Inrättande av en kirurgiskt inducerad modell i möss för att undersöka den skyddande roll i Progranulin i Artros
Summary
Vi beskriver ett protokoll för en destabilisering av den mediala menisken (DMM) modell hos möss, ett effektivt verktyg för artros (OA) forskning. Dessutom har vi visat att brist på progranulincan driva OA utvecklingen och fortgången med hjälp av denna modell, vilket indikerar att progranulin spelar en skyddande roll i patogenesen av OA.
Abstract
Destabilisering av mediala menisken (DMM) modell är ett viktigt verktyg för att studera patofysiologiska roller många artrit associerade molekyler i patogenesen av osteoartrit (OA) in vivo. Men den detaljerade, särskilt den visualiserade protokoll för upprättande av denna komplicerade modell i möss är inte tillgänglig. Häri tog vi nytta av vildtyp och progranulin (PGRN) – / – möss som exempel att införa ett protokoll för att framkalla DMM modell hos möss, och jämförde uppkomsten av OA efter inrättandet av denna kirurgiskt inducerad modell. De operationer som utförs på möss var antingen skenoperation, som just öppnat ledkapsel eller DMM drift, vilket skär menisk-tibia ligament och orsakade destabilisering av mediala menisken. Artros svårighetsgrad utvärderades med hjälp av histologiska analys (t.ex. Safranin O färgning), uttryck av OA-associerade gener, nedbrytning av brosk cellulära matrixmolekyler, och osteophyte formuläration. DMM operation framgångsrikt inducerad OA initiering och progression i både vildtyp och PGRN-/ – möss, och förlust av PGNR tillväxtfaktor lett till en mer allvarlig OA fenotyp i detta kirurgiskt inducerad modell.
Introduction
Artros (OA), även kallad degenerativ artrit, drabbar 15% av världens befolkning och mer än 46 miljoner människor i USA, och kännetecknas av synovit, brosk degeneration, och osteofytbildning 1. Det kan vara ett resultat av ett komplext samspel mellan genetiska, metaboliska, biomekaniska och biokemiska faktorer. De bakomliggande mekanismerna för OA att undgå det vetenskapliga samfundet. Det finns för närvarande ett stort antal djurmodeller som kan efterlikna patogenesen av OA 2,3. Det är viktigt att skapa djurmodeller i möss på grund av såväl tillgången på olika genetiskt modifierade möss och kostnadseffektiviteten för experimenterande. Bland de olika typer av experimentella OA-modeller, är det kirurgiskt inducerad destabilisering av mediala menisken (DMM) modell en väl accepterad OA-modell på grund av dess goda reproducerbarhet och en relativt långsam progression under OA utveckling. Båda dessa attribut harvarit avgörande för utvärderingen av OA progression i olika behandlingar eller transgener 3-8. Emellertid är konsistensen av kirurgisk OA modell påverkas av olika faktorer under operationen och som ett resultat, är tillämpningen av kirurgisk musmodell begränsas.
Progranulin (PGRN) är en multifunktionell tillväxtfaktor uttrycks i olika celler. Det är känt att PGRN spelar en kritisk roll vid olika fysiologiska och sjukdomsprocesser såsom sårläkning 9, tumörgenes 10 och inflammation 11-15. Studier visar också att otillräckliga PGRN kan orsaka degenerativa sjukdomar i nervsystemet hos både människor och möss 16-18. Det är känt att PGRN uttrycks i humant ledbrosk, och dess nivå är signifikant förhöjda i brosk hos patienter med artros och reumatoid artrit 19. Dessutom PGRN spelar också en avgörande roll i chondrocyte proliferation 20, differentiering och endokondralförbening av tillväxtplattan under utveckling 21,22. Nyligen rapporterade vi att PGRN antagoniserade TNF-α genom bindning till TNF-receptorer och uppvisar en anti-inflammatorisk funktion i inflammatoriska artritmodeller 13,14,23,24. Emellertid, i synnerhet in vivo, förblir roll PGRN i OA att vara en gåta. Häri presenterar vi proceduren för att framkalla en kirurgisk DMM modell, och undersöka vilken roll PGRN i OA utveckling genom upprättandet DMM modell i WT och PGRN-/ – möss.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det har rapporterats att den stam av möss är mycket viktigt för DMM modell induktion, har så olika stammar av möss varierande svårighetsgrad av OA efter DMM, med högsta nivå i 129/SvEv stammen, följt av C57BL6, 129/SvInJ och sedan FVB / n 26. En stor del av transgener är etablerade i C57BL6 möss, såsom PGRN-/ – möss som vi använt i den aktuella studien, som är relativt känsliga för DMM. Men om transgenen är baserad på okänslig stam såsom FVB / N-möss, är det nödvändigt att återkorsni…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes delvis av NIH forskningsanslag R01AR062207, R01AR061484, R56AI100901, K01AR053210, och en sjukdom riktade forskningsbidrag från Rheumatology Research Foundation (till CJ Liu).
Materials
| No. 10 Surgical blades | FEATHER | 25-2976#10 | |
| 6-0 suture | APPLIED DENTAL | WG-N53133 |
Referências
- Herndon, J. H., Davidson, S. M., Apazidis, A. Recent socioeconomic trends in orthopaedic practice. J. Bone Joint Surg. Am. 83, 1097-1105 (2001).
