Le modèle monoïodacétate de douleur arthrosique chez la souris
Summary
Osteoarthritis (OA), ou d'une maladie dégénérative des articulations, est une condition débilitante associée à la douleur qui reste partiellement contrôlée par des analgésiques disponibles. Les modèles animaux sont développés pour améliorer notre compréhension des mécanismes de la douleur liée OA. Nous décrivons ici la méthodologie pour le modèle monoïodacétate de la douleur arthrose chez la souris.
Abstract
Un symptôme majeur de patients souffrant d'arthrose (OA) est une douleur qui est déclenchée par des changements périphériques ainsi que centrales dans les voies de la douleur. Les traitements actuels de la douleur arthrosique tels que les AINS ou les opiacés ne sont ni suffisamment efficace, ni dépourvu d'effets secondaires néfastes. Les modèles animaux d'arthrose sont développés pour améliorer notre compréhension des mécanismes de la douleur liée OA et de définir de nouvelles cibles pharmacologiques pour la thérapie. Actuellement les modèles disponibles de l'arthrose chez les rongeurs comprennent des interventions chirurgicales et chimiques dans une articulation du genou. Le monoïodacétate (MIA) modèle est devenu un standard pour la modélisation de la perturbation conjointe dans l'arthrose chez les rats et les souris. Ce modèle, qui est plus facile à réaliser chez le rat, implique l'injection de MIA dans une articulation du genou qui induit des réponses à la douleur comme rapides dans la branche ipsilatérale, dont le niveau peut être commandé par une injection de doses différentes. L'injection intra-articulaire de MIA perturbe chondrocytes glycolyse en inhibant glyceraldéhyde-3-phosphatase déshydrogénase et entraîne la mort des chondrocytes, la néovascularisation, la nécrose osseuse sous-chondrale et de l'effondrement, ainsi que l'inflammation. Les modifications morphologiques du cartilage et de l'os perturbation articulaire sont le reflet de certains aspects de la pathologie du patient. Avec des lésions articulaires, MIA induit injection visées sensibilité mécanique dans la patte arrière et le poids des déficits portant ipsilatéraux qui sont mesurables et quantifiables. Ces changements de comportement ressemblent à certains des symptômes rapportés par la population de patients, validant ainsi l'injection MIA dans le genou comme un modèle pré-clinique utile et pertinente de la douleur arthrosique.
Le but de cet article est de décrire la méthodologie des injections intra-articulaires de MIA et les enregistrements comportementaux du développement associé d'hypersensibilité avec un esprit de mettre en évidence les mesures nécessaires pour donner des enregistrements cohérents et fiables.
Introduction
Cliniquement, l'arthrose (OA), ou d'une maladie dégénérative des articulations, est une condition douloureuse et débilitante caractérisée par une perte progressive du cartilage articulaire, une légère inflammation des tissus dans et autour des articulations, et parfois la formation d'ostéophytes et des kystes osseux. Les patients souffrant d' arthrose signalent une douleur persistante 1 et affichage une sensibilité accrue à la pression et des stimuli nocifs dans la arthritique conjointe 2-4. À l' heure actuelle, il n'y a pas de remède pour l' arthrose avec des approches et des analgésiques thérapeutiques disponibles sont prescrits pour soulager la douleur associée à cette condition, avec un certain degré de succès 5. Cependant, la douleur arthrosique reste un des modèles cliniques d'émission et animales de l'arthrose sont développés pour améliorer notre compréhension des mécanismes de la douleur liée OA et de divulguer de nouvelles cibles pour la thérapie.
Il existe plusieurs modèles animaux d'arthrose sont disponibles avec des caractéristiques différentes 6. Les méthodes chirurgicales telles que antérieureligament transection, peut être utilisé. Cependant, ils impliquent une intervention chirurgicale habile et sont principalement réalisées chez le rat, alors que la déstabilisation du ménisque médian (DMM) est utilisé chez la souris. Le développement spontané de l' arthrose se produit dans cochon Guinée et la dégénérescence des articulations spontanée a été rapportée chez C57 souris noires de 3 à 16 mois de 7,8 ans. Modèles OA spontanées ne comporte pas d'intervention pour induire la maladie, mais ils ont la variabilité inhérente, et en tant que telle, engager un plus grand nombre et le coût 9,10. modèles induits Chimiquement, d'autre part, exigent beaucoup moins invasive que les procédures chirurgicales modèles, et en tant que tels, sont plus faciles à mettre en œuvre et permettent l'étude des lésions d'arthrose à différents stades. Ces modèles comprennent des injections uniques dans le genou d'agents inflammatoires, des immunotoxines, la collagénase, la papaïne, ou monoïodacétate, qui peuvent être toxiques si elles échappent à l'espace articulaire. De tous les modèles chimiques de l'arthrose, MIA est le plus souvent utilisé, particularly pour tester l'efficacité d'agents pharmacologiques pour traiter la douleur, comme ce modèle génère un phénotype de la douleur comme reproductible, robuste et rapide qui peut être classé en modifiant MIA dosage 11-15.
