Eksperimentāls osteoartrīta modelēšana dzīvniekiem

K.R.N. Pritzker (1994) definē eksperimentālu modeli jebkuru slimību dzīvniekiem kā "viendabīgās grupas dzīvniekiem, kuru tur ir iedzimta, protams ieguvis vai eksperimentāli izraisīto bioloģisks process ir pakļauta zinātniskiem pētījumiem, ka viena vai vairākas parametri ir līdzīgi slimības cilvēkiem." Osteoartrīts dzīvnieku modeļi ir noderīgas pētot evolūciju strukturālo izmaiņu kopīgajos audos, lai noteiktu, cik dažādi riska faktori, tie uzsāk vai veicina rašanos šīm izmaiņām, kā arī izvērtētu terapeitiskos pasākumus piemēro. Jāatceras, ka , osteoartrīts - slimība neviens audu - skrimšļi, un visi skarto locītavu audos, arī subchondral kaulu, sinovijā, menisku, saišu, periartikulāri muskuļiem un centrtieces nervu galiem, kas atrodas gan ārpuses un iekšpuses kopīgā kapsulā. Pastāvīgie farmakoloģisko līdzekļu pētījumi dzīvnieku modeļos galvenokārt ir saistīti ar to ietekmi uz locītavu skrimšļiem. Par eksperimentāliem modeļiem nav iespējams novērtēt osteoartrīta galveno simptomu cilvēkiem - locītavu sāpes. Tajā pašā laikā simulāciju osteoartrīta dzīvniekiem netiek ņemti vērā vairāki svarīgi faktori, kas veicina attīstību un progresēšanu osteoartrīta (piemēram, vertikālais stāvoklis ķermeņa, vājums periartikulāri muskuļiem un citi.).

Protams, visaktīvākais slimības modelis ir tas, kas visvairāk ir līdzīgs cilvēka osteoartrīta izmaiņām. Visinteresantākie osteoartrozes modeļi dzīvniekiem tiek prezentēti pētījumos par DMOAD (slimību modificējošo OA zāļu) efektivitāti. Neskatoties uz to, ka vairāki šajā grupā ietilpstošie medikamenti dzīvnieku audzēju profilaksei vai spontānai osteoartrīta profilaksei vai palēnināšanai, pētot to ietekmi uz cilvēkiem, visi izrādījās neefektīvi.

Osteoartrīta modeļi dzīvniekiem

Modelēšanas mehānisms	Dzīvnieku veids	Inducējošais faktors / aģents	Avots
Spontāns osteoartrīts	Jūrascūciņas	Vecums / lieko svaru	Bendele AM et al., 1989
	Peles STR / ORT, STR / INS	Ģenētiskā predispozīcija	Gupta EP et al., 1993 Dunham J. Et al., 1989 Dunham J. Et al., 1990
	Melna peles C57	Ģenētiskā predispozīcija	OkabeT., 1989 StabescyR. Et al., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM et al., 1990
	Pelēm	Kolagēna II mutācija	GarofaloS etal., 1991
	Pelēm	Kolagēna IX mutācija	NakataK. Etal, 1993
	Suņi	Gūžas displāzija	SmaleG etal., 1995
	Primāti	Ģenētiskā predispozīcija	Alexander CJ, 1994 Carlson CS et al., 1994 ChateauvertJ.M. Etal., 1990
Ķīmiski inducēts osteoartrīts	Cāļi	Jodoacetāts in / s *	Kalbhen DA, 1987
	Truši	Papain in / s	MarcelonG. Et al., 1976 CoulaisY. Et al., 1983 CoulaisY. Et al., 1984
	Jūrascūciņas	Papain in / s	TanakaH etal., 1992
	Suņi	Chymopapain in / s	Leipold HR et al., 1989
	Pelēm	Papain in / s	Van der Kraan PM et al., 1989
	Pelēm	Collagenase in / with	Van der Kraan PM et al., 1989
	Pelēm	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995
	Truši	Hipertoniskais NaCl šķīdums	VasilevV. Etal .. 1992
Fizikālais (ķirurģiskais) indukcijas radošais osteoartrīts	Suņi	Priekšējās krustojošās saites krustojums (vienpusējs)	Marshall JL et al., 1971 Brandt KD, 1994
	Suņi	Priekšējās krustojošās saites krustojums (divpusējs)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Truši	Krusta priekšējās krustveida saites	Christensen SB, 1983 VignonE. Etal., 1991
	Aitas	Meniskektomija	Ghosh P. Et al., 1993
	Truši	Meniskektomija	FamA.G. Etal., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Jūrascūciņas	Meniskektomija	Bendele AM, 1987
	Jūrascūciņas	Myoektomija	ArseverC.L, BoleG.G., 1986 LaytonM.W. Etal., 1987 Dedrick DK et al., 1991
	Truši	Purngala kontūzija	OegemaT.RJ, etal., 1993 MazieresB. Etal., 1990
	Truši	Imobilizācija	Langenskiold A. Et al., 1979 Videman, 1982, 1982
	Suņi	Imobilizācija	Howell DS et al., 1992 Ratcliffe A. Et al., 1994 PalmoskiM., Brandt KD, 1981
	Suņi	Denervation ar sekojošu krustveida saišu krustojumu	VilenskyJA et al., 1994

