Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Förbättrande artros hos möss med hjälp av silvernanopartiklar

Published: June 2, 2023 doi: 10.3791/65111
* These authors contributed equally

Summary

Här presenteras ett protokoll för att använda silvernanopartiklar för att effektivt lindra de akuta symtomen hos typ II-kollagenasinducerade artrosmöss, inklusive synovialinflammation, synovial hyperplasi, vaskulär hyperplasi, etc.

Abstract

Knäartros (KOA) är en av de vanligaste degenerativa ledsjukdomarna hos personer över 45 år. För närvarande finns det inga effektiva terapier för KOA, och den enda slutpunktsstrategin är total knäprotesplastik (TKA); därför är KOA förknippat med ekonomiska bördor och samhällskostnader. Det immuninflammatoriska svaret är involverat i uppkomsten och utvecklingen av KOA. Vi har tidigare etablerat en musmodell av KOA med kollagen av typ II. Hyperplasi av ledvävnaden förekom i modellen, tillsammans med ett stort antal infiltrerade inflammatoriska celler. Silvernanopartiklar har betydande antiinflammatoriska effekter och har använts i stor utsträckning vid tumörterapi och kirurgisk läkemedelstillförsel. Därför utvärderade vi de terapeutiska effekterna av silvernanopartiklar i en kollagenas II-inducerad KOA-modell. De experimentella resultaten visade att silvernanopartiklar signifikant minskade synovial hyperplasi och infiltrationen av neutrofiler i ledvävnaden. Således visar detta arbete på identifieringen av en ny strategi för OA och ger en teoretisk grund för att förhindra utvecklingen av KOA.

Introduction

Knäartros (KOA) är en av de vanligaste formerna av artros och innebär en komplex sjukdomsprocess i helaleden1. I takt med att världens befolkning gradvis åldras ökar förekomsten av KOA avsevärt. Ihållande smärta i knäleden leder ofta till att patienter med KOA söker medicinsk behandling. Etiologin för smärtan vid KOA kan vara relaterad till det inflammatoriska svaret, synovial hyperplasi och broskdegeneration2. Synoviumvävnaderna består av två typer av celler: synoviala fibroblaster och makrofager 3,4,5. Synoviala fibroblaster producerar ledvätska. Synoviala makrofager är normalt vilande och aktiveras av det inflammatoriska svaret. Initial inflammation i synovium orsakar knäledssmärta6.

Synoviumvävnadens inflammatoriska immunsvar spelar en avgörande roll i patogenesen av KOA. Tidigare studier har bekräftat att det finns inflammatoriska reaktioner i synoviumvävnaderna vid KOA, känd som synovit, och synovitgraden av KOA är nära relaterad till den inflammatoriska cellinfiltrationen av synoviumvävnaderna 7,8,9. Synovit är en inflammatorisk reaktion av synovium, och dess patologiska egenskaper är proliferation av synovialceller, nybildning av kärl och infiltration av inflammatoriska celler 5,10,11.

Målet med KOA-behandling är att lindra den inflammatoriska reaktionen i synovium och fördröja sjukdomsförloppet. För närvarande är de viktigaste kliniska läkemedlen för behandling av KOA icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel (NSAID); De uppvisar dock betydande biverkningar, såsom nefrotoxicitet12,13. Intraartikulära glukokortikoidinjektioner är ett annat alternativ för behandling av KOA; Glukokortikoiden sprider sig dock snabbt och kan snabbt metaboliseras av ledutgjutningen. Samtidigt bör diabetespatienter med underliggande hyperglykemi vara försiktiga med pågående steroidinjektioner14. Sammanfattningsvis finns det ingen tillgänglig läkemedelsterapeutisk strategi för KOA. Därför är det mycket angeläget att utforska nya läkemedel för behandling av KOA.

