מודל Monoiodoacetate של אוסטיאוארתריטיס כאב העכבר

אוסטיאוארתריטיס (OA), או מחלת מפרקים ניוונית, הוא מצב מתישה הקשורים כאב נשאר רק מבוקרת חלקית משככי כאבים זמינים. במודלים של בעלי חיים מפותחים כדי לשפר את ההבנה שלנו של מנגנוני הכאב הקשורות OA. כאן אנו מתארים את המתודולוגיה מודל monoiodoacetate כאב OA בתוך העכבר.

סימפטום מרכזי של חולים עם דלקת מפרקים ניוונית (OA) הוא כאב מופעל על ידי פריפריה כמו גם מרכזי שינויים בתוך מסלולי הכאב. הטיפולים הקיימים כיום עבור כאב OA כגון NSAIDS או אופיאטים אינם מספיק יעילים ולא נטולי תופעות לוואי מזיקות. במודלים של בעלי החיים של OA מפותח כדי לשפר את ההבנה שלנו של מנגנוני כאב הקשורות OA ולהגדיר מטרות תרופתיות רומן לטיפול. כרגע זמינים מודלים של OA במכרסמים כוללים התערבויות כירורגיות וכימיות לתוך מפרק ברך אחד. Monoiodoacetate (MIA) מודל הפך להיות סטנדרט למידול שיבוש משותף OA בשני חולדות ועכברים. המודל, שהוא קל יותר לבצע בחולדה, כרוך הזרקה של MIA לתוך מפרק ברך שגורם תגובות לכאב דמוי מהירות איבר ipsilateral, רמה אשר יכול להיות נשלטה על ידי הזרקה של מינונים שונים. הזרקה תוך-מפרקית של MIA משבש הגליקוליזה הכונדרוציטים ידי עיכוב glycerdehydrogenase ותוצאות אלדהיד-3-phosphatase במוות הכונדרוציטים, נאווסקולריזציה, נמק העצם subchondral וקריסה, כמו גם דלקת. השינויים המורפולוגיים של שיבוש סחוס ועצם במפרק הם שיקוף של היבטים מסוימים של פתולוגיה החולה. יחד עם ניזק משותף, גורם הזרקת MIA התייחס רגישות מכאנית בגירעונות נושאות הכפה ומשקל אחוריים ipsilateral כי הם מדידים וכמותיים. שינויי התנהגותיים האלה מזכירים חלק מהתסמינים שדווחו על ידי אוכלוסיית החולים, ובכך אימות הזרקת MIA בברך כמודל טרום קליני שימושי ורלוונטי של כאב OA.

מטרת מאמר זה היא לתאר את המתודולוגיה של זריקות תוך-מפרקית של MIA ואת הקלטות התנהגותית של הפיתוח הקשור של רגישות יתר עם מוח כדי להדגיש את הצעדים הדרושים כדי לתת הקלטות עקביות ואמין.

מבחינה קלינית, דלקת מפרקים ניוונית (OA), או מחלת מפרקים ניוונית, הוא מצב כואב מחלישה המאופיינת אובדן הדרגתי של הסחוס במפרק, דלקת קלה של הרקמות בתוך ומסביב המפרקים, ולפעמים היווצרות osteophytes וציסטות העצם. חולים עם OA לדווח כאב מתמשך ¹ ולהציג רגישות מוגברת ללחץ גירוי מזיק בתוך ^2-4 משותף שיגרון. נכון לעכשיו, אין תרופה עבור OA עם גישות טיפוליות זמינות ומשככי כאבים ניתנים על מנת להקל על הכאב הקשורים במחלה זו, במידה מסוימת של הצלחה ^5. עם זאת, כאב OA נשאר מודלי נושא ובעלי החיים קליניים של OA מפותח כדי לשפר את ההבנה שלנו של מנגנוני כאב הקשורות OA ולחשוף מטרות רומן לטיפול.

