Nivelrikon kokeellinen mallinnus eläimillä

CRN Pritzker (1994) määritellään kokeellisessa mallissa tahansa tautia eläimillä kuin "homogeeninen eläinten ryhmä, johon on perinnöllinen, luonnollisesti hankittu tai kokeellisesti aiheuttama biologinen prosessi edellyttää tieteellinen tutkimus, että yksi tai useita parametreja samanlainen taudin ihmisillä." Nivelrikko eläinmalleissa ovat käyttökelpoisia tutkittaessa kehitystä rakenteellisia muutoksia nivelkudoksia selvittää, miten erilaiset riskitekijät ottavat ensimmäisen tai syntymässä näistä muutoksista, sekä arvioitaessa hoitotoimenpiteet. On muistettava, että nivelrikko - tauti ei yhdessä kudoksessa - rusto, ja kaikki sairaan nivelen kudoksia, mukaan lukien subkondraalinen luu, nivelkalvon, nivelkierukan, ligamentit, nivelen ympärille lihakset ja tuojahermosolut päätteitä, jotka sijaitsevat sekä sisä- että ulkopuolella hermot. Farmakologisten aineiden eläinkokeissa meneillään olevat tutkimukset keskittyvät pääasiassa niiden vaikutukseen niveltulehdukseen. Kokeellisissa malleissa on mahdotonta arvioida ihmisen nivelrikon tärkeimpiä oireita - nivelkipu. Samalla simuloinnissa nivelrikon eläimillä ei oteta huomioon useita tärkeitä tekijöitä, jotka edistävät kehittymisen ja etenemisen nivelrikko (esim pystyasento kehon, heikkous periartikulaariset lihaksia ym.).

Tietenkin ilmeisin taudin malli on se, jolla on suurin vastaavuus ihmisen nivelrikon muutosten kanssa. Mielenkiintoisimmat osteoartroosin mallit eläimissä esitetään DMOAD: n (taudin modifioivat OA-lääkkeet) tehokkuuden tutkimuksissa. Huolimatta siitä, että jotkut tämän ryhmän lääkeaineet estävät tai hidastavat kokeellisesti indusoitua tai spontaania nivelrikkoa eläimissä, tutkimalla niiden vaikutuksia ihmisiin, kaikki osoittautuivat tehottomiksi.

Osteoartriittien mallit eläimissä

Mallintamekanismi	Eläinlaji	Indusoiva tekijä / aine	Lähde
Spontaani osteoartriitti	Marsut	Ikä / ylipaino	Bendele AM et al., 1989
	Hiiret STR / ORT, STR / INS	Geneettinen alttius	Gupta EP et ai., 1993 Dunham J. Et al., 1989 Dunham J. Et al., 1990
	Musta hiiri C57	Geneettinen alttius	Okabe. 1989, StabescyR. Et ai., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM et ai., 1990
	Hiiret	Kollageenin II mutaatio	GarofaloS. Etal., 1991
	Hiiret	Kollageeni IX-mutaatio	NakataK. Etal, 1993
	Koirat	Hip-dysplasia	SmaleG. Etal., 1995
	Kädelliset	Geneettinen alttius	Alexander CJ, 1994 Carlson CS et al., 1994 ChateauvertJ.M. Etal., 1990
Kemiallisesti aiheutettu nivelrikko	Kanoja	Jodiasetaatti / s *	Kalbhen DA, 1987
	Kanit	Papain in / s	MarcelonG. Et ai., 1976 CoulaisY. Et ai., 1983 CoulaisY. Et ai., 1984
	Marsut	Papain in / s	TanakaH. Etal., 1992
	Koirat	Chymopapain sisään / s	Leipold HR et al., 1989
	Hiiret	Papain in / s	Van der Kraan PM et ai., 1989
	Hiiret	Collagenase in / with	Van der Kraan PM et ai., 1989
	Hiiret	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995
	Kanit	Hypertoninen NaCl-liuos	VasilevV. Etal. 1992
Fysikaalinen (kirurginen) induktio-roving nivelrikko	Koirat	Eturaajojen ristinivelen leikkaus (yksipuolinen)	Marshall JL et., 1971 Brandt KD, 1994
	Koirat	Eturaajojen ristinivelen leikkaus (kahdenvälinen)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Kanit	Ristin etupuolen ristisillan	Christensen SB, 1983 VignonE. Etal., 1991
	Lammas	Meniskэktomiya	Ghosh P. Et al., 1993
	Kanit	Meniskэktomiya	FamA.G. Etal., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Marsut	Meniskэktomiya	Bendele AM, 1987
	Marsut	Mioektomiya	ArseverC.L, BoleG.G, 1986 LaytonM.W. Etal., 1987 Dedrick DK etal., 1991
	Kanit	Patellan sekoitus	OegemaT.RJ et al., 1993 MazieresB. Etal., 1990
	Kanit	Liikkumattomuus	Langenskiold A. Et ai., 1979 Videman, 1982, 1982
	Koirat	Liikkumattomuus	Howell DS et al., 1992 Ratcliffe A. Et ai., 1994 PalmoskiM., Brandt KD, 1981
	Koirat	Denervaatio, jossa on seuraava risteytysliitoksen leikkaus	VilenskyJA et al., 1994

