Eksperimentalno modeliranje osteoartritisa kod životinja

CRN Pritzker (1994) definira eksperimentalni model bilo koje bolesti kod životinja kao „homogene skupine životinja u kojima je naslijedio, naravno, stečene ili eksperimentalno izazvane biološki proces je predmet znanstvenih istraživanja, te jedan ili više parametara slične bolesti u ljudi.” Osteoartritis životinjski modeli su korisni za proučavanje evolucije strukturnih promjena u tkivima zglobova kako bi se utvrdilo kako su različiti faktori rizika su iniciraju ili doprinijeti nastanku tih promjena, kao i za procjenu terapijskih mjera koje se primjenjuju. Ne smije se zaboraviti da je osteoartritis - bolest nitko tkiva - hrskavica, a sve pogođene joint tkiva, uključujući subhondralna kostiju, zglobnoj masti, meniskusa, tetiva, oštećenja vezana mišiće i aferentnih živčanih završetaka koji se nalaze i izvan i unutar zglobne čahure. Trenutne studije o farmakološkim sredstvima u životinjskim modelima usredotočiti uglavnom na njihov učinak na zglobne hrskavice. U eksperimentalnim modelima je nemoguće procijeniti glavni simptom osteoartritisa kod ljudi - bol u zglobovima. U isto vrijeme u simulaciji osteoartritisa kod životinja ne uzima u obzir nekoliko važnih čimbenika koji pridonose razvoju i progresiji osteoartritisa (npr okomiti položaj tijela, slabost oštećenja vezana mišića i drugih.).

Naravno, najočitiji model bolesti je onaj koji ima najveću sličnost s promjenama u ljudskom osteoartritisu. Najzanimljiviji modeli osteoartroze kod životinja prikazani su u smislu istraživanja učinkovitosti DMOAD (OA lijekova koji modificiraju bolest). Unatoč činjenici da su brojni lijekovi u ovoj skupini spriječili ili usporili napredovanje eksperimentalno induciranog ili spontanog osteoartritisa kod životinja, kada su proučavali učinke na ljude, svi su se pokazali neučinkovitima.

Modeli osteoartritisa kod životinja

Mehanizam za modeliranje	Vrsta životinja	Induktivni faktor / agent	Izvor
Spontani osteoartritis	Zamorci	Dob / Prekomjerna težina	Bendele AM etal., 1989
	Miševi STR / ORT, STR / INS	Genetska predispozicija	Gupta EP i sur., 1993 Dunham J. Etal., 1989 Dunham J. Etal., 1990
	Crni miš C57	Genetska predispozicija	OkabeT., 1989. StabescyR. I sur., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM i sur., 1990
	Miševi	Kolagen II mutacija	GarofaloS. Etal., 1991
	Miševi	Kolagen IX mutacija	NakataK. Etal, 1993
	Psi	Hipsplasia	SmaleG. Etal., 1995
	Primati	Genetska predispozicija	Alexander CJ, 1994 Carlson CS etal., 1994. ChateauvertJ.M. Etal., 1990
Kemijski inducirani osteoartritis	Kokoši	Iodoacetat u / s *	Kalbhen DA, 1987
	Kunići	Papain u / s	MarcelonG. I sur., 1976 CoulaisY. I sur., 1983 CoulaisY. I sur., 1984
	Zamorci	Papain u / s	TanakaH. Etal., 1992
	Psi	Chymopapain u / s	Leipold HR etal, 1989
	Miševi	Papain u / s	Van der Kraan PM i sur., 1989
	Miševi	Kolagenaza u / s	Van der Kraan PM i sur., 1989
	Miševi	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995
	Kunići	Hipertonna otopina NaCl	VasilevV. Etal. 1992
Fizička (kirurška) indukcijska uloga osteoartritisa	Psi	Sjecište prednjeg križnog ligamenta (jednostrano)	Marshall JL etal., 1971 Brandt KD, 1994
	Psi	Sjecište prednjeg križnog ligamenta (bilateralno)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Kunići	Križni prednji križni ligament	Christensen SB, 1983 VignonE. Etal., 1991
	Ovca	Meniskэktomiya	Ghosh P. Etal., 1993
	Kunići	Meniskэktomiya	FamA.G. Etal., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Zamorci	Meniskэktomiya	Bendele AM, 1987
	Zamorci	Mioektomiya	ArseverC.L, BoleG.G., 1986 LaytonM.W. Etal., 1987. Dedrick DK etal., 1991
	Kunići	Kontuzija patule	OegemaT.RJ, i sur., 1993 MazieresB. Et al., 1990
	Kunići	Imobilizacija	Langenskiold A. I sur., 1979 Videman, 1982, 1982
	Psi	Imobilizacija	Howell DS etal., 1992. Ratcliffe A. I sur., 1994 PalmoskiM., Brandt KD, 1981.
	Psi	Denervacija s kasnijim presjekom prednjeg križnog ligamenta	Vilensky i etal., 1994