Storleken på silvernanopartiklar är mindre än 100 nm. På grund av deras framträdande antiinflammatoriska, antibakteriella och antioxidativa effekter har de använts i stor utsträckning inom olika aspekter av hälso- och sjukvård och medicin, såsom sårläkning och brännskador15,16. De används också vid riktad läkemedelstillförsel, medicinsk avbildning och molekylär diagnostik17. Silver (Ag) har större antiinflammatorisk och antibakteriell verkan än andra metallnanopartiklar, såsom koppar (Cu), zink (Zn) och järn (Fe)15. Silvernanopartiklar, en ny typ av nanomaterial, har bredspektrum och potenta antimikrobiella egenskaper. En tidigare studie visade att i brännskador och peritonitmusmodeller18,19 kunde silvernanopartiklar effektivt hämma produktionen av inflammatoriska faktorer och främja sårläkning. En tidigare studie visade också att silvernanopartiklar förbättrade läkningen av diabetessår genom att främja syntesen av tillväxtfaktorer och kollagenavlagring.

Baserat på de antiinflammatoriska effekterna av silvernanopartiklar syftade vi till att använda silvernanopartiklar för att behandla kollageninducerad KOA av typ II hos möss. Resultaten tydde på att antalet inflammatoriska infiltrationsceller i leden hos möss minskade signifikant med denna behandling. Resultaten tydde också på att silvernanopartiklar avsevärt kunde lindra symtomen på KOA hos möss. Därför kan appliceringen av silvernanopartiklar stödja utvecklingen av nya behandlingsalternativ för klinisk KOA.

Protocol

Allt djurarbete godkändes av Animal Ethical and Welfare Committee (AEWC) vid Guangzhou Forevergen Medical Laboratory Animal Center (2018-0186).

1. Etablering av KOA-musmodellen

  1. Förvara BALB/c-möss (18-24 g; 12-14 veckor gamla) i en miljö med 70 % luftfuktighet och vid 26 °C med en ljus/mörk cykel på 12 timmar. För detta experiment hölls djuren i Guangzhou Forevergen Medical Laboratory Animal Center.
  2. Använd kollagen av typ II för att skapa en KOA-musmodell enligt beskrivningen tidigare21. Utför den intraartikulära injektionen enligt beskrivningen nedan.
    1. Applicera 2 % natriumpentobarbital (40 mg/kg) för anestesi och buprenorfin (0,05 mg/kg, subkutan injektion) för analgesi. Fäst sedan musens lemmar med tejpen, ta bort håret med rakhyveln och desinficera med en alternerande skrubb av 0,1 % jodofor och alkohol tre gånger.
    2. Använd sterila handskar och använd steril sax för att sekventiellt exponera huden, subkutan vävnad och infrapatellarligament. Håll snittområdet under 0.5 cm.
      OBS: En värmefilt användes för att bibehålla mössens kroppstemperatur under operationen.
    3. Använd en 1 ml insulinspruta för att injicera 10 U 30 mg/kg (0,4 mg/ml) typ II-kollagenas i ledhålan (under det infrapatellära ligamentet)22.
      OBS: Vinkeln mellan nålen och huden bör vara cirka 15°; Därefter ska nålens riktning ändras och nålen dras ut helt och hållet.
    4. Efter injektionen suturerar du först den subkutana vävnaden och sedan huden. Sterilisera suturområdet med 0,1 % jodofor. Placera mössen i de individuellt ventilerade burarna (IVC) separat efter att de vaknat från narkosen.

2. Syntes av silvernanopartiklar

OBS: Beredningen av silvernanopartiklar har beskrivits tidigare i detalj19. Hela formuleringsprocessen utförs på is. Efter beredning förvaras blandningen vid 4 °C; annars stelnar blandningen lätt vid rumstemperatur.

  1. Tillsätt totalt 400 μL kollagen typ I (4 mg/ml) till ett 1,5 ml mikrocentrifugrör och lägg på is.
  2. Tillsätt totalt 200 μL fosfatbuffrad koksaltlösning (PBS) till ovanstående kollagen, blanda lösningen väl och lägg den på is.
  3. Tillsätt slutligen 400 μL silvernanopartiklar till ovanstående lösning och blanda sedan tillräckligt. Den slutliga koncentrationen av nanopartikellösningen är 1 mM.
    OBS: Medeldiametern för silvernanopartiklarna varierar från 5 nm till 15 nm23. Detta bekräftades med elektronmikroskopi.