* in / s - intraartikularly.

Fiziski un ķīmiski izraisīta modelis osteoartrīta ir ļoti populāri brīdī, bet tie varētu atspoguļot procesus, kas notiek sekundārā osteoartrīta cilvēkiem nekā idiopātiskas. Alternatīva tiem ir spontāna osteoartrīta modeļi divpadsmito primātu un četrkodolu dzīvniekiem.

Daži autori ir ļoti skeptiski par osteoartrīta modelēšanu dzīvniekiem kopumā. Tādējādi, saskaņā ar MEJ Billingham (1998), izmantošanas modeļus atklātības modificēšana osteoartrīta narkotikas ir "... Dārga Gamble."

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

Spontānā osteoartrīta modeļi

Praktiski visos inbreda līnijās pelēm attīstās dažāda smaguma un lokalizācijas osteoartrīts. Vislielākais osteoartrīta un vissmagākās slimības gaitas biežums novērojams STR / ORT un STR / INS pelēm. Starp STR / ORT pelēm slimība ir biežāk sastopama, vīriešiem tā ir smagāka nekā sievietēm. Galvenais bojājums locītavām skrimšļiem attīstās stilba kaula plāksnes vidusdaļā. Tika pieņemts, ka izskats izmaiņām skrimšļa no ceļa skriemelis rakstīt pirms jaukšanas tomēr RG Evans et al (1994) un S. Collins et al (1994) atklāja, ka visas peles šīs līnijas skrimšļa bojājumu izstrādāta, lai 11 mēnešu laikā, bet ne visiem atklātajiem pārvietošanas Patellar . Tie paši autori atklāja, ka izmaiņas locītavu skrimšļa pelēm STR / ORT līnijās bieži vien pirms hondrocītu-osteoblastisko šūnu metaplāziju ar cīpslu un saišu ap skartajām ceļa locītavas, kas norāda, ka prioritāte šo izmaiņu patoģenēzē osteoartrīta šo modeli. Tas ir iespējams, ka galvenais pārkaļķošanās saišu un cīpslu maina mehānisku spiedienu uz locītavā struktūru un turpmākām izmaiņām locītavu skrimšļa atspoguļo mēģinājumu uzturēt normālu slodzi uz locītavu. Atšķirībā modeļos izmanto jūrascūciņas un makakus, kuru skrimšļa deģenerācija pirms izmaiņas subchondral kauliem pelēm STR / ORT līnijas un STR / INS subchondral skleroze parādās vēlāk.

Šī osteoartrīta modeļa priekšrocība ir nelielais dzīvnieku izmērs, kas prasa testa farmakoloģiskā līdzekļa minimālos izdevumus. Tomēr izmērs ir arī trūkums, jo pelēm bioķīmiskā, patohistoloģiskā skrimšļa analīze ir sarežģīta.

