Das Monoiodoacetate Modell von Osteoarthritis Schmerzen in der Maus
Summary
Osteoarthritis (OA) oder degenerative Gelenkerkrankung, ist eine schwächende Krankheit mit Schmerzen verbunden, die durch den verfügbaren Analgetika nur teilweise kontrolliert bleibt. Tiermodelle entwickelt werden, unser Verständnis von OA im Zusammenhang mit Schmerzmechanismen zu verbessern. Hier beschreiben wir die Methodik für die monoiodoacetate Modell von OA Schmerzen in der Maus.
Abstract
Ein Hauptsymptom von Patienten mit Osteoarthritis (OA) ist Schmerz, der durch periphere sowie zentrale Veränderungen innerhalb der Schmerzbahnen ausgelöst wird. Die aktuellen Behandlungen für OA Schmerzen wie NSAR oder Opiate sind weder ausreichend wirksam noch frei von schädlichen Nebenwirkungen. Tiermodelle von OA werden entwickelt, unser Verständnis von OA im Zusammenhang mit Schmerzmechanismen zu verbessern und neue pharmakologische Ziele für die Therapie zu definieren. Derzeit verfügbare Modelle von OA bei Nagetieren sind chirurgische und chemische Eingriffe in ein Kniegelenk. Die monoiodoacetate (MIA) Modell wurde für die Modellierung gemeinsame Störung in OA zu einem Standard geworden sowohl bei Ratten und Mäusen. Das Modell, das in der Ratte leichter durchzuführen ist, umfasst die Injektion von MIA in ein Kniegelenk, das eine schnelle Schmerzartigen Reaktionen in der ipsilateralen Glied induziert, dessen Pegel durch Injektion verschiedener Dosen gesteuert werden kann. Intraartikuläre Injektion von MIA stört Chondrozyten Glykolyse durch die Hemmung der glycerAldehyd-3-Phosphatase-Dehydrogenase und die Ergebnisse in Chondrozyten Tod, Neovaskularisation, subchondrale Knochennekrose und Kollaps, sowie Entzündungen. Die morphologischen Veränderungen der Gelenkknorpel und Knochenstörungen sind reflektierende einiger Aspekte der Pathologie des Patienten. Zusammen mit Gelenkschäden, bezeichnet MIA Injektion induziert mechanische Empfindlichkeit in den ipsilateralen Hinterpfote und Gewicht tragenden Defizite, die messbar und quantifizierbar sind. Diese Verhaltensänderungen ähneln einige der von der Patientenpopulation berichteten Symptome und damit die Validierung der MIA-Injektion in die Knie als nützlichen und relevanten präklinischen Modell von OA Schmerzen.
Das Ziel dieses Artikels ist es, die Methodik der intraartikulären Injektionen von MIA und die Verhaltens Aufnahmen der damit verbundene Entwicklung von Überempfindlichkeits mit einem Geist zu beschreiben, die notwendigen Schritte zu markieren konsistente und zuverlässige Aufnahmen zu geben.
Introduction
Klinisch, Osteoarthritis (OA) oder degenerative Gelenkerkrankung, ist eine schmerzhafte und schwächende Krankheit durch einen fortschreitenden Verlust des Gelenkknorpels gekennzeichnet, leichte Entzündung des Gewebes in und um die Gelenke, und manchmal die Bildung von Osteophyten und Knochenzysten. Patienten mit OA berichten anhaltende Schmerzen 1 und Anzeigeempfindlichkeit im arthritischen Gelenk 2-4 Druck und schädliche Reize erhöht. Derzeit gibt es keine Heilung für OA mit verfügbaren therapeutischen Ansätzen und Analgetika verschrieben werden , um die Schmerzen zu lindern mit diesem Zustand verbunden sind , mit einem gewissen Grad an Erfolg 5. Allerdings bleibt OA Schmerz ein klinisches Problem und Tiermodellen von OA entwickelt werden, unser Verständnis von OA im Zusammenhang mit Schmerzmechanismen zu verbessern und neue Ziele für die Therapie offen zu legen.
Es gibt verschiedene Tiermodelle von OA mit unterschiedlichen Eigenschaften 6. Operationsmethoden, wie beispielsweise anterioreKreuzbandtrennung, verwendet werden. Aber sie beinhalten geschickte chirurgischen Eingriff und werden vor allem bei der Ratte durchgeführt, während Destabilisierung des medialen Meniskus (DMM) in der Maus verwendet wird. Spontane Entwicklung von OA tritt bei Meerschweinchen und spontane Gelenkverschleiß hat in C57 schwarze Mäuse von 3 bis 16 Monate alt 7,8 berichtet worden. Spontane OA Modelle beinhalten keine Intervention , um den Zustand zu induzieren, aber sie haben inhärente Variabilität, und als solche größerer Zahl entstehen und 9,10 kosten. Chemisch induzierte Modelle, andererseits erfordern viel weniger invasive Verfahren als chirurgisches Modelle, und als solche sind einfacher zu implementieren und erlauben die Untersuchung von OA Läsionen in verschiedenen Stadien. Diese Modelle sind mit Einzelinjektionen im Knie von entzündungshemmenden Mitteln, Immuntoxine, Kollagenase, Papain, oder monoiodoacetate, die giftig sein können, wenn sie den gemeinsamen Raum zu entkommen. Von allen chemischen Modellen von OA, ist MIA das am häufigsten verwendet wird, particularly zu testen , um die Wirksamkeit von Pharmaka zur Behandlung von Schmerzen, wie dieses Modell eine reproduzierbare, robust erzeugt und eine schnelle Schmerz ähnlichen Phänotyp , die durch Veränderung MIA Dosierung von 11 bis 15 benotet werden können.