* in / s - intraarticularly.

Fysikaalisesti ja kemiallisesti indusoidut osteoartroosi-mallit ovat nykyään erittäin suosittuja, mutta ne heijastavat pikemminkin prosesseja, joita havaitaan sekundaarisessa osteoartriitissa ihmisissä kuin idiopaattisissa. Vaihtoehtona näille ovat spontaanin osteoartriitin mallit kaksinpohjien kädellisillä ja nelikulmaisilla eläimillä.

Jotkut tekijät ovat erittäin skeptisiä osteoartriitin mallintamiseen eläimillä yleensä. Niinpä MEJ Billinghamin (1998) mukaan mallien käyttö osteoartriittisten modifioivien lääkkeiden löytämiseen on "... Kallis seikkailu".

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

Spontaanin osteoartriitin mallit

Lähes kaikki hiirillä olevat sisäpuoliset linjat kehittävät vaihtelevan vakavuuden ja lokalisoinnin osteoartroosia. Suurin esiintymistiheys nivelrikko ja vakavimmat taudin kulku havaittiin hiirissä linjat STR / ORT ja STR / INS. STR / ORT-hiirien keskuudessa tauti on yleisempi, se on miehillä vaikeampi kuin naisilla. Ensisijainen nivelrustovaurio kehittyy säärilevyn keskiosaan. Oletettiin, että ulkonäkö muutosten rusto polvilumpio edeltää sekoitusta, mutta RG Evans et ai (1994) ja S. Collins et al (1994) todettiin, että kaikki hiiret tämän linjan rustovaurion kehitetty 11 kuukausi, mutta ei lainkaan havaittu siirtymä polvilumpion . Samat tutkijat havaitsivat, että muutokset nivelruston hiirissä STR / ORT riviä edeltää usein rustosolujen-osteoblastisolulinjaa metaplasia jänteet ja nivelsiteet ympäri vaikuttaa polven nivelissä, mikä ilmaisee prioriteetin nämä muutokset patogeneesissä nivelrikko tässä mallissa. On mahdollista, että ensisijainen kalkkiutuminen nivelsiteiden ja jänteiden muuttaa mekaanisen paineen sisäisen nivelrakenteissa ja muutoksiin nivelruston seurausta pyrkimyksestä säilyttää normaalin kuormalle. Toisin kuin mallit käyttäen marsuja ja makakit, jonka ruston rappeutumista ennen muutoksia rustonalaiseen luuhun hiirissä STR / ORT linjat ja STR / INS subkondraalisen tauti ilmenee myöhemmin.

Tämän osteoartriittimallin etuna on eläinten pieni koko, mikä vaatii testin farmakologisen aineen vähimmäiskustannuksia. Kuitenkin koko on myös haitta, koska biokemiallinen, patohistologinen rustoanalyysi on vaikea hiirillä.