L'injection intra-articulaire de MIA chez les rongeurs reproduit des lésions OA-like et déficience fonctionnelle qui peut être analysé et quantifié. MIA est un inhibiteur de la glycéraldéhyde-3-phosphatase, ce qui perturbe la glycolyse cellulaire et entraînant finalement la mort cellulaire 16,17. L' injection intra-articulaire de MIA provoque chondrocytes la mort cellulaire, conduisant à la dégénérescence du cartilage et suivantes altérations osseuses subchondraux comme l'apparence de l' os ostéophytes 18,19.
Comme l'utilité de MIA chez le rat a été décrit avant le 20, dans le présent document , nous nous concentrons sur la méthodologie de l' arthrose MIA-induite chez la souris car ce modèle est de plus en plus utilisé avec la disponibilité des souris knock-out. Nous décrivons une procédure pour l 'injectiontion de très petits volumes dans le genou et les méthodes de mesure de la sensibilité aux stimuli nocifs et non nocifs dans les membres postérieurs.
La ventilation de la méthodologie aidera à réduire la variabilité, et en tant que telle, affiner le modèle et réduire le nombre d'animaux nécessaires pour l'étude.
Protocol
Representative Results
Discussion
Avec cette méthode, on décrit un procédé préféré pour induire une douleur arthrosique analogue chez la souris par une injection intra-articulaire de MIA dans une articulation du genou et l'évaluation de la sensibilité aux stimuli non toxiques et nocives dans les membres postérieurs. injection MIA est associée à des comportements de douleur persistante, à savoir modifié poids du membre postérieur portant et le développement d'une hypersensibilité mécanique visée (allodynie). Ces mesures statiques peuvent être complétées par analyse de la marche sur un tapis roulant ou par analyse de podium chez les animaux se déplacent librement. MIA modèles sont sensibles aux traitements analgésiques classiques 24, ce qui indique qu'ils peuvent être utiles pour discerner des approches thérapeutiques. Alors que l'injection de MIA est techniquement difficile, la capsule articulaire peut être percé lors de l'injection, ce qui entraîne une fuite de MIA en dehors de la capsule, et l'échec ultérieur pour induire la toxicité des chondrocytes. En effet, l'injection systémique de MIA peut être fatale chez les rongeurs unnd effets possibles de MIA sur les tissus et les cellules autres que les chondrocytes peuvent brouiller les résultats, en plus d'être indésirable. En tant que tel, il doit être souligné que le plus grand soin doit être donné à l'injection du MIA, car il est un élément essentiel du modèle, et la confiance doit être donné que l'injection se produit dans l'espace articulaire. Ce protocole permet d'atteindre cet objectif.
Les protocoles décrits ici visent à assurer que les animaux fournissent des réponses à la douleur comme constants pendant toute la période d'essai. En outre, ils permettent un réglage de la gravité de la maladie en modifiant la dose de MIA utilisé pour induire la pathologie 15,23. L'induction rapide à la fois l'état de la maladie et le comportement de la douleur comme permettre l'évaluation en temps opportun des composés de la douleur de modification. Ceci est avantageux par rapport existant chirurgical et spontanément le développement de modèles de l'arthrose, qui peut prendre une longue période de temps pour développer une hypersensibilité. En outre, en particulier pour les modèles spontanés, la maladie Pathollogie ne manifeste pas chez tous les animaux (environ 20 – 80% 7), tandis que le modèle MIA est associée à une incidence significative de répondeurs. En outre, des modèles spontanés ne sont pas adaptés pour la mesure des variations de roulement en poids, comme l'arthrose se développe dans les deux genoux. Lors de l'examen des mesures comportementales, les animaux doivent être maintenus calme et détendu lors des évaluations. Ceci est réalisé, tel que décrit dans le protocole, par la formation initiale avant que les mesures d'enregistrement et par la manipulation répétitive, ce qui permet aux animaux de se familiariser avec l'expérimentateur. Un point clé pour réduire le stress est d'utiliser le même expérimentateur pour le test de comportement tout au long, comme constante évolution induira les problèmes mentionnés précédemment. Comme tout modèle, le modèle MIA de l'arthrose porte limitations, telles que la rapidité de perturbation conjointe, qui ne ressemble pas à la lenteur du développement de l'arthrose de pathologie chez les patients. Une façon de surmonter ce problème serait de compléter ce modèle avec un sumodèle rgical de l'arthrose. L'utilisation du modèle chimique MIA dans le développement du composé permet l'utilisation de protocoles préventifs et thérapeutiques sur le développement et l'entretien de la douleur de l'arthrose comme. Enfin, le modèle MIA viendrait compléter les études de traits phénotypiques de souris knock-out, en aidant à mieux comprendre la maladie de l'arthrose.
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JSV est soutenu par une subvention de collaboration pour MM par la Commission européenne (GAN 603191-PAINCAGE).
Materials
| 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 | ||
Referências
- Farrell, M., Gibson, S., McMeeken, J., Helme, R. Pain and hyperalgesia in osteoarthritis of the hands. J. Rheumatol. 27 (2), 441-447 (2000).
- Kuni, B., Wang, H., Rickert, M., Ewerbeck, V., Schiltenwolf, M. Pain threshold correlates with functional scores in osteoarthritis patients. Acta. Orthop. 86 (2), 215-219 (2015).
- Wylde, V., Hewlett, S., Learmonth, I. D., Dieppe, P. Persistent pain after joint replacement: prevalence, sensory qualities, and postoperative determinants. Pain. 152 (3), 566-572 (2011).
- Wylde, V., Palmer, S., Learmonth, I. D., Dieppe, P. Test-retest reliability of Quantitative Sensory Testing in knee osteoarthritis and healthy participants. Osteoarthr. Cartil. 19 (6), 655-658 (2011).
- Hunter, D. J. Pharmacologic therapy for osteoarthritis–the era of disease modification. Nat. Rev. Rheumatol. 7 (1), 13-22 (2011).
- Lampropoulou-Adamidou, K., et al. Useful animal models for the research of osteoarthritis. Eur. J. Orthop. Surg. Traumatol. 24 (3), 263-271 (2014).
- Yamamoto, K., Shishido, T., Masaoka, T., Imakiire, A. Morphological studies on the ageing and osteoarthritis of the articular cartilage in C57 black mice. J. Orthop. Surg. (Hong Kong). 13 (1), 8-18 (2005).
- Huebner, J. L., Hanes, M. A., Beekman, B., TeKoppele, J. M., Kraus, V. B. A comparative analysis of bone and cartilage metabolism in two strains of guinea-pig with varying degrees of naturally occurring osteoarthritis. Osteoarthr. Cartil. 10 (10), 758-767 (2002).
- Thysen, S., Luyten, F. P., Lories, R. J. Targets, models and challenges in osteoarthritis research. Dis Model Mech. 8 (1), 17-30 (2015).
- Longo, U. G., et al. Osteoarthritis: new insights in animal models. Open. Orthop. J. 6, 558-563 (2012).
- Bove, S. E., et al. Weight bearing as a measure of disease progression and efficacy of anti-inflammatory compounds in a model of monosodium iodoacetate-induced osteoarthritis. Osteoarthr. Cartil. 11 (11), 821-830 (2003).
- Pomonis, J. D., et al. Development and pharmacological characterization of a rat model of osteoarthritis pain. Pain. 114 (3), 339-346 (2005).
- Schuelert, N., McDougall, J. J. Grading of monosodium iodoacetate-induced osteoarthritis reveals a concentration-dependent sensitization of nociceptors in the knee joint of the rat. Neurosci. Lett. 465 (2), 184-188 (2009).
- Vonsy, J. L., Ghandehari, J., Dickenson, A. H. Differential analgesic effects of morphine and gabapentin on behavioural measures of pain and disability in a model of osteoarthritis pain in rats. Eur. J. Pain. 13 (8), 786-793 (2009).
- Im, H. J., et al. Alteration of sensory neurons and spinal response to an experimental osteoarthritis pain model. Arthritis Rheum. 62 (10), 2995-3005 (2010).
- Sabri, M. I., Ochs, S. Inhibition of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase in mammalian nerve by iodoacetic acid. J. Neurochem. 18 (8), 1509-1514 (1971).
- van der Kraan, P. M., Vitters, E. L., van de Putte, L. B., van den Berg, W. B. Development of osteoarthritic lesions in mice by ‘metabolic’ and ‘mechanical’ alterations in the knee joints. Am. J. Pathol. 135 (6), 1001-1014 (1989).
- Guingamp, C., et al. Mono-iodoacetate-induced experimental osteoarthritis: a dose-response study of loss of mobility, morphology, and biochemistry. Arthritis Rheum. 40 (9), 1670-1679 (1997).
- Janusz, M. J., et al. Moderation of iodoacetate-induced experimental osteoarthritis in rats by matrix metalloproteinase inhibitors. Osteoarthr. Cartil. 9 (8), 751-760 (2001).
- Marker, C. L., Pomonis, J. D. The monosodium iodoacetate model of osteoarthritis pain in the rat. Methods Mol. Biol. 851, 239-248 (2012).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. J. Neurosci. Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Dixon, W. J. Efficient analysis of experimental observations. Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 20, 441-462 (1980).
- Ogbonna, A. C., Clark, A. K., Gentry, C., Hobbs, C., Malcangio, M. Pain-like behaviour and spinal changes in the monosodium iodoacetate model of osteoarthritis in C57Bl/6 mice. Eur. J. Pain. 17 (4), 514-526 (2013).
- Fernihough, J., Gentry, C., Malcangio, M., Fox, A., Rediske, J., Pellas, T., Kidd, B., Bevan, S., Winter, J. Pain related behaviour in two models of osteoarthritis in the rat. Pain. 112 (1-2), 83-93 (2004).
