Experimentálne modelovanie osteoartritídy u zvierat

CRN Pritzker (1994) je definovaná experimentálny model akéhokoľvek ochorenia u zvierat ako "homogénne skupiny zvierat, u ktorých existuje je dedičná, prirodzene získané alebo experimentálne indukovanej biologický proces je predmetom vedeckého výskumu, že jeden alebo viac parametrov, podobné ochorenia u ľudí." Artróza zvieracie modely sú užitočné pre štúdium vývoja štrukturálnych zmien v kĺbových tkanivách zistiť, ako rôzne rizikové faktory, ktoré iniciujú alebo prispievajú k vzniku týchto zmien, ako aj na posúdenie terapeutických opatrení použitá. Treba mať na pamäti, že osteoartróza - choroba nikto tkanivo - chrupavka, a všetky postihnutého kĺbu tkanív, vrátane subchondrálnej kosti, synoviálnej, meniskus, väzy, svaly a periartikulárnom aferentných nervových zakončení, ktoré ležia vonku i vo vnútri kĺbového puzdra. Prebiehajúce štúdie farmakologických činidiel na zvieracích modeloch sa zameriavajú hlavne na ich účinok na kĺbovú chrupavku. V experimentálnych modeloch je možné posúdiť hlavné príznaky osteoartrózy u ľudí - bolesť v kĺboch. Zároveň sa v simulácii osteoartrózy u zvierat neberie do úvahy niekoľko dôležitých faktorov, ktoré prispievajú k rozvoju a progresii osteoartrózy (napr zvislá poloha tela, slabosť periartikulárnom svalov a ďalšie.).

Samozrejme, najzreteľnejším modelom ochorenia je ten, ktorý má najväčšiu podobnosť so zmenami ľudskej osteoartritídy. Najzaujímavejšie modely osteoartrózy u zvierat sú prezentované z hľadiska štúdií účinnosti DMOAD (ochorenia modifikujúce OA lieky). Napriek skutočnosti, že množstvo liečiv v tejto skupine zabraňuje alebo spomaľuje progresiu experimentálne indukovanej alebo spontánnej osteoartritídy u zvierat, pri štúdiu ich účinkov na ľudí sa všetci ukázali byť neúčinnými.

Modely osteoartrózy u zvierat

Modelovací mechanizmus	Druh zvierat	Indukčný faktor / činidlo	Zdroj
Spontánna osteoartritída	Morčatá	Vek / nadváha	Bendele AM a kol., 1989
	Myši STR / ORT, STR / INS	Genetická predispozícia	Gupta EP a kol., 1993 Dunham J. Et al., 1989, Dunham J. A kol., 1990
	Čierna myš C57	Genetická predispozícia	OkabeT., 1989 StabescyR. Et al., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM a kol., 1990
	Myši	Kolagénová mutácia II	GarofaloS. Et al., 1991
	Myši	Mutácia kolagénu IX	NakataK. Etal, 1993
	Psy	Dysplázia bedrového kĺbu	SmaleG. Et al., 1995
	Primáty	Genetická predispozícia	Alexander CJ, 1994 Carlson CS a kol., 1994 ChateauvertJ.M. Etal., 1990
Chemicky vyvolaná osteoartritída	Kurčatá	Jódacetát v / s *	Kalbhen DA, 1987
	Králiky	Papain in / s	MarcelonG. A kol., 1976 CoulaisY. A kol., 1983 CoulaisY. A kol., 1984
	Morčatá	Papain in / s	TanakaH. Et al., 1992
	Psy	Chymopapain in / s	Leipold HR a kol., 1989
	Myši	Papain in / s	Van der Kraan PM a kol., 1989
	Myši	Kolagenáza v / s	Van der Kraan PM a kol., 1989
	Myši	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995
	Králiky	Hypertonický roztok chloridu sodného	VasilevV. Etal .. 1992
Fyzikálna (chirurgická) indukčná - kŕčová osteoartritída	Psy	Priesečník predného krížového väzba (jednostranne)	Marshall JL a kol., 1971 Brandt KD, 1994
	Psy	Priesečník predného krížového väzba (bilaterálny)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Králiky	Krížové predné krížové väzivo	Christensen SB, 1983 VignonE. Et al., 1991
	Ovce	Meniskэktomiya	Ghosh P. Et al., 1993
	Králiky	Meniskэktomiya	FamA.G. Et al., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Morčatá	Meniskэktomiya	Bendele AM, 1987
	Morčatá	Mioektomiya	ArseverC.L, BoleG.G., 1986, LaytonM.W. Et al., 1987 Dedrick DK a kol., 1991
	Králiky	Zlorenie patela	OegemaT.RJ, etal., 1993 MazieresB. Etal., 1990
	Králiky	Imobilizácia	Langenskiold A. A kol., 1979 Videman, 1982, 1982
	Psy	Imobilizácia	Howell DS a kol., 1992 Ratcliffe A. A kol., 1994 PalmoskiM., Brandt KD, 1981
	Psy	Denervácia s následným priesečníkom predného krížového väzba	VilenskyJA a kol., 1994