Pētījumi А.М. Bendele, JE Hulman (1988), A.M. Bendel un kolēģi (1989), kā arī SCR Meacock et al (1990), kas veltīta pētījumu dabas vēstures spontānas osteoartrīta jūrascūciņām, pastiprināta interese par šo slimību modeli. Kopš 13 mēnešu vecuma, visām Dunkin Hurtley līnijas vīriešu kārtas jūrascūciņām ir locītavu skrimšļa deģenerācija. Līdzīgas izmaiņas mātītēs parādās nedaudz vēlāk un ir maigākas. Vienu gadu vecumā salikta skrimšļa pilnīga zudums vērojams augšstilba mediālā kondīlā un stilba kaula plāksnē. Dunkin Hurtleja jūras cūku ķermeņa masas palielināšanās pastiprina slimības gaitu, un ķermeņa masas samazināšanās līdz 900 g un mazāk uzlabo osteoartrīta gaitu. 8 nedēļu vecumā šajā modelī jau ir novērotas subkondrāļa kaula izmaiņas, t.i. Pēdējais pirms skrimšļa bojājumiem. Ceļa locītavas krustveida saišu izmaiņas var paātrināt kaulaudu pārveidošanu.

Spontāns osteoartrīts attīstās rezos un ziemeļvētras pērtiķos. Ļoti svarīga priekšrocība primāti pār citiem dzīvniekiem, ko izmanto, lai izveidotu eksperimentālu modeli osteoartrīts ir biped. Slimība attīstās vidējā / vecuma indivīdos. Agrīni histoloģiski konstatējumi ir subhondrālo kaulu sabiezēšana, pēc tam locītavu skrimšļa locītavu veidošanos šķidruma kaula mediālā plāksnē. Vēlāk sānu plāksne ir iesaistīta procesā. Jāatzīmē, ka locītavu skrimšļa deģenerācija sāk attīstīties tikai pēc tam, kad subhondrāla kaula biezums sasniedz 400 μm. Osteoartrīta izplatības un smaguma palielināšanās makakos notiek ar vecumu, bet šie rādītāji neietekmē dzimumu un ķermeņa masu. Līdz šim osteoartrīta modeļi primāti nav izmantoti, lai pētītu DMOAD efektivitāti.

Fiziski (ķirurģiski) inducēta osteoartrīta modeļi

Modelis osteoartrīta, pamatojoties uz ķirurģiski izraisītu vaļīgumu ceļgala, mainot mehānisku spiedienu uz viņiem, visbiežāk lieto suņiem un trušiem. Visplašāk izmantotais modelis ir krustveida saišu krustojums suņiem. Veidojot ķirurģisku modeli osteoartrīta trušiem, izmantojot darbību, krustojumā ar krusteniskās saites izgriešana un mediālā nodrošinājuma saišu vai bez, daļēju vai pilnīgu meniscectomy, ķirurģiskas asaru menisks. Gvinejas cūkas raksturo osteoartrīta ķirurģiskos modeļus, kas izveidoti, šķērsojot krustojumu un nodrošinājuma saites, daļēju meniskektomiju. Daļēja meniskaktocija jūrascūciņos noved pie osteofītu veidošanās 2 nedēļas un pārmērīga locītavu skrimšļa deģenerācija 6 nedēļas.

Līdz nesen modeli osteoartrīta gadījumā suņiem, kas attīstās pēc šķērsošanas anterior krusteniskās saites, skeptisko bez čūlas skrimšļu un ievērojamu slimības progresēšanu novērota osteoartrīta cilvēkiem. JL Marshall, un S. - E. Olsson (1971) atklāja, ka izmaiņas audos ceļa locītavas suņiem pēc 2 gadiem pēc operācijas gandrīz neatšķiras no reģistrējies tūlīt pēc tam. Autori norādīja, ka mehāniski faktori (piemēram, fibroze kopīgās kapsulas un veidošanās osteophytes) stabilizēt nekārtīgi pēc ceļa locītavas operācijas un novērst tālāku progresēšanu iznīcināšanu locītavu skrimšļa. Tika arī ierosināts šo modeli uzskatīt par skrimšļa bojājumu modeli un remontu, nevis par osteoartrīta modeli. Tomēr pētījumu rezultāti, ko KD Brandt et al (1991), kas ir ilgāks pētīja dinamiku izmaiņas audos no ceļa, destabilizējot krustošanās priekšējā krusteniskās saites veica, atspēkoja pieņēmumu iepriekšējo autoru.

S.A. MCDEVITT un kolēģi (1973, 1977), konstatēts, ka pirmajās dienās pēc šķērsošanas krusteniskās saites palielinās GAG sintēzi hondrocītos no locītavu skrimšļa. 64 nedēļas pēc indukcija ķirurģiskas nestabilitāte ceļa locītavas skrimšļa biezuma laikā bija lielāks nekā parasti, lai gan tajā bioķīmiskās, vielmaiņas un histoloģiskās izmaiņas atbilst tiem, osteoartrīts. Šī sabiezējums no skrimšļa, kas saistīta ar paaugstinātu sintēzi proteoglikānu un augstās koncentrācijas locītavu skrimšļa. Izmantojot magnētiskās rezonanses attēlveidošanu (MPT), ME Adams un KD Brandt (1991) parādīja, ka pēc tam, kad, šķērsojot krusteniskās saites skrimšļa hipertrofija uzturēta 36 mēnešiem nākotnē ir progresīva zaudējums skrimšļa, tā, ka pēc 45 mēnešiem, daudz no locītavu virsmām, kam nav skrimslis. Morfoloģiskā skrimšļa izmeklēšana 54 mēnešus pēc operācijas apstiprināja MR rezultātus. Tādējādi M.E. Adams un KD Brandt (1991) rāda, ka ķirurģiski izraisītu nestabilitāte ceļa locītavas suņiem var uzskatīt par modeli OA.

Skeleta skrimšļa hipertrofiska remonta fenomenu labi ilustrē iepriekš aprakstītais osteoartrīta modelis suņiem. Tomēr ir zināms, ka šī parādība ir raksturīga ne tikai tai. Zarnu skrimšļa hipertrofija, kas bija reparatīva dabā, vispirms tika aprakstīta pacientiem ar osteoartrītu EGL Bywaters (1937) un vēlāk LC Johnson. Tas ir arī atklāta citās modeļos osteoartrīta - trušiem pēc daļējas meniscectomy (Vinjons E. Et al, 1983)., Rēzus makakas skrimslis hipertrofiju attīstās spontāni.

Datums apraksts patoģenēzē ir vērsta galvenokārt uz pakāpenisku "zaudējumu" no skrimšļa, taču autori bieži aizmirst savu sabiezēšana un palielinātu sintēzi proteoglikānu, kas atbilst uz homeostatiskos fāze stabilizējās osteoartrīts. Šajā posmā skrimšļa remonts kompensē tā zaudējumus un var ilgstoši uzturēt locītavu funkcionālā stāvoklī. Bet reparative audu bieži vien nevar tikt galā ar savu pilnvaroto mehāniskai iedarbībai, jo tas dara veselīgus locītavu skrimšļus, kas noved pie nespējas uzturēt normālu hondrocītu matricas sastāvu un samazinātu sintēzi proteoglikānu. Attīstās osteoartrīta pēdējais posms.

Sharko artropātijas izpēte noveda pie ķirurģiski inducēta osteoartrīta modelēšanas neirogeniskā paātrinājuma metodes parādīšanās. Šarko artropātijas raksturo smagu locītavu bojājumus, formulēt "peles", izsvīduma realizēja, locītavu, saišu nestabilitāti, veidojot jaunu kaulu un skrimšļiem ietvaros locītavu. Vispārējā jēdziens patoģenēzē Šarko artropātijas (neirogēnu) tiek pārtraukta, sensoru signālus no proprioceptors un nociceptori ekstremitāšu centrālās nervu sistēmas (CNS). Lai paātrinātu progresēšanu osteoartrīta, ko izraisa krustošanās priekšējā krusteniskās saites suņiem pirms operācijas vai izgriešanas darboties gangliyektomiyu nervu innervating locītavu, kas noved pie izskatu skrimšļu eroziju jau pirmajā nedēļā pēc operācijas. Interesanti, ka jaunais DMOAD diacerein izrādījās efektīva, ja izmanto lēni progresējoša (neurologically neskartu) osteoartrīta modeļiem, bet ar neirogēnu paātrināto osteoartrītu eksperimentālās narkotikas bija neefektīva.

Noslēgumā jāatzīmē, ka nav iespējams pilnībā novērtēt identitāti eksperimentālā modelī osteoartrīta un osteoartrīta cilvēkiem, jo etioloģija un patoģenēzi precīzu mehānismu slimības līdz šim nav noskaidrota. Kā minēts iepriekš, galvenais mērķis, izmantojot eksperimentālus modeļus osteoartrīta dzīvniekiem ir izmantot tos, lai novērtētu efektivitāti jaunu narkotiku, galvenokārt no "groza slimību." Varbūtība, kā ārstēšanas dzīvnieka rezultāti sakrīt ar eksperimentālās farmakoloģisko aģents cilvēkam rezultātiem, arī nevar noteikt. NS Dohertija et al (1998) ir vērsta uz būtiskām atšķirībām starp veidiem, ko izmanto modelēšanas osteoartrīta dzīvniekiem, attiecībā uz dažādu attīstības patoloģijas dažādu neirotransmiteri, receptoriem, fermenti, kas noved pie aizspriedumainas ekstrapolācijas terapeitisko darbību jaunu medikamentu izmantotajiem dzīvniekiem uz cilvēku . Kā piemēru var minēt NSPL augstu efektivitāti, iezīmējot iekaisīgo artrītu grauzējiem. Tas ir novedis pie pārvērtēšanu efektivitātes NPL cilvēkiem, kas nav ir izšķiroša nozīme patoģenēzē slimības, ko viņi spēlē grauzējiem prostaglandīnu, un klīniskā efektivitāte NPL tikai ārstē simptomus, nevis slimības modifikācijas.

Tajā pašā laikā jaunu farmakoloģisko aģentu nepietiekama novērtēšana, pētot to efektivitāti dzīvnieku modeļos, var izraisīt potenciāli efektīvu terapeitisku līdzekļu zudumu cilvēkiem. Piemēram, zelta sāļus, penicilamīnu, hlorhinīns, sulfasalazīns, kam ir zināma efektu reimatoīdā artrīta ārstēšanā nav pilnībā efektīvs dzīvniekiem, kas tiek izmantots, lai skrīninga pretreimatisma narkotikas.

Atšķirībā no dzīvnieku simulēta no pacienta atbildes reakcijas ar osteoartrīts un osteoartrīts DMOAD ārstēšana lielā mērā atkarīgs kolagenāzi - fermentu, kas, domājams, ir aktīvi iesaistīties patoģenēzē osteoartrīts. Grauzējiem ar simulētās OA bieži atrast inhibitorus intersticiālu kolagenāzes (kollagenâze-1 vai matrices metālproteināzes (MMP) -1), bet homolog cilvēka kolagenāzes-1 grauzējiem nevar atrast, iespējams, tā neeksistē. Tādējādi īpašie cilvēka kolagēzes-1 inhibitori neliecina par terapeitisko efektivitāti grauzējiem ar eksperimentālu osteoartrītu. Lielākā daļa no MMP inhibitoru, kas izveidoti, lai datumu, non-selektīvs un tādēļ inhibēt kollagenâze-3 (MMP-13), kas iesaistītas patoģenēzē eksperimentālā osteoartrīta grauzējiem. Turklāt pētījumi rāda, VPI Beeley et al (1994), JMP Freije et al (1994), kolagenāzes-3 izsaka cilvēka locītavu skrimšļa pacientiem ar osteoartrītu, un var būt nozīme patoģenēzē slimības.

Var pieņemt, ka šiem mediatoriem, receptoriem vai fermentiem ir līdzīga loma simulētā osteoartrīta patoģenēzē konkrētā dzīvniekā un cilvēkiem. Piemērs ir leikotriēna B4 ķīmaktīvā spēja, kas ir vienāda cilvēkiem, pelēm un trušiem, bet šīs bioloģiski aktīvās vielas antagonistu aktivitāte starp dzīvnieku sugām ir 1000 reizes atšķirīga. Lai izvairītos no šādām neprecizitātēm eksperimentos, ir nepieciešams izveidot metodes, kas ļauj pētīt farmakodinamiku in vivo. Piemēram, var pētīt jebkuru vielu iedarbību uz eksogēno fermentu vai cilvēka starpnieku darbību. Šī metode ir piemērota V Ganu et al (1994), lai novērtētu darbību MMP inhibitoru nosakot spēju narkotiku inhibēt atbrīvošanu proteoglikānu no locītavu skrimšļa pēc injekcijas cilvēka stromelezina trusis ceļa locītavas.

Neskatoties uz to, ka simulētā osteoartrīta eksperimenta laikā iegūtie rezultāti var izraisīt nepareizu potenciālā DMOAD novērtēšanu, pamatpētījumos būtiska nozīme ir dzīvnieku osteoartrozes modeļiem. Galīgo lēmumu par farmakoloģisko līdzekļu efektivitāti cilvēku slimību ārstēšanā var izdarīt tikai pēc trešā klīnisko pētījumu posma cilvēkiem.