Intraartikuläre Injektion von MIA bei Nagern reproduziert OA-ähnliche Läsionen und Funktionsstörungen, die analysiert und quantifiziert werden können. MIA ist ein Inhibitor der Glyceraldehyd-3-phosphatase, zelluläre Glykolyse zu stören und schließlich zum Zelltod 16,17 führt. Intraartikuläre Injektion von MIA führt Chondrozyten Zelltod, was zu einer Knorpeldegeneration und anschließenden subchondralen Knochen Veränderungen wie Auftreten von Knochen Osteophytes 18,19.
Da die Nützlichkeit von MIA in der Ratte wurde vor 20 beschrieben worden ist , in diesem Papier konzentrieren wir uns auf die Methodik der MIA-induzierten OA in Mäusen als dieses Modell zunehmend mit der Verfügbarkeit von Knock-out – Mäuse verwendet wird. Wir beschreiben ein Verfahren für die INJECtion von sehr kleinen Volumina in die Knie und Methoden für die Empfindlichkeit auf schädliche und nicht-schädliche Reize in den hinteren Gliedmaßen zu messen.
Der Zusammenbruch der Methodik wird dazu beitragen, die Variabilität zu verringern, und als solche, um das Modell zu verfeinern und die Anzahl der Tiere für das Studium benötigt reduzieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mit dieser Methodik beschreiben wir eine bevorzugte Methode zur Induktion von OA-Schmerz in der Maus durch eine intraartikuläre Injektion von MIA in einem Kniegelenk und Beurteilung der Empfindlichkeit gegenüber nicht-schädliche und schädliche Reize in den hinteren Gliedmaßen. MIA Injektion mit anhaltender Schmerzverhalten verbunden sind, nämlich verändert Hinterbein Gewicht tragen und die Entwicklung der genannten mechanischen Überempfindlichkeit (Allodynie). Eine solche statische Messungen können durch Ganganalyse auf dem Laufband oder durch Laufsteg Analyse in sich frei bewegenden Tieren ergänzt werden. MIA – Modelle sind , die auf herkömmliche Therapien schmerzlindernde 24, was anzeigt , daß sie für anspruchsvolle therapeutischen Ansätzen nützlich sein können. Während die Injektion von MIA technisch nicht schwierig ist, kann die Gelenkkapsel während der Injektion durchstochen werden, außerhalb der Kapsel in eine Leckage von MIA führt, und anschließende Versagen Toxizität von Chondrozyten zu induzieren. Tatsächlich kann eine systemische Injektion von MIA bei Nagern ein tödlich seinnd mögliche Auswirkungen von MIA auf Gewebe und Zellen andere als Chondrozyten können die Ergebnisse durcheinander bringen, außer was unerwünscht ist. Als solche muss betont werden, dass große Sorgfalt auf die Injektion des MIA gegeben werden muss, da es eine kritische Komponente des Modells ist und das Vertrauen gegeben werden muss, dass die Injektion der Gelenkraum tritt in. Dieses Protokoll hilft, dies zu erreichen.
Die Protokolle hier beschriebenen Ziel die Tiere liefern konsistente schmerzähnliche Reaktionen während des gesamten Testzeitraum zu gewährleisten. Auch sie eine Einstellung der Schwere der Erkrankung , indem die Dosis von MIA Änderung verwendet , um die Pathologie 15,23 induzieren. Die schnelle Induktion von sowohl Krankheitszustand und Schmerz-ähnliches Verhalten erlauben rechtzeitige Bewertung von Schmerz-modifizierende Verbindungen. Dies ist von Vorteil gegenüber bestehenden chirurgischen und spontan Modelle von OA zu entwickeln, die eine längere Zeit in Anspruch nehmen können Überempfindlichkeits zu entwickeln. Auch, insbesondere für die spontane Modelle, die Krankheit Pathollogie manifestieren alle Tiere nicht in (ca. 20 – 80% 7), während das MIA – Modell mit einer signifikanten Inzidenz von Responder verbunden ist. Weiterhin sind spontane Modelle zur Messung von Veränderungen im Gewicht Lager nicht geeignet, da OA in beiden Knien entwickelt. Wenn Verhaltensmessungen unter Berücksichtigung, müssen die Tiere ruhig und entspannt in den Einschätzungen gehalten werden. Dies wird dadurch erreicht, wie im Protokoll aufgeführt, durch frühes Training vor der Aufnahme Messungen und durch die wiederholte Handhabung, die Tiere, um sich mit dem Experimentator ermöglicht. Ein wichtiger Punkt Stress zu reduzieren, ist die gleiche Experimentator für den Verhaltenstest im gesamten zu verwenden, da sich ständig ändernden die Probleme induzieren zuvor erwähnt. Wie jedes Modell trägt das MIA-Modell von OA Einschränkungen, wie die Schnelligkeit, mit der gemeinsamen Störung, die nicht die langsame Entwicklung der OA Pathologie ähneln sich bei Patienten. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu überwinden, wäre dieses Modell zu ergänzen mit surgical Modell von OA. Die Verwendung des MIA chemischen Modells in Verbindung Entwicklung ermöglicht die Verwendung von präventiven und therapeutischen Protokolle über die Entwicklung und Wartung von OA-Schmerz. Schließlich würde die MIA Modellstudien von phänotypischen Merkmale ergänzen von Knock-out-Mäuse und hilft, um die OA-Krankheit zu verstehen.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JSV wird durch eine gemeinschaftliche Zuschuss an MM von der Europäischen Kommission (GAN 603.191-PAINCAGE) unterstützt.
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 | ||
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