Artrose (OA) of degeneratieve gewrichtsaandoening, is een invaliderende aandoening geassocieerd met pijn die slechts gedeeltelijk blijft bestuurd door de beschikbare pijnstillers. Diermodellen worden ontwikkeld om ons begrip van OA-gerelateerde pijn mechanismen te verbeteren. Hier beschrijven we de methode voor de monoiodoacetate model OA pijn in de muis.
Een belangrijk symptoom van patiënten met osteoartritis (OA) is pijn die wordt veroorzaakt door perifere en centrale veranderingen binnen de pijnbanen. De huidige behandelingen voor OA pijn zoals NSAID's of opiaten zijn niet voldoende effectief of zonder schadelijke bijwerkingen. Diermodellen van OA worden ontwikkeld om ons begrip van OA-gerelateerde pijn mechanismen te verbeteren en definieert nieuwe farmacologische targets voor therapie. Op dit moment beschikbare modellen van OA bij knaagdieren onder meer chirurgische en chemische ingrepen in een kniegewricht. De monoiodoacetate (MIA) model is een standaard voor het modelleren gezamenlijke onderbreking van OA bij ratten en muizen worden. Het model, die gemakkelijker uit te voeren in de rat, omvat injectie van MIA in een kniegewricht dat snelle pijn achtige reacties in het ipsilaterale been, waarvan de hoogte kan worden geregeld door injectie van verschillende doseringen induceert. Intra-articulaire injectie van MIA verstoort chondrocyte glycolyse door remming glyceraldehyde-3-fosfatase dehydrogenase en resulteert in chondrocyte dood, neovascularisatie, subchondrale bot necrose en bezwijken, en ontsteking. De morfologische veranderingen van het kraakbeen en bot verstoring zijn reflecterende sommige aspecten van patiënt pathologie. Samen met gewrichtsschade, MIA injectie induceert mechanische gevoeligheid in de ipsilaterale achterpoot en gewicht dragen tekorten die meetbaar en kwantificeerbaar zijn genoemd. Deze gedragsveranderingen lijken enkele symptomen gemeld door de patiëntenpopulatie, waardoor de MIA-injectie in de knie valideren als nuttig en relevant preklinisch model van OA pijn.
Het doel van dit artikel is om de methodologie van intra-articulaire injecties van MIA en de gedrags-opnamen van de bijbehorende ontwikkeling van overgevoeligheid te beschrijven met een geest om de nodige stappen te markeren om consistente en betrouwbare opnames.
Klinisch, osteoartritis (OA) of degeneratieve gewrichtsziekte, is een pijnlijke en invaliderende aandoening gekenmerkt door een progressief verlies van gewrichtskraakbeen, lichte ontsteking van de weefsels in en rond de gewrichten, en soms de vorming van osteofyten en botcysten. Patiënten met artrose rapporteren aanhoudende pijn 1 en weergave verhoogde gevoeligheid voor druk en schadelijke stimuli in de gewrichtsontsteking 2-4. Momenteel is er geen remedie voor OA beschikbare therapeutische benaderingen en pijnstillende middelen worden voorgeschreven om de pijn geassocieerd met deze aandoening te verlichten, met enig succes 5. Echter, OA pijn blijft een klinisch probleem en dierlijke modellen van OA worden ontwikkeld om ons begrip van OA-gerelateerde pijn mechanismen te verbeteren en bekendmaken van nieuwe doelen voor de therapie.
Er zijn verschillende diermodellen van OA verkrijgbaar met verschillende kenmerken 6. Chirurgische methoden, zoals anteriorkruisband doorsnijding, kunnen worden gebruikt. Echter, ze omvatten bekwame chirurgische ingreep en wordt voornamelijk uitgevoerd in ratten, terwijl destabilisatie van mediale meniscus (DMM) wordt gebruikt in de muis. Spontane ontwikkeling van artrose optreedt in cavia's en spontane gezamenlijke degeneratie is gemeld bij C57 zwarte muizen van 3 tot 16 maanden oud 7,8. OA spontane modellen geen interventie om de toestand te induceren omvatten, maar inherente variabiliteit en als zodanig maken grotere aantallen en kosten 9,10. Chemisch geïnduceerde modellen, anderzijds, vereisen veel minder invasieve ingrepen dan chirurgische modellen, en als zodanig zijn makkelijker en mogelijk de studie van OA laesies in verschillende stadia. Deze modellen zijn voorzien van één injectie in de knie van inflammatoire middelen, immunotoxinen, collagenase, papaïne of monoiodoacetate, die giftig kunnen zijn als ze de gezamenlijke ruimte te ontsnappen. Van alle chemische modellen van OA, MIA is het meest vaak gebruikt, particularly om de effectiviteit van farmacologische middelen testen om pijn te behandelen, omdat dit model genereert een reproduceerbare, robuuste en snelle pijn fenotype die kunnen worden beoordeeld door het veranderen MIA dosering 11-15.