ישנם מספר דגמים בעלי חיים של OA זמינים עם מאפיינים שונים ^6. שיטות כירורגיות, כגון קדמיחיתוך רוחב רצועה צולבת, יכול להיות מנוצל. עם זאת, הם כרוכים בהתערבות כירורגית מיומנת מבוצעים בעיקר בחולדה, תוך יציבות של המניסקוס המדיאלי (DMM) משמשת העכבר. התפתחות ספונטנית של OA מתרחשת שרקן וניוון משותף ספונטני דווחו עכברים שחורים C57 מן 3 עד 16 חודשים של גיל ^7,8. מודלי OA ספונטניים אינם כרוכים כל התערבות לנצל את השפעתה על מצבו, אבל יש להם את שוני פנימי, וככזה, נגרם מספרים גדולים ועלות ^9,10. מבחינה כימית מושרה מודלים, מצד השני, דורשים הליכים הרבה פחות פולשני לעומת דגמים כירורגית, וככזה, קלים יותר ליישם ולאפשר המחקר של נגעי OA בשלבים שונים. מודלים אלה כוללים זריקות אחת בברך של סוכנים דלקתיים, אימונוטוקסין, collagenase, פפאין, או monoiodoacetate, אשר יכולים להיות רעילים אם הם להימלט המרווח המפרקי. של כל הדגמים הכימיים של OA, MIA הוא משמש לעתים קרובות ביותר אחת, PArticularly כדי לבחון את היעילות של סוכנים תרופתיים לטיפול בכאב, כמו מודל זה יוצר פנוטיפ לשחזור, חזקים, מהיר כאב דמוי שיכול להיות מדורג על ידי שינוי MIA מינון ^11-15.

הזרקה תוך-מפרקית של MIA במכרסמים מתרבה נגעי OA דמויים במוגבלות כי ניתן לנתח לכמת. MIA הוא מעכב של glyceraldehyde-3-phosphatase, שיבוש הגליקוליזה הסלולר ולבסוף וכתוצאה מכך מוות של תאים ^16,17. הזרקה תוך-מפרקית של MIA גורמת מוות של תאים הכונדרוציטים, המובילה להתנוונות סחוס ושינויי העצם subchondral עוקבים כגון הופעת העצם osteophytes ^18,19.

כמו השירות של MIA בחולדה תואר לפני ^20, במאמר זה נתמקד על המתודולוגיה של MIA-induced OA בעכברים כמודל זה נמצא בשימוש יותר ויותר עם ​​הזמינות של עכברים נוק-אאוט. אנו מתארים הליך עבור injection של כרכים קטנים מאוד לתוך הברך ושיטות למדידת רגישות לגירויים מזיקים ובלתי רעילים בגפיים האחוריים.

הפירוט של המתודולוגיה יעזור להפחית השתנות, וככזה, לחדד את המודל ולהקטין את מספר בעלי החיים הנדרשים למחקר.

הנהלים הקשורים בנושאים בעלי חיים אושרו על ידי ועדת האתיקה בבית בקינגס קולג 'בלונדון והם בהתאם לתקנות משרד הפנים בבריטניה (הליכים מדעיים בעלי חיים נפעל 1986).

