Eksperymentalne modelowanie choroby zwyrodnieniowej stawów u zwierząt

K.R.N. Pritzkera (1994) określonego modelu doświadczalnym dowolnej choroby u zwierząt jako „jednorodnej grupy zwierząt, w przypadku których nie jest dziedziczną, naturalnie nabyte lub eksperymentalnie wywołane procesem biologicznym jest przedmiotem badań naukowych, że jeden lub kilka parametrów, typu choroby u ludzi.” Choroba zwyrodnieniowa modele zwierzęce są przydatne do badania ewolucji zmian strukturalnych w tkankach stawowych w celu ustalenia, w jaki sposób różne czynniki ryzyka inicjują lub przyczynić się do powstania tych zmian, jak również do dokonania oceny środków terapeutycznych stosowanych. Należy pamiętać, że choroba zwyrodnieniowa - choroba nikt tkanki - chrząstki i wszystkich tkanek stawu, w tym kości podchrząstkowej, błony maziowej, menisku, ścięgien, mięśni i okołostawowych zakończeń nerwów doprowadzających, które znajdują się zarówno na zewnątrz jak i wewnątrz torebki stawowej. Prowadzone badania środków farmakologicznych w modelach zwierzęcych skupić się przede wszystkim na ich wpływ na chrząstki stawowej. W modelach doświadczalnych jest niemożliwe do oceny Głównym objawem choroby zwyrodnieniowej stawów u ludzi - ból stawów. Jednocześnie w symulacji choroby zwyrodnieniowej stawów u zwierząt nie bierze pod uwagę szereg istotnych czynników, które przyczyniają się do rozwoju i progresji choroby zwyrodnieniowej stawów (na przykład pionowa pozycja ciała, osłabienie mięśni okołostawowych i in.).

Oczywiście najbardziej oczywistym modelem choroby jest ten, który ma największe podobieństwo do zmian w chorobie zwyrodnieniowej stawów. Najciekawsze modele osteoarthrosis u zwierząt przedstawiono w kategoriach badań nad skutecznością DMOAD (leków modyfikujących OA modyfikujących przebieg choroby). Pomimo faktu, że wiele leków w tej grupie zapobiega lub spowalnia progresję doświadczalnie indukowanej lub spontanicznej choroby zwyrodnieniowej stawów u zwierząt, badając ich działanie u ludzi, wszystkie okazały się nieskuteczne.

Modele choroby zwyrodnieniowej stawów u zwierząt

Mechanizm modelowania	Rodzaj zwierząt	Indukowanie czynnika / środka	Źródło
Spontaniczne zapalenie kości i stawów	Świnki morskie	Wiek / nadwaga	Bendele AM i wsp., 1989
	Myszy STR / ORT, STR / INS	Predyspozycje genetyczne	The Gupta EP i wsp., 1993 Dunham J. I wsp., 1989 Dunham J. I wsp., 1990
	Czarna mysz C57	Predyspozycje genetyczne	OkabeT., 1989 StabescyR. I wsp., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM i wsp., 1990
	Myszy	Mutacja kolagenu II	GarofaloS. I wsp., 1991
	Myszy	Mutacja kolagenu IX	NakataK. I in., 1993
	Psy	Dysplazja stawu biodrowego	SmaleG. I wsp., 1995
	Naczelne	Predyspozycje genetyczne	Alexander CJ, 1994 Carlson CS etal., 1994 ChateauvertJ.M. I wsp., 1990
Chemicznie wywołana choroba zwyrodnieniowa stawów	Kurczaki	Iodoacetate in / s *	Kalbhen DA, 1987
	Króliki	Papain in / s	MarcelonG. I wsp., 1976 CoulaisY. I wsp., 1983 CoulaisY. I wsp., 1984
	Świnki morskie	Papain in / s	TanakaH. I wsp., 1992
	Psy	Chymopapain in / s	Leipold HR i wsp., 1989
	Myszy	Papain in / s	Van der Kraan PM i wsp., 1989
	Myszy	Kolagenaza w / z	Van der Kraan PM i wsp., 1989
	Myszy	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995
	Króliki	Hipertoniczny roztwór NaCl	VasilevV. Etal .. 1992
Fizyczne (chirurgiczne) osteoartrozy indukcji ruchu	Psy	Przecięcie więzadła krzyżowego przedniego (jednostronnego)	Marshall JL i wsp., 1971 Brandt KD, 1994
	Psy	Przecięcie więzadła krzyżowego przedniego (obustronnego)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Króliki	Krzyż więzadła krzyżowego przedniego	Christensen SB, 1983 VignonE. I wsp., 1991
	Owce	Meniskektomia	Ghosh P. I wsp., 1993
	Króliki	Meniskektomia	FamA.G. I wsp., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Świnki morskie	Meniskektomia	Bendele AM, 1987
	Świnki morskie	Myoektomia	ArseverC.L, BoleG.G., 1986 LaytonM.W. I wsp., 1987 Dedrick DK i wsp., 1991
	Króliki	Kontuzja rzepki	OegemaT.RJ, i wsp., 1993 MazieresB. I wsp., 1990
	Króliki	Immobilizacja	Langenskiold A. I wsp., 1979 Videman, 1982, 1982
	Psy	Immobilizacja	Howell DS i wsp., 1992 Ratcliffe A. I wsp., 1994 Palmoski M., Brandt KD, 1981
	Psy	Odnowa z kolejnym przecięciem więzadła krzyżowego przedniego	VilenskyJA i in., 1994

* in / s - intraarticularly.

Fizycznie i chemicznie indukowane modele choroby zwyrodnieniowej stawów są obecnie bardzo popularne, ale raczej odzwierciedlają procesy obserwowane w przypadku wtórnego zapalenia kości i stawów u ludzi niż w idiopatycznych. Alternatywą dla nich są modele spontanicznego zapalenia kości i stawów dwunożnych naczelnych i czworonożnych zwierząt.

Niektórzy autorzy bardzo sceptycznie odnoszą się do modelowania choroby zwyrodnieniowej stawów u zwierząt ogólnie. Tak więc, według MEJ Billinghama (1998), zastosowanie modeli do wykrywania leków modyfikujących osteoartrę jest "... Kosztowną przygodą".

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

Modele spontanicznego zapalenia kości i stawów

Praktycznie wszystkie linie wsobne myszy rozwijają osteoartrozy o różnym stopniu nasilenia i lokalizacji. Największą częstość występowania choroby zwyrodnieniowej stawów i najcięższego przebiegu choroby obserwuje się u myszy STR / ORT i STR / INS. Wśród myszy STR / ORT choroba występuje częściej, u mężczyzn jest bardziej dotkliwa niż u kobiet. Pierwotne uszkodzenie chrząstki stawowej rozwija się w środkowej części płytki piszczelowej. Założono, że pojawienie się zmiany w chrząstce rzepki poprzedza mieszania, jednak RG Evans i inni (1994) i S. Collins i inni (1994) stwierdzili, że u wszystkich myszy z tym uszkodzenia linii chrzęstnej opracowany do 11 miesięcy, ale nie na wszystkich wykrytych przemieszczenia rzepki . Ci sami autorzy stwierdzili, że zmiany w chrząstce stawowej u myszy STR / ort linii często poprzedzone chondrocytów, osteoblastów komórek metaplazji ścięgien i więzadeł wokół dotkniętych stawów kolanowych, co wskazuje na pierwszeństwo tych zmian w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawów w tym modelu. Możliwe jest, że pierwotne zwapnienia więzadeł i ścięgien zmiany nacisku mechanicznego w śródstawowym konstrukcji i dalszych zmian w chrząstce stawowej odzwierciedlają próbę utrzymać normalne obciążenie złącza. W odróżnieniu od modelu z zastosowaniem świnek morskich i makaków degeneracji chrząstki, którego poprzedza zmiany podchrząstkowej kości u myszy linii STR / ORT STR i / INS subchondralna rozsiane pojawia się później.

Zaletą tego modelu choroby zwyrodnieniowej stawów jest niewielki rozmiar zwierząt, który wymaga minimalnego wydatku testowego środka farmakologicznego. Jednak rozmiar jest również wadą, ponieważ biochemiczna, patohistologiczna analiza chrząstki jest trudna u myszy.

Badanie А.М. Bendele, JE Hulman (1988), A.M. Bendela i współpracownicy (1989), jak również SCR Meacock et al (1990), poświęcony badaniu historii naturalnej choroby zwyrodnieniowej spontanicznej u świnek morskich, nasiliły zainteresowanie tym modelu choroby. Od 13 miesiąca życia wszystkie samce świnek morskich linii Dunkin Hurtley mają zwyrodnienie chrząstki stawowej. Podobne zmiany u samic pojawiają się nieco później i mają łagodniejszy charakter. W wieku 1 roku obserwuje się całkowitą utratę chrząstki stawowej w kłykcie przyśrodkowym kości udowej i tarczy piszczeli. Zwiększenie masy ciała świni morskich Dunkin Hurtley pogłębia przebieg choroby, a zmniejszenie masy ciała do 900 gi mniej poprawia przebieg choroby zwyrodnieniowej stawów. W wieku 8 tygodni zmiany w kości podchrzęstnej są już obserwowane w tym modelu, tj. Ten ostatni poprzedza uszkodzenie chrząstki. Zmiany w więzadłach krzyżowych stawów kolanowych mogą przyspieszyć przebudowę tkanki kostnej.

Spontaniczne zapalenie kości i stawów rozwija się u małp rezus i makaka jawajskiego. Bardzo ważną przewagą naczelnych nad innymi zwierzętami wykorzystywanymi do stworzenia eksperymentalnego modelu choroby zwyrodnieniowej stawów jest dwunóg. Choroba rozwija się u osób w średnim / starszym wieku. Wczesne odkrycia histologiczne są zgrubieniem kości podchrzęstnej z następową artykulacją chrząstki stawowej w przyśrodkowej płytce kości bollibeli. Później płyta boczna jest zaangażowana w ten proces. Warto zauważyć, że zwyrodnienie chrząstki stawowej zaczyna się rozwijać dopiero po osiągnięciu grubości kości podchrzęstnej 400 μm. Wzrost częstości występowania i nasilenia choroby zwyrodnieniowej stawów u makaków występuje wraz z wiekiem, ale na te parametry nie ma wpływu płeć i masa ciała. Do tej pory modele zapalenia kości i stawów u naczelnych nie były wykorzystywane do badania skuteczności DMOAD.

Modele fizycznie (chirurgicznie) wywołane chorobą zwyrodnieniową stawów

Modele choroby zwyrodnieniowej stawów, oparte na chirurgicznie indukowanym obluzowaniu stawów kolanowych, zmieniające nacisk mechaniczny na nich, są najczęściej stosowane u psów i królików. Najczęściej stosowanym modelem jest przecięcie więzadła krzyżowego u psów. W przypadku tworzenia modelu chirurgicznego zapalenia kości i stawów królików, stosując operację przecięcia z wycięciem więzadeł krzyżowych i wiązadła pobocznego przyśrodkowego lub bez częściowego lub całkowitego łąkotki chirurgiczne menisku łzowego. Świnki morskie opisują modele chirurgiczne choroby zwyrodnieniowej stawów, powstałe w wyniku krzyżowania więzadeł krzyżowych i pobocznych, częściowej łąkotki. Częściowa meniscactomy u świnek morskich prowadzi do powstawania osteofitów przez 2 tygodnie i nadmiernego zwyrodnienia chrząstki stawowej przez 6 tygodni.

Do niedawna modelu zapalenia kości i stawów u psów, które rozwijają się po przekroczeniu przedniego więzadła krzyżowego, sceptyczne wobec braku owrzodzenia chrząstki i znacznej progresji choroby obserwowane w chorobie zwyrodnieniowej stawów u ludzi. JL Marshall i S. - E. Olsson (1971) stwierdzili, że zmiany w tkankach stawów kolanowych u psów były praktycznie takie same jak te zarejestrowane bezpośrednio po 2 latach od operacji. Autorzy sugerują, że parametry mechaniczne (na przykład zwłóknienie torebki stawowej i tworzenia kostne) stabilizacji nieuporządkowany stawu po zabiegu i zapobiega dalszej progresji zniszczeniem chrząstki stawowej. Zasugerowano również, że model ten należy uznać za model uszkodzenia i naprawy chrząstki, a nie model choroby zwyrodnieniowej stawów. Jednak wyniki badań przeprowadzonych przez KD Brandt et al (1991), który jest już badał dynamikę zmian w tkankach kolana, destabilizacji przez przecięcie więzadła krzyżowego przedniego, obalił założenie poprzednich autorów.

S.A. McDevitt'a i współpracowników (1973, 1977) stwierdzili, że w pierwszych dniach po przekroczeniu więzadła zwiększa syntezę proteoglikanów w chrząstce stawowej chondrocytów. W ciągu 64 tygodni po indukcji niestabilności chirurgicznej o grubości chrząstki stawu kolanowego była większa niż normalnie, chociaż biochemiczne, metaboliczne i zmiany histologiczne nich odpowiadają w chorobie zwyrodnieniowej stawów. To pogrubienie chrząstki było związane ze zwiększoną syntezą proteoglikanów i ich wysokim stężeniem w chrząstce stawowej. Za pomocą rezonansu magnetycznego (MPT), ME Adams i KD Brandt, (1991) wykazali, że po przekroczeniu więzadła chrząstki przerost utrzymywane przez 36 miesięcy w czasie jest postępująca utrata chrząstki stawowej, tak, że po upływie 45 miesięcy znacznie z powierzchni stawowych pozbawionych chrząstka. Badanie morfologiczne chrząstki 54 miesiące po operacji potwierdziło wyniki MRI. Zatem M.E. Adams i KD Brandt (1991) wykazali, że chirurgicznie wywołana niestabilność stawów kolanowych u psów można uznać za model OA.

Zjawisko hipertroficznej naprawy chrząstki stawowej dobrze ilustruje opisany powyżej model choroby zwyrodnieniowej stawów u psów. Wiadomo jednak, że zjawisko to jest nieodłączne nie tylko dla niego. Przerost chrząstki stawowej, która miała charakter reparatywny, został po raz pierwszy opisany u pacjentów z zapaleniem kości i stawów EGL Bywaters (1937), a później LC Johnson. Jest również wykryć w innych modelach zapalenia kości i stawów u królików - po częściowym łąkotki (Vignon E. I wsp., 1983), u makaków rezusów chrząstki przerost rozwija się spontanicznie.

Opis Data patogenezie koncentruje się głównie na postępującą „utraty” chrząstki, ale autorzy często wychodzą jej zagęszczenie i zwiększoną syntezę proteoglikanów, co odpowiada faza homeostazy stabilizowany choroby zwyrodnieniowej stawów. Podczas tej fazy naprawa chrząstki rekompensuje jej utratę i może utrzymywać staw w stanie funkcjonalnym przez długi czas. Jednak tkanki naprawcze często nie może poradzić sobie z upoważnionym naprężenia mechaniczne, jak ma to miejsce zdrowej chrząstki, co prowadzi do niemożności utrzymania normalnego składu matrycy chondrocytów i zmniejszają syntezę proteoglikanów. Kończy się ostatni etap choroby zwyrodnieniowej stawów.

Badanie artropatii Sharko doprowadziło do pojawienia się metody neurogennego przyspieszenia modelowania chirurgicznie wywołanej choroby zwyrodnieniowej stawów. Artropatii charakteryzuje się ciężką zniszczenia stawów, sformułowania „mysz”, wysięk do stawu, więzadła niestabilności, tworzenie się nowej kości i chrząstki w stawie. Ogólna koncepcja patogenezie artropatią (neurogenny) jest przerwany, sygnał czujnikowy z proprioceptors nocyceptorów i kończyn w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Aby przyspieszyć postęp choroby zwyrodnieniowej stawów wywołanego przez przecięcie więzadła krzyżowego przedniego u psów przed zabiegiem lub wycięciu działać gangliyektomiyu nerwów unerwiających przegub, co prowadzi do powstania nadżerek chrząstki już w pierwszym tygodniu po zabiegu. Interesujące jest, że nowa DMOAD diacereiny okazały się być skuteczne, gdy stosuje się w powolnej postępującej (neurologicznie nienaruszonych) modelach zapalenia kości i stawów, ale choroby zwyrodnieniowej neurogennym przyspieszonego lek eksperymentalny był nieskuteczny.

Podsumowując, należy stwierdzić, że nie jest możliwe, aby w pełni ocenić tożsamość eksperymentalnym modelu choroby zwyrodnieniowej stawów i choroby zwyrodnieniowej stawów u ludzi, ponieważ etiologia i patogeneza dokładnych mechanizmów choroby nie zostały dotychczas wyjaśnione. Jak wspomniano wcześniej, głównym zadaniem stosowania eksperymentalnych modeli choroby zwyrodnieniowej stawów u zwierząt jest ich wykorzystanie do oceny skuteczności nowych leków, głównie grupy "modyfikujących przebieg choroby". Nie można również określić prawdopodobieństwa, że wyniki leczenia zwierząt będą zbieżne z wynikami zastosowania eksperymentalnego środka farmakologicznego u ludzi. NS Doherty et al (1998) koncentruje się na istotnych różnic między rodzajami zwierząt wykorzystywanych do modelowania choroby zwyrodnieniowej stawów, jeśli chodzi o różnym rozwoju patologii różnych neuroprzekaźników, receptorów, enzymów, co prowadzi do tendencyjnego ekstrapolacji aktywności terapeutycznej nowych leków stosowanych u zwierząt na człowieka . Przykładem jest wysoka skuteczność NLPZ w modelowaniu zapalnego zapalenia stawów u gryzoni. Doprowadziło to do ponownej oceny skuteczności NLPZ u ludzi, która prostaglandyny nie odgrywają zasadniczą rolę w patogenezie tej choroby, które grają u gryzoni i skuteczność kliniczna NLPZ ogranicza się do leczenia objawów zamiast modyfikacji choroby.

Jednocześnie niedoszacowanie nowych środków farmakologicznych w badaniu ich skuteczności w modelach zwierzęcych może prowadzić do utraty potencjalnie skutecznych środków terapeutycznych u ludzi. Na przykład sole złota, penicylamina, chlorochina i sulfasalazyna, które mają pewien wpływ na leczenie reumatoidalnego zapalenia stawów, są absolutnie nieskuteczne w przypadku zwierząt wykorzystywanych do badań przesiewowych leków przeciwreumatycznych.

W przeciwieństwie do zwierząt symulowane odpowiedzi pacjenta z zapaleniem kości i stawów i leczeniu zapalenia kości i stawów DMOAD zależy w dużej mierze od kolagenazy - enzymu, który uważa się za aktywny udział w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawów. U szczurów, z symulowanym OA często inhibitory śródmiąższowej kolagenazy (kolagenaza 1 lub metaloproteinazy macierzy (MMP) -1), a homolog ludzkiej kolagenazy-1 u szczurów nie da się znaleźć, być może, nie istnieje. Zatem specyficzne inhibitory ludzkiej kolagenazy-1 nie będą wykazywać skuteczności terapeutycznej u gryzoni z doświadczalnym zapaleniem kości i stawów. Większość inhibitorów MMP powstałych do tej pory, nie-selektywne i dlatego hamowania kolagenazy-3 (MMP-13) udział w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawów u gryzoni doświadczalnej. Ponadto badania wykazały, NRA Beeley et al (1994), JMP Freije i inni (1994), kolagenazy-3 jest wyrażona w ludzkiej chrząstki stawowej u pacjentów z zapaleniem kości i stawów, i może odgrywać rolę w patogenezie choroby.

Można założyć, że te mediatory, receptory lub enzymy odgrywają podobną rolę w patogenezie symulowanej choroby zwyrodnieniowej stawów u konkretnego zwierzęcia iu ludzi. Przykładem jest zdolność chemotaktyczna leukotrienu B4, która jest taka sama u ludzi, myszy i królików, ale aktywność antagonistów tej biologicznie czynnej substancji między gatunkami zwierząt jest 1000 razy inna. Aby uniknąć takich niedokładności w eksperymentach, konieczne jest stworzenie metod umożliwiających badanie właściwości farmakodynamicznych in vivo. Na przykład można badać wpływ dowolnych substancji na aktywność egzogennych enzymów lub ludzkich mediatorów. Technika ta była stosowana V Ganu et al (1994) w celu oceny aktywności inhibitorów MMP o określenia zdolności leków do hamowania uwalniania proteoglikanów z chrząstki po wstrzyknięciu ludzki stromelezina stawu kolanowego królika.

Chociaż wyniki uzyskane w symulowanym eksperymencie z chorobą zwyrodnieniową stawów mogą prowadzić do nieprawidłowej oceny potencjalnego DMOAD, model osteoarthrosis u zwierząt odgrywa ważną rolę w podstawowych badaniach. Ostateczna decyzja dotycząca skuteczności środków farmakologicznych w leczeniu chorób u ludzi może zostać podjęta dopiero po trzeciej fazie badań klinicznych u ludzi.