3. Silvernanopartikelbehandling av kollagenasinducerade KOA-möss av typ II

  1. Ta bort typ II-kollagenasinducerade KOA-möss från sina burar 1 vecka senare och injicera dem med silvernanopartiklar. Injicera silvernanopartiklarna en gång i veckan och samla in proverna 30 dagar senare.
  2. Injicera totalt 2 % natriumpentobarbital (dos: 2 ml/kg) för anestesi via en intraperitoneal injektion och fixera, förbered sedan huden och sterilisera enligt beskrivningen i steg 1.2.
  3. Använd sterila handskar och använd steril sax för att sekventiellt exponera huden, subkutan vävnad och knäligament.
  4. Använd en 1 ml insulinspruta och för in i ledhålan i 15° vinkel med nålen. Injicera långsamt cirka 20 μL av silvernanopartikelkollagenblandningen och dra långsamt ut nålen24.
  5. Suturera den subkutana vävnaden och huden i tur och ordning och sterilisera. Placera mössen i individuellt ventilerade burar (IVC) separat efter att de vaknat från narkosen.
  6. Utför denna injektion av silvernanopartikelkollagenblandningen (20 μL) fyra gånger med en frekvens av en gång i veckan.
    OBS: Mössen som behandlas med silvernanopartikelkollagenblandningen bör hållas i enskilda burar. Möss kan slåss när de hålls tillsammans, och detta skulle påverka de experimentella resultaten. Under injektionen uppstår en spänningskänsla när nålen når ledhålan och svullnad uppstår i knäleden efter injektionen. Kombinationen av dessa två metoder gör det möjligt för forskaren att säkerställa att läkemedlet framgångsrikt har injicerats i knäleden.

4. Insamling av knäleden och ledvävnaden

  1. Avliva mössen med koldioxidkvävning eller något annat protokoll som godkänts av relevant djurförsöksetisk kommitté.
  2. Sterilisera och dissekera huden och subkutan vävnad sekventiellt och exponera knäleden helt.
  3. Skörda knälederna, inklusive lårbenet och skenbenet, och ta bort muskulaturvävnaderna.
  4. Samla knäledsvävnaderna, inklusive lårbenet, skenbenet och omgivande mjuka vävnader (ligament och capsula), i 10 % formalin för bevarande och fixering.

5. Färgning av hematoxylin-eosin

  1. Efter fixering över natten, paraffinbädda sektionerna och använd en mikrotom för att skära den paraffininbäddade vävnaden till 0,4 μm tjocklek. Använd de förberedda sektionerna för ytterligare färgning (hematoxylin-eosinfärgning, Safranin O/Fast Green och immunhistokemisk (IHC) färgning).
  2. Avparaffinisera sektionerna två gånger med xylen, blötlägg i 100 %, 95 %, 80 % och 70 % etanol i följd i 5 minuter vardera och återfukta.
  3. Färga sektionerna med hematoxylin (0,1 g/100 ml) i 5 minuter och placera sedan direkt i 1 % HCl i 10 s och eosin (0,5 g/100 ml) i 1 min.
  4. Observera de histopatologiska förändringarna i synovium under ett mikroskop.

6. Safranin O/Fast Green

  1. Bädda in vävnaden i paraffin och förbered de histologiska sektionerna enligt beskrivningen i steg 5.1.
  2. Avparaffinisera sektionerna två gånger med xylen och rehydrera dem med en etanolserie (t.ex. 100 %, 95 %, 80 % och 70 % etanol i destillerat vatten, var och en i 5 minuter).
  3. Färga de förberedda delarna med hematoxylin och tvätta dem med PBS tre gånger i 2 minuter vardera.
  4. Skilj sektionerna med saltsyraalkohol och tvätta dem med PBS tre gånger i 2 minuter vardera.
  5. Sänk ner sektionerna i 0,02 % Fast Green-färgningslösning i 5-10 minuter, följt av 0,1 % Safranin O-färgning i 1-2 minuter.
  6. Differentiera sektionerna med 1 % ättiksyra, följt av PBS-tvätt.
  7. Detektera och analysera fibrobroskbildning i snitten.