Intra-articulaire injectie van MIA bij knaagdieren reproduceert OA-achtige laesies en functionele beperkingen die kunnen worden geanalyseerd en gekwantificeerd. MIA is een remmer van glyceraldehyde-3-fosfatase, verstoren cellulaire glycolyse en uiteindelijk resulteert in celdood 16,17. Intra-articulaire injectie van MIA veroorzaakt chondrocyte celdood, waardoor kraakbeendegeneratie en daaropvolgende subchondrale veranderingen zoals verschijningsvorm been osteofyten 18,19.
Als het nut van MIA in de rat is beschreven voor 20, in dit artikel richten we ons op de methodologie van de MIA-geïnduceerde OA in muizen, omdat dit model wordt steeds meer gebruikt met de beschikbaarheid van de knock-out muizen. We beschrijven een procedure voor de injectie van zeer kleine hoeveelheden in de knie en meetmethoden gevoeligheid voor schadelijke en onschadelijke stimuli in de achterste ledematen.
De verdeling van de methodologie zal helpen om de variabiliteit te verminderen, en als zodanig, verfijnen van het model en het verminderen van het aantal dieren dat nodig is voor onderzoek.
Met deze methode beschrijven we een voorkeurswerkwijze voor het induceren OA-achtige pijn in de muis door een intra-articulaire injectie van MIA in een kniegewricht en beoordeling van gevoeligheid voor onschadelijke en schadelijke stimuli in de achterste ledematen. MIA injectie wordt geassocieerd met aanhoudende pijn gedrag, namelijk veranderd achterpoot gewicht lager en de ontwikkeling van genoemde mechanische overgevoeligheid (allodynie). Dergelijke statische metingen kunnen worden aangevuld met ganganalyse op een loopband of catwalk analyse in vrij bewegende dieren. MIA modellen reageren op conventionele pijnstillende therapieën 24, wat aangeeft dat ze nuttig zijn voor het onderscheiden van therapeutische benaderingen kunnen zijn. Hoewel de injectie van MIA is technisch moeilijk, kan het gewrichtskapsel doorboord tijdens de injectie, waardoor lekkage van MIA buiten de capsule en vervolgens geen toxiciteit van chondrocyten te induceren. Inderdaad, kunnen systemische injectie van MIA fataal bij knaagdieren een te zijnnd mogelijke effecten van MIA op weefsels en andere dan chondrocyten cellen kunnen de resultaten verwarren, behalve dat ongewenst. Als zodanig moet worden benadrukt dat veel aandacht moet worden besteed aan de injectie van de MIA, want het is een essentieel onderdeel van het model, en het vertrouwen moet op gelet worden dat de injectie plaatsvindt in de gewrichtsruimte. Dit protocol helpt te bereiken.
De hier beschreven protocollen tot doel te zorgen voor de dieren zorgen voor consistente pijn-achtige reacties gedurende de testperiode. Ook, ze laten aanpassen ernst van de ziekte door het veranderen van de dosis MIA gebruikt om de pathologie 15,23 induceren. De snelle inductie van zowel de ziekte en pijn-achtig gedrag toestaan tijdige evaluatie van pijn modificeren van verbindingen. Dit is voordelig ten opzichte van bestaande chirurgische en spontaan ontwikkelen van modellen van OA, die een langere tijd kan duren overgevoeligheid optreden. Tevens, in het bijzonder voor de spontane modellen, de ziekte Patholgie niet manifesteren in alle dieren (ongeveer 20 – 80% 7), terwijl de MIA model wordt geassocieerd met een significante incidentie van responders. Bovendien spontane modellen zijn niet geschikt voor het meten van wijzigingen in gewichtsbelasting, OA ontwikkelt in beide knieën. Bij het overwegen van gedragsmatige metingen moeten de dieren tijdens de assessments kalm en ontspannen te worden gehouden. Dit wordt bereikt, zoals beschreven in het protocol, door vroege training voor het opnemen van metingen en door het herhaaldelijk hanteren, waardoor de dieren om vertrouwd te raken met de experimentator te worden. Een belangrijk punt om stress te verminderen is om dezelfde experimentator overal te gebruiken voor de gedragstest, zo constant veranderende de problemen eerder genoemde zal leiden. Als een model, de MIA model van OA draagt beperkingen, zoals de snelheid van gezamenlijke ontwrichting, die niet lijken op de langzame ontwikkeling van OA pathologie bij patiënten. Een manier om dit probleem op te lossen zou zijn om dit model te vullen met een surgical model van OA. Het gebruik van de MIA chemische model in verbinding ontwikkeling maakt het gebruik van preventieve en therapeutische protocollen over de ontwikkeling en het onderhoud van de OA-achtige pijn. Ten slotte zou de MIA modelstudies van fenotypische eigenschappen van knock-out muizen te vullen, helpen om beter te begrijpen de OA ziekte.
The authors have nothing to disclose.
JSV wordt ondersteund door een gezamenlijke subsidie aan MM door de Europese Commissie (GAN 603.191-PAINCAGE).
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 |