Tutkimus А.М. Bendele, JE Hulman (1988), A.M. Bendel et ai. (1989) sekä SCR Meacock et ai. (1990), joka on omistettu spontaanin osteoartriitin luonnollisen kulun tutkimiseen marsuissa, ovat lisänneet kiinnostusta tähän taudin malliin. 13 kuukauden iästä lähtien kaikki Dunkin Hurtley -linjan urospuoliset marsut ovat nivelruston degeneraatiota. Samanlaiset muutokset naisilla näkyvät jonkin verran myöhemmin ja ovat miellyttävämpiä. Yhden vuoden ikäisenä havaitaan nivelruston täydellistä menetystä reisiluun ja sääriluulevyn mediaalisessa condiloissa. Dunkin Hurtley -eläinten siipikarjan painon nousu pahentaa taudin kulkua ja kehon painon aleneminen jopa 900 grammaan ja vähemmän parantaa nivelrikon kulkua. 8 viikon ikäisillä muutoksilla on jo havaittavissa muutoksia subchondral luussa tässä mallissa, ts. Jälkimmäinen edeltää rustovaurioita. Polven nivelten ristisolmioiden muutokset voivat nopeuttaa luukudoksen remontointia.

Spontaani osteoartriitti kehittyy rhesus- ja cynomolgus-apinoissa. Hyvin tärkeä etu kädellisten hoidossa muihin eläimiin, joita käytetään osteoartriitin kokeellisen mallin luomiseen, on kaksiosainen. Tauti kehittyy keski-ikäisten yksilöissä. Varhainen histologinen havainto on subchondralin luun paksuuntuminen ja nivelruston artikulaatio bollylebisen luun medialevyssä. Myöhemmin prosessiin liittyy sivulevy. On huomionarvoista, että nivelruston degeneraatio alkaa kehittyä vasta sen jälkeen kun subchondral luun paksuus on 400 μm. Maksaquin nivelrikon esiintyvyyden ja vakavuuden lisääntyminen tapahtuu iän myötä, mutta sukupuoli ja paino eivät vaikuta näihin parametreihin. Tähän asti kädellisissä nivelrikon malleissa ei ole käytetty DMOAD: ien tehokkuutta.

Fysikaalisesti (kirurgisesti) indusoidun nivelrikon tyypit

Koira- ja kaniineissa käytetään useimmin nivelrikkoa, joka perustuu kirurgien aiheuttamiin polvinivelen löystymiseen ja mekaanisen paineen muuttamiseen. Laajimmin käytetty malli on ristisolmion leikkaus koirilla. Luotaessa kirurginen malli nivelrikko kanien käyttämällä operaation leikkauskohtaan poiston ristisiteet ja mediaalinen vakuuden nivelside tai ilman, osittain tai kokonaan nivelkierukan, kirurgiset repiä meniski. Marsut kuvaavat kirurgisia malleja niveltulehdus, joka on luotu ylittämällä ristin ja vakuuden nivelsiteet, osittainen meniscectomy. Osittainen menisaktiivisuus marsuissa johtaa osteofyyttien muodostumiseen 2 viikon ajan ja nivelruston liiallisen degeneroitumisen 6 viikon ajan.

Viime aikoihin asti malli Koirien nivelrikkoon kehittäviin ylityksen jälkeen anterior cruciate nivelside, skeptinen ilman haavaumia ruston ja merkittäviä taudin etenemisen nivelrikossa havaittua ihmisillä. JL Marshall ja S. - E. Olsson (1971) totesivat, että koirien polven nivelen kudosten muutokset olivat käytännöllisesti katsoen samat kuin ne, jotka kirjattiin välittömästi kahden vuoden kuluttua toimenpiteestä. Kirjoittajat ehdottivat, että mekaaniset tekijät (esim. Fibroosi hermot ja muodostumista osteophytes) vakauttaa sekava jälkeen polvinivelen leikkauksen ja estää etenemistä tuhoaminen nivelruston. Lisäksi ehdotettiin, että tätä mallia pidettäisiin rustovaurioiden ja -korjausten mallina, eikä osteoartriitin mallina. Kuitenkin, tulokset tutkimuksen KD Brandt et ai (1991), joka on pidempi tutkittu dynamiikkaa muutokset kudoksissa polven, epävakaan risteyksessä etummaisen ristisiteen, kumosi oletus edellisen tekijöistä.

