Monoiodoacetate модель остеоартрита боли у мышей
Summary
Остеоартроз (ОА) или дегенеративное заболевание суставов, является изнурительных состояние, связанное с болью, которая остается лишь частично контролируется имеющимися анальгетиков. Животные модели разрабатываются, чтобы улучшить наше понимание механизмов боли ОА связанных. Здесь мы опишем методологию monoiodoacetate модели ОА боли у мышей.
Abstract
Основным симптомом у пациентов с остеоартритом (ОА) является боль, которая вызвана периферийным, а также изменений в центральных болевых путей. Современные методы лечения ОА боли, такие как НПВС или опиаты не являются ни эффективными, ни достаточно лишена вредных побочных эффектов. Модели на животных ОА разрабатываются, чтобы улучшить наше понимание механизмов боли ОА связанных и определить новые фармакологические мишени для терапии. В настоящее время доступны модели ОА у грызунов включают в себя хирургические и химические вмешательства в один коленного сустава. Monoiodoacetate модель (МВД) стала стандартом для моделирования совместного нарушения при ОА у крыс и мышей. Модель, которая легче выполнить в крысе, включает в себя инъекцию MIA в коленный сустав, что вызывает быстрое болевые реакции, подобные в ипсилатеральной конечности, уровень которых можно регулировать с помощью инъекции различных доз. инъекция Интраартикулярное МВД срывает хондроцитов гликолиз путем ингибирования glycerальдегид-3-фосфатазы дегидрогеназы и приводит к смерти хондроцитов, неоваскуляризации, субхондральной кости некроза и коллапс, а также воспаление. Морфологические изменения суставного хряща и кости нарушения являются отражением некоторых аспектов патологии пациента. Наряду с повреждения суставов, индуцирует инъекционные МВД называют механическую чувствительность в ипсилатеральной задней лапы и вес несущих дефицита, измеримых и количественной оценке. Эти поведенческие изменения напоминают некоторые из симптомов, о которых сообщили популяции пациентов, тем самым проверки инъекции МВД в колене в качестве полезной и актуальной доклинической модели ОА боли.
Цель данной статьи состоит в том, чтобы описать методологию внутрисуставных инъекций МВД и поведенческими записи соответствующего развития повышенной чувствительности с ума, чтобы выделить необходимые шаги, чтобы дать последовательные и надежные записи.
Introduction
Клинически, остеоартроз (ОА) или дегенеративное заболевание суставов, является болезненным и изнурительным состоянием, которое характеризуется прогрессирующей потерей суставного хряща, легкое воспаление тканей в и вокруг суставов, а иногда и образованием остеофитов и костных кист. У пациентов с ОА сообщают постоянные боли 1 и дисплей повышенной чувствительности к давлению и вредные стимулы в артритической совместного 2-4. В настоящее время не существует никакого лечения ОА с имеющимися терапевтические подходы и анальгетики назначают для облегчения боли , связанные с этим условием, с некоторой степенью успеха 5. Тем не менее, ОА боль остается клинической модели выпуска и животных ОА разрабатываются, чтобы улучшить наше понимание механизмов боли ОА связанных и раскрывают новые мишени для терапии.
Есть несколько моделей на животных ОА доступны с различными характеристиками 6. Хирургические методы, такие как переднийкрестовидная рассечение, могут быть использованы. Тем не менее, они включают умелого хирургическое вмешательство и в основном выполнены на крысах, в то время как дестабилизация медиального мениска (DMM) используется в мыши. Спонтанное развитие ОА происходит в морской свинки и спонтанное дегенерации сустава сообщается в С57 черном мышей от 3 -х до 16 – месячного возраста 7,8. Спонтанные модели ОА не предполагают какого – либо вмешательства , чтобы вызвать состояние, но они имеют присущую изменчивость, и , как таковые, несут большее количество и стоимость 9,10. Химически индуцируемые модели, с другой стороны, требует гораздо менее инвазивных процедур, чем хирургических моделей, и, как таковые, легче реализовать и позволяют изучать OA повреждений на разных этапах. Эти модели включают в себя единичные инъекции в колене воспалительных агентов, иммуно токсины, коллагеназы, папаин или monoiodoacetate, которые могут быть токсичными, если они покидают пространство сустава. Из всех химических моделей ОА, МВД является одним из наиболее часто используется, раrticularly , чтобы проверить эффективность фармакологических средств для лечения боли, так как эта модель генерирует воспроизводимый, надежный и быстрый боли, как фенотип , который может быть дифференцированный путем изменения МИА дозировки 11-15.
