som tyder på at felles reparasjon kan forekomme på dette stadiet, men MWT på 3 mg MIA-gruppen var fortsatt på et lavt nivå. Endringen av TWL var omtrent forenlig med MWT (figur 2).
På bakgrunn av dette valgte vi 1,5 mg MIA som siste dose og vurderte gangmønster og histologiske endringer 28 dager etter injeksjon. Gangparametere (totalt poteareal og enhetssteglengde) reflekterte smerterelatert atferd. Nivåene av gangparametere, inkludert det totale poteområdet (figur 3A) og enhetens skrittlengde (figur 3B) ble signifikant redusert i MIA-gruppen etter 28 dager, noe som tyder på at MIA induserte slitasjegiktrelaterte leddsmerter hos rotter. Med økt Mankins skår på de histopatologiske lysbildene ble degenerasjon av brusk, forstyrrelse av kollagen og desorganisering av matriks åpenbart sett i MIA-gruppen (figur 4). Som illustrert i figur 5, forårsaket 1,5 mg MIA en betydelig oppregulering av MMP13 og Col10, og signifikant nedregulering av Col2.
Figur 1: Utvikling av MTW etter MIA-injeksjon. Mekaniske tilbaketrekningsterskler for bakpoter ble vurdert etter injeksjon av MIA (0,5, 1,5 eller 3 mg/rotte) og saltvann (0,9 % NaCl), n = 10 rotter/gruppe. Verdier er presentert som gjennomsnitt ± SD. **P < 0,01 vs. saltvannsbehandlet gruppe; Enveis ANOVA etterfulgt av Fishers minst signifikante forskjell (LSD) sammenligning. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Utvikling av TWL etter MIA injeksjon. Latens for termisk tilbaketrekning av bakpotene ble vurdert etter injeksjon av MIA (0,5, 1,5 eller 3 mg/rotte) og saltvann (0,9 % NaCl), n = 10 rotter/gruppe. Verdier er presentert som gjennomsnitt ± SD. **P < 0,01 vs. saltvannsbehandlet gruppe (NC); Enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-sammenligning. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Ganganalyse 28 dager etter MIA-injeksjon. (A) Totalt poteareal (cm2). Totalt poteområde: gjennomsnittet av det totale arealet på fire poter av hver gruppe rotter. (B) Enhetens skrittlengde. Enhetens skrittlengde = Gjennomsnittlig skrittlengde (cm)/kroppslengde (cm). n = 10 rotter/gruppe. Verdier er presentert som gjennomsnitt ± SD. # #P < 0,01 vs. saltvannsbehandlet gruppe (NC) dag 28. Dette tallet er modifisert fra Yan et al.15. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Histopatologisk observasjon (HE-, SO- og AHB-farging) og Mankins skåring av kneledd hos rotter dag 28 etter MIA-behandling. n = 10 rotter/gruppe. Skala bar = 40 μm. Verdier er presentert som gjennomsnitt ± SD. ##P < 0,01 vs. saltvannsbehandlet gruppe (NC). Enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-sammenligning. Dette tallet er modifisert fra Yan et al.16. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Immunhistokjemisk observasjon av uttrykk for MMP13, Col2 og Col10 i rottebrusk dag 28. Skalalinje = 50 μm. N = 10 rotter/gruppe. Dette tallet er modifisert fra Yan et al.16. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Rottemodellen av OA indusert av MIA er en veletablert, mye brukt modell. Intraartikulær injeksjon av MIA forårsaker i utgangspunktet alvorlig og akutt betennelse, noe som gir opphav til den lengre og degenerative fasen av OA17,18. I denne undersøkelsen målte vi nociceptiv følsomhet ved MWT og TWL, og vurderte gangendringer med et bildesystem. Tidligere rapporter fant at injeksjon av MIA kunne øke følsomheten til afferente kneleddfibre som fører til nociception, noe som reflekteres av termisk hyperalgesi og redusert mekanisk terskel19,20. Det har vist seg at gangendringer var relatert til forbedret nociception, noe som tyder på at gangmønstre kan brukes til å evaluere smertemodeller21. Følgelig brukes MIA-induserte modeller hovedsakelig til å vurdere OA-relaterte smerter og skjerme orale legemidler samt leddinjeksjonsmedisiner 3,6.