- Johnson, K., et al. A stem cell-based approach to cartilage repair. Science. 336, 717-721 (2012).
- Yang, S., et al. Hypoxia-inducible factor-2alpha is a catabolic regulator of osteoarthritic cartilage destruction. Nat. Med. 16, 687-693 (2010).
- Glasson, S. S., et al. Deletion of active ADAMTS5 prevents cartilage degradation in a murine model of osteoarthritis. Nature. 434, 644-648 (2005).
- Glasson, S. S., Blanchet, T. J., Morris, E. A. The surgical destabilization of the medial meniscus (DMM) model of osteoarthritis in the 129/SvEv mouse. Osteoarthr. Cart. 15, 1061-1069 (2007).
- Chia, S. L., et al. Fibroblast growth factor 2 is an intrinsic chondroprotective agent that suppresses ADAMTS-5 and delays cartilage degradation in murine osteoarthritis. Arthritis Rheum. 60, 2019-2027 (2009).
- Miller, R. E., et al. CCR2 chemokine receptor signaling mediates pain in experimental osteoarthritis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 20602-20607 (2012).
- Wang, Q., et al. Identification of a central role for complement in osteoarthritis. Nat. Med. 17, 1674-1679 (2011).
- He, Z., Ong, C. H., Halper, J., Bateman, A. Progranulin is a mediator of the wound response. Nat. Med. 9, 225-229 (2003).
- Bateman, A., Bennett, H. P. The granulin gene family: from cancer to dementia. Bioessays. 31, 1245-1254 (2009).
- Kessenbrock, K., et al. Proteinase 3 and neutrophil elastase enhance inflammation in mice by inactivating antiinflammatoryprogranulin. J. Clin. Invest. 118, 2438-2447 (2008).
- Yin, F., et al. Exaggerated inflammation, impaired host defense, and neuropathology in progranulin-deficient mice. J. Exp. Med. 207, 117-128 (2010).
- Liu, C. J. Progranulin: A promising therapeutic target for rheumatoid arthritis. FEBS Lett. , (2011).
- Tang, W., et al. The growth factor progranulin binds to TNF receptors and is therapeutic against inflammatory arthritis in mice. Science. 332, 478-484 (2011).
- Zhu, J., et al. Conversion of proepithelin to epithelins: roles of SLPI and elastase in host defense and wound repair. Cell. 111, 867-878 (2002).
- Baker, M., et al. Mutations in progranulin cause tau-negative frontotemporal dementia linked to chromosome 17. Nature. 442, 916-919 (2006).
- Cruts, M., et al. Null mutations in progranulin cause ubiquitin-positive frontotemporal dementia linked to chromosome 17q21. Nature. 442, 920-924 (2006).
- Wils, H., et al. Cellular ageing, increased mortality and FTLD-TDP-associated neuropathology in progranulin knockout mice. J. Pathol. , (2012).
- Guo, F., et al. Granulin-epithelin precursor binds directly to ADAMTS-7 and ADAMTS-12 and inhibits their degradation of cartilage oligomeric matrix protein. Arthritis Rheum. 62, 2023-2036 (2010).
- Xu, K., et al. Cartilage oligomeric matrix protein associates with granulin-epithelin precursor (GEP) and potentiates GEP-stimulated chondrocyte proliferation. J. Biol. Chem. 282, 11347-11355 (2007).
- Bai, X. H., et al. ADAMTS-7, a direct target of PTHrP, adversely regulates endochondral bone growth by associating with and inactivating GEP growth factor. Mol. Cell. Biol. 29, 4201-4219 (2009).
- Feng, J. Q., et al. Granulinepithelin precursor: a bone morphogenic protein 2-inducible growth factor that activates Erk1/2 signaling and JunB transcription factor in chondrogenesis. FASEB J. 24, 1879-1892 (2010).
- Liu, C. J., Bosch, X. Progranulin: A growth factor, a novel TNFR ligand and a drug target. Pharmacol. Therap. 133, 124-132 (2012).
- Wu, H., Siegel, R. M. Progranulin Resolves Inflammation. Science. 332, 427-428 (2011).
- Glasson, S. S., Chambers, M. G., Den Berg, W. B. V. a. n., Little, C. B. The OARSI histopathology initiative – recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the mouse. Osteoarthr. Cart. 18, 17-23 (2010).
- Glasson, S. S. In vivo osteoarthritis target validation utilizing genetically-modified mice. Curr. Drug Targets. 8, 367-376 (2007).
- Ma, H. L. Osteoarthritis severity is sex dependent in a surgical mouse model. Osteoarthr. Cart. 15, 695-700 (2007).
- Lin, A. C., et al. Modulating hedgehog signaling can attenuate the severity of osteoarthritis. Nat. Med. 15, 1421-1425 (2009).
- Malfait, A. M., et al. ADAMTS-5 deficient mice do not develop mechanical allodynia associated with osteoarthritis following medial meniscal destabilization. Osteoarthr. Cart. 18, 572-580 (2010).
