관절염에 Progranulin의 보호 역할을 조사하기 위해 마우스의 수술로 유발 된 모델 구축
Summary
우리는 생쥐의 내측 반월 상 연골 (DMM) 모델, 골관절염 (OA) 연구를위한 효과적인 도구의 불안정에 대한 프로토콜을 설명합니다. 또한, 우리는 progranulin가 OA의 병인에 보호 역할을한다는 것을 나타내는,이 모델을 사용하여 progranulincan 과장 OA 개발 및 진행의 부족을 증명하고있다.
Abstract
내측 반월 상 연골의 불안정은 (DMM) 모델은 생체 내에서 골관절염 (OA)의 병인에 많은 관절염 관련 분자의 병태 생리 학적 역할을 연구하기위한 중요한 도구입니다. 그러나, 세부, 특히 쥐에이 복잡한 모델을 구축하기위한 시각화 한 프로토콜은 사용할 수 없습니다. 여기에서 우리는 야생형 및 progranulin (PGRN) 이용했다 – / – 예 생쥐의 DMM의 모델을 유도하기위한 프로토콜,이 수술 유도 모델의 설립 다음 OA의 비교 발병을 소개하는대로 마우스. 생쥐에서 수행 된 작업은 menisco 경골 인대를 잘라 내측 반월 상 연골의 불안정을 야기 관절낭, 또는 DMM 작업을 개설 가짜 운전, 하나 있었다. 관절염의 심각도는 조직 학적 분석 (예 : Safranin O 염색), OA 관련 유전자의 표현, 연골 세포 외 기질 분자의 분해 및 골극 양식을 사용하여 평가 하였다ATION. 마우스,이 수술 유발 모델에서 더 심한 OA 표현형을 주도 PGNR 성장 인자의 손실 – DMM 작업이 성공적으로 야생형 및 PGRN – / 모두 OA의 개시 및 진행을 유도.
Introduction
또한 퇴행성 관절염으로 알려진 골관절염 (OA)는, 세계 인구의 15 %에 영향을 미치는 미국 내에서 46 만 명 이상, 그리고 윤 활막염, 연골의 변성 및 골극 형성 한 것을 특징으로한다. 그것은 유전 대사, 생체 역학, 생화학 적 요인의 복잡한 상호 작용의 결과 일 수있다. OA의 기본 메커니즘은 사회 과학을 회피하는 것을 계속한다. OA 2,3의 병인을 모방 수있는 수많은 동물 모델은 현재이 있습니다. 그것 때문에 다양한 유전자 변형 마우스의 유용성과 실험의 비용 효율성 양쪽의 생쥐 동물 모델을 확립하는 것이 중요하다. 실험 OA 모델의 여러 종류의 사이에, 내측 반월 상 연골 (DMM) 모델의 수술 유도 불안정 때문에 그것의 좋은 재현성 및 OA를 개발하는 동안 상대적으로 느린 진행의 잘 받아 OA 모델입니다. 이러한 특성은 모두가다른 처리 또는 형질 전환 유전자 3-8 OA 진행의 평가를위한 핵심이었다. 그러나, 수술 OA 모델의 일관성은 수술하는 동안 그 결과 다양한 요인에 의해 영향을받는, 외과 마우스 모델의 적용은 제한된다.
Progranulin (PGRN)는 각종 세포에서 발현 다기능 성장 인자이다. 그것은 PGRN 같은 상처 치유 09 종양 10, 11-15 및 염증 등의 각종 생리적 질병 과정에 중요한 역할을하는 것으로 알려져있다. 연구는 또한 PGRN의 부족이 인간과 생쥐 16-18 모두 신경계의 퇴행성 질환을 일으킬 수있는 것으로 나타났습니다. 그것은 PGRN 인간 관절 연골에서 발현되는 것으로 알려져 있으며, 그 수준은 상당히 OA 및 류마티스 관절염 (19)을 가진 환자의 연골 조직에서 증가된다. 또, PGRN 또한 연골 세포 증식 20, 분화 및 연골 내에서 중요한 역할을 담당개발 (21, 22) 중 성장판의 골화. 최근에, 우리는 PGRN가 TNF 수용체에 결합을 통해 TNF-α를 반감과 염증성 관절염 모델 13,14,23,24의 항 염증 기능을 전시하고 있다고 보도했다. 그러나, OA에 PGRN의 역할은, 특히 생체 내에서, 수수께끼로 남아있다. 생쥐 – 여기서, 우리는 수술 DMM 모델을 유도하고, 및 WT-PGRN / DMM 소재 모델을 확립 통해 OA 개발 PGRN의 역할을 조사하는 과정을 제시한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
그것은 마우스의 변형이 DMM 모델 유도를 들어, 마우스의 서로 다른 균주 / 다음 C57BL6, 129/SvInJ 및 FVB 다음, 129/SvEv 균주에서 가장 높은 수준으로, DMM 후 OA의 정도를 변화 한 매우 중요하다고보고 N 26. DMM에 상대적으로 민감하다 우리가 본 연구에 사용 된 마우스 – 형질 전환 유전자의 많은 부분은 이러한 PGRN – /로 C57BL6 마우스에 설정됩니다. 유전자가 같은 FVB / N 마우스로 구분 변형을 기반으?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 NIH 연구 보조금 R01AR062207, R01AR061484, R56AI100901, K01AR053210 및 (CJ 리우에) 류마티스 연구 재단 질환 표적 연구 보조금에 의해 부분적으로 지원되었다.
Materials
| No. 10 Surgical blades | FEATHER | 25-2976#10 | |
| 6-0 suture | APPLIED DENTAL | WG-N53133 |
References
- 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).