инъекции Интраартикулярное МВД у грызунов воспроизводит ОА-подобных поражений и функциональных нарушений, которые могут быть проанализированы и количественно. МВД является ингибитором глицеральдегид-3-фосфатазы, разрушая клеточную гликолиза и в конечном итоге приводит к гибели клеток 16,17. Инъекции Интраартикулярное МВД вызывает гибель хондроцитов клеток, что приводит к дегенерации хряща и субхондральной кости последующих изменений , таких как внешний вид кости остеофитов 18,19.
По мере того как полезность МВД на крысах было описано ранее 20, в данной работе мы ориентируемся на методологии MIA-индуцированной ОА у мышей , так как это модель все чаще используется при наличии нокаут-мышей. Мы описываем процедуру INJECние очень малых объемах в колено и методы для измерения чувствительности к вредным и безвредные раздражители в задних конечностей.
Разбивка методологии будет способствовать снижению изменчивости, и, как таковые, уточнить модель и уменьшить количество животных, необходимых для изучения.
Protocol
Representative Results
Discussion
С помощью этой методики мы опишем предпочтительный способ индукции ОА-как боль в мыши с помощью внутрисуставной инъекции МВД в коленном суставе и оценки чувствительности к безвредные и вредные стимулы в задних конечностей. МИА инъекции связано с персистирующей болевое поведение, а именно измененном веса задней конечности подшипника и развитие упомянутого механического гиперчувствительность (аллодиния). Такие статические измерения могут быть дополнены анализа походки на беговой дорожке или с помощью анализа дефиле в свободно движущихся животных. Модели MIA реагируют на обычные уменьшающих боль терапии 24, что указывает , что они могут быть полезны для различая терапевтических подходов. В то время как инъекция МВД не является технически трудным, суставной капсулы может быть пробиты в процессе инъекции, в результате утечки МВД снаружи капсулы, и последующей неспособности индуцировать токсичность хондроцитов. Действительно, системное введение МВД может привести к летальному исходу в грызунах ай возможные эффекты МВД на тканях и, кроме хондроцитов клеток могут запутать результаты, помимо того, что нежелательно. Таким образом, следует подчеркнуть, что большое внимание должно быть уделено инъекцией МВД, так как она является одним из важнейших компонентов модели, и доверие необходимо учесть, что инъекция происходит в суставном пространстве. Этот протокол позволяет достичь этого.
Описанные здесь протоколы направлены на обеспечение животных обеспечивают последовательные болевые реакции, подобные на протяжении испытательного периода. Кроме того , они позволяют регулировать тяжести заболевания путем изменения дозы МВД используется , чтобы вызвать патологии 15,23. Быстрое индукция как болезненное состояние и боли, как поведение позволяют своевременную оценку болевых модифицирующих соединений. Это является преимуществом по сравнению с существующими хирургических и спонтанно разработки моделей ОА, которые могут занять более длительный период времени, чтобы развить повышенную чувствительность. Кроме того, в частности, для спонтанных моделей, болезнь Patholлогия не проявляется у всех животных (приблизительно 20 – 80% 7), в то время как модель МВД связано со значительным заболеваемости ответчиков. Кроме того, спонтанные модели не подходят для измерения изменений веса подшипника, а ОА развивается в обоих коленях. При рассмотрении вопроса о поведенческих измерений, животные должны быть спокойным и расслабленным во время оценки. Это достигается, как указано в протоколе, к началу обучения перед началом записи измерений и повторяющимися обработки, что позволяет животным ознакомиться с экспериментатором. Ключевым моментом, чтобы уменьшить напряжение, чтобы использовать один и тот же экспериментатор для поведенческого теста по всему, как и постоянное изменение будет вызывать проблемы ранее упомянутые. Как и любая модель, модель МВД ОА имеет ограничения, такие как быстрота совместного разрушения, которая не похожа на медленное развитие ОА патологии у больных. Одним из способов преодоления этой проблемы было бы дополнить эту модель с суrgical модель ОА. Использование химической модели МВД в развитии соединения позволяет использовать профилактических и терапевтических протоколов за разработку и поддержание ОА-как боль. Наконец, модель МВД будет дополнять исследования фенотипических признаков нокаут-мышей, помогая глубже понять болезнь ОА.
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JSV поддерживается совместный грант ММ Европейской комиссией (ГАН 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).