* in / s - intraartikulárne.

Fyzicky a chemicky indukované modely osteoartrózy sú v súčasnosti veľmi populárne, ale skôr odrážajú procesy, ktoré sa pozorujú u sekundárnej osteoartritídy u ľudí ako u idiopatických. Alternatívou k nim sú modely spontánnej osteoartritídy u bipedálnych primátov a štvornožených zvierat.

Niektorí autori sú veľmi skeptickí o modelovaní osteoartritídy u zvierat vo všeobecnosti. Takže podľa MEJ Billingham (1998), používanie modelov na objavovanie liekov na úpravu osteoartritídy je "... Drahé dobrodružstvo".

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]

Modely spontánnej osteoartritídy

Prakticky všetky inbredné línie myší rozvíjajú osteoartritídu rôznej závažnosti a lokalizácie. Najvyšší výskyt osteoartritídy a najťažší priebeh ochorenia sa pozoroval u myší STR / ORT a STR / INS. Medzi STR / ORT myší je toto ochorenie bežnejšie, je ťažšie u mužov ako u žien. Primárne poškodenie kĺbovej chrupavky sa vyvíja v mediálnej časti tibiovej platne. Predpokladalo sa, že sa vzhľad zmien chrupavky jabĺčka predchádza miešania, ale RG Evans a kol (1994) a S. Collins et al (1994) zistili, že všetky myši tohto poškodenia vedenia chrupavky vyvinutý 11 mesiacov, ale nie u všetkých zistených presúvacia patelární , Tí istí autori zistili, že zmeny v kĺbovej chrupavky u myší STR / ORT línie často predchádza chondrocytov-osteoblastov bunky metaplázia šliach a väzov okolo postihnutých kolenných kĺbov, ktoré uvádza prioritu týchto zmien v patogenéze osteoartrózy v tomto modeli. Je možné, že primárny kalcifikácie väzy a šľachy sa mení mechanický tlak na štruktúrach intraartikulárne a ďalšie zmeny v kĺbovej chrupavke odrážajú snahe udržať normálne zaťaženie kĺbu. Na rozdiel od modelu morčiat a makakov, ktorých degenerácia chrupavky predchádzajú zmeny v subchondrálnej kosti u myší STR / ORT linky a STR / INS subchondrálnej skleróza objaví neskôr.

Výhodou tohto modelu osteoartritídy je malá veľkosť zvierat, ktorá vyžaduje minimálny výdaj testovaného farmakologického činidla. Avšak veľkosť je tiež nevýhodou, keďže biochemická, patohistologická chrupavková analýza je u myší ťažká.