7. Immunhistokemisk (IHC) färgning

  1. Bädda in vävnaden i paraffin och förbered de histologiska sektionerna enligt beskrivningen i steg 5.1.
  2. Avparaffinisera sektionerna två gånger med xylen och rehydrera dem med en etanolserie (t.ex. 100 %, 95 %, 80 % och 70 % etanol i destillerat vatten, var och en i 5 minuter). Sänk ner sektionerna i Tris-EDTA-buffert (10 mM Tris-bas, 1 mM EDTA-lösning; pH 9,0) och värm i mikrovågsugn vid 95 °C i 10 minuter för att utföra antigenhämtning.
  3. Utsätt sektionerna för 3 % väteperoxidlösning i 10 minuter för att avlägsna endogent peroxidas.
  4. Behandla sektionerna med 5 % getserum för att blockera ospecifik bindning.
  5. Tillsätt de utspädda primära antikropparna (1:1 000 spädning) mot CD177 och inkubera över natten vid 4 °C. Tvätta sedan sektionerna med PBS tre gånger.
  6. Blötlägg sektionerna med PBS och inkubera sektionerna med lämplig sekundär antikropp (HRP-konjugerat polymer-anti-kaninsystem) i 30 minuter vid rumstemperatur.
  7. Utför visualisering av IHC-färgning genom att använda 3,3'-diaminobensidin (DAB) som kromogen.
  8. Se avsnitten under ett mikroskop och analysera de förvärvade bilderna.

Representative Results

KOA-musmodellen inducerades med hjälp av kollagenas av typ II. Med start 1 vecka efter modellinduktion injicerades den beredda silvernanopartikelkollagenblandningen i ledhålan en gång i veckan i 4 veckor (Figur 1). Mössens vikt i varje grupp observerades och registrerades dagligen. Resultaten visade att den genomsnittliga kroppsvikten hos KOA-mössen var signifikant lägre än hos mössen i den normala kontrollgruppen. Den genomsnittliga kroppsvikten hos mössen i gruppen typ II-kollagenas + AgNPs var dock högre jämfört med KOA-mössen, även om denna skillnad inte var statistiskt signifikant (Figur 2). Efter 30 dagar samlades ledvävnaderna i knälederna in från mössen och utsattes för patologisk undersökning. Hyperplasi, vaskulär proliferation, inflammatorisk infiltration av synovium och broskskador analyserades 5,10,11. Resultaten visade att synovialtjockleken hos mössen i KOA-gruppen var signifikant högre jämfört med den normala kontrollgruppen. I gruppen som behandlades med silvernanopartikelkollagenblandningen minskade ledmembrantjockleken jämfört med KOA-gruppen (Figur 3). Det förekom vaskulär hyperplasi i synovium hos KOA-mössen jämfört med den normala kontrollgruppen, och vaskulär hyperplasi var signifikant reducerad i synovium hos möss som behandlades med silvernanopartikelkollagenblandningen (Figur 4). Resultaten av Safranin-O-färgningen visade att broskmatrisen hos KOA-möss förstördes, medan mössen som behandlades med silvernanopartikelkollagenblandningen uppvisade en signifikant bättre broskmatris (Figur 5). De morfologiska egenskapspoängen i varje grupp bedömdes som beskrivits tidigare22. Resultaten var följande: 0 ± 0 för koksaltgruppen, 7 ± 0,63 för kollagengruppen typ II och 4,2 ± 1,17 för gruppen kollagenas typ II + AgNPs (figur 6). CD177 är en viktig neutrofil markör25. CD177 uttrycks i 40%-60% av neutrofilerna under normala förhållanden. Uttrycket av CD177 i neutrofiler ökar dock signifikant vid akut inflammation. Resultaten av IHC-färgningen visade att de infiltrerade neutrofilerna i synovialregionen minskade signifikant i gruppen som behandlades med AgNP jämfört med KOA-gruppen (Figur 7), vilket tyder på att behandling med AgNP kan förbättra symtomen på KOA.

