Eksperimentinis osteoartrito modeliavimas gyvūnams

K.R.N. Pritzker (1994) apibrėžta eksperimentinį modelį kokios nors ligos gyvūnams, kaip "vientisos gyvūnų grupės, kurioje yra paveldima, natūraliai įgytas ar eksperimentiškai sukeltas biologinis procesas yra taikomos mokslinius tyrimus, kad vienas ar keli parametrai panašūs į žmonių ligų." Osteoartritas gyvūnų modeliai yra naudinga studijuoti struktūrinių pokyčių raidą bendrų audinių, siekiant nustatyti, kaip įvairūs rizikos veiksniai, jie pradėti arba prisidėti prie šių pokyčių atsiradimo, taip pat įvertinti prašomus terapines priemones. Ji turi būti nepamiršti, kad osteoartritas - liga niekas audinių - kremzlės, ir visų paveikto sąnario audiniuose įskaitant subchondral kaulų, sinovijoje, menisko, raiščių, raumenų ir periarticular Centripetāls nervų galūnės, kad guli tiek išorėje ir į sąnario kapsulės viduje. Vykdomi tyrimai farmakologinių preparatų gyvūnų modeliais daugiausia dėmesio jų poveikį sąnarinės kremzlės. Su eksperimentiniais modeliais neįmanoma įvertinti pagrindinis simptomas osteoartrito žmonėms - sąnarių skausmas. Tuo pačiu metu osteoartrito modeliavimo gyvūnams neturi atsižvelgti į keletą svarbių veiksnių, kurie prisideda prie vystymosi ir progresavimo osteoartrito skaičių (pavyzdžiui, vertikali padėtis kūno, silpnumas periarticular raumenų ir kt.).

Žinoma, akivaizdžiausias ligos modelis yra tas, kuris labiausiai panašus į žmogaus osteoartrito pokyčius. Įdomiausi osteoartrozės modeliai gyvūnams pateikiami DMOAD (liga modifikuojančių OA medikamentų) veiksmingumo tyrimų duomenimis. Nepaisant to, kad daugelis šioje grupėje vartojamų vaistinių preparatų užkirsti kelią arba sulėtinti eksperimento metu sukelto ar savaiminio osteoartrito progresavimą gyvūnams, tiriant jų poveikį žmonėms, visi jie pasirodė neveiksmingi.

Modeliai osteoartrito gyvūnams

Modeliavimo mechanizmas	Gyvūnų rūšis	Kvėpavimo veiksnys / agentas	Šaltinis
Savarankiškas osteoartritas	Mėsinės kiaulės	Amžius / antsvoris	Bendele AM et al., 1989
	Pelės STR / ORT, STR / INS	Genetinis polinkis	Gupta EP ir kt., 1993 Dunham J. Et al., 1989 Dunham J. Et al., 1990
	Juoda pele C57	Genetinis polinkis	OkabeT., 1989 StabescyR. Et al., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM ir kt., 1990
	Pelės	Kolageno II mutacija	GarofaloS etal., 1991
	Pelės	Kolageno IX mutacija	NakataK. Etal, 1993
	Šunys	Klubo displazija	SmaleG. Etal., 1995
	Primatai	Genetinis polinkis	Aleksandras CJ, 1994 Carlson CS et al., 1994 ChateauvertJ.M. Etal., 1990
Chemiškai sukeltas osteoartritas	Vištos	Iodoacetatas in / s *	Kalbhen DA, 1987
	Triušiai	Papainas į / s	MarcelonG. Et al., 1976 CoulaisY. Et al., 1983 CoulaisY. Et al., 1984
	Mėsinės kiaulės	Papainas į / s	TanakaH. Etal., 1992
	Šunys	Chymopapain in / s	Leipold HR et al., 1989
	Pelės	Papainas į / s	Van der Kraan PM ir kt., 1989
	Pelės	Collagenase in / with	Van der Kraan PM ir kt., 1989
	Pelės	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995 m
	Triušiai	Hipertoninis NaCl tirpalas	Vasilev V. Etal .. 1992
Fizinis (chirurginis) indukcinis osteoartritas	Šunys	Ankscinės kryžiaus jungties sankirtos (vienašališkai)	Marshall JL et al., 1971 Brandt KD, 1994
	Šunys	Ankscinės kryžiaus jungties sankirtos (dvišalės)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Triušiai	Kryžminė priekinė kryžiaus riba	Christensen SB, 1983 VignonE. Etal., 1991
	Avys	Meniskektomija	Ghosh P. Et al., 1993
	Triušiai	Meniskektomija	FamA.G. Etal., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Mėsinės kiaulės	Meniskektomija	Bendele AM, 1987
	Mėsinės kiaulės	Myoektomija	ArseverC.L, BoleG.G., 1986 LaytonM.W. Etal., 1987 Dedrick DK et al., 1991
	Triušiai	Kaulo contusion	OegemaT.RJ et al., 1993 MazieresB. Etal., 1990
	Triušiai	Imobilizacija	Langenskiold A. Ir kt., 1979, Videmanas, 1982, 1982
	Šunys	Imobilizacija	Howell DS et al., 1992 Ratcliffe A. Ir kt., 1994 PalmoskiM., Brandt KD, 1981
	Šunys	Denervation su vėlesne sankirta priekinės kryžiaus formos raištis	VilenskyJA et al., 1994

