Osteoartrit (OA) eller degenerativ ledsjukdom, är ett försvagande tillstånd associerade med smärta som fortfarande bara delvis kontrolleras av tillgängliga analgetika. Djurmodeller utvecklas för att förbättra vår förståelse av OA relaterade smärtmekanismer. Här beskriver vi den metod för monoiodoacetate modellen OA smärta i mus.
En stor symptom på patienter med artros (OA) är smärta som utlöses av perifera såväl som centrala förändringar inom smärtbanorna. De nuvarande behandlingar för OA smärta såsom NSAID eller opiater är varken tillräckligt effektiv eller saknar skadliga biverkningar. Djurmodeller av OA utvecklas för att förbättra vår förståelse av OA relaterade smärtmekanismer och definiera nya farmakologiska mål för terapi. För närvarande tillgängliga modeller av OA i gnagare inkluderar kirurgiska och kemiska ingrepp i en knäled. Den monoiodoacetate (MIA) modell har blivit en standard för modellering gemensam störningar i OA i både råttor och möss. Modellen, som är lättare att utföra i råtta involverar injektion av MIA i en knäled som inducerar snabba smärtliknande svar i ipsilaterala lem, vars nivå kan styras genom injektion av olika doser. Intraartikulär injektion av MIA stör kondrocyter glykolysen genom att hämma glyceraldehyd-3-fosfatas-dehydrogenas och resulterar i kondrocyt död, neovaskularisering, subkondralt ben nekros och kollaps, såväl som inflammation. De morfologiska förändringar i ledbrosket och ben störningar är reflekterande av vissa aspekter av patientens patologi. Tillsammans med ledskada, enligt MIA injektion inducerar mekaniska känslighet i ipsilaterala baktassen och viktbärande underskott som är mätbara och kvantifierbara. Dessa beteendeförändringar liknar några av symptomen som rapporterats av patientpopulationen och därmed validera MIA injektion i knät som en användbar och relevant preklinisk modell av OA smärta.
Syftet med denna artikel är att beskriva metoderna för intraartikulära injektioner av MIA och beteende inspelningar av tillhörande utveckling av överkänslighet med ett sinne för att lyfta fram de åtgärder som krävs för att ge konsekventa och tillförlitliga inspelningar.
Kliniskt, osteoartrit (OA) eller degenerativ ledsjukdom, är en smärtsam och försvagande tillstånd som kännetecknas av en progressiv förlust av ledbrosk, mild inflammation av vävnader i och kring lederna, och ibland bildning av osteofyter och ben cystor. Patienter med artros rapporterar ihållande smärta en och visa ökad känslighet för tryck och skadliga stimuli i artritisk led 2-4. För närvarande finns det inget botemedel mot OA med tillgängliga behandlingsmetoder och smärtstillande medel är föreskrivna för att lindra smärta i samband med detta villkor, med en viss grad av framgång fem. Men fortfarande OA smärta är ett kliniskt problem och djurmodeller av OA utvecklas för att förbättra vår förståelse av OA relaterade smärtmekanismer och avslöja nya mål för terapi.
Det finns flera djurmodeller för OA tillgängliga med olika egenskaper 6. Kirurgiska metoder, såsom främrekorsband transection, kan utnyttjas. Emellertid, de innebär skicklig kirurgiskt ingrepp och är i första hand utförs på råtta, medan destabilisering av mediala menisken (DMM) används i musen. Spontan utveckling av OA uppträder i marsvin och spontan gemensam degeneration har rapporterats i C57 svart möss från 3 till 16 månaders ålder 7,8. Spontana OA modeller inte innebär någon intervention för att framkalla sjukdomen, men de har normala variationer, och som sådan, medför större antal och kostar 9,10. Kemiskt inducerade modeller, å andra sidan, kräver mycket mindre invasiva procedurer än kirurgiska modeller, och som sådan är lättare att genomföra och medger studier av OA lesioner i olika skeden. Dessa modeller inkluderar enkla injektioner i knäet av inflammatoriska medel, immunotoxiner, kollagenas, papain, eller monoiodoacetate, som kan vara giftiga om de fly det gemensamma utrymmet. Av alla kemiska modeller av OA, är MIA den som oftast används, particularly att testa effektiviteten av farmakologiska medel för behandling av smärta, eftersom denna modell ger en reproducerbar, robust och snabb smärtliknande fenotyp som kan graderas genom att förändra MIA dosering 11-15.
