Modelarea experimentală a osteoartritei la animale

CRN Pritzker (1994) , este definit un model experimental al oricărei boli la animale ca „grup omogen de animale în care există o moștenită, dobândită în mod natural sau a unui proces biologic indusă experimental este supus cercetării științifice, că unul sau mai mulți parametri similari cu boala la om.“ Modelele Osteoartrita animale sunt utile pentru studierea evoluției schimbărilor structurale în țesuturile comune pentru a determina modul în care diverși factori de risc care le inițiază sau contribuie la apariția acestor modificări, precum și pentru evaluarea măsurilor terapeutice aplicate. Trebuie reamintit faptul că osteoartrita - o boală fără un țesut - cartilaj, și toate țesuturile articulare afectate, inclusiv subcondral osoase, sinoviala, menise, ligamente, mușchi periarticulare și terminațiile nervoase aferente care se află atât în afara și în interiorul capsulei articulare. Studiile in curs de agenti farmacologice in modelele animale se concentrează în principal pe efectul lor asupra cartilajului articular. În modele experimentale, este imposibil de a evalua principalul simptom al osteoartritei la om - durere la nivelul articulațiilor. În același timp , în simularea osteoartritei la animale nu ia în considerare o serie de factori importanți care contribuie la dezvoltarea si progresia osteoartritei ( de exemplu, poziția verticală a corpului, slăbiciune mușchilor periarticulare și altele.).

Desigur, cel mai evident model al bolii este cel care are cea mai mare asemănare cu schimbările în osteoartrita umană. Cele mai interesante modele de osteoartroză la animale sunt prezentate în termenii studiilor privind eficacitatea DMOAD (boala care modifică medicamentele OA). În ciuda faptului că un număr de medicamente din acest grup împiedică sau încetinește progresia osteoartritei induse experimental sau spontan la animale, atunci când studiază efectele lor la om, toate s-au dovedit ineficiente.

Modele de osteoartrita la animale

Mecanism de modelare	Un fel de animale	Factor / agent inductor	Sursă
Osteoartrita spontană	Guineea porcilor	Vârsta / excesul de greutate	Bendele AM et al., 1989
	Șoareci STR / ORT, STR / INS	Predispoziția genetică	Gupta EP și colab., 1993 Dunham J. Et al., 1989, Dunham J. Et al., 1990
	C57 mouse-ul negru	Predispoziția genetică	OkabeT., 1989 StabescyR. Et al., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM și colab., 1990
	Soareci	Colagen II mutație	GarofaloS. Et al., 1991
	Soareci	Colagen IX mutație	NakataK. Et al, 1993
	Câini	Sold displazie	SmaleG. Et al., 1995
	Primate	Predispoziția genetică	Alexander CJ, 1994 Carlson CS et al., 1994 ChateauvertJ.M. Et al., 1990
Osteoartrita indusă chimic	Pui	Iodoacetat in / s *	Kalbhen DA, 1987
	Iepuri	Papa in / s	MarcelonG. și colab., 1976 CoulaisY. și colab., 1983 CoulaisY. și colab., 1984
	Guineea porcilor	Papa in / s	TanakaH. Et al., 1992
	Câini	Chimopapain in / s	Leipold HR et al., 1989
	Soareci	Papa in / s	Van der Kraan PM și colab., 1989
	Soareci	Colagenază în / cu	Van der Kraan PM și colab., 1989
	Soareci	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995
	Iepuri	Soluție de NaCl hipertonică	VasilevV. Etal .. 1992
Osteoartrita invazivă chirurgicală (chirurgicală)	Câini	Intersecția ligamentului cruciat anterior (unilateral)	Marshall JL et al., 1971 Brandt KD, 1994
	Câini	Intersecția ligamentului cruciat anterior (bilateral)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Iepuri	Cruce ligament cruce anterior	Christensen SB, 1983, VignonE. Et al., 1991
	Oaie	Meniskэktomiya	Ghosh P. Et al., 1993
	Iepuri	Meniskэktomiya	FamA.G. Et al., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Guineea porcilor	Meniskэktomiya	Bendele AM, 1987
	Guineea porcilor	Mioektomiya	ArseverC.L, BoleG.G., 1986, LaytonM.W. Et al., 1987, Dedrick DK et al., 1991
	Iepuri	Conturul patelelui	OegemaT.RJ, et al., 1993 MazieresB. Et al., 1990
	Iepuri	Imobilizare	Langenskiold A. și colab., 1979, Videman, 1982, 1982
	Câini	Imobilizare	Howell DS et al., 1992 Ratcliffe A. și colab., 1994 PalmoskiM., Brandt KD, 1981
	Câini	Denervare cu intersecția ulterioară a ligamentului cruciat anterior	VilenskyJA et al., 1994

* in / s - intraarticular.

Modele fizice și chimice induse de osteoartroză sunt foarte populare în prezent, dar reflectă mai degrabă procesele observate în osteoartrita secundară la om decât la cele idiopatice. O alternativă la acestea sunt modelele de osteoartrită spontană în primate bipedice și animale cvadruplu.

Unii autori sunt foarte sceptici în ceea ce privește modelarea osteoartritei la animale în general. Deci, potrivit MEJ Billingham (1998), utilizarea modelelor pentru descoperirea medicamentelor modificatoare de osteoartrite este o "aventură costisitoare".

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

Modele de osteoartrita spontană

Practic toate liniile consangvinizate de șoareci dezvoltă osteoartroză variată de severitate și localizare. Cea mai mare incidență a osteoartritei și desigur, cea mai severa a bolii a fost observată la șoareci linii STR / ORT și STR / INS. Dintre șoarecii STR / ORT, boala este mai frecventă, este mai gravă la bărbați decât la femele. Leziunea primară a cartilajului articular se dezvoltă în partea mediană a plăcii tibiei. Sa presupus că apariția modificărilor cartilajului patelei precede amestecare, cu toate acestea RG Evans et al (1994) și S. Collins și colab (1994) au descoperit că toți șoarecii din acest cartilaj daune linie dezvoltat la 11 luni, dar nu a fost detectat deloc deplasare patelar . Aceiași autori au constatat ca modificarile cartilajului articular la șoareci linii STR / ORT adesea precedat de metaplazia celulelor-condrocitelor osteoblastice a tendoanelor si ligamentelor din jurul articulatiilor genunchiului afectate, ceea ce indică prioritatea acestor schimbări în patogeneza osteoartritei la acest model. Este posibil ca calcifiere primar al ligamentelor și tendoanelor schimbă presiune mecanică asupra structurilor intraarticulari și alte modificări cartilajului articular reflectă încercarea de a menține sarcina normală pe articulația. Spre deosebire de modelele folosind porci și macacii guineea, a caror degenerare cartilaj precede schimbari in osul subcondral la șoareci linii STR / ORT și STR / INS subchondral scleroză apare mai târziu.

Avantajul acestui model de osteoartrită este dimensiunea redusă a animalelor, care necesită o cheltuială minimă a agentului farmacologic de testare. Cu toate acestea, dimensiunea este, de asemenea, un dezavantaj, deoarece analiza biochimică, cartilagia pathohistologică este dificilă la șoareci.

Research А.М. Bendele, JE Hulman (1988), A.M. Bendel si colegii (1989), precum și SCR Meacock et al (1990), dedicat studiului istoriei naturale a osteoartritei spontane la cobai, intensificat interesul pentru acest model de boală. De la vârsta de 13 luni, toți cobaiii de cobai din linia Dunkin Hurtley au degenerarea cartilajului articular. Modificări similare la femele apar oarecum mai târziu și au un caracter mai blând. La vârsta de 1 an, se constată o pierdere completă a cartilajului articular în condilul medial al femurului și al plăcii tibiei. Creșterea greutății corporale a porcilor marini Dunkin Hurtley agravează evoluția bolii și o scădere a greutății corporale de până la 900 g și o îmbunătățire mai mică a cursului osteoartritei. La vârsta de 8 săptămâni, modificările în osul subchondral sunt deja observate în acest model, adică aceasta din urmă precede deteriorarea cartilajului. Schimbările în ligamentele cruciate ale articulațiilor genunchiului pot accelera remodelarea țesutului osos.

Osteoartrita spontană se dezvoltă la maimuțele rhesus și cynomolgus. Un avantaj foarte important al primatelor față de alte animale folosite pentru a crea un model experimental de osteoartrită este biped. Boala se dezvoltă la persoane de vârstă medie / înaintată. Primele descoperiri histologice sunt o îngroșare a osului subchondral, urmată de fragmentarea cartilajului articular pe placa mediană a osului bolilebian. Ulterior, placa laterală este implicată în proces. Este de remarcat că degenerarea cartilajului articular începe să se dezvolte numai după ce grosimea osului subchondral ajunge la 400 μm. Creșterea prevalenței și severității osteoartritei la macaci are loc odată cu vârsta, dar acești parametri nu sunt afectați de sex și greutate corporală. Pana in prezent, modelele de osteoartrita la primate nu au fost folosite pentru a studia eficacitatea DMOADs.

Modele de osteoartrită indusă fizic (chirurgical)

Modelele de osteoartrita, bazate pe relaxarea chirurgicală a articulațiilor genunchiului, schimbarea presiunii mecanice asupra acestora, sunt cele mai des folosite la câini și iepuri. Cel mai utilizat model este intersecția ligamentului cruciat la câini. La crearea unui model chirurgical al iepurilor osteoartritei folosind operație printr-o intersecție cu excizia ligamentelor si ligamentului colateral sau fără, The meniscectomie parțială sau totală, meniscul lacrimale chirurgicale. Porcii de guinee descriu modele chirurgicale de osteoartrită, create prin traversarea ligamentelor cruciate și colaterale, meniscectomie parțială. Meniscactomia parțială la cobai duce la formarea osteofiturilor timp de 2 săptămâni și degenerarea excesivă a cartilajului articular timp de 6 săptămâni.

Până de curând un model de osteoartrita la câini care se dezvoltă după trecerea ligamentului incrucisat anterior, sceptic in absenta ulcerație a cartilajului si progresia semnificativa a bolii observate la osteoartrita la om. JL Marshall, și S. - E. Olsson (1971) a constatat că modificările în țesuturile articulației genunchiului la câini după 2 ani dupa operatie aproape nu diferite de înregistrat imediat după aceea. Autorii au sugerat ca factori mecanici (de exemplu, fibroza capsulei articulare și formarea de osteofite) stabilizează dezordonată după intervenția chirurgicală articulației genunchiului și pentru a preveni progresia în continuare a distrugerii cartilajului articular. De asemenea, sa sugerat ca acest model să fie considerat un model de deteriorare și reparare a cartilajelor, și nu un model de osteoartrită. Cu toate acestea, rezultatele cercetărilor efectuate de KD Brandt et al (1991), care este mai studiat dinamica schimbărilor în țesuturi ale genunchiului, destabilizată de intersecția ligament incrucisat anterior, a respins presupunerea autorilor anteriori.

SA McDevitt si colegii (1973, 1977), a constatat că, în primele zile după trecerea ligamentelor crește sinteza proteoglican de condrocite a cartilajului articular. Pe parcursul celor 64 de săptămâni după inducerea de instabilitate chirurgicală a grosimii articulației genunchiului cartilaj a fost mai mare decât în mod normal, deși modificări biochimice, metabolice și histologice corespund în ea celor din osteoartrita. Această îngroșare a cartilajului asociate cu sinteza crescută de proteoglicani și concentrația lor ridicată în cartilajului articular. Folosind imagistica prin rezonanta magnetica (MPT), ME Adams și KD Brandt (1991) a arătat că, după trecerea ligamentelor hipertrofia cartilajelor mentinut timp de 36 luni, în viitor, există o pierdere progresivă a cartilajului, astfel încât după 45 de luni de mult a suprafețelor articulare lipsite cartilaj. Examinarea morfologică a cartilajului la 54 de luni după operație a confirmat rezultatele RMN. Astfel, M.E. Adams și KD Brandt (1991) au arătat că instabilitatea indusă chirurgical a articulației genunchiului la câini poate fi considerat un model al OA.

Fenomenul reparării hipertrofice a cartilajului articular este bine ilustrat prin modelul de osteoartrită descris mai sus la câini. Cu toate acestea, se știe că acest fenomen este inerent nu numai pentru el. Hipertrofia cartilajului articular, reparativă în natură, a fost descrisă pentru pacienții cu osteoartrita EGL Bywaters (1937) și mai târziu LC Johnson. De asemenea, este detectată în alte modele de osteoartrita - la iepuri după o meniscectomie parțială (Vignon E. și colab., 1983), macacii rhesus cartilaj hipertrofie se dezvoltă în mod spontan.

Data descrierea patogenezei este axat în principal pe „pierderea“ progresiva a cartilajului, dar autorii ignoră deseori îngroșarea și sinteza crescută de proteoglicani, care corespunde fazei homeostatic stabilizat osteoartrita. În timpul acestei faze, repararea cartilajului compensează pierderea și poate menține articulația într-o stare funcțională pentru o perioadă lungă de timp. Dar tesutul reparatorie de multe ori nu poate face față stresului său mandatat mecanic așa cum o face cartilajului articular sănătos, ceea ce duce la incapacitatea de a menține compoziția normală matrice condrocitelor și reduce sinteza de proteoglicani. Se dezvoltă stadiul final al osteoartritei.

Studiul Charcot Artropatia a condus pentru a accelera metoda de simulare a neurogene osteoartritei indus chirurgical. Artropatia Charcot este caracterizată prin distrugerea articulației severe, articula „soareci“, revărsat în comun, instabilitatea ligamentelor, formarea de os nou si cartilaj in comun. Conceptul general al patogenezei Charcot artropatie (neurogen) este întreruptă, semnalele de detecție de la proprioceptori și nociceptori membrele în sistemul nervos central (SNC). Pentru a accelera progresia osteoartritei induse de intersecția ligamentului incrucisat anterior la câini înainte de intervenția chirurgicală sau excizia opera gangliyektomiyu nervului inervează comun, ceea ce duce la apariția eroziuni ale cartilajului deja în prima săptămână după intervenția chirurgicală. Interesant, noul diacereinei DMOAD sa dovedit a fi eficiente atunci când sunt utilizate în lent progresive (neural intacte) modele osteoartrita, dar cu osteoartrita accelerata neurogena medicament experimental a fost ineficient.

În concluzie, trebuie remarcat faptul că este imposibil să se evalueze pe deplin identitatea unui model experimental de osteoartrita si osteoartrita la om, deoarece etiologia și patogeneza mecanismelor exacte ale bolii, până în prezent nu a fost elucidat. Așa cum sa menționat mai devreme, obiectivul principal de a folosi modele experimentale de osteoartrita la animale este de a le utiliza pentru a evalua eficacitatea noilor medicamente, în principal, de „modificare a bolii.“ Probabilitatea cum rezultatele tratamentului unui animal va coincide cu rezultatele agentului farmacologic experimental la om, de asemenea, nu poate fi determinată. NS Doherty și colab (1998), sa concentrat asupra diferențelor semnificative între tipurile de animale utilizate pentru modelarea osteoartritei, în ceea ce privește diferite de dezvoltare a patologiei diferitelor neurotransmițători, receptori, enzime, ceea ce duce la o extrapolare părtinitoare a activității terapeutice a unor noi medicamente utilizate la animale la om . Un exemplu este eficiența ridicată a AINS în modelarea artritei inflamatorii la rozătoare. Acest lucru a dus la o reevaluare a eficacității AINS la om, care prostaglandine nu joacă un rol fundamental în patogeneza bolii, care se joacă la rozătoare, și eficacitatea clinică a AINS este limitată la tratarea simptomelor, mai degrabă decât modificarea bolii.

În același timp, subestimarea agenților farmacologici noi în studiul eficienței lor în modele animale poate duce la pierderea unor agenți terapeutici potențial eficienți la oameni. De exemplu, săruri de aur, penicilamină, clorochină, sulfasalazină, având un anumit efect în tratamentul artritei reumatoide nu este complet eficient la animale, care este folosit pentru screening medicamente anti-reumatice.

Spre deosebire de răspunsul animal simulat al pacientului cu osteoartrita si tratamentul osteoartritei DMOAD depinde în mare măsură de colagenaza - o enzimă care este considerat a fi implicat activ in patogeneza osteoartritei. La rozătoare cu simulate OA găsi adesea inhibitori ai colagenazei interstițiale (colagenaza-1 sau matrice metaloproteinaza (MMP) -1), dar homologului colagenazei-1 uman la rozătoare nu poate fi găsit, probabil, nu există. Astfel, inhibitorii specifici ai colagenazei-1 umane nu vor prezenta eficacitate terapeutică la rozătoare cu osteoartrita experimentală. Majoritatea inhibitorilor MMP create până în prezent, neselectiv și, prin urmare, inhibă colagenaza-3 (MMP-13), implicat în patogeneza osteoartritei experimentale la rozătoare. Mai mult, studiile au arătat NRA Beeley et al (1994), JMP Freije al (1994), colagenaza-3 este exprimată în cartilajul articular uman la pacientii cu osteoartrita, si poate juca un rol în patogeneza bolii.

Se poate presupune că acești mediatori, receptori sau enzime joacă un rol similar în patogeneza osteoartritei simulate la un anumit animal și la om. Un exemplu este abilitatea chemotactic leucotriena B4, care este un om, șoarece și iepure este considerat a fi la fel, dar activitatea antagoniștilor substanței active variază între specii de animale de 1000 de ori. Pentru a evita astfel de inexactități în experimente, este necesar să se creeze metode care să permită investigarea farmacodinamicii in vivo. De exemplu, se poate studia efectul oricărei substanțe asupra activității enzimelor exogene sau a mediatorilor umani. Această tehnică a fost aplicată V Ganu et al (1994) , pentru a evalua activitatea inhibitorilor MMP prin determinarea capacității medicamentelor de a inhiba eliberarea de proteoglicani cartilajului articular după injectarea în stromelezina uman articulația genunchiului de iepure.

Deși rezultatele obținute în experimentul osteoartritei simulate pot conduce la o evaluare incorectă a DMOAD potențial, modelul de osteoartroză la animale joacă un rol important în studiile de bază. Decizia finală privind eficacitatea agenților farmacologici în tratamentul bolilor umane se poate face numai după a treia fază a studiilor clinice la om.