Selv om det sammenlignes med den kirurgisk induserte OA-modellen, er det enklere og raskere å injisere MIA i felleshulen, er det fortsatt kritiske punkter i modelleringen. Først av alt er leddhulen til rotter liten, og plasseringen skal bekreftes før injeksjon. For det andre er MIA giftig, og derfor bør dosen av MIA velges nøye. Det er rapportert at MIA kan indusere leddbruskskader på en dose- og tidsavhengig måte (vurdert ved OARSI histologisk score og Mankin score), noe som indikerer at progresjonen og alvorlighetsgraden av leddlesjoner kan moduleres ved å regulere konsentrasjonen av MIA22,23. MIA ble funnet å indusere smerte og oksidative stressmarkører ved høye doser10,18,24. Tidligere rapporter antydet at en 1,5 mg dose MIA-injeksjon hos rotter produserte en inflammatorisk prosess som ligner på human kne OA18,25. Dessuten er det viktig å bruke den samme eksperimentøren gjennom atferdstesten og å gjøre rottene kjent med miljøet på forhånd, for å redusere angst og unngå å påvirke de eksperimentelle resultatene.
Som nevnt ovenfor er OA dyremodeller vanligvis delt inn i spontane og induserte modeller. Intraartikulær injeksjon av MIA er mye brukt på grunn av flere fordeler: 1) enkel betjening; 2) enkel induksjon og reproduserbarhet; 3) kontrollerbar dose og alvorlighetsgrad; 4) kort modelleringstid; og 5) egnethet for små dyr så vel som store dyr. Imidlertid, som andre dyremodeller, har MIA-induserte OA-modeller også flere ulemper. Omfattende celledød og rask felles ødeleggelse etter MIA-injeksjon er uforenlig med spontan eller posttraumatisk OA hos mennesker26. Videre kan gjenværende MIA i leddhulen påvirke effekten av påfølgende intraartikulære behandlinger, noe som gir et usikkert utfall ved bruk av MIA-modellen. Hvorvidt du skal vaske leddhulen før terapeutisk injeksjon i denne modellen, forblir et ubesvart spørsmål. Samlet sett er det ingen enkelt dyremodell som perfekt rekapitulerer alle aspekter av menneskelig OA, men det store utvalget av modeller som er tilgjengelige, gjør det mulig å bruke flere modeller på de mest relevante spørsmålene syntetisk.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Denne studien ble finansiert av Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China (Grant No: LY17H270016), National Natural Science Foundation of China (Grant No: 81774331, 81873049 og 81673997), og Zhejiang Provincial Science and Technology Project of Traditional Chinese Medicine of China (Grant No: 2013ZQ007 og 2016ZZ011).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Anti-Collagen II antibody | Abcam(UK) | 34712 | Primary antibody for immunohistochemistry (IHC) |
| Anti-Collagen X (Col10) antibody | Abcam(UK) | 49945 | Primary antibody for IHC |
| DigiGait Imaging System | Mouse Specifics (Boston, MA, USA) | Equipment for gait patterns analyses | |
| Eosin | Sigma-Aldrich | 861006 | The dye for HE staining |
| Fast Green FCF | Sigma-Aldrich | F7252 | The dye for SO staining |
| Goat anti-mouse antibody | ZSGQ-BIO (Beijing, China) | PV-9002 | Secondary antibody for IHC |
| Goat anti-rabbit antibody | ZSGQ-BIO (Beijing, China) | PV-9001 | Secondary antibody for IHC |
| Hematoxylin | Sigma-Aldrich | H3163 | The dye for HE staining |
| MIA | Sigma-Aldrich | I4386-10G | powder |
| MMP13 | Cell Signaling Technology, Inc. (Danvers, MA, USA) | 69926 | Primary antibody for IHC |
| Modular tissue embedding center | Thermo Fisher Scientific (USA) | EC 350 | Produce paraffin blocks. |
| Plantar Test apparatus | UgoBasile (Italy) | 37370 | Equipment for TWL assay |
| PrimeScript RT reagent Kit (Perfect Real Time) | TaKaRa Biotechnology Co. Ltd. (Dalian, China) | RR037A | Extracte total RNA from cultured cells |
| Rotary and Sliding Microtomes | Thermo Fisher Scientific (USA) | HM325 | Precise paraffin sections. |
| Safranin-O | Sigma-Aldrich | S2255 | The dye for SO staining |
| Tissue-Tek VIP 5 Jr | Sakura (Japan) | Vacuum Infiltration Processor |
References
- Hunter, D. J., Schofield, D., Callander, E. The individual and socioeconomic impact of osteoarthritis. Nature Reviews Rheumatology. 10 (7), 437-441 (2014).