SA McDevitt ja kollegat (1973, 1977) havaitsivat, että ensimmäisen päivän ylityksen jälkeen ristisiteet lisää proteoglykaanisynteesiä kondrosyyteissä nivelruston. Aikana 64 viikko induktion jälkeen kirurgisen epävakauden polvinivelen ruston paksuus oli suurempi kuin normaali, vaikka biokemiallisia, metabolisia ja histologisia muutoksia niissä vastaavat nivelrikossa. Tämä ruston paksuuntuminen liittyi proteoglykaanien lisääntyneeseen synteesiin ja niiden korkeaan pitoisuuteen nivelrustossa. Käyttäen magneettikuvaus (MPT), ME Adams ja KD Brandt (1991) osoittivat, että ylityksen jälkeen ristisiteet ruston liikakasvu pidettiin 36 kuukausi tulevaisuudessa on progressiivinen menetys ruston, niin että sen jälkeen kun 45 kuukausi paljon nivelpintojen vailla rustoa. Ruston morfologinen tutkimus 54 kuukautta operoinnin jälkeen vahvisti MRI: n tulokset. Näin ollen M.E. Adams ja KD Brandt (1991) ovat osoittaneet, että kirurgisesti aiheutettu epävakaus polvinivelen koirilla voidaan pitää mallin OA.

Nivelruston hypertrofisen korjaamisen ilmiö on hyvin havainnollistettu edellä kuvatulla koirien nivelrikon mallilla. Kuitenkin tiedetään, että tämä ilmiö on luontainen paitsi siihen. Rintakartongin hypertrofiaa, joka oli luonteeltaan korjaava, kuvattiin ensin potilaille, joilla oli nivelrikko EGL Bywaters (1937) ja myöhemmin LC Johnson. Se on myös havaittu muissa malleissa nivelrikon - kaneilla sen jälkeen, kun osittain nivelkierukan (. Vignonin E. Et ai, 1983), reesusapinat ruston liikakasvu kehittyy spontaanisti.

Päivämäärä kuvaus synnyssä on keskittynyt pääasiassa asteittaisesta "menetys" ruston, mutta tekijät usein unohtaa sen paksuuntuminen ja lisääntynyt synteesi proteoglykaanien, joka vastaa homeostaattisina vaihe stabiloitu nivelrikko. Tämän vaiheen aikana rustikorjaus kompensoi sen menetystä ja voi pitää liitoksen toiminnallisessa tilassa pitkään. Mutta korjaavan kudoksen usein ei kestä sen tehtävänä mekaanista rasitusta, koska se ei terve nivelruston, mikä johtaa kyvyttömyyteen säilyttää normaalin rustosolumatriksin koostumus ja vähentää proteoglykaanien synteesiä. Osteoartriitin viimeinen vaihe kehittyy.

Sharon niveltulehduksen tutkiminen johti kirurgisen indusoidun nivelrikon mallintamisen neurogeenisen kiihtyvyyden menetelmään. Charcot nivelsairaus on tunnusomaista vakava nivelten tuhoutumista, jäsentää "hiiret", effuusio niveleen, ligament epävakaus, muodostumista uuden luun ja ruston liitoksen sisällä. Yleinen käsite patogeneesin Charcot artropatian (neurogeeninen) keskeytetään, tunnistava signaalit proprioseptiivisten ja nosiseptoreiden raajojen keskushermostossa (CNS). Nopeuttaa etenemistä nivelrikon aiheuttama risteyksessä etummaisen ristisiteen koirilla ennen leikkausta tai poisto toimivat gangliyektomiyu hermo hermoissa liitoksen, joka johtaa ulkonäön ruston eroosioita jo ensimmäisellä viikolla leikkauksen jälkeen. Mielenkiintoista on, että uusi DMOAD diasereiinin osoittautui olevan tehokas, kun käytetään hitaasti etenevä (neurologisesti ehjä) nivelrikko malleja, mutta neurogeeninen nopeutettua nivelrikko koelääke oli tehoton.