* in / s - intraartikularno.

Fizički i kemijski inducirani modeli osteoartroze danas su vrlo popularni, no oni prilično odražavaju procese koji se u sekundarnom osteoartritisu odvijaju kod ljudi nego kod idiopatskih. Njihova alternativa su modeli spontanog osteoartritisa kod dvosjednih primata i četverostrukih životinja.

Neki autori vrlo su skeptični oko modeliranja osteoartritisa kod životinja općenito. Tako je, prema MEJ Billingham (1998), upotreba modela za otkriće osteoartritskih modificirajućih lijekova "... Skupe avanture".

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8],

Modeli spontanog osteoartritisa

Gotovo sve inbred linije miševa razvijaju osteoartritis različite težine i lokalizacije. Najveća incidencija osteoartritisa i najteža tijek bolesti promatrana je kod STR / ORT i STR / INS miševa. Među STR / ORT miševima, bolest je češća, teža kod muškaraca nego kod žena. Primarno oštećenje zglobne hrskavice razvija se u srednjem dijelu tibijske ploče. Pretpostavljalo se da je pojava promjena u hrskavici čašica prethodi miješanje, međutim RG Evans i sur (1994) i S. Collins i sur (1994) su utvrdili da su svi miševi ovog oštećenja linija hrskavice razvila do 11 mjeseci, ali uopće nije otkriven pomaka patellar , Isti autori su otkrili da promjene u zglobne hrskavice u miševe STR / Ort linije često prethodi kondrocita-osteoblastne stanica metaplazije tetiva i ligamenata oko zahvaćenih zglobova koljena, što upućuje na prioritet tih promjena u patogenezi osteoartritisa u ovom modelu. Moguće je da je primarni kalcifikacije ligamenata i tetiva mijenja mehanički pritisak na unutar zglobnih struktura i daljnje promjene u zglobne hrskavice odražavaju pokušaj za održavanje normalne opterećenje na zglob. Za razliku od modela koji koriste zamorce i macaque, čiji je degeneracija hrskavice prethode promjene u subhondralne kosti kod miševa STR / Ort linije i STR / INS subhondralna skleroza se pojavljuje kasnije.

Prednost ovog modela osteoartritisa je mala veličina životinja koja zahtijeva minimalni trošak test farmakološkog agensa. Međutim, veličina je također nedostatak jer je biokemijska, patohistološka analiza hrskavice teško kod miševa.

