Експериментално моделирање остеоартритиса код животиња

К.Р.Н. Притзкер (1994) дефинисали експериментални модел било које болести код животиња као "хомогену групу животиња у којој постоји наследна, природно стечена или експериментално индукован биолошки процес подлеже научних истраживања, те један или више параметара као болест код људи." Остеоартритис животињски модели су корисни за проучавање еволуције структурних промена у заједничким ткивима да се утврди како различити фактори ризика они покрећу, или доприносе настанку ових промена, као и за процену терапијске мере примењене. Мора се запамтити да остеоартритис - болест нико ткива - хрскавица, а сви захваћеног зглоба ткива, укључујући субцхондрал костију, синовије, менискуса, лигамената, мишића периартикуларно и нервних завршетака који леже унутар и изван заједничког капсуле. Текуће студије фармаколошких агенса код животињских модела углавном фокусирају на њиховом утицају на зглобне хрскавице. У експерименталним моделима немогуће је проценити главни симптом остеоартритиса код људи - болове у зглобовима. У исто време у симулацији остеоартритиса код животиња не узима у обзир велики број важних фактора који доприносе развоју и напредовању остеоартритиса (нпр, вертикални положај тела, слабост мишића периартикуларно и други.).

Наравно, најочигледнији модел болести је онај који има највећу сличност са променама у хуманом остеоартритису. Најинтересантнији модели остеоартрозе код животиња представљени су у погледу студија о ефикасности ДМОАД-а (лекови који модификују болести ОА лекова). Упркос чињеници да одређени број лекова у овој групи спречава или успорава прогресију експериментално индуковане или спонтане остеоартритис код животиња, када проучавају своје ефекте код људи, сви су се показали неефикасним.

Модели остеоартритиса код животиња

Механизам за моделирање	Врста животиња	Индуцирање фактора / агенса	Извор
Спонтани остеоартритис	Гвинејске свиње	Аге / Овервеигхт	Бенделе АМ етал., 1989
	Мишеви СТР / ОРТ, СТР / ИНС	Генетска предиспозиција	Гупта ЕП и сар., 1993 Дунхам Ј. Ет ал., 1989 Дунхам Ј. Етал., 1990
	Црни миш Ц57	Генетска предиспозиција	ОкабеТ., 1989 СтабесциР. Ет ал., 1993 Такахама А. 1990 ван дер Краан ПМ и сар., 1990
	Мишеви	Колаген ИИ мутација	ГарофалоС. Етал., 1991
	Мишеви	Колаген ИКС мутација	НакатаК. Етал, 1993
	Пси	Хип дисплазија	СмалеГ. Етал., 1995
	Приматес	Генетска предиспозиција	Алекандер ЦЈ, 1994 Царлсон ЦС ет ал., 1994 ЦхатеаувертЈ.М. Етал., 1990
Хемијски индуковани остеоартритис	Пилићи	Иодоацетат у / с *	Калбхен ДА, 1987
	Заједнице	Папаин у / с	МарцелонГ. Ет ал., 1976 ЦоулаисИ. Ет ал., 1983 ЦоулаисИ. Ет ал., 1984
	Гвинејске свиње	Папаин у / с	ТанакаХ. Етал., 1992
	Пси	Цхимопапаин ин / с	Леиполд ХР етал., 1989
	Мишеви	Папаин у / с	Ван дер Краан ПМ и сар., 1989
	Мишеви	Колагеназа у / са	Ван дер Краан ПМ и сар., 1989
	Мишеви	ТГФ-Р в / с	Ван ден Берг ВБ. 1995
	Заједнице	Хипертонски раствор НаЦл	ВасилевВ. Етал .. 1992
Физички (хируршки) индукциони-ровинг остеоартритис	Пси	Пресек предњег укрштеног лигамента (једнострани)	Марсхалл ЈЛ етал., 1971 Брандт КД, 1994
	Пси	Пресек предњег укрштеног лигамента (билатерални)	Марсхалл КВ. Чан АД, 1996
	Заједнице	Крижни предњи кружни лигамент	Цхристенсен СБ, 1983 ВигнонЕ. Етал., 1991
	Овце	Менискектомија	Гхосх П. Етал., 1993
	Заједнице	Менискектомија	ФамА.Г. Етал., 1995 Московитз РВ, Голдберг ВМ, 1987
	Гвинејске свиње	Менискектомија	Бенделе АМ, 1987
	Гвинејске свиње	Миоецтоми	АрсеверЦ.Л, БолеГ.Г., 1986 ЛаитонМ.В. Етал., 1987 Дедрицк ДК етал., 1991
	Заједнице	Контузија патела	ОегемаТ.РЈ, етал., 1993 МазиересБ. Етал., 1990
	Заједнице	Имобилизација	Лангенскиолд А. И др., 1979 Видеман, 1982, 1982
	Пси	Имобилизација	Ховелл ДС ет ал., 1992 Ратцлиффе А. И др., 1994 ПалмоскиМ., Брандт КД, 1981
	Пси	Денервација са накнадним пресечењем предњег укрштеног лигамента	ВиленскиЈА ет., 1994

* ин / с - интраартикуларно.

Физички и хемијски индуковани модели остеоартрозе су веома популарни у садашњем времену, али они боље одражавају процесе који се примећују код секундарног остеоартритиса код људи него у идиопатским. Алтернатива њима су модели спонтаног остеоартритиса код бипедалних примата и четвороструких животиња.

Неки аутори су веома скептични у вези са моделовањем остеоартритиса код животиња уопште. Дакле, према МЕЈ Биллингхам (1998), употреба модела за откривање лекова који модификују остеоартритис је "... Скупа авантура".

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

Модели спонтаног остеоартритиса

Практично све инбредне линије мишева развијају остеоартритис различите тежине и локализације. Највећа инциденција остеоартритиса и најтежих токова болести примећена је код СТР / ОРТ и СТР / ИНС мишева. Међу СТР / ОРТ мишима, болест је чешћа, она је озбиљнија код мушкараца него код жена. Примарно оштећење зглобне хрскавице развија се у медијалном делу плоче тибије. Претпостављено је да појава промена у хрскавици на пателе претходи мешања, међутим РГ Еванс ет ал (1994) и С. Цоллинс ет ал (1994) је утврдио да сви мишеви овог лине хрскавице штету развијен да 11 месеци, али нимало откривена истискивања пателлар . Исти аутори су пронашли да промене у зглобне хрскавице код мишева СТР / орт линијама често претходе хондроцита-остеобласним ћелија метаплазији од тетива и лигамената око погођених зглобова колена, што указује на приоритет ових промена у патогенези остеоартритиса у овом моделу. Могуће је да је примарни калцификација лигамената и тетива мења механички притисак на Интраартикуларна структура и даљих промена у зглобне хрскавице одражавају покушај да се одржи нормалан рад на зглобу. За разлику од модела који користе заморце и Мацакуес чије хрскавице дегенерација претходе промене у субцхондрал кости код мишева СТР / ОРТ линија и СТР / ИНС субцхондрал склерозе појави касније.

Предност овог модела остеоартритиса је мала величина животиња, која захтева минималну потрошњу тест фармаколошког агенса. Међутим, величина је такође недостатак, јер је биохемијска, патохистолошка анализа хрскавице тешка код мишева.

Ресеарцх А.М. Бенделе, ЈЕ Хулман (1988), А.М. Бендел и сарадници (1989), као и СЦР Меацоцк ет ал (1990), посвећена проучавању историје природе спонтаног остеоартритиса код замораца, интензивиране интерес у овом моделу болести. Од 13 година старости, све мушке морске свиње Дункин Хуртлеи линије имају дегенерацију зглобне хрскавице. Сличне промене код жена изгледају нешто касније и имају блажи карактер. У узрасту од 1 године, у медијалном кондилу фемур и плочи тибије примећује се потпуни губитак крвних судова. Повећана телесна тежина марине свиноклинии Дункин Хуртлеи погоршава редукцију тежине болести и тела мање од 900 г и побољшава ток остеоартритиса. У старости од 8 недеља, промене у субхондралној кости већ су примећене у овом моделу, тј. Они претходи оштећењу хрскавице. Промене у крижним лигаментима коленских зглобова могу убрзати преобликовање коштаног ткива.

Спонтани остеоартритис се развија код руса и циномолгус мајмуна. Веома важна предност примата код других животиња која се користе за креирање експерименталног модела остеоартритиса је бипед. Болест се развија код појединаца средње / старости. Рани хистолошки налази су згушњавање субхондралне кости и накнадне артикулације зглобне хрскавице на медијалној плочи боллибске кости. Касније, бочна плоча је укључена у процес. Важно је напоменути да дегенерација зглобне хрскавице почиње да се развија тек након што дебљина субхондралне кости достигне 400 μм. Повећање преваленције и озбиљности остеоартритиса код макака се дешава са узрастом, али на ове параметре не утичу пол и телесна тежина. До сада, модели остеоартритиса у приматима нису коришћени за проучавање ефикасности ДМОАД-а.

Модели физичког (хируршки) индукованог остеоартритиса

Модели остеоартритиса, на основу хируршки изазваног отпуштања коленских зглобова, промене механичког притиска на њих, најчешће се користе код паса и зечева. Најчешће коришћени модел је пресјек крижаног лигамента код паса. Приликом креирања хируршку модела остеоартритиса зечева користе операцију раскрсници са исецања укрштене лигаменте и медијални колатерални лигамент или без, у делимичном или потпуном менисцецтоми, хируршке суза менискуса. Гвинејске свиње описују хируршке моделе остеоартритиса, створене преласком крижних и колатералних лигамената, делимичном менискетомијом. Деломична менискакомија код замораца доводи до формирања остеофита у трајању од 2 недеље и прекомерне дегенерације зглобне хрскавице у току 6 недеља.

Донедавно моделу остеоартритиса код паса који развијају после преласка предње укрштене везе, скептични у одсуству улцерација хрскавице и значајног напредовања болести уочена у остеоартритиса код људи. ЈЛ Марсхалл и С. - Е. Олссон (1971) установили су да су промене у ткивима коленских зглобова код паса практично иста као и она која су забележена непосредно након 2 године након операције. Аутори предложили да механичке факторе (нпр фиброзе заједничког капсуле и формирање остеофити) стабилизује дисордерли после зглоба колена операције и спречавање даљег напредовања уништења зглобне хрскавице. Такође је предложено да се овај модел сматра моделом оштећења и поправке хрскавице, а не модела остеоартритиса. Међутим, резултати истраживања које је спровео КД Брандт ет ал (1991), која је дуже проучава динамику промена у ткивима колена, дестабилизацију пресеком антериор цруциате лигамент, одбацио претпоставку претходних аутора.

С.А. МцДевитт и колеге (1973, 1977) је утврдио да је у првим данима након преласка укрштене лигаменте повећава синтезу протеогликана хондроцити зглобне хрскавице. Током 64 недеља после индукције хируршке нестабилности дебљине колено хрскавице био већи од нормалног, иако биохемијских, метаболичке и хистолошке промене у њима одговарају онима у остеоартритиса. Ова задебљање хрскавице повезаног са повећаном синтезом протеогликане и њихове високе концентрације у зглобне хрскавице. Користећи магнетну резонанцу (МПТ) МЕ Адамс и Соотношение Брант (1991) показали су да је након преласка укрштене лигаменте хрскавице хипертрофију одржава за 36 месеци у будућности постоји прогресиван губитак хрскавице, тако да после 45 месеци много од зглобних површина, лишене хрскавица. Морфолошки преглед хрскавице 54 месеца након операције потврдио је резултате МРИ. Тако, М.Е. Адамс и КД Брандт (1991) су показали да хируршки индуковане нестабилност зглоба колена у паса може сматрати модел ОА.

Феномен хипертрофног поправљања зглобне хрскавице добро илуструје горе описани модел остеоартритиса код паса. Међутим, познато је да је ова појава инхерентна не само њему. Хипертрофија зглобне хрскавице, која је била репаративна по природи, први пут је описана код пацијената са остеоартритисом ЕГЛ Биватерс (1937), а касније и ЛЦ Јохнсоном. Такође је детектована у другим моделима остеоартритиса - код зечева након делимичног менисцецтоми (Вигнон Е. Ет ал, 1983.), резус макаки хрскавице хипертрофију развија спонтано.

Датум опис патогенези је усмерена углавном на прогресивну "губитак" од хрскавице, али аутори често превиде своју задебљања и повећану синтезу протеогликане, који одговара хомеостатичка фаза стабилизовала остеоартритис. Током ове фазе, поправка хрскавице надокнађује губитак и може дуго времена одржавати зглоб у функционалном стању. Али поправних ткиво често не може носити са својом мандат механичком стресу јер чини здраву зглобне хрскавице, што доводи до немогућности да одржавају нормалну композицију хондроцита матрице и смањују синтезу протеогликане. Коначна фаза остеоартритиса се развија.

Истраживање Схаркоове артропатије довело је до појаве методе неурогичног убрзања моделирања хируршки индукованог остеоартритиса. Цхарцот артропатија карактерише тешким разарања зглобова, артикулисати "мишеве", излива у заједнички, лигамената нестабилност, формирање нове кости и хрскавице у зглобу. Општи концепт патогенези Цхарцот артропатију (неурогеним) прекине, сензорске сигнале од проприоцептори и ноцицептора удовима у централном нервном систему (ЦНС). Да се убрза напредовање остеоартритиса изазване пресеку предњег укрштеног лигамента у паса пре операције или ексцизија раде ганглииектомииу нерв иннерватинг зглоба, што доводи до појаве хрскавице ерозија већ у првој недељи после операције. Занимљиво, нови ДМОАД диацереин испоставило ефикасним када се користи у споро напредује (неуролошки нетакнутих) остеоартритиса модела, али са неурогеним убрзаним остеоартритисом експериментални лек био неефикасан.

У закључку, треба напоменути да је немогуће да се у потпуности процени идентитет експерименталном моделу остеоартритиса и остеоартритиса код људи, јер је етиологија и патогенеза тачно механизама болести до сада није расветљена. Као што је раније речено, главни задатак кориштења експерименталних модела остеоартрозе код животиња је њихова употреба за процјену ефикасности нових лијекова, углавном групе "модификације болести". Вероватноћа да се резултати третмана животиње подударају са резултатима коришћења експерименталног фармаколошког средства код људи такође се не може одредити. НС Дохерти ет ал (1998) фокусиран на значајним разликама између типова животиња које се користе за моделирање остеоартритиса, у смислу различитог развоја патологије различитих неуротрансмитера, рецептора, ензима, што доводи до пристрасног екстраполацијом терапеутске активности нових лекова који се користе код животиња човеку . Пример је велика ефикасност НСАИД-а у моделирању запаљеног артритиса код глодара. Ово је довело до преиспитивања ефикасности НСАИД код људи, што простагландини не играју фундаменталну улогу у патогенези болести, коју играју у глодара, и клиничка ефикасност НСАИЛ је ограничена на лечење симптома умјесто модификацију болести.

Истовремено, потцењивање нових фармаколошких агенаса у проучавању њихове ефикасности код животињских модела може довести до губитка потенцијално ефикасних терапијских средстава код људи. На пример, соли злата, пенициламина, хлорокин, сулфасалазин, које има одређену ефекат у лечењу реуматоидног артритиса није потпуно ефикасна код животиња, који се користе за скрининг антиреуматике.

За разлику од животиња симулирати одговором пацијената са остеоартритис и третманом остеоартритис ДМОАД у многоме зависи од колагеназе - ензим који се верује да се активно укључе у патогенези остеоартритиса. Код глодара са симулираним ОА често инхибиторе интерстицијалном колагеназе (колагеназе-1 или матрикс металопротеиназа (ММП) -1), али хомолог хумане колагеназе-1 у глодара не могу наћи, можда и не постоји. Према томе, специфични инхибитори хуманог коллагеназе-1 неће показати терапеутску ефикасност код глодара са експерименталним остеоартритисом. Већина инхибитора ММП створених до данас, неселективни и стога инхибирају колагеназе-3 (ММП-13) укључени у патогенези експерименталног остеоартритиса код глодара. Штавише, студије су показале НРА Беелеи ет ал (1994), ЈМП Фреије ет ал (1994), колагеназе-3 изражава у људском зглобне хрскавице код пацијената са остеоартритиса, а може играти улогу у патогенези болести.

Може се претпоставити да ови медијатори, рецептори или ензими играју сличну улогу у патогенези симулираног остеоартритиса код одређене животиње и код људи. Пример је способност хемотактично леукотриена Б4, што је човек, миш и зец се сматра исти, али активност антагониста активне супстанце варира између врста животиња 1000 пута. Да би се избегле такве нетачности у експериментима, неопходно је створити методе које омогућавају истраживање фармакодинамике ин виво. На пример, може се проучити утицај било које супстанце на активност егзогених ензима или људских медијатора. Ова техника је примењена В Гану ет ал (1994) да се процени активност инхибитора ММП одређивањем способности лекова да инхибирају ослобађање протеогликане из зглобне хрскавице после ињектирања хуман стромелезина зглоба раббит колена.

Иако резултати добијени у симулираном експерименту остеоартритиса могу довести до неправилне процене потенцијалног ДМОАД, модел остеоартрозе код животиња игра важну улогу у основним студијама. Коначна одлука о ефикасности фармаколошких средстава у лечењу људских болести може се урадити тек након треће фазе клиничких испитивања код људи.