Modello di dolore da osteoartrite indotto dall'iniezione intra-articolare di mono-iodoacetato nei ratti
Summary
Questo studio descrive il metodo di iniezione intra-articolare di mono-iodoacetato nei ratti e discute i comportamenti correlati al dolore risultanti e i cambiamenti istopatologici, che forniscono riferimenti per applicazioni future.
Abstract
Gli attuali modelli animali di osteoartrite (OA) possono essere suddivisi in modelli spontanei e modelli indotti, entrambi i quali mirano a simulare i cambiamenti fisiopatologici dell’OA umana. Tuttavia, come sintomo principale nella fase avanzata dell’OA, il dolore influisce sulla vita quotidiana dei pazienti e non ci sono molti modelli disponibili. Il modello indotto da mono-iodoacetato (MIA) è il modello di dolore OA più utilizzato, utilizzato principalmente nei roditori. MIA è un inibitore della gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi, che causa morte dei condrociti, degenerazione della cartilagine, osteofiti e cambiamenti misurabili nel comportamento animale. Inoltre, nel modello indotto da MIA possono essere rilevate alterazioni dell’espressione della metalloproteinasi della matrice (MMP) e citochine pro-infiammatorie (IL1 β e TNF α). Questi cambiamenti sono coerenti con le condizioni fisiopatologiche di OA negli esseri umani, indicando che la MIA può indurre un modello di dolore OA misurabile e di successo. Questo studio mira a descrivere la metodologia di iniezione intra-articolare di MIA nei ratti e discutere i conseguenti comportamenti correlati al dolore e i cambiamenti istopatologici.
Introduction
L’osteoartrite (OA) è la malattia articolare più comune al mondo, che colpisce circa il 10-12% delle popolazioni negli adulti1. L’articolazione più generalmente coinvolta è il ginocchio e l’OA ha una maggiore incidenza negli anziani, in particolare nelle donne2. Come malattia cronica, l’OA si sviluppa progressivamente nel corso dei decenni in insufficienza articolare con sintomi come perdita di cartilagine, infiammazione sinoviale, osteofitosi, diminuzione della funzione e dolore cronico3. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), l’OA è la quarta malattia più diffusa nelle femmine e l’ottava malattia più diffusa nei maschi. Entro il 2020, l’OA potrebbe diventare la quarta malattia più invalidante nell’uomo4. Tuttavia, le terapie attualmente disponibili di OA affrontano solo i sintomi e prolungano il tempo fino all’intervento chirurgico di sostituzione articolare5.
L’OA spontanea nei pazienti umani spesso richiede molto tempo per produrre sintomi clinici come il dolore articolare correlato6. Nelle prime fasi dell’OA, il dolore è solitamente intermittente e diventa più frequente e grave con il progredire della malattia, rendendolo il reclamo predominante dei pazienti7. Pertanto, nell’ultimo mezzo secolo sono stati sviluppati ampi modelli animali per il dolore OA per promuovere la terapia antidolorifica. I modelli OA sono stati classicamente suddivisi in modelli spontanei e indotti. I modelli spontanei includono modelli naturali e modelli geneticamente modificati, che possono simulare più da vicino il decorso dell’OA primaria nell’uomo8. I modelli indotti possono generalmente essere suddivisi in due categorie: 1) OA post-traumatica indotta da chirurgia o altri traumi; o 2) iniezione intra-articolare di sostanze condrotossiche o pro-infiammatorie3. Questi modelli gettano le basi per lo studio fisiopatologico dell’OA e contribuiscono notevolmente allo sviluppo di farmaci per ridurre il dolore e aumentare la funzione.
Recentemente, l’induttore più utilizzato per la modellazione OA è il mono-iodoacetato (MIA). MIA, un inibitore della gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi, può causare cambiamenti nella matrice della cartilagine, degradazione, perdita di cartilagine, sinovite e altri cambiamenti, che sono simili ai cambiamenti patologici dell’osteoartrite umana9. È stato notato che l’iniezione intra-articolare di MIA ha indotto dolore continuo a 28 giorni dopo la somministrazione di MIA, indicando che il modello MIA può essere utile per studiare il dolore nocicettivo cronico10,11,12. In questo studio, i ratti maschi di Sprague-Dawley hanno ricevuto iniezioni intra-articolari con 0,5, 1,5 o 3 mg di MIA nelle articolazioni del ginocchio. La gravità del dolore articolare indotto da MIA è stata misurata mediante valutazione della sensibilità meccanica e termica a 1, 7, 14, 21, 28 e 35 giorni dopo le iniezioni. Su questa base, 1,5 mg di MIA è stata selezionata come concentrazione finale per valutare i modelli di andatura e i cambiamenti istologici a 28 giorni dopo le iniezioni.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il modello di ratto di OA indotto da MIA è un modello consolidato e ampiamente utilizzato. L’iniezione intra-articolare di MIA provoca inizialmente un’infiammazione grave e acuta, che dà origine alla fase più lunga e degenerativa di OA17,18. In questa ricerca, abbiamo misurato la sensibilità nocicettiva mediante MWT e TWL e valutato le alterazioni dell’andatura con un sistema di imaging. Rapporti precedenti hanno rilevato che l’iniezione di MIA potrebbe aumen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato finanziato dalla Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China (Grant No: LY17H270016), dalla National Natural Science Foundation of China (Grant No: 81774331, 81873049 e 81673997) e dallo Zhejiang Provincial Science and Technology Project of Traditional Chinese Medicine of China (Grant No: 2013ZQ007 e 2016ZZ011).
Materials
| Anti-Collagen II antibody | Abcam(UK) | 34712 | Primary antibody for immunohistochemistry (IHC) |
| Anti-Collagen X (Col10) antibody | Abcam(UK) | 49945 | Primary antibody for IHC |
| DigiGait Imaging System | Mouse Specifics (Boston, MA, USA) | Equipment for gait patterns analyses | |
| Eosin | Sigma-Aldrich | 861006 | The dye for HE staining |
| Fast Green FCF | Sigma-Aldrich | F7252 | The dye for SO staining |
| Goat anti-mouse antibody | ZSGQ-BIO (Beijing, China) | PV-9002 | Secondary antibody for IHC |
| Goat anti-rabbit antibody | ZSGQ-BIO (Beijing, China) | PV-9001 | Secondary antibody for IHC |
| Hematoxylin | Sigma-Aldrich | H3163 | The dye for HE staining |
| MIA | Sigma-Aldrich | I4386-10G | powder |
| MMP13 | Cell Signaling Technology, Inc. (Danvers, MA, USA) | 69926 | Primary antibody for IHC |
| Modular tissue embedding center | Thermo Fisher Scientific (USA) | EC 350 | Produce paraffin blocks. |
| Plantar Test apparatus | UgoBasile (Italy) | 37370 | Equipment for TWL assay |
| PrimeScript RT reagent Kit (Perfect Real Time) | TaKaRa Biotechnology Co. Ltd. (Dalian, China) | RR037A | Extracte total RNA from cultured cells |
| Rotary and Sliding Microtomes | Thermo Fisher Scientific (USA) | HM325 | Precise paraffin sections. |
| Safranin-O | Sigma-Aldrich | S2255 | The dye for SO staining |
| Tissue-Tek VIP 5 Jr | Sakura (Japan) | Vacuum Infiltration Processor |
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