Istraživanje А.М. Bendele, JE Hulman (1988), A.M. Bendel i suradnici (1989), kao i SCR Meacock i suradnici (1990), posvećena proučavanju prirodne povijesti spontanog osteoartritisa kod zamoraca, pojačane interes za ovaj model bolesti. Od dobi od 13 mjeseci, svi muški zamorci u liniji Dunkin Hurtley imaju degeneraciju zglobne hrskavice. Slične promjene u ženama pojavljuju se nešto kasnije i blaže su. U dobi od 1 godine zabilježen je potpuni gubitak zglobne hrskavice u medijalnom kondilu femura i ploči tibije. Povećana tjelesna težina brodski svinoklinii Dunkin Hurtley pogoršava smanjenje težine bolesti i tijelo na manje od 900 g i poboljšava tijek osteoartritisa. U dobi od 8 tjedana promjena u subhondralnoj kosti već je promatrana u ovom modelu, tj. Potonji prethode oštećenju hrskavice. Promjene u križnim ligamentima zglobova koljena mogu ubrzati preoblikovanje koštanog tkiva.

Spontani osteoartritis razvija se kod rhesus i cynomolgus majmuna. Vrlo važna prednost primata nad drugim životinjama koje se rabe za stvaranje eksperimentalnog modela osteoartritisa je dvostruka. Bolest se razvija kod pojedinaca srednjeg / starog doba. Rani histološki nalazi su zadebljanje subhondralne kosti, nakon čega slijedi fragmentacija zglobne hrskavice u medijalnoj ploči bolličke kosti. Kasnije, bočna ploča je uključena u proces. Važno je napomenuti da degeneracija zglobne hrskavice počinje razvijati tek nakon što debljina subhondralne kosti dosegne 400 μm. Povećanje prevalencije i ozbiljnosti osteoartritisa kod makaka pojavljuje se s dobi, ali o tim parametrima ne utječe spol i tjelesna težina. Do sada, modeli osteoartritisa kod primata nisu korišteni za proučavanje učinkovitosti DMOAD-a.

Modeli fizički (kirurški) induciranog osteoartritisa

Modeli osteoartritisa koji se temelje na kirurški induciranom ispuštanju zglobova koljena, mijenjajući mehanički pritisak na njih, najčešće se koriste kod pasa i zečeva. Najčešće korišteni model je križanje ligamenta križanja kod pasa. Prilikom stvaranja kirurški model osteoartritisa kunića koriste operaciju raskrižja s izrezivanja križne ligamente i medijalnog kolateralnog ligamenta ili bez, djelomičnog ili potpunog meniscektomija, kirurške suza meniskusa. Zamorci opisuju kirurške modele osteoartritisa, stvorene križanjem križnog i kolateralnog ligamenta, djelomično meniscectomije. Djelomična meniskaktomija kod zamoraca dovodi do stvaranja osteofita tijekom 2 tjedna i pretjerane degeneracije zglobne hrskavice tijekom 6 tjedana.

Donedavno model osteoartritisa kod pasa koji se razvijaju nakon prelaska prednji križni ligament, skeptični u nedostatku ulceracija hrskavice i značajan progresiji bolesti promatrana u osteoartritisa kod ljudi. JL Marshall i S. - E. Olsson (1971) utvrdili su da su promjene tkiva zglobova koljena kod pasa bile praktički jednake onima zabilježenim neposredno nakon 2 godine nakon operacije. Autori sugerira da faktori mehaničke (npr fibroza zajedničkog čahure i formiranje osteophytes) stabilizirati neuredno nakon operacije zgloba koljena i sprječavanje daljnjeg napredovanja uništenja zglobne hrskavice. Također je predloženo da se ovaj model smatra modelom oštećenja i popravka hrskavice, a ne modelom osteoartritisa. Međutim, rezultati istraživanja koje je proveo KD Brandt et al (1991), koji se više proučava dinamiku promjena u tkivima koljena, destabiliziranoj raskrižju prednje ukrižene sveze, opovrgnuo pretpostavku prethodnih autora.