- Neogi, T. The epidemiology and impact of pain in osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage. 21 (9), 1145-1153 (2013).
- Teeple, E., Jay, G. D., Elsaid, K. A., Fleming, B. C. Animal models of osteoarthritis: challenges of model selection and analysis. AAPS Journal. 15 (2), 438-446 (2013).
- Woolf, A. D., Pfleger, B.
- Bijlsma, J. W., Berenbaum, F., Lafeber, F. P. Osteoarthritis: an update with relevance for clinical practice. Lancet. 377 (9783), 2115-2126 (2011).
- McCoy, A. M. Animal Models of Osteoarthritis: Comparisons and Key Considerations. Veterinary Pathology. 52 (5), 803-818 (2015).
- O'Neill, T. W., Felson, D. T.
- Kuyinu, E. L., Narayanan, G., Nair, L. S., Laurencin, C. T. Animal models of osteoarthritis: classification, update, and measurement of outcomes. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 11, 19 (2016).
- Takahashi, I., Matsuzaki, T., Hoso, M. Long-term histopathological developments in knee-joint components in a rat model of osteoarthritis induced by monosodium iodoacetate. Journal of Physical Therapy Science. 29 (4), 590-597 (2017).
- Liu, P., et al.
- Combe, R., Bramwell, S., Field, M. J. The monosodium iodoacetate model of osteoarthritis: a model of chronic nociceptive pain in rats. Neuroscience Letters. 370 (2-3), 236-240 (2004).
- Pomonis, J. D., et al. Development and pharmacological characterization of a rat model of osteoarthritis pain. Pain. 114 (3), 339-346 (2005).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Mankin, H. J., Dorfman, H., Lippiello, L., Zarins, A. Biochemical and metabolic abnormalities in articular cartilage from osteo-arthritic human hips. II. Correlation of morphology with biochemical and metabolic data. Journal of Bone and Joint Surgery. 53 (3), 523-537 (1971).
- Yan, L., et al. Chondroprotective effects of platelet lysate towards monoiodoacetate-induced arthritis by suppression of TNF-α-induced activation of NF-ĸB pathway in chondrocytes. Aging. 11 (9), 2797-2811 (2019).
- Yan, B., et al. Intra-Articular Injection of Extract Attenuates Pain Behavior and Cartilage Degeneration in Mono-Iodoacetate Induced Osteoarthritic Rats. Frontiers in Pharmacology. 9, 1360 (2018).
- Wang, C., et al. Agkistrodon ameliorates pain response and prevents cartilage degradation in monosodium iodoacetate-induced osteoarthritic rats by inhibiting chondrocyte hypertrophy and apoptosis. Journal of Ethnopharmacology. 231, 545-554 (2019).
- Yamada, E. F., et al. Evaluation of monosodium iodoacetate dosage to induce knee osteoarthritis: Relation with oxidative stress and pain. International Journal of Rheumatic Diseases. 22 (3), 399-410 (2019).
- Schuelert, N., McDougall, J. J. Electrophysiological evidence that the vasoactive intestinal peptide receptor antagonist VIP6-28 reduces nociception in an animal model of osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage. 14 (11), 1155-1162 (2006).
- Lee, S. E. Choline, an alpha7 nicotinic acetylcholine receptor agonist, alleviates hyperalgesia in a rat osteoarthritis model. Neuroscience Letters. 548, 291-295 (2013).
- Piesla, M. J., et al. Abnormal gait, due to inflammation but not nerve injury, reflects enhanced nociception in preclinical pain models. Brain Research. 1295, 89-98 (2009).
- Udo, M., et al. Monoiodoacetic acid induces arthritis and synovitis in rats in a dose- and time-dependent manner: proposed model-specific scoring systems. Osteoarthritis and Cartilage. 24 (7), 1284-1291 (2016).
- Guingamp, C., et al. Mono-iodoacetate-induced experimental osteoarthritis: a dose-response study of loss of mobility, morphology, and biochemistry. Arthritis & Rheumatism. 40 (9), 1670-1679 (1997).
- Jeong, J. H., et al. Eupatilin Exerts Antinociceptive and Chondroprotective Properties in a Rat Model of Osteoarthritis by Downregulating Oxidative Damage and Catabolic Activity in Chondrocytes. PLoS ONE. 10 (6), 0130882 (2015).
- Cook, J. L., et al.
- Little, C. B., Zaki, S. What constitutes an "animal model of osteoarthritis"--the need for consensus. Osteoarthritis and Cartilage. 20 (4), 261-267 (2012).