1. הזרקה תוך-מפרקית של Monoiodoacetate בברך

1. בית 8 -. 10 עכברים בן שבוע בקבוצות של 5 תחת מחזור 12 שעות אור / חושך (אורות בשעה 7:00 בבוקר) עם מזון כרצונך מים נותנים העכברים להתאקלם במשך שבוע 1 לפני תחילת הניסוי.
2. בחר באקראי ועכברי כלוב בקבוצות של 5. מספרי חיה השתמש בקודים לעוור הנסיין לטיפולים. השתמש משקולות גוף כפרמטרים עבור אקראיות.
3. ביום הזרקה, טרי להכין את הפתרון של monoiodoacetate מלוח סטרילית (0.9% NaCl) על הריכוז הרצוי. השתמש תמיסת מלח סטרילית זריקות בקבוצה נפרדת של עכברים שליטים. הגבוה ביותר ממליץ המינון של MIA הוא 1 מ"ג ב 10 μl.
   זהירות: Monoiodoacetate הוא Very רעיל. לכן, מומלץ כי כפפות ומסכת שחוקות בעת טיפול האבקה והכנת הפתרון. הפתרון צריך להיות מסונן סטרילי עם מסנן 0.22 מיקרומטר.
4. להרדים עכברים באמצעות עגלה הרדמה ידי הצבתם הראשון בתא ומספק isoflurane 2% בתערובת O ₂ (לזרום 1.5 L / min שיעור) ולאחר מכן להעביר עכברים לקטע חרטומו, אשר גם מספק את תערובת 2% isoflurane-O ₂ , וככזה, שומרת הרדמה במהלך ההזרקה. מניחים משחה הווטרינר על העיניים כדי למנוע התייבשות שלהם החוצה לאחר הרדמה. תלבש שמלת כירורגי, כפפות, ומסיכת בעת ביצוע הליך ההזרקה.
5. אשר הרדמה על ידי סימון החוסר של החיה של בתגובה לגירוי קמצוץ על רגליו האחוריות.
6. לאחר שהחיה היא בהרדמה, למקם אותו על גבו. חתוך ולנגב את האזור שסביב מפרק הברך עם אלכוהול. יוד או כלורהקסידין Povidone יכול לשמש גם fאו חיטוי. גיד הפיקה (הקו הלבן לשאוג פיקת הברך) יהיה גלוי.
7. על מנת לייצב את הזריקה, לשמור על הברך עדיין, בעמדה כפופה, על ידי נחת אצבע המורה מתחת למפרק הברך ואת האגודל מעל פני השטח הקדמיים של מפרק הקרסול. העדפה משותפת אינה נדרשת.
8. כדי למצוא את האתר של הזרקה המדויק, לרוץ מחט 26 G מצורפת מזרק אופקי לאורך הברך (כדי לא לנקב את העור עם הקצה) עד שהיא מוצאת את הפער מתחת פיקת הברך. להפעיל לחץ עדין וסמן את השטח ולאחר מכן הרם את מחט מזרק אנכי עבור הזריקה. הכנס את המחט באזור המסומן, דרך גיד הפיקה, בניצב השוקה. אין התנגדות צריכה להיות מורגשת.
   1. השתמש באגודל כמדריך ולהזריק שטחי לאתר כניסה. לאחר ההזרקה, לעסות את הברך כדי להבטיח חלוקה שווה של הפתרון. מחק את המחט מיד חדהבן של.
   2. מניח עכברים בחזרה לכלוב בית נקי על מחצלת מחוממת ולאפשר להם להתאושש. שמור על ערנות מתמדת על החיות עד שהם להכרתו המתאימה, אשר נמדדה על ידי אותם שהשיבו שכיבה sternal. לאחר החיות הם התאוששו, לחזור לכלוב שלהם.
      הערה: מומלץ למטרות תרגול ואימון הכי טובות לצבוע משמשת לנתיחה שלאחר מוות מיידי לבצע כדי לאשר לוקליזציה נכונה של הזרקה.

2. מדידה של מכני רגישות יתר (Allodynia)

הערה: ספי נסיגה מכאניים סטטי מוערכים על ידי החלת שערות פון פריי אל פני השטח הפלנטרי של כף הרגל האחורית.

1. תביאו עכברים לחדר התנהגותיות ולתת חיות רסן להתאקלם קובות אקריליק (8 ס"מ x 5 ס"מ x 10 ס"מ) על גבי רשת התיל.
   1. עכברים ברכבת לפי טיפול הרגלת 2 hr לכוכים יומיים לפני יישום שיער פון פריי כדילהגביל מתח ambulation במהלך היישום של שערות פון פריי. בימי בדיקה, להרגיל חיות התאים לתקופה של עד 60 דקות לפני הבדיקה. תלבש שמלות, כפפות, מסכות במהלך כל הניסויים התנהגותיות.
2. החל שערות פון פריי מכוילות (סיבי ניילון גמישים בקוטר הגדלה כי להפעיל מוגדר רמות של כוח כמו מכויל על ידי החברה לייצור כפי שבאו לידי ביטוי גרם (g)) אל פני השטח הפלנטרי של הכף האחורית עד עיקולי סיבים. השתמש 0.008, 0.02, 0.04, 0.07, 0.16, 0.4, 0.6, ו -1.0 גרם סיבים במהלך הבדיקה.
   1. חזק כל שערה במקום במשך 3 שניות או עד הכפה היא נסוגה, שהאחרון הגדרת תשובה חיובית. החל עם כוח גירוי של 0.07 גרם, להחיל שערות על פי "השיטה למעלה-למטה" ^21: מארק כמו X תגובת גמילת O העדר התגובה. החל בסדר עולה בכוח, עד 1 גרם (חתוך כוח), עד תגובה מזוהית.
   2. Re-לבדוק את כפה על ידי חזרהצעד 2.2.1, החל הנימה כי מפעילה כוח מתחת לזו שהניבה נסיגה.
   3. לאחר מכן, החל החוטים הנותרים ברצף, ברדתו כוח, עד שלא נסיגה מתרחשת. להירשם מחדש חוטים בסדר עולה עד תגובה הוא ציין. המשך עד רצף של שש תגובות מתקבל (למשל, OXOXOX), על מנת לקבל את ערך 'k' על ידי פנייה טבלאית ערכי ^21.
   4. לבטא ערכי נסיגה כפה כמו ספי נסיגת 50% כפה בגרמים. השתמש בנוסחה (10 ^{[XR + K δ])} / 10,000 שם XR = ערך של נימה האחרון פון פריי המשמש ברצף (ביחידות יומן), k = ערך טבלאי, ו δ = הבדל ממוצע בכוחות בין הסיבים. איפה אין תגובה מזוהית, השתמש התגובה המקסימלי של ^21,22 1 גרם.
3. בעקבות ההליך המתואר לעיל (2.2.1-2.2.4), להעריך ספים מכאניים של שני כפותיו האחוריות לפני MIA Injection כמו ערכי הבסיס. לאחר הזרקה, להעריך סף של כפות ipsilateral ו הנגדי במרווחי יום קבועים במשך כמה שבועות לאחר MIA לברר את התפתחות Allodynia המכאני.
   הערה: לדוגמה, אנו מדווחים ספים נמדדו 0, 3, 5, 7, 10, 14, 21, ו -28 ימים לאחר הזרקת MIA. בעלי חיים נחשבים allodynic כשהם מציגים בתגובה 0.1 גרם ומטה. תגובות נורמליות ליפול בתוך 0.6 - טווח 1 גרם.

מדידת 3. גירעון נושאת משקל

הערה: שינויי נושאת משקל נמדדים באמצעות בודק המשקל incapacitance.

1. לאמן כל עכבר ללכת לתוך תא פרספקס על המנגנון ולשבת בתיבת ההחזקה. מניחים את העכבר מול הקופסה שהכילה, להרים את הכניסה עד 45 °, ולאפשר את העכבר ללכת ולסגור את תיבת הדו. אפשר החיות לנוע בחופשיות עד שהם לאמץ תנוחת ישיבה. אימון זה לוקח לפחות ימים ומבטיח כי בעל החיים הוא עדיין ולא leaning משני צדי האולם. כייל את המכשיר לפני שימוש עם משקל סימון 100 גרם (או על פי הוראת ציוד).
   1. ודא שכל כפה אחורית מושמת על כרית ההקלטה המתאימה ^11. משך כל מדידה לוקח 1 שניות, על פי הוראות היצרן.
2. אסוף שלוש מדידות של המשקל הנישא על כל כף אחורית מפנקס ההקלטה עבור כל הקלטות ולהשתמש הערך הממוצע לחשב את ההבדל במשקל מובל על ידי כפות ipsilateral ו נגדי. ערכים אקספרסים כהפרש בין כפותיו הנגדיות ואת ipsilateral בגרמים.
3. להעריך שינויי נושאת משקל לפני זריקת MIA כמו ערכי בסיס. ואז, הערכות חוזרות במרווחי זמן קבועים על פני כמה שבועות כדי לוודא את הפיתוח של שינויים בשער. לדוגמא, אנו מדווחים ספים נמדדו על 0, 3, 5, 7, 10, 14, 21, ו -28 ימים לאחר הזרקת MIA.
   הערה: b משקל תקיןערך של 50% חָרִישׁ מייצג חלוקת משקל שווה על פני hindlimb ipsilateral ו הנגדי. בעלי חיים נחשבים תצוגה רגישה יתר משקל נושאות שינוי בסך של כ 45%. מדידות של ספים מכאניים וגירעונות נושאת משקל יכולות להתבצע באותו העכברים, כשגם נקודת הסיום משפיעה על השני. לקבלת הערכה תרופתית, כל קבוצה של בעלי חיים צריכה להיבדק במועדים קבועים לאחר המינון עולה בקנה אחד עם פרופיל pharmacokinetic של המתחם המשמש.

דיווחנו לאחרונה כי ההזרקה של 0.5 - 1 מ"ג MIA של גורם מפרק ברך העכבר התייחסה רגישה יתר מכאני (Allodynia) ב הכף האחורית ipsilateral ו נושאת משקל גירעונות עד 4 שבועות, אם כי onsets הם תלויים במינון ^23.

הנתונים המדווחים באיור 1 מהווים דוגמא של מהלך הזמן של רגישות יתר מכאני-induced MIA ב הכפותה האחורית ipsilateral לאחר שורה של מנות מוזרקות בברך. באופן ספציפי, המינון הנמוך ביותר של MIA (0.5 מ"ג / עכבר) ביאה לירידה של 50% של ספים לעומת ההזרקה של תמיסת מלח ביום 10, ספי ירד ל 70% מאלה של בקרות מלוחות ביום 28 לאחר הזרקה. מינון הביניים של 0.75 מ"ג של MIA הביא לירידה הדרגתית ספים שהיו 80% נמוכים יותר מאשר סף שליטה מלוחה ביום 10 ונשאר נמוך עד יום 28. המינון הגבוה ביותר של 1 מ"ג MIA היה קשור עם שלטירידה ificant ב למפתן ביום 5 וירידה נוספת ביום 10, אשר נשמר עד היום 28.

הנתונים המדווחים באיור 2 לספק דוגמאות של שינויים נושאת משקל המשויכים הזרקת MIA במפרקים הברך. קבוצה זו של ניסויים, ואילו מינון 0.5 מ"ג MIA לא לגרום לשינויים משמעותיים נושאת משקל לאורך כל תקופת 28 היום של המחקר, מינון 0.75 מ"ג MIA הביא לירידה משמעותית במשקל מובל על ידי כפת ipsilateral מהיום 10 ואילך. יש לציין, אסימטריה נושאת משקל הקשורים 0.75 מ"ג של MIA עשוי להניב תוצאות משתנות ובלתי עקביות בין המחקרים ^23. במקום זאת, במינון של 1 מ"ג MIA בדרך כלל גורם משקל לשחזור נושאות אסימטריה והנתונים באיור 2 להדגים הפחתה משמעותית של משקל נישא על הכף האחורית ipsilateral מיום 3 עד סוף תקופת המעקב. כצפוי, saliחיות שטופלו ne לא הראו נושאת משקל שינויים.

איור 1. פיתוח Allodynia מכונה ההודעה MIA הזרקה. ספי נסיגת Paw של הכפותה האחורית ipsilateral ו נגדית הוערכו לפני ואחרי הזרקת MIA (0.5, 0.75, ו 1 מ"ג / עכבר) ו מלוח (0.9% NaCl), n = 8 - 10 עכברים / קבוצה. * P <0.05, ** P <0.01, *** p <0.001 לעומת קבוצה מלוחה שטופל; דו כיוונית ANOVA מדידות חוזרות ואחריו הסטודנטים ניומן-Keuls פוסט הוק הבדיקה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

פיתוח איור 2. גירעון נושאת משקלs הודעת MIA הזרקה. שינויים במשקל גוף הפצה בין שני הגפיים אחוריים חושבו [(משקל נישא על כף ipsilateral / סכום של המשקל הנישא על כפות ipsilateral ו נגדי) * 100] הוערכו לפני ואחרי הזרקת MIA ( 0.5, 0.75, ו 1 מ"ג / עכבר) ו מלוחים (0.9% NaCl), n = 8 - 10 עכברים / קבוצה. * P <0.05, ** P <0.01, *** p <0.001 לעומת קבוצה מלוחה שטופל. דו כיוונית ANOVA מדידות חוזרות ואחריו הסטודנטים ניומן-Keuls פוסט הוק הבדיקה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

עם מתודולוגיה זו, אנו מתארים שיטה מועדפת גרימת כאב OA הדמוי העכבר ידי הזרקה תוך-מפרקית של MIA בתוך מפרק ברך והערכה רגישה לגירויים שאינם רעילים רעילים בגפיים האחוריים. הזרקת MIA קשורה להתנהגות כאב מתמשכת, משקל גפיים אחוריים שינה כלומר נושאות ופיתוח של רגישות יתר מכני מכונה (Allodynia). ניתן כהשלמה כזה מדידות סטטי באמצעות ניתוח הליכה על הליכון או על ידי ניתוח מסלול בחיות נעו בחופשיות. מודלי MIA מגיבים לטיפולים קונבנציונליים לשיכוך כאבים ^24, המעיד על כך שהם עשויים להיות שימושיים עבור אניני טעם גישות טיפוליות. בעוד הזרקה של MIA הוא לא קשה מבחינה טכנית, קופסית המפרק יכול להיות פירסינג במהלך ההזרקה, וכתוצאה מכך דליפה של MIA מחוץ הקפסולה, ואת הכישלון כדי לגרום לרעילות של כונדרוציטים. ואכן, הזרקה מערכתית של MIA עלולה להיות קטלנית בתוך מכרסמיםnd השפעות אפשריות של MIA על רקמות ותאים אחרים מאשר chondrocytes עלולות לבלבל תוצאות, מלבד היותו בלתי רצוי. ככזה, הוא חייב להיות הדגיש כי בזהירות רבה צריכה להינתן הזריקה של MIA, כפי שהוא הוא מרכיב קריטי של המודל, וביטחון צריך להיות נתון כי ההזרקה מתרחשת לחלל המפרק. פרוטוקול זה עוזר כדי להשיג את זה.

הפרוטוקולים המתוארים כאן שואפים להבטיח החיות לספק תגובות לכאב דמוי עקביות לאורך כל תקופת הבדיקה. כמו כן, הם מאפשרים התאמה של חומרת מחלה על ידי שינוי המינון של MIA המשמש כדי לעודד את הפתולוגיה ^15,23. האינדוקציה המהירה של מצב המחלה והתנהגות כמו כאבים לאפשר הערכה בזמן של תרכובות שינוי-כאב. זה יש יתרון על פני הקיים כירורגית ספונטני פיתוח מודלים של OA, תהליך שיכול להימשך פרק זמן ארוך יותר כדי לפתח רגישות יתר. כמו כן, במיוחד עבור הדגמים הספונטניים, המחלה pathology אינו בא לידי בכל בעלי-החיים (כ 20 - 80% ^7), ואילו המודל MIA קשורה בשכיחות משמעותית של המגיבים. יתר על כן, מודלים ספונטניים אינם מתאימים מדידות של שינויי נושאת משקל, כמו OA המפתחת בשתי הברכיים. כאשר שוקלים מדידות התנהגותי, החיות צריכות להישמר רגוע ונינוח במהלך הערכות. זו מושגת, כמפורט בפרוטוקול, בהכשרתו מוקדם לפני מדידות הקלטה ידי טיפול חוזר ונשנה, האפשר חיות כדי ולהכיר את הנסיין. נקודת מפתח כדי להפחית את הלחץ היא להשתמש באותו הנסיין עבור המבחן התנהגותי לאורך כל דרך, כמו שינוי מתמיד יניע את הבעיות שהוזכרו לעיל. כמו כל מודל, מודל MIA של OA נושא מגבלות, כגון המהירות של הפרעה משותפת, אשר אינו דומה ההתפתחות האיטית של פתולוגיה OA בחולים. אחת הדרכים להתגבר על בעיה זו יהיה להשלים את המודל הזה עם suמודל rgical של OA. השימוש במודל הכימי MIA בפיתוח מתחם מאפשר השימוש של פרוטוקולים מונעים וטיפוליים על הפיתוח והתחזוקה של כאב OA הדמוי. לבסוף, המודל MIA ישלים מחקרים של תכונות phenotypical של עכברים נוק-אאוט, עוזר נוסף כדי להבין את המחלה OA.

None of the authors have competing interests or conflicting interests.

JSV נתמך על ידי מענק שיתופי MM על ידי הנציבות האירופית (גן 603,191-PAINCAGE).