SA MCDEVITT i suradnici (1973, 1977) je utvrdio da je u prvim danima nakon prelaska križnog ligamenta povećava sintezu proteoglikana hondrociti iz zglobne hrskavice. Tijekom 64 tjedana nakon indukcije kirurške nestabilnosti debljine hrskavice zglobova koljena je viša od normalne, ali biokemijski, metaboličkih i histološke promjene se slažu s onima u osteoartritisa. Ovo zadebljanje hrskavice je povezano s povećanom sintezom proteoglikana i njihovom velikom koncentracijom u zglobnoj hrskavici. Koristeći magnetsku rezonancu (MPT), ME Adams i KD Brandt (1991) su pokazali da nakon prelaska križne ligamente hrskavice hipertrofije održava za 36 mjeseci u budućnosti postoji progresivni gubitak hrskavice, tako da je nakon 45 mjeseci veći dio zglobne površine lišenih hrskavice. Morfološki pregled hrskavice 54 mjeseca nakon operacije potvrdio je rezultate MRI. Tako, M.E. Adams i KD Brandt (1991) pokazali su da kirurški inducirana nestabilnost zglobova koljena kod pasa može se smatrati modelom OA.

Fenomen hipertrofskog popravka zglobne hrskavice dobro je ilustriran gore opisanim modelom osteoartritisa kod pasa. Međutim, poznato je da je taj fenomen inherent ne samo na njega. Hipertrofija zglobne hrskavice, koji je imao reparativni karakter, prvi put opisana u bolesnika s osteoartritisom EGL Bywaters (1937), a kasnije LC Johnson. Također je otkriven u drugim modelima osteoartritisa - u kunića nakon djelomičnog meniscektomija (Vignon E. I sur, 1983)., Hipertrofije Rhesus macaques hrskavice razvija spontano.

Datum opis patogenezi usmjerena uglavnom na progresivni „gubitka” hrskavice, ali autori često imaju svoje zadebljanje i povećanu sintezu proteoglikana, što odgovara homeostatski faza stabilizirana osteoartritisa. Tijekom ove faze, popravak hrskavice kompenzira gubitak i dugotrajno održava zglob u funkcionalnom stanju. Ali reparativni tkivo često ne mogu nositi sa svojim mandatom mehaničkog stresa kao što to radi zdrav zglobne hrskavice, što dovodi do nemogućnosti za održavanje normalne sastav hondrocitna matrica i smanjiti sintezu proteoglikana. Razvija se završna faza osteoartritisa.

Istraživanje Sharkoove artropatije dovelo je do pojave metode neurogenskog ubrzanja modeliranja kirurški induciranog osteoartritisa. Charcot artropatija je karakteriziran destrukcijom teškim, iskazati „miševi”, izljev u zglobu, ligamenata, nestabilnost formiranje nove kosti i hrskavice u zglobu. Opći pojam patogeneze Charcot artropatija (neurogeni) prekida, senzorskih signala iz nociceptora te proprioceptors udova u središnjem živčanom sustavu (CNS). Da bi se ubrzalo napredovanje osteoartritisa induciran raskrižju prednje ukrižene sveze u pasa prije operacije ili izrezivanja raditi gangliyektomiyu živaca inerviraju zglob, što dovodi do pojave propadanja hrskavice već u prvom tjednu nakon operacije. Zanimljivo, novi DMOAD diacerein ispostavilo da je učinkovit kada se koristi u lagano progresivan (neurološki netaknut) osteoartritis modela, ali s neurogeni ubrzanim osteoartritisa eksperimentalni lijek bio djelotvoran.