Figure 1
Figur 1: Injektionsplats. A) Representativa bilder av kollagenasinjektionen typ II. (B) Representativa bilder efter kollagenasinjektion typ II. (C) Representativa bilder av injektionen av silvernanopartikelkollagenblandningen i KOA-musmodellen. (D) Representativa bilder efter injektionen av silvernanopartikelkollagenblandningen i KOA-modellmössen. Den röda prickade linjen representerar linjen som är parallell med musens knäligament. Den svarta pilen representerar vinkeln mellan insulinsprutans nål och huden. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 2
Figur 2: Kroppsviktsförändringar hos mössen i varje grupp. Denna panel visar den genomsnittliga vikten av mössen i varje grupp vid olika tidpunkter; X-axeln anger antalet dagar efter injektionen av kollagenas typ II och y-axeln anger förändringen i kroppsvikt. Koksaltgrupp (n = 7), kollagenasgrupp av typ II (n = 5), kollagenas av typ II + AgNP-grupp (n = 5). *p < 0,05. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 3
Figur 3: Hematoxylin-eosinfärgning (H&E) som representerar synovial hyperplasi. Synovialvävnaderna i varje grupp av möss samlades in, fixerades, snittades och färgades med H&E 30 dagar efter operationen. De dubbla pilarna representerar den detekterade synovialtjockleken. Skalstreck = 0,1 mm. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 4
Figur 4: Representativ bild av perisynovial vaskulär hyperplasi. Pilarna visar fartygen. Skalstreck = 0,05 mm. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 5
Figur 5: Safranin-O-färgning av knäleden i varje grupp av möss. Skalstreck = 0,2 mm. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 6
Figur 6: Morfologiska egenskapspoäng i varje grupp. Synovialvävnaden användes för att mäta den morfologiska egenskapspoängen för mössen i varje grupp. Fem vävnadssnitt i varje grupp valdes ut för att analysera graden av hyperplasi/förstoring av ledhinnans cellager, graden av neutrofilinfiltration i synovialvävnaden och graden av aktivering av synovialstromat (tabell 1). Medelvärdet användes som slutpoäng. **p < 0,01 och ***p < 0,001 med ett studentens t-test för varje kohort jämfört med den obehandlade KOA-gruppen. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 7
Figur 7: Immunhistokemisk färgning för en neutrofilmarkör i ledvävnaden i varje grupp av möss. Immunhistokemisk färgning användes för att detektera uttrycket av neutrofilmarkören CD177 i ledvävnaden hos mössen i varje grupp. Pilarna indikerar neutrofiler. Skalstapel = 100 μm. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Tabell 1: Poängsättning av morfologiska egenskaper. Klicka här för att ladda ner denna tabell.

Discussion

Silvernanopartiklar uppvisar antiinflammatoriska, antibakteriella, antioxidativa och immunmodulerande effekter, vilket innebär att de kan skydda celler och vävnader från skador genom att minska produktionen av reaktiva syrearter26. Vissa forskare är oroade över toxiciteten hos silvernanopartiklar27. Toxiciteten hos silvernanopartiklar är direkt relaterad till närvaron av fria silverjoner. På grund av nanopartiklarnas nanostorlek i nanoskala kan de lätt störa biomolekyler, celler och mänskliga organ 15,28,29. Flera studier har rapporterat att silvernanopartiklar kan inducera oxidativ stress och försämra mitokondriell funktion i mänskliga celler30. Dessutom kan Ag detekteras i mänskliga organ, särskilt i levern och mjälten, efter användning av stora mängder silvernanopartiklar. Forskare har också rapporterat att silvernanopartiklar har förmågan att passera blod-hjärnbarriären via transsynaptisk transport och ackumuleras i hjärnan31. En systematisk rapport om biotoxiciteten hos silvernanopartiklar har inte genomförts, även om vissa forskare erkänner säkerheten hos silvernanopartiklar32.