Výskum А.М. Bendele, JE Hulman (1988), A.M. Bendel a spolupracovníci (1989), ako aj SCR Meacock et al (1990), zaoberajúca sa štúdiom prirodzenej histórie spontánne osteoartritídy u morčiat, zosilnela záujem v tomto modeli ochorenia. Od veku 13 mesiacov majú všetky morčatá z línie Dunkin Hurtley degeneráciu kĺbovej chrupavky. Podobné zmeny u žien sa objavujú o niečo neskôr a majú miernejší charakter. Vo veku 1 roku sa pozoruje úplná strata kĺbovej chrupavky v mediálnom kondyli stehennej kosti a doske holennej kosti. Zvýšenie telesnej hmotnosti morských svinoklinii Dunkin Hurtley zhoršuje zníženie hmotnosti ochorenia a telo na menej ako 900 g a zlepšuje priebeh osteoartrózy. Vo veku 8 týždňov sa v tomto modeli už pozorovali zmeny v subchondrálnej kosti, t.j. Táto predchádza poškodeniu chrupavky. Zmeny v krížovej väzbe kolenných kĺbov môžu urýchliť remodeláciu kostného tkaniva.

Spontánna osteoartritída sa rozvíja u opíc rhesus a cynomolgus. Veľmi dôležitá výhoda primátov oproti iným zvieratám použitým na vytvorenie experimentálneho modelu osteoartritídy je dvojitá. Choroba sa vyvíja u jedincov stredného / starého veku. Skoré histologické nálezy sú zhrubnutie subchondrálnej kosti s následnou artikuláciou kĺbovej chrupavky v mediálnej doske bollylebickej kosti. Neskôr sa do procesu zapája bočná doska. Je pozoruhodné, že degenerácia kĺbovej chrupavky sa začína rozvíjať až po dosiahnutí hrúbky subchondrálnej kosti 400 μm. Zvýšenie prevalencie a závažnosti osteoartritídy u makakov sa vyskytuje s vekom, ale tieto parametre nie sú ovplyvnené pohlavím a telesnou hmotnosťou. Doposiaľ neboli modely osteoartritídy u primátov použité na štúdium účinnosti DMOAD.

Modely fyzikálne (chirurgicky) indukovanej osteoartritídy

Modely osteoartritídy, založené na chirurgicky indukovanom uvoľnení kolenných kĺbov a menení mechanického tlaku na ne, sú najčastejšie používané u psov a králikov. Najpoužívanejším modelom je priesečník krížového väzba u psov. Pri vytváraní chirurgický modelu osteoartritídach králikov pomocou operáciu priesečníku s jeho excízii skrížených väzov a mediálneho väzu alebo bez, čiastočné alebo úplné meniskektomie, chirurgické trhacími menisku. Morčatá opisujú chirurgické modely osteoartritídy, vytvorené prechodom krížov a vedľajších väzov, čiastočná meniscektómia. Čiastočná meniskáktómia u morčiat vedie k tvorbe osteofytov počas 2 týždňov a nadmernej degenerácii kĺbovej chrupavky počas 6 týždňov.

Donedávna modelu osteoartritídou u psov, ktoré sa vyvíjajú po prekročení predného skríženého väzu, skeptický v neprítomnosti vredov chrupavky a významné progresiu ochorenia pozorované u osteoartrózy u ľudí. JL Marshall a S. - E. Olsson (1971) zistili, že zmeny v tkanivách kolenného kĺbu u psov po 2 rokoch po operácii takmer nelíši od registrované ihneď potom. Autori naznačujú, že mechanické faktory (napr., Fibróza kĺbového puzdra a tvorbou osteofytov) stabilizovať neusporiadaný po kolenného kĺbu a prevenciu progresie deštrukcie kĺbovej chrupavky. Tiež sa navrhlo, aby bol tento model považovaný za model poškodenia a opravy chrupavky a nie model osteoartritídy. Avšak, výsledky výskumu realizovanom KD Brandt et al (1991), ktorý je dlhší študoval dynamiku zmeny v tkanivách kolená, destabilizovanom priesečníkom predného skríženého väzu, vyvrátený predpoklad predchádzajúcich autorov.

SA McDevitt a spolupracovníci (1973, 1977) zistili, že v prvých dňoch po prekročení skrížených väzov zvyšuje syntézu proteoglykánov chondrocytmi kĺbovej chrupavky. V priebehu 64 týždňov po indukcii chirurgickej nestability hrúbky kolenného kĺbu chrupavky bol vyšší, než je normálne, aj keď biochemické, metabolické a histologické zmeny v nich zodpovedajú číslam v osteoartritíde. Toto zhrubnutie chrupavky spojené so zvýšenou syntézou proteoglykánov a ich vysokej koncentrácii v kĺbovej chrupavke. Pomocou magnetickej rezonancie (MPT), ME Adams a KD Brandt (1991) ukázal, že po prekročení skrížených väzov chrupavky hypertrofiu udržiavaná po dobu 36 mesiacov v budúcnosti je progresívna strata chrupavky, tak, že po 45 mesiacoch mnoho z kĺbovej plochy nemajúcich chrupavka. Morfologické vyšetrenie chrupavky 54 mesiacov po operácii potvrdilo výsledky MRI. Takže M.E. Adams a KD Brandt (1991) ukázali, že chirurgicky indukovaná nestabilita kolenných kĺbov u psov môže byť považovaná za model OA.

Fenomén hypertrofickej opravy kĺbovej chrupavky je dobre ilustrovaný vyššie opísaným modelom osteoartritídy u psov. Je však známe, že tento jav je neoddeliteľný nielen pre tento jav. Hypertrofia kĺbovej chrupavky, ktorá bola reparative v prírode, bola prvýkrát opísaná u pacientov s osteoartritídou EGL Bywaters (1937) a neskôr LC Johnson. To je tiež detekovaná v iných modeloch osteoartrózy - u králikov po čiastočnej meniskektomie (Vignon E. A kol., 1983), hypertrofia makakov chrupavka spontánna tvorba.

Popis Dátum patogenézy je zameraná predovšetkým na progresívne "strata" chrupavky, ale autori často prehliada jeho zahustenie a zvýšenú syntézu proteoglykánov, čo zodpovedá homeostatickej fázy stabilizované osteoartrózy. Počas tejto fázy reparácia chrupavky kompenzuje jeho stratu a môže dlhodobo udržiavať kĺb v funkčnom stave. Ale reparatívne tkanivo často nemôže vyrovnať s povereným mechanickému namáhaniu, ako to robí zdravé kĺbovej chrupavky, čo vedie k neschopnosti zachovať normálnu chondrocytov matrice prostriedku a znižujú syntézu proteoglykánov. Konečná fáza osteoartritídy sa vyvíja.

Štúdia Sharkovej artropatie viedla k objaveniu sa metódy neurogénneho zrýchlenia modelovania chirurgicky indukovanej osteoartritídy. Charcot artropatie je charakterizovaná ťažkou deštrukcii kĺbu, formulovať "myši", výpotok do kĺbu, väzu nestability, tvorbu novej kosti a chrupavky v kĺbe. Všeobecný koncept patogenéze Charcot artropatie (neurogénna) je prerušený, snímací signály z proprioceptory a nociceptory končatín v centrálnom nervovom systéme (CNS). S cieľom urýchliť progresiu osteoartrózy vyvolané priesečníkom predného skríženého väzu u psov pred chirurgickým zákrokom alebo vyrezaním pracovať gangliyektomiyu nerv innervating kĺb, čo vedie k vzniku chrupavky eróziou už v prvom týždni po operácii. Je zaujímavé, že nové DMOAD diacereín sa ukázalo, že sú účinné pri použití v pomaly progresívne (neurologicky intaktné) osteoartritídou modely, ale s neurogénna zrýchleného osteoartritídou experimentálny liek bol neúčinný.

Na záver treba poznamenať, že nie je možné plne posúdiť identitu experimentálneho modelu osteoartrózy a osteoartrózy u ľudí, pretože etiológie a patogenézy presných mechanizmov ochorení doteraz neboli objasnené. Ako bolo uvedené vyššie, hlavným cieľom využitím experimentálnych modeloch osteoartrózy u zvierat je ich využitie pre hodnotenie účinnosti nových liekov, hlavne z "modifikujúce ochorenia." Pravdepodobnosť, že výsledky liečby zvieraťa sa zhodujú s výsledkami použitia experimentálneho farmakologického činidla u ľudí, tiež nemožno stanoviť. NS Doherty et al (1998) sa zameral na významné rozdiely medzi rôznymi druhmi zvierat použitých na modelovanie osteoartritídy, pokiaľ ide o odlišné vývoja patológie rôznych neurotransmiterov, receptory, enzýmy, čo vedie k vychýlenej extrapoláciu terapeutickej aktivity nových liekov používaných u zvierat na človeka , Príkladom je vysoká účinnosť NSAID pri modelovaní zápalovej artritídy u hlodavcov. To viedlo k prehodnoteniu účinnosti NSAID u ľudí, ktoré prostaglandíny nehrajú zásadnú úlohu v patogenéze ochorenia, ktoré hrajú u hlodavcov, a klinická účinnosť NSAID je obmedzené na liečenie symptómov skôr ako modifikáciu ochorenia.

Súčasné podhodnotenie nových farmakologických činidiel pri štúdiu ich účinnosti na zvieracích modeloch môže viesť k strate potenciálne účinných terapeutických činidiel u ľudí. Napríklad zlaté soli, penicilamín, chloroquín a sulfasalazín, ktoré majú určitý účinok v terapii reumatoidnej artritídy, sú úplne neúčinné u zvierat používaných na skríning antireumatických liečiv.

Na rozdiel od zvierat simulované odpovede pacienta s osteoartritídou a liečenie osteoartritídy DMOAD závisí do značnej miery na kolagenázu - enzýmu, ktorý sa predpokladá, že bude aktívne podieľa na patogenéze osteoartrózy. U hlodavcov sa simulovanú OA často nájsť inhibítory intersticiálnej kolagenázy (kolagenáza-1 alebo matricové metaloproteinázy (MMP) -1), ale homológov ľudskej kolagenázy-1 u hlodavcov nemožno nájsť, možno, neexistuje. Špecifické inhibítory ľudskej kolagenázy-1 teda nebudú vykazovať terapeutickú účinnosť u hlodavcov s experimentálnou osteoartritídou. Väčšina inhibítorov MMP vytvorených doteraz, neselektívne, a preto inhibujú kolagenázy-3 (MMP-13) sa podieľa na patogenéze experimentálne osteoartritídy u hlodavcov. Okrem toho, štúdie ukázali, NRA Beeley et al (1994), JMP Freie et al (1994), kolagenáza-3 je exprimovaný v ľudskej kĺbovej chrupavky u pacientov s osteoartritídou, a môže hrať úlohu v patogenéze ochorenia.

Možno predpokladať, že tieto mediátory, receptory alebo enzýmy majú podobnú úlohu v patogenéze simulovanej osteoartritídy u konkrétneho zvieraťa a u ľudí. Príkladom je schopnosť chemostatický leukotriénu B4, čo je ľudský, myší a králikov je považovaný za rovnaký, ale aktivita antagonistov účinnej látky sa pohybuje v rozmedzí druhov zvierat 1000 krát. Aby sa zabránilo takýmto nepresnostiam v pokusoch, je potrebné vytvoriť metódy, ktoré umožňujú skúmať farmakodynamiku in vivo. Napríklad je možné študovať vplyv akýchkoľvek látok na aktivitu exogénnych enzýmov alebo ľudských mediátorov. Táto technika bola použitá V gánu et al (1994) pre hodnotenie aktivity inhibítorov MMP stanovením schopnosti liečiv inhibovať uvoľňovanie proteoglykánov z kĺbovej chrupavky po injekcii do ľudského stromelezina králičej kolenného kĺbu.

Hoci výsledky získané pri simulovanom osteoartrózovom experimente môžu viesť k nesprávnemu hodnoteniu potenciálneho DMOAD, model osteoartrózy u zvierat hrá dôležitú úlohu v základných štúdiách. Konečné rozhodnutie o účinnosti farmakologických činidiel pri liečbe ľudských ochorení sa môže uskutočniť až po tretej fáze klinických štúdií na ľuďoch.