U zaključku, treba napomenuti da je nemoguće u potpunosti procijeniti identitet eksperimentalnom modelu osteoartritisa i osteoartritisa kod ljudi, jer je etiologija i patogeneza točnih mehanizama bolesti do sada nije razjašnjen. Kao što je ranije navedeno, glavna zadaća upotrebe eksperimentalnih modela osteoartritisa kod životinja je njihova upotreba za procjenu učinkovitosti novih lijekova, uglavnom skupine "modifikacije bolesti". Također se ne može odrediti vjerojatnost da će se rezultati liječenja životinje podudarati s rezultatima korištenja eksperimentalnog farmakološkog agensa kod ljudi. NS Doherty i suradnici (1998) usmjerena na značajne razlike između vrsta životinja koje se koriste za modeliranje osteoartritisa, u smislu različitog razvoja patologije različitih neurotransmitera, receptori, enzimi, što dovodi do pristran ekstrapolacije terapeutsko djelovanje novih lijekova koji se koriste u životinjama i čovjeku , Primjer je visoka učinkovitost NSAID u modeliranju upalnog artritisa kod glodavaca. To je dovelo do ponovne procjene učinkovitosti NSAR kod ljudi, koji prostaglandini ne igraju temeljnu ulogu u patogenezi bolesti koje oni igraju u glodavaca, a klinička efikasnost NSAID-a je ograničena na liječenje simptoma, a ne izmjenu bolesti.

Istovremeno, podcjenjivanje novih farmakoloških sredstava u proučavanju njihove učinkovitosti na životinjskim modelima može dovesti do gubitka potencijalno učinkovitih terapijskih sredstava kod ljudi. Na primjer, soli zlata, penicilamin, klorokin, sulfasalazin, koji ima određeni učinak u liječenju reumatoidnog artritisa nije u potpunosti djelotvorna u životinja, koja se koristi za probir antireumatski lijekovi.

Za razliku od reakcije životinja simulirati bolesnika s osteoartritisom i osteoartritis DMOAD tretmana uvelike ovisi o kolagenaze - enzim koji se vjeruje da je aktivno uključen u patogenezu osteoartritisa. Kod glodavaca s OA simulirane često inhibitore intersticijsku kolagenazu (kolagenaza-1 ili matričnih metaloproteinaza (MMP) -1), ali je homolog humane kolagenaze-1, kod glodavaca se ne mogu naći, možda, ne postoji. Stoga, specifični inhibitori ljudske kolagenaze-1 neće pokazati terapijsku učinkovitost kod glodavaca s eksperimentalnim osteoartritisom. Većina MMP inhibitora stvorene do sada, nisu selektivni i stoga inhibiraju kolagenaznu-3 (MMP-13) su uključeni u patogenezu osteoartritisa eksperimentalnog u glodavaca. Nadalje, istraživanja su pokazala NR Beeley i sur (1994), JMP Freije i sur (1994), kolagenaze-3 je izražena u ljudskoj zglobne hrskavice kod pacijenata s osteoartritisom i može imati ulogu u patogenezi bolesti.

Može se pretpostaviti da su ti neurotransmiteri, receptori ili enzimi igraju sličnu ulogu u patogenezi osteoartritisa simulirani u određenom životinja i ljudi. Primjer je sposobnost kemotaktični leukotrien B4, što je čovjek, miš i zečja smatra se da je isti, ali je aktivnost antagonista aktivnog sastojka varira između životinjskih vrsta 1000 puta. Kako bi se izbjegle takve netočnosti u eksperimentima, potrebno je stvoriti metode koje omogućuju ispitivanje farmakodinamike in vivo. Na primjer, može se proučiti učinak bilo koje tvari na aktivnost egzogenih enzima ili ljudskih medijatora. Ova tehnika je primijenjen V Ganu et al (1994) za procjenu aktivnosti inhibitora MMP određivanjem sposobnosti lijekova da otpuštanje proteoglikana iz zglobne hrskavice nakon injekcije u humani zečji stromelezina zglobu koljena.

Iako rezultati dobiveni u simuliranom eksperimentu osteoartritisa mogu dovesti do netočne procjene potencijalnog DMOAD, model osteoartroze kod životinja igra važnu ulogu u osnovnim istraživanjima. Konačna odluka o učinkovitosti farmakoloških sredstava u liječenju ljudskih bolesti može se provesti samo nakon treće faze kliničkih ispitivanja kod ljudi.