Lopuksi on syytä huomata, että on mahdotonta arvioida täysin identiteetti kokeellisessa mallissa nivelrikko ja nivelrikko ihmisillä, koska etiologia ja patogeneesi vaikutusten tarkkaa mekanismia sairauden toistaiseksi ole selvitetty. Kuten edellä todettiin, tärkein tavoite kokeellisin malleja nivelrikko eläimillä on käyttää niitä tehokkuuden arvioimiseksi uusien lääkkeiden, pääasiassa "muuttamalla tauti." Todennäköisyys, kuinka tulokset eläimen käsitteleminen osuu tulosten kanssa kokeellisen farmakologisen aineen ihmisillä, ei voida myöskään määrittää. NS Doherty et ai (1998) keskityttiin merkittäviä eroja eri eläinten mallinnetaan nivelrikon, suhteen eri patologisen tilan kehittymistä eri välittäjäaineiden, reseptorit, entsyymit, mikä esijänni- ekstrapolointia terapeuttisen aktiivisuuden uusia lääkkeitä, joita käytetään eläinten mies . Esimerkki on NSAID: iden tehokas tehokkuus jyrsijöiden tulehduksellisen niveltulehduksen mallinnuksessa. Tämä on johtanut uudelleenarviointiin tehokkuudesta NSAID ihmisillä, joissa prostaglandiinit eivät olla keskeinen rooli taudin patogeneesissä, joka niillä jyrsijöillä, ja kliininen teho tulehduskipulääkkeiden rajoittuu oireiden hoitamista eikä taudin muutokseen.

Samanaikaisesti uusien farmakologisten aineiden aliarviointi niiden tehokkuuden tutkimiseksi eläinmalleissa voi johtaa potentiaalisesti tehokkaiden terapeuttisten aineiden menetykseen ihmisillä. Esimerkiksi kullasuolat, penisillamiini, kloori- kina ja sulfasalatsiini, joilla on selvä vaikutus nivelreuman hoitoon, ovat täysin tehot- tomat eläimissä, joita käytetään antireumaattisten lääkkeiden seulomiseen.

Toisin kuin eläinten simuloitu vaste potilaan nivelrikko ja nivelrikko DMOAD hoito riippuu pitkälti kollagenaasi - entsyymi, jonka uskotaan olevan aktiivisesti mukana patogeneesissä nivelrikko. Jyrsijöillä simuloitu OA usein estäjiä interstitiaalinen kollagenaasi (kollagenaasi-1 tai matriisin metalloproteinaasin (MMP) -1), mutta homologi ihmisen kollagenaasi-1 jyrsijöillä ei löydy, ehkä, se ei ole olemassa. Näin ollen ihmisen kollagenaasi-1: n spesifisten inhibiittoreiden terapeuttinen tehokkuus ei näytä jyrsijöillä, joissa on kokeellista osteoartriittia. Suurin osa MMP-inhibiittoreina tähän mennessä luotu, ei-selektiivinen ja sen vuoksi estää kollagenaasi-3 (MMP-13) patogeneesiin liittyvien kokeellisen nivelrikon jyrsijöillä. Lisäksi tutkimukset ovat osoittaneet, NRA Beeley ym (1994), JMP Freije ym (1994), kollagenaasi-3 ilmentyy ihmisen nivelruston nivelrikkopotilailla, ja se voi olla rooli taudin patogeneesissä.

Voidaan olettaa, että näillä välittäjillä, reseptoreilla tai entsyymeillä on samanlainen rooli simuloidun nivelrikon patogeneesissä tietyllä eläimellä ja ihmisillä. Eräs esimerkki on kyky kemotaktinen leukotrieeni B4, joka on ihmisen, hiiren ja kanin pidetään samana, mutta aktiivisuus antagonistien tehoaineen vaihtelee lajien eläinten 1000 kertaa. Kokeiden epätarkkuuksien välttämiseksi on luotava menetelmiä, jotka mahdollistavat farmakodynamiikan tutkimisen in vivo. Esimerkiksi voidaan tutkia minkä tahansa aineen vaikutusta eksogeenisten entsyymien tai ihmisen välittäjien toimintaan. Tätä tