Modellizzazione sperimentale dell'osteoartrite negli animali

CRN Pritzker (1994) ha definito un modello sperimentale di qualsiasi malattia in animali come "gruppo omogeneo di animali in cui v'è un ereditata, naturalmente acquisito o sperimentalmente indotta processo biologico è soggetto alla ricerca scientifica, che uno o più parametri simili a malattie negli esseri umani." modelli osteoartrite animali sono utili per studiare l'evoluzione dei cambiamenti strutturali nei tessuti articolari per determinare come i vari fattori di rischio che avviano o contribuiscono alla nascita di questi cambiamenti, così come per la valutazione delle misure terapeutiche applicate. Va ricordato che osteoartrosi - una malattia nessuno tessuto - cartilagine, e tutti i tessuti articolari colpite, comprese le ossa, sinovia, menisco, legamenti, muscoli periarticolari subcondrale e terminazioni nervose afferenti che si trovano sia all'esterno e all'interno della capsula articolare. Gli studi in corso di agenti farmacologici in modelli animali si concentrano principalmente sul loro effetto sulla cartilagine articolare. In modelli sperimentali, è impossibile valutare il sintomo principale di osteoartrite negli esseri umani - dolore alle articolazioni. Allo stesso tempo, nella simulazione di osteoartrite in animali non tiene conto di una serie di importanti fattori che contribuiscono allo sviluppo e la progressione di osteoartrosi (ad esempio, la posizione verticale del corpo, debolezza dei muscoli periarticolari e altri.).

Naturalmente, il modello più ovvio della malattia è quello che ha la più grande somiglianza con i cambiamenti nell'osteoartrite umana. I modelli più interessanti di osteoartrosi negli animali sono presentati in termini di studi sull'efficacia del DMOAD (farmaci che modificano la malattia OA). Nonostante il fatto che un certo numero di farmaci in questo gruppo a prevenire lo sviluppo o rallentare la progressione di osteoartrosi sperimentalmente indotta o spontaneo in animali, lo studio delle loro azioni alla persona che sono stati inefficaci.

Modelli di osteoartrite negli animali

Meccanismo di modellizzazione	Tipo di animali	Fattore / agente inducente	Fonte
Artrosi spontanea	Porcellini d'India	Età / Sovrappeso	Bendele AM etal., 1989
	Topi STR / ORT, STR / INS	Predisposizione genetica	The Gupta EP et al., 1993 Dunham J. Etal., 1989 Dunham J. Etal., 1990
	Mouse nero C57	Predisposizione genetica	OkabeT., 1989 StabescyR. Et al., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM et al., 1990
	Topi	Mutazione del collagene II	GarofaloS. Etal., 1991
	Topi	Mutazione del collagene IX	NakataK. Etal, 1993
	Cani	Displasia dell'anca	SmaleG. Etal., 1995
	Primati	Predisposizione genetica	Alexander CJ, 1994 Carlson CS etal., 1994 ChateauvertJ.M. Etal., 1990
Artrosi chimicamente indotta	Polli	Iodoacetate in / s *	Kalbhen DA, 1987
	Conigli	Papain in / s	MarcelonG. Et al., 1976 CoulaisY. Et al., 1983 CoulaisY. Et al., 1984
	Porcellini d'India	Papain in / s	TanakaH. Etal., 1992
	Cani	Chymopapain in / s	Leipold HR etal., 1989
	Topi	Papain in / s	Van der Kraan PM et al., 1989
	Topi	Collagenasi in / con	Van der Kraan PM et al., 1989
	Topi	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995
	Conigli	Soluzione ipertonica di NaCl	VasilevV. Etal .. 1992
Osteoartrosi fisica (chirurgica) induzione-vagante	Cani	Intersezione del legamento crociato anteriore (unilaterale)	Marshall JL etal., 1971 Brandt KD, 1994
	Cani	Intersezione del legamento crociato anteriore (bilaterale)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Conigli	Legamento crociato anteriore crociato	Christensen SB, 1983 VignonE. Etal., 1991
	Pecora	Meniskэktomiya	Ghosh P. Etal., 1993
	Conigli	Meniskэktomiya	FamA.G. Etal., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Porcellini d'India	Meniskэktomiya	Bendele AM, 1987
	Porcellini d'India	Mioektomiya	ArseverC.L, BoleG.G., 1986 LaytonM.W. Etal., 1987 Dedrick DK etal., 1991
	Conigli	Contusione della rotula	OegemaT.RJ, etal., 1993 MazieresB. Etal., 1990
	Conigli	Immobilizzazione	Langenskiold A. Et al., 1979 Videman, 1982, 1982
	Cani	Immobilizzazione	Howell DS etal., 1992 Ratcliffe A. Et al., 1994 PalmoskiM., Brandt KD, 1981
	Cani	Denervazione con successiva intersezione del legamento crociato anteriore	VilenskyJA etal., 1994

* in / s - intraarticolarmente.

Il modello fisicamente e chimicamente indotto di osteoartrite sono molto popolari in questo momento, ma è probabile che riflettere i processi che si verificano in artrosi secondaria negli esseri umani che nei idiopatica. Un'alternativa a loro sono modelli di artrosi spontanea nei primati bipedi e negli animali quadrupedi.

Alcuni autori sono molto scettici sulla modellizzazione dell'osteoartrosi negli animali in generale. Quindi, secondo MEJ Billingham (1998), l'uso di modelli per la scoperta di farmaci modificanti l'osteoartrite è "... Un'avventura costosa".

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

Modelli di artrosi spontanea

Praticamente tutte le linee di topi in via di sviluppo sviluppano osteoartrosi di diversa gravità e localizzazione. La più alta incidenza di osteoartrite e il decorso più grave della malattia è osservato nei topi STR / ORT e STR / INS. Tra i topi STR / ORT, la malattia è più comune, è più grave nei maschi che nelle femmine. Il danno primario alla cartilagine articolare si sviluppa nella parte mediale della placca tibiale. Si è supposto che la comparsa di cambiamenti nella cartilagine della rotula precede la miscelazione, tuttavia RG Evans et al (1994) e S. Collins et al (1994) hanno trovato che tutti i topi di questo danno linea cartilagine sviluppate a 11 mesi, ma non a tutti rilevati spostamento rotuleo . Gli stessi autori hanno scoperto che i cambiamenti nella cartilagine articolare in topi linee STR / ORT spesso preceduti da condrociti-osteoblastica metaplasia delle cellule dei tendini e legamenti intorno alle articolazioni del ginocchio colpite, che indica la priorità di questi cambiamenti nella patogenesi della osteoartrite in questo modello. È possibile che la calcificazione primario di legamenti e tendini cambia pressione meccanica sulle strutture intrarticolari e ulteriori cambiamenti nella cartilagine articolare riflette un tentativo di mantenere il carico normale sul giunto. In contrasto con i modelli che utilizzano porcellini d'India e macachi, la cui degenerazione della cartilagine precedono cambiamenti nel osso subcondrale in topi linee STR / ORT e STR / INS sclerosi subcondrale appare più tardi.

Il vantaggio di questo modello di osteoartrite è la piccola taglia degli animali, che richiede un dispendio minimo dell'agente farmacologico di prova. Tuttavia, la dimensione è anche un inconveniente, dal momento che l'analisi della cartilagine biochimica e patologica è difficile nei topi.

Ricerca А.М. Bendele, JE Hulman (1988), A.M. Bendel ed altri (1989), così come SCR Meacock ed altri (1990), dedicati allo studio del corso naturale dell'artrosi spontanea in cavie, hanno intensificato l'interesse in questo modello della malattia. Dall'età di 13 mesi, tutte le cavie maschi della linea Dunkin Hurtley hanno degenerazione della cartilagine articolare. Cambiamenti simili nelle femmine appaiono un po 'più tardi e hanno un carattere più lieve. All'età di 1 anno, si osserva una perdita completa della cartilagine articolare nel condilo mediale del femore e nella placca della tibia. L'aumento del peso corporeo dei maiali marini di Dunkin Hurtley aggrava il decorso della malattia e una diminuzione del peso corporeo fino a 900 ge diminuisce il decorso dell'osteoartrosi. All'età di 8 settimane, i cambiamenti nell'osso subcondrale sono già osservati in questo modello, vale a dire quest'ultimo precede il danno alla cartilagine. I cambiamenti nei legamenti crociati delle articolazioni del ginocchio possono accelerare il rimodellamento del tessuto osseo.

L'osteoartrosi spontanea si sviluppa nelle scimmie rhesus e cynomolgus. Un vantaggio molto importante dei primati rispetto agli altri animali usati per creare un modello sperimentale di osteoartrite è il bipede. La malattia si sviluppa in individui di mezza / vecchiaia. I reperti istologici precoci sono un ispessimento dell'osso subcondrale, seguito dalla frammentazione della cartilagine articolare nella placca mediale dell'osso bollylebic. Successivamente, la piastra laterale è coinvolta nel processo. È interessante notare che la degenerazione della cartilagine articolare inizia a svilupparsi solo dopo che lo spessore dell'osso subcondrale raggiunge 400 μm. L'aumento della prevalenza e della gravità dell'osteoartrosi nei macachi si verifica con l'età, ma questi parametri non sono influenzati dal sesso e dal peso corporeo. Fino ad ora, i modelli di osteoartrite nei primati non sono stati utilizzati per studiare l'efficacia dei DMOAD.

Modelli di osteoartrosi fisicamente (chirurgicamente) indotta

I modelli di osteoartrite, basati sulla mobilizzazione indotta chirurgicamente delle articolazioni del ginocchio, cambiando la pressione meccanica su di essi, sono più spesso utilizzati nei cani e nei conigli. Il modello più utilizzato è l'intersezione del legamento crociato nei cani. Quando si crea un modello chirurgico di conigli osteoartrite mediante operazione un'intersezione con asportazione di legamenti crociati e il legamento collaterale mediale o senza, la meniscectomia parziale o totale, menisco lacrima chirurgiche. Le cavie descrivono modelli chirurgici di osteoartrosi, creati dall'attraversamento dei legamenti crociato e collaterale, meniscectomia parziale. Meniscattomi parziali nelle cavie portano alla formazione di osteofiti per 2 settimane e degenerazione eccessiva della cartilagine articolare per 6 settimane.

Fino a poco tempo un modello di osteoartrite in cani che sviluppano dopo aver attraversato il legamento crociato anteriore, scettico in assenza di ulcerazioni della cartilagine e significativo la progressione della malattia osservata in osteoartrite negli esseri umani. JL Marshall e S. - E. Olsson (1971) hanno riscontrato che i cambiamenti nei tessuti delle articolazioni del ginocchio nei cani erano praticamente identici a quelli registrati immediatamente dopo 2 anni dopo l'operazione. Gli autori suggeriva che fattori meccanici (ad esempio, fibrosi della capsula articolare e la formazione di osteofiti) stabilizzano disordinato dopo la chirurgia del ginocchio e prevenire ulteriore progressione della distruzione della cartilagine articolare. È stato anche suggerito che questo modello sia considerato un modello di danno e riparazione della cartilagine e non un modello di osteoartrosi. Tuttavia, i risultati delle ricerche condotte dal KD Brandt et al (1991), che è più studiata la dinamica dei cambiamenti nei tessuti del ginocchio, destabilizzato dall'intersezione del legamento crociato anteriore, confutarono l'assunzione di autori precedenti.

SA McDevitt e colleghi (1973, 1977) hanno scoperto che nei primi giorni dopo aver attraversato il legamenti crociati aumenta la sintesi dei proteoglicani da parte dei condrociti della cartilagine articolare. Durante le 64 settimane dopo l'induzione di instabilità chirurgica dello spessore ginocchio cartilagine articolare era superiore al normale, anche se i cambiamenti biochimici, metabolici e istologici ivi corrispondono a quelle osteoartrite. Questo ispessimento della cartilagine era associato ad una maggiore sintesi di proteoglicani e alla loro alta concentrazione nella cartilagine articolare. Mediante risonanza magnetica (MPT), ME Adams e KD Brandt (1991) hanno mostrato che dopo aver attraversato il legamenti crociati ipertrofia cartilagine mantenuto per 36 mesi in futuro v'è una perdita progressiva della cartilagine, in modo che dopo 45 mesi gran parte delle superfici articolari privi cartilagine. L'esame morfologico della cartilagine 54 mesi dopo l'operazione ha confermato i risultati della risonanza magnetica. Quindi, M.E. Adams e KD Brandt (1991) hanno dimostrato che l'instabilità chirurgica delle articolazioni del ginocchio nei cani può essere considerata un modello di OA.

Il fenomeno della riparazione ipertrofica della cartilagine articolare è ben illustrato dal modello sopra descritto di osteoartrosi nei cani. Tuttavia, è noto che questo fenomeno è inerente non solo ad esso. L'ipertrofia della cartilagine articolare, di natura riparativa, è stata descritta per la prima volta in pazienti con osteoartrosi EGL Bywaters (1937) e successivamente LC Johnson. Si trova anche in altri modelli di osteoartrite - nei conigli dopo meniscactomia parziale (Vignon E. Et al., 1983), nelle scimmie rhesus, l'ipertrofia della cartilagine si sviluppa spontaneamente.

Data descrizione della patogenesi è principalmente focalizzato sulla "perdita" progressiva della cartilagine, ma gli autori spesso si affacciano sua ispessimento e aumento della sintesi di proteoglicani, che corrisponde alla fase omeostatica stabilizzato osteoartrite. Durante questa fase, la riparazione della cartilagine compensa la sua perdita e può mantenere l'articolazione in uno stato funzionale per lungo tempo. Ma il tessuto riparativo spesso non può far fronte con il suo mandato sollecitazioni meccaniche, come fa sano cartilagine articolare, che porta ad un'incapacità di mantenere la normale composizione della matrice di condrociti e diminuire la sintesi di proteoglicani. Lo stadio finale dell'osteoartrite si sviluppa.

Lo studio di Charcot artropatia ha portato ad accelerare il metodo di simulazione di neurogena osteoartrite indotta chirurgicamente. Artropatia di Charcot è caratterizzata da distruzione articolare grave, articolare "topi", versamento nel giunto, l'instabilità del legamento, la formazione di nuovo osso e la cartilagine all'interno dell'articolazione. Il concetto generale della patogenesi di Charcot artropatia (neurogena) viene interrotta, i segnali di rilevamento dal propriocettivi e nocicettori arti nel sistema nervoso centrale (CNS). Per accelerare la progressione dell'osteoartrosi indotta dall'intersezione del legamento crociato anteriore cani prima chirurgia o escissione operare gangliyektomiyu nervi che innervano l'articolazione, che porta alla comparsa di erosioni cartilaginee già nella prima settimana dopo l'intervento. È interessante notare che il nuovo diacereina DMOAD si è rivelata efficace se usato nei (neurologicamente intatti) modelli osteoartrite lentamente progressiva, ma con neurogena osteoartrite accelerata farmaco sperimentale è stata inefficace.

In conclusione, va notato che è impossibile valutare appieno l'identità di un modello sperimentale di osteoartrite e artrosi negli esseri umani, perché l'eziologia e la patogenesi delle esatte meccanismi della malattia non finora stato chiarito. Come affermato in precedenza, l'obiettivo principale di utilizzare modelli sperimentali di osteoartrite in animali è di usarli per valutare l'efficacia di nuovi farmaci, soprattutto della "modifica la malattia." La probabilità che i risultati del trattamento di un animale coincidano con i risultati dell'utilizzo di un agente farmacologico sperimentale nell'uomo non può essere determinata. NS Doherty et al (1998) si è concentrato sulle differenze significative tra i tipi di animali utilizzati per la modellazione di osteoartrite, in termini di diverso sviluppo della patologia di vari neurotrasmettitori, recettori, enzimi, con conseguente estrapolazione di parte delle attività terapeutica dei nuovi farmaci utilizzati negli animali all'uomo . Un esempio è l'elevata efficacia dei FANS nella modellizzazione dell'artrite infiammatoria nei roditori. Ciò ha portato a una nuova valutazione dell'efficacia dei FANS negli esseri umani, che le prostaglandine non giocano un ruolo fondamentale nella patogenesi della malattia, che giocano nei roditori, e l'efficacia clinica dei FANS è limitata a trattare i sintomi piuttosto che la modifica della malattia.

Allo stesso tempo, la sottostima di nuovi agenti farmacologici nello studio della loro efficacia in modelli animali può portare alla perdita di agenti terapeutici potenzialmente efficaci negli esseri umani. Ad esempio, i sali d'oro, la penicillamina, la clorochina e la sulfasalazina, che hanno un effetto definito nel trattamento dell'artrite reumatoide, sono assolutamente inefficaci negli animali usati per lo screening dei farmaci antireumatici.

A differenza di risposta animale simulata del paziente con l'artrosi e il trattamento dell'osteoartrite DMOAD dipende in gran parte la collagenasi - un enzima che si crede di essere attivamente coinvolti nella patogenesi della osteoartrite. In roditori con simulato OA spesso trovare inibitori della collagenasi interstiziale (collagenasi-1 o metalloproteinasi della matrice (MMP) -1), ma l'omologo di collagenasi-1 umano in roditori non può essere trovato, forse, non esiste. Pertanto, inibitori specifici della collagenasi-1 umana non mostrano efficacia terapeutica nei roditori con osteoartrosi sperimentale. La maggior parte degli inibitori MMP creati ad oggi, non selettiva e quindi inibire collagenasi-3 (MMP-13) coinvolte nella patogenesi della osteoartrite sperimentale nei roditori. Inoltre, gli studi hanno dimostrato NRA Beeley et al (1994), JMP Freije et al (1994), collagenasi-3 è espresso nella cartilagine articolare umana nei pazienti con osteoartrosi, e può giocare un ruolo nella patogenesi della malattia.

Si può presumere che questi mediatori, recettori o enzimi svolgano un ruolo simile nella patogenesi dell'osteoartrosi simulata in un particolare animale e nell'uomo. Un esempio è la capacità chemiotattica del leucotriene B4, che è la stessa negli esseri umani, nei topi e nei conigli, ma l'attività degli antagonisti di questa sostanza biologicamente attiva tra le specie animali è 1000 volte diversa. Per evitare tali imprecisioni negli esperimenti, è necessario creare metodi che permettano di studiare la farmacodinamica in vivo. Ad esempio, si può studiare l'effetto di qualsiasi sostanza sull'attività di enzimi esogeni o mediatori umani. Questa tecnica è stata applicata V Ganu et al (1994) per valutare l'attività di inibitori MMP determinando la capacità dei farmaci di inibire il rilascio di proteoglicani da cartilagine articolare dopo l'iniezione in stromelezina umano articolazione del ginocchio di coniglio.

Sebbene i risultati ottenuti nell'esperimento dell'osteoartrite simulata possano condurre a una valutazione errata del potenziale DMOAD, il modello dell'osteoartrosi negli animali gioca un ruolo importante negli studi di base. La decisione finale sull'efficacia degli agenti farmacologici nel trattamento delle malattie umane può essere presa solo dopo la terza fase degli studi clinici sull'uomo.