Intraartikulär injektion av MIA i gnagare återger OA-liknande skador och funktionsnedsättningar som kan analyseras och kvantifieras. MIA är en hämmare av glyceraldehyd-3-fosfatas, störa cellulär glykolys och slutligen resulterar i celldöd 16,17. Intraartikulär injektion av MIA orsakar chondrocyte celldöd, vilket leder till broskdegeneration och efterföljande subkondralt ben förändringar såsom utseendet av ben osteofyter 18,19.
Eftersom nyttan av MIA i råtta har beskrivits tidigare 20, i denna uppsats fokuserar vi på metodiken för MIA-inducerad OA hos möss som denna modell används alltmer med tillgången på knock-out-möss. Vi beskriver ett förfarande för injecning av mycket små volymer i knäet och metoder för att mäta känsligheten för skadliga och icke-skadliga stimuli i bakbenen.
Fördelningen av metoden kommer att bidra till att minska variationen, och som sådan, förfina modellen och minska antalet djur som behövs för studier.
Med denna metod, beskriver vi en föredragen metod för att inducera OA-liknande smärta i musen genom en intra-artikulär injektion av MIA i en knäled och bedömning av känslighet för icke-hälsofarliga och skadliga stimuli i bakbenen. MIA injektion i samband med ihållande smärta beteende, nämligen förändrade bakbenen viktbärande och utveckling av avses mekanisk överkänslighet (allodyni). Sådana statiska mätningar kan kompletteras med gånganalys på ett löpband eller genom catwalken analys i fritt rörliga djur. MIA modeller är mottaglig för konventionella smärtlindrande terapier 24, vilket indikerar att de kan vara användbara för kräsna terapeutiska metoder. Medan injektion av MIA inte är tekniskt svårt, kan ledkapseln genomstickas under injektionen, vilket resulterar i läckage av MIA utanför kapseln, och efterföljande misslyckande att inducera toxicitet kondrocyter. I själva verket kan systemisk injektion av MIA vara dödlig hos gnagare ennd eventuella effekter av MIA på vävnader och andra än kondrocyter celler kan förvirra resultat, förutom att vara oönskad. Som sådan måste det understrykas att stor omsorg måste ges till injektion av MIA, eftersom det är en kritisk komponent i modellen och förtroende måste ges att injektionen sker i artikulära utrymmet. Detta protokoll bidrar till att uppnå detta.
De protokoll som beskrivs här syftar till att säkerställa att djuren ger konsekventa smärtliknande svar hela testperioden. Även de tillåter justering av sjukdomens svårighetsgrad genom att ändra dosen av MIA används för att framkalla patologin 15,23. Den snabba induktion av både sjukdomstillstånd och smärta-liknande beteende tillåter snabb utvärdering av smärt modifierande föreningar. Detta är fördelaktigt över befintliga kirurgisk och spontant utveckla modeller av OA, som kan ta en längre tid för att utveckla överkänslighet. Också, i synnerhet för de spontana modeller, sjukdomen Patholnik inte manifesteras i alla djur (ungefär 20 – 80% 7), medan MIA modellen är förknippad med betydande förekomst av responders. Dessutom spontana modeller är inte lämpliga för mätning av förändringar i viktbärande, som OA utvecklas i båda knäna. När man överväger beteendemätningar, djuren måste hållas lugn och avslappnad under bedömningarna. Detta uppnås, enligt beskrivningen i protokollet, i början av träning innan inspelningen mätningar och genom upprepad hantering, vilket gör det möjligt för djur att bekanta sig med försöksledaren. En viktig punkt för att minska stress är att använda samma försöks för beteendetestet hela, så konstant förändras kommer att framkalla de problem som tidigare nämnts. Liksom alla modell, MIA modell av OA bär begränsningar, såsom den snabba gemensamma störningar, som inte liknar den långsamma utvecklingen av OA patologi hos patienter. Ett sätt att lösa detta problem skulle vara att komplettera denna modell med en SUrgical modell av OA. Användningen av MIA kemiska modellen i förening utveckling möjliggör användning av förebyggande och terapeutiska protokoll över utveckling och underhåll av OA-liknande smärta. Slutligen skulle MIA modell komplettera studier av fenotypiska drag av knock-out-möss, hjälper till att ytterligare förstå OA sjukdomen.
The authors have nothing to disclose.
JSV stöds av en gemensam bidrag till MM som Europeiska kommissionen (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 |