* in / s - intraarticularly.

Šiuo metu labai populiarūs fiziškai ir chemiškai sukeliami osteoartrozės modeliai, tačiau jie labiau atspindi procesus, kurie stebimi antriniam osteoartritui žmonėse, nei idiopatiniai. Jų alternatyva yra spontaninio osteoartrito modeliai dvipediniuose primatuose ir keturtakiuose gyvūnuose.

Kai kurie autoriai labai skeptiškai žiūri į modeliavimą, susijusį su osteoartritu gyvūnams apskritai. Taigi, pagal MEJ Billingham (1998), osteoartrito modifikuojančių vaistų atradimų modelių naudojimas yra "... Brangus nuotykis".

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

Spontaninio osteoartrito modeliai

Beveik visi savidulkes kamienai pelių sukurti osteoartrozės įvairaus sunkumo ir lokalizavimo. Didžiausias sergamumas osteoartritu ir skaudžiausias ligos eigai buvo stebimas pelių linijų, STR / ORT ir STR / ins. Tarp pelių, STR / ORT linija liga yra labiau paplitęs, tai sunkesnis vyrų nei moterų. Pagrindinė sąnario kremzlės žala atsiranda medialinėje blauzdikaulio plokštelės dalyje. Buvo manoma, kad pokyčių atsiradimas girnelės kremzlės anksčiau už maišymo, tačiau RG Evans et al (1994) ir S. Collins et al (1994) nustatė, kad visi šios linijos kremzlės pažeidimų pelės sukurta 11 mėnesių, bet ne visi aptikti poslinkio girnelės . Tie patys autoriai nustatė, kad pokyčiai sąnario kremzlės pelėms STR / ORT linijų dažnai prieš kurį chondrocitų-osteoblastinėmis ląstelių metaplazijos iš sausgyslių ir raiščių aplink paveiktą kelio sąnario, kuris rodo, šių pokyčių osteoartrito patogenezės šiame modelyje prioritetas. Tai yra įmanoma, kad pagrindinė kalcifikacija raiščių ir sausgyslių keičia mechaninį spaudimą intraartikuliniam struktūrų ir tolesnius pakeitimus sąnarinės kremzlės atspindi bandymas išlaikyti normalų krūvį dėl bendro. Priešingai nei modelių, naudojant jūrų kiaulių ir makakas, kurių kremzlės degeneracija ankstesnė pokyčius subchondral kaulais pelių STR / ORT linijos ir STR / INS subchondral sklerozė paaiškėja vėliau.

Šio osteoartrito modelio pranašumas yra nedidelis gyvūnų skaičius, dėl kurio reikalaujama minimalių testo farmakologinio agento išlaidų. Tačiau dydis taip pat yra trūkumas, nes pelėms yra sunku atlikti biocheminius, patofistologinius kremzlių tyrimus.

Tyrimai A.М. Bendele, JE Hulman (1988), A. M. Bendel ir kolegos (1989), taip pat MKR Meacock ir kt (1990), skirta gamtos istorijos spontaniškai osteoartrito jūrų kiaulytėms tyrimo sustiprėjo susidomėjimą šia liga modelį. Nuo 13 mėnesių amžiaus visų Dunkin Hurtley linijos vyrų jūrų kiaulytės turi sąnarių kremzlių degeneraciją. Panašūs moterų pokyčiai atsiranda šiek tiek vėliau ir yra švelnesni. Vienerių metų amžiuje pilvo sąnario kremzlės praradimas stebimas šlaunikaulio ir blauzdos plokštelės vidurinėje pusėje. Padidėjęs kūno svoris jūrų svinoklinii Dunkin Hurtley dar labiau pablogina ligos ir kūno svorio sumažėjimą iki mažiau nei 900 g ir pagerina osteoartrito eigą. 8 savaičių amžiaus metu šio modelio metu jau pastebimi pokyčiai subchondrinėje kaulėje, t. Y. Pastaroji prieš pat kremzlės žalą. Kelio sąnarių kryžiaus jungčių pokyčiai gali pagreitinti kaulų audinio rekonstrukciją.

Spontaninis osteoartritas vystosi rhesus ir cynomolgus beždžionėse. Labai svarbus primatų pranašumas, palyginti su kitais gyvūnais, naudojamas eksperimentiniam osteoartrito modeliui sukurti, yra dvipedis. Liga vystosi vidutinio ir senyvo amžiaus žmonėms. Ankstyvieji histologiniai atradimai yra subchondrinės kaulės storėjimas, vėliau šarminės kremzlės sąnarių sąnarys mediastinėje plokštelėje. Vėliau šoninė plokštė dalyvauja procese. Pažymėtina, kad sąnarių kremzlių degeneracija pradeda vystytis tik po to, kai subkontraktinės kaulės storis siekia 400 μm. Osteoartrito paplitimas ir sunkumo padidėjimas makakuose vyksta su amžiumi, tačiau šie parametrai neturi įtakos lyties ir kūno svorio. Iki šiol DMOAD veiksmingumui tirti nebuvo naudojami primatų osteoartrito modeliai.

Fizinio (chirurginio) indukuojamo osteoartrito modeliai

Šunims ir triušiams dažniausiai naudojami osteoartrito modeliai, pagrįsti chirurginiu būdu sukeliamu kelio sąnarių atpalavimu, jų mechaninio slėgio keitimas. Labiausiai paplitęs modelis yra krūtinės sąnario sankirta su šunimis. Kuriant chirurginės modelį, osteoartrito triušių, naudojant naudojimui privalo sankirtos su iškirpimo kryžminio raiščių ir medialinio užtikrinimo raiščio arba be jo, iš dalies arba visiškai meniscectomy, chirurginių ašarų menisko. Jūrų kiaulytės apibūdina chirurginius osteoartrito modelius, sukurtus kryžminio kryžiaus ir įtvarinių raiščių, dalinės meniskektomijos. Dalinė menizaktozė jūrų kiaulėse sukelia osteofitų susidarymą 2 savaites ir pernelyg šešių savaičių sąnarių kremzlių degeneraciją.

Dar visai neseniai dėl osteoartrito modelis šunims, plėtoti po kirtimo priekinis kryžminis raištis, skeptiškai į opų kremzlės ir didelę ligos progresavimą pastebėtas osteoartrito žmonėms nėra. JL Marshall ir S. - E. Olsson (1971) nustatė, kad pokyčiai iš kelio sąnario šunims po 2 metų audiniuose po operacijos beveik nesiskiria nuo karto po to įregistruoti. Autoriai pasiūlė, kad mechaninės veiksniai (pvz, fibrozės sąnario kapsulės ir formavimo osteophytes) stabilizuoti netvarkingai po kelio sąnario operacijos ir užkirsti kelią tolesniam progresavimą sąnario kremzlės sunaikinimo. Taip pat buvo pasiūlyta šį modelį laikyti kremzlės pažeidimo ir remonto modeliu, o ne osteoartrito modeliu. Tačiau atlikti tyrimai KD Brandt et al (1991), kuris yra didesnis studijavo pokyčių kelio, destabilizuoti iš priekinio kryžminio raiščio sankirtos audiniuose dinamika rezultatai, paneigė ankstesnes autorių prielaida.

S.A. MCDEVITT ir kolegos (1973, 1977) nustatė, kad pirmosiomis dienomis po kirtimo kryžminio raiščių padidina proteoglikanų sintezę chondrocitų sąnario kremzlės. Per 64 savaičių po indukcijos chirurginio nestabilumo kelio sąnario kremzlės storis buvo didesnis nei įprastai, nors biocheminių, medžiagų apykaitos ir histologiniai pokyčiai jame atitinka tiems, osteoartrito. Ši kremzlės susijusi su padidėjusia sintezės proteoglikanų ir jų didelės koncentracijos kelio sąnarinių kremzlių sustorėjimas. Naudojant magnetinio rezonanso tomografijos (MPT), ME Adamsas ir KD Brandt (1991) parodė, kad po kirtimo kryžminio raiščių kremzlės hipertrofija palaikomos 36 mėnesių ateityje yra laipsniškas nuostolių kremzlės, kad po 45 mėnesių daug sąnarių paviršių neturinčių kremzlės. Morfologinis kremzlių tyrimas praėjus 54 mėnesiams po operacijos patvirtino MR rezultatus. Taigi M.E. Adamsas ir KD Brandt (1991) parodė, kad chirurgiškai sukeltas nestabilumas kelio sąnario šunims gali būti laikoma OA modelis.

Hiprotezinis sąnarių kremzlių remontas reiškinys gerai iliustruoja pirmiau aprašytas osteoartrito modelis šunims. Tačiau žinoma, kad šis reiškinys yra būdingas ne tik jai. Hipertrofija sąnario kremzlės, kuri turėjo restoratyvinę charakterį, pirmą kartą buvo aprašyta pacientams, sergantiems osteoartritu EGL BYWATERS (1937), ir vėliau LC Johnson. Ji taip pat aptikta kitų modelių osteoartrito - į triušių jauniklius, praėjus dalinės meniscectomy (Vignon E. Et al, 1983)., Rezusas kremzlės hipertrofija išsivysto spontaniškai.

Data aprašymas patogenezės daugiausia dėmesio dėl laipsniško "nuostolis" iš kremzlės, tačiau autoriai dažnai nepastebi savo sustorėjimas ir padidėjęs sintezę proteoglikanų, kurie atitinka homeostatinės etapas stabilizavosi osteoartrito. Šiuo etapu kremzlių remontas kompensuoja jo nuostolius ir ilgą laiką gali išlaikyti jungtį funkcine būsena. Bet reparatyvioji audinių dažnai negali susidoroti su savo įgaliotos mechaninio streso, nes ji sveiką sąnarių kremzlių, kuri veda prie nesugebėjimo palaikyti normalų chondrocitų matricos sudėtį ir sumažinti proteoglikanų sintezę. Baigia osteoartrito stadija.

Iš Šarko artropatijos tyrimas atvedė paspartinti modeliavimo metodą neurogeninių chirurginiu būdu sukeltos osteoartritu. Šarko artropatijos būdingas sunkus bendros sunaikinimo, ištarti "peles", eksudacija į sąnario, raiščių nestabilumui, naujų kaulų ir kremzlių Jungtiniame formavimas. Bendra sąvoka iš Charcot artropatijos (neurogeninio) patogenezės yra nutraukiamas, jautriųjų signalus iš proprioceptors ir nociceptorių galūnių centrinėje nervų sistemos (CNS). Paspartinti osteoartrito sukeltas iki priekinio kryžminio raiščio šunims sankirtos progresavimą prieš operaciją ar išpjovus veikti gangliyektomiyu nervų innervating sąnarį, kuris veda į kremzlių eroziją išvaizda jau pirmąją savaitę po operacijos. Įdomu tai, kad naujoji DMOAD diacereinui pasirodė esąs veiksmingas, kai naudojamas lėtai progresuojančia (neurologiškai nepažeisto) osteoartrito modelių, bet su neurogeninių pagreitintą osteoartrito eksperimentinis narkotikų buvo neveiksmingas.

Apibendrinant, reikia pažymėti, kad tai yra neįmanoma visiškai įvertinti eksperimentinio modelio osteoartrito ir osteoartrito žmonėms tapatybę, nes etiologija ir patogenezė tikslių mechanizmų ligos iki šiol neišaiškintas. Kaip minėta anksčiau, pagrindinis tikslas naudojant eksperimentinius modelius osteoartrito gyvūnams yra naudoti juos įvertinti naujų vaistų efektyvumą, daugiausia iš "keičiančio ligos." Tikimybė, kaip gydymo gyvūno rezultatai bus sutampa su eksperimentinio farmakologinio agento žmonėms rezultatus, taip pat gali būti nustatytas. N Doherty ir kt (1998) orientuota į reikšmingų skirtumų tarp naudojamų modeliavimo osteoartrito gyvūnų rūšims, atsižvelgiant į skirtingų vystymosi įvairių neurotransmiterių, receptorių, fermentų patologijos, todėl šališkai ekstrapoliuojant terapinis poveikis naujų vaistų, naudojamų gyvūnų žmogui . Pavyzdys yra didelis NSAID veiksmingumas, kai modeliuojamas uždegiminis artritas graužikams. Tai lėmė NVNU efektyvumo pakartotinio žmonėms, kurie prostaglandinai nereikia vaidinti esminį vaidmenį atsižvelgiant į ligą, kuri joms tenka graužikams patogenezės ir klinikinis veiksmingumas NVNU yra tik gydant simptomus, o ne ligos modifikacija.

Tuo pačiu metu nepakankamai įvertinus naujus farmakologinius agentus, tiriant jų veiksmingumą gyvūnų modeliuose, žmonėms gali sumažėti potencialiai veiksmingi terapiniai agentai. Pavyzdžiui, aukso druskų, penicilamino, chlorochinas, sulfasalazinas, turinti tam tikrą poveikį reumatoidinio artrito gydymui nėra visiškai veiksmingas gyvūnams, kurių yra naudojamame priešreumatinis narkotikų.

Skirtingai nuo gyvūnų sumodeliuoti reaguojant paciento su osteoartrito ir osteoartrito gydymui DMOAD didžiąja dalimi priklauso nuo kolagenazės - fermento, kad yra manoma, kad būti aktyviai dalyvauja osteoartrito patogenezės. Graužikams su imituojant OA dažnai inhibitoriai intersticinis kolagenazę (kolagenazės-1 arba matriksometaloproteinazės (MMP) -1), tačiau žmogaus kolagenazę-1 homologas graužikams negalima rasti, ko gero, jis neegzistuoja. Taigi, specifiniai žmogaus kolagenoze-1 inhibitoriai nebus gydomojo veiksmingumo graužikams, turintiems eksperimentinį osteoartritą. Dauguma MMP inhibitorių, sukurtų iki šiol, neselektyvus ir todėl kliudo kolagenazės-3 (MMP-13), reikalingo eksperimentinio osteoartrito patogenezės graužikams. Be to, tyrimai parodė, NRI Beeley et al (1994), JMP Freije ir kt (1994), kolagenazės-3 yra išreikšta žmogaus sąnario kremzlės pacientams, sergantiems osteoartritu, ir gali vaidinti svarbų vaidmenį ligos patogenezėje.

Galima daryti prielaidą, kad šie mediatoriai, receptoriai ar fermentai atlieka panašų vaidmenį simuliuoto osteoartrito patogenezėje konkrečiame gyvūne ir žmonėse. Pavyzdys yra galimybė chemotaktinis leukotrienų B4, kuri yra žmogaus, pelės ir triušis laikomas tas pats, bet iš veikliajai antagonistų veikla skiriasi gyvūnų rūšių 1000 kartus. Siekiant išvengti tokių netikslumų eksperimentuose, būtina sukurti metodus, kurie leistų tirti farmakodinamiką in vivo. Pavyzdžiui, galima ištirti bet kokių medžiagų poveikį išorinių fermentų ar žmogaus tarpininkų veiklai. Šis metodas buvo taikomas V Ganu et al (1994), siekiant įvertinti MMP inhibitorių aktyvumą nustatant narkotikų inhibuoti proteoglikanų iš sąnario kremzlės išsiskyrimą po injekcijos į žmogaus stromelezina triušio kelio sąnario.

Nors rezultatų, gautų atliekant modeliuotą osteoartrito eksperimentą, rezultatai gali būti netinkamas potencialaus DMOAD vertinimas, pagrindinių studijų metu svarbus vaidmuo tenka moterų osteoartrozės modeliui. Galutinis sprendimas dėl farmakologinių agentų veiksmingumo žmonių ligų gydymui gali būti atliekamas tik po trečiosios klinikinių tyrimų stadijos žmonėms.