I denna studie framställde vi en kollagenblandning av silvernanopartiklar. Faktum är att varaktighetsperioden för silvernanopartiklar i mänskliga vävnader är kort, men varaktighetsperioden för silvernanopartiklar kan förlängas när den appliceras med en kollagenblandning; Detta minskar inte bara traumat utan också dosen av läkemedlen. Med tanke på toxiciteten hos silvernanopartiklar var dosen av silvernanopartiklar som applicerades i denna studie 30 mg/kg, i linje med tidigare forskning33.

Några viktiga överväganden för den experimentella verksamheten är följande. Kollagen av typ II bör förvaras vid −20 °C efter beredning för att förhindra nedbrytning på grund av enzymatisk klyvning. Beredningen av silvernanopartikelkollagenblandningen måste utföras på isen kontinuerligt vid rumstemperatur eftersom silvernanopartikelkollagenblandningen snabbt blir en halvfast gel och sedan inte kan användas för injektion. Lösningen ska förvaras vid 4 °C efter beredning. En 1 ml insulinspruta med en mindre nål bör väljas för intraartikulär administrering, och detta kan effektivt förhindra läckage av de injicerade läkemedlen. Nålen ska föras in i en vinkel på 15° för att injicera silvernanopartikelkollagenblandningen. När nålen är icke-resistent indikerar detta att nålen har nått knäledshålan. Efter injektionen ska injektionsvinkeln ändras och nålen dras ut långsamt för att undvika läckage av det injicerade läkemedlet.

I denna studie förbättrade silvernanopartiklar effektivt symtomen på kollagenasinducerad KOA av typ II hos möss, vilket visar den antiinflammatoriska effekten av silvernanopartiklar. Flera studier har rapporterat förekomsten av apoptos i celler inkuberade in vitro med silvernanopartiklar 34,35,36. Minskningen av synovial hyperplasi kan ha orsakats av silvernanopartiklarna på grund av deras inblandning i försämringen av mitokondriell funktion, eller så kan dessa resultat ha medierats av reaktiva syrearter. Vaskulär hyperplasi observerades i synovium hos möss i KOA-modellgruppen. Det var möjligt att kemokiner drev neutrofiler från blodkärlen till ledvävnaden under denna process och att inflammationsutbrottet fick cellerna att förbruka mer syre, vilket ledde till vaskulär hyperplasi. Därför krävs ytterligare experiment för att bevisa tillförlitligheten i denna hypotes. Denna studie ger teoretisk nytta för forskning om behandling av klinisk KOA. I framtida studier strävar vi efter att kombinera den främre korsbandsmetoden (ACL) tillsammans med den kemiskt inducerade KOA-modellmetoden för att observera effekten av silvernanopartiklar. De experimentella resultaten visar att silvernanopartiklar signifikant kan minska infiltrationen av inflammatoriska celler i synovium hos KOA-möss, men mekanismerna för denna effekt behöver fortfarande studeras ytterligare, vilket kan avslöja patogenesen av KOA.

Disclosures

Författarna har inga intressekonflikter att redovisa.

Acknowledgments

Detta arbete finansierades av Natural Science Foundation i Guangdong-provinsen (nummer: 2019A1515010209) och Science and Technology Project i Guangzhou City, Kina (nummer: 202102010164).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1 mL insulin syringe BD 305932 None
CD177 Polyclonal Antibody ThermoFisher Scientific PA5-98759 None
Chloral hydrate Sigma-Aldrich 302-17-0 None
DAB MCE HY-15912 None
Eosin Beyotime Biotechnology C0109 None
Formalin Sigma-Aldrich HT501128 None
Hematoxylin Beyotime Biotechnology C0107 None
Light Microscopy Leica DM500 None
Silver nanoparticle Wolcacvi  S-10-20 Store product in the dark at 4°C
Safranine O-Fast Green FCF Cartilage Stain Kit Solarbio 90-15-3 None
Type II collagen Sigma-Aldrich C6885-500mg None

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Kraus, V. B., Blanco, F. J., Englund, M., Karsdal, M. A., Lohmander, L. S. Call for standardized definitions of osteoarthritis and risk stratification for clinical trials and clinical use. Osteoarthritis and Cartilage. 23 (8), 1233-1241 (2015).
  3. Smith, M. D. The normal synovium. Open Rheumatology Journal. 5, 100-106 (2011).
  4. de Sousa, E. B., Casado, P. L., Moura, N. V., Duarte, M. E., Aguiar, D. P. Synovial fluid and synovial membrane mesenchymal stem cells: Latest discoveries and therapeutic perspectives. Stem Cell Research and Therapy. 5 (5), 112 (2014).
  5. Scanzello, C. R., Goldring, S. R. The role of synovitis in osteoarthritis pathogenesis. Bone. 51 (2), 249-257 (2012).
  6. Glyn-Jones, S., et al. Osteoarthritis. Lancet. 386 (9991), 376-387 (2015).
  7. Roemer, F. W., et al. Presence of MRI-detected joint effusion and synovitis increases the risk of cartilage loss in knees without osteoarthritis at 30-month follow-up: The MOST study. Annals of Rheumatic Diseases. 70 (10), 1804-1809 (2011).
  8. Furman, B. D., et al. Articular ankle fracture results in increased synovitis, synovial macrophage infiltration, and synovial fluid concentrations of inflammatory cytokines and chemokines. Arthritis and Rheumatology. 67 (5), 1234-1239 (2015).
  9. Ayral, X., Pickering, E. H., Woodworth, T. G., Mackillop, N., Dougados, M. Synovitis: A potential predictive factor of structural progression of medial tibiofemoral knee osteoarthritis -- Results of a 1 year longitudinal arthroscopic study in 422 patients. Osteoarthritis and Cartilage. 13 (5), 361-367 (2005).
  10. Henrotin, Y., Lambert, C., Richette, P. Importance of synovitis in osteoarthritis: Evidence for the use of glycosaminoglycans against synovial inflammation. Seminars in Arthritis and Rheumatism. 43 (5), 579-587 (2014).
  11. Liu-Bryan, R. Synovium and the innate inflammatory network in osteoarthritis progression. Current Rheumatology Reports. 15 (5), 323 (2013).
  12. Towheed, T., Shea, B., Wells, G., Hochberg, M. Analgesia and non-aspirin, non-steroidal anti-inflammatory drugs for osteoarthritis of the hip. Cochrane Database of Systematic Reviews. (2), (2000).
  13. Co, C. M., et al. Click chemistry-based pre-targeting cell delivery for cartilage regeneration. Regenerative Biomaterials. 8 (3), (2021).
  14. Oo, W. M., Liu, X., Hunter, D. J. Pharmacodynamics, efficacy, safety and administration of intra-articular therapies for knee osteoarthritis. Expert Opinion on Drug Metabolism and Toxicology. 15 (12), 1021-1032 (2019).
  15. Morozova, O. V. Silver nanostructures: Limited sensitivity of detection, toxicity and anti-inflammation effects. International Journal of Molecular Sciences. 22 (18), 9928 (2021).
  16. He, M., et al. A pH-responsive mesoporous silica nanoparticles-based drug delivery system with controlled release of andrographolide for OA treatment. Regenerative Biomaterials. 8 (4), (2021).
  17. Samuel, M. S., Jose, S., Selvarajan, E., Mathimani, T., Pugazhendhi, A. Biosynthesized silver nanoparticles using Bacillus amyloliquefaciens; Application for cytotoxicity effect on A549 cell line and photocatalytic degradation of p-nitrophenol. Journal of Photochemistry and Photobiology B. 202, 111642 (2020).
  18. Liu, X., et al. Silver nanoparticles mediate differential responses in keratinocytes and fibroblasts during skin wound healing. ChemMedChem. 5 (3), 468-475 (2010).
  19. Tian, J., et al. Topical delivery of silver nanoparticles promotes wound healing. ChemMedChem. 2 (1), 129-136 (2007).
  20. Vendidandala, N. R., et al. Gallocatechin-silver nanoparticle impregnated cotton gauze patches enhance wound healing in diabetic rats by suppressing oxidative stress and inflammation via modulating the Nrf2/HO-1 and TLR4/NF-kappaB pathways. Life Sciences. 286, 120019 (2021).
  21. Kikuchi, T., Sakuta, T., Yamaguchi, T. Intra-articular injection of collagenase induces experimental osteoarthritis in mature rabbits. Osteoarthritis and Cartilage. 6 (3), 177-186 (1998).
  22. Lorenz, J., Grässel, S. Experimental osteoarthritis models in mice. Methods in Molecular Biology. 1194, 401-419 (2014).
  23. Zhao, Z., et al. Design and synthesis of Ag NPs/chitosan-starch nano-biocomposite as a modern anti-human malignant melanoma drug. International Journal of Biological Macromolecules. 236, 123823 (2023).
  24. Ahmed, E., et al. Decellularized extracellular matrix-rich hydrogel-silver nanoparticle mixture as a potential treatment for acute liver failure model. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 108 (12), 2351-2367 (2020).
  25. Bai, M., et al. CD177 modulates human neutrophil migration through activation-mediated integrin and chemoreceptor regulation. Blood. 130 (19), 2092-2100 (2017).
  26. Singh, D., Chaudhary, D., Kumar, V., Verma, A. Amelioration of diethylnitrosamine (DEN) induced renal oxidative stress and inflammation by Carissa carandas embedded silver nanoparticles in rodents. Toxicology Reports. 8, 636-645 (2021).
  27. Singh, N., et al. NanoGenotoxicology: The DNA damaging potential of engineered nanomaterials. Biomaterials. 30 (23-24), 3891-3914 (2009).
  28. Noronha, V. T., et al. Silver nanoparticles in dentistry. Dental Materials. 33 (10), 1110-1126 (2017).
  29. Ahamed, M., Alsalhi, M. S., Siddiqui, M. K. Silver nanoparticle applications and human health. Clinica Chimica Acta. 411 (23-24), 1841-1848 (2010).
  30. Palacios-Hernandez, T., et al. cellular uptake and apoptotic responses in human coronary artery endothelial cells exposed to ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Journal of Applied Toxicology. 40 (7), 918-930 (2020).
  31. Lebda, M. A., et al. Potential role of alpha-lipoic acid and Ginkgo biloba against silver nanoparticles-induced neuronal apoptosis and blood-brain barrier impairments in rats. Life Sciences. 212, 251-260 (2018).
  32. Yin, I. X., et al. The antibacterial mechanism of silver nanoparticles and its application in dentistry. International Journal of Nanomedicine. 15, 2555-2562 (2020).
  33. Kim, Y. S., et al. Subchronic oral toxicity of silver nanoparticles. Particle and Fibre Toxicology. 7, 20 (2010).
  34. Pascarelli, N. A., et al. Effects of gold and silver nanoparticles in cultured human osteoarthritic chondrocytes. Journal of Applied Toxicology. 33 (12), 1506-1513 (2013).
  35. Braydich-Stolle, L. K., et al. Silver nanoparticles disrupt GDNF/Fyn kinase signaling in spermatogonial stem cells. Toxicological Sciences. 116 (2), 577-589 (2010).
  36. Eom, H. J., Choi, J. p38 MAPK activation, DNA damage, cell cycle arrest and apoptosis as mechanisms of toxicity of silver nanoparticles in Jurkat T cells. Environmental Science and Technology. 44 (21), 8337-8342 (2010).

Tags

Medicin Utgåva 196 Silvernanopartiklar KOA Terapi Knäprotesplastik Immuninflammatoriskt svar Synovialvävnad Kollagenas II-inducerad KOA-modell Synovial hyperplasi Neutrofiler Terapeutiska effekter
Förbättrande artros hos möss med hjälp av silvernanopartiklar
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sang, Y., Zhang, J., Liu, C., Liu,More

Sang, Y., Zhang, J., Liu, C., Liu, K., Yao, H., Zhao, H., Xu, W., Xu, Y., Hou, G. Ameliorating Osteoarthritis in Mice Using Silver Nanoparticles. J. Vis. Exp. (196), e65111, doi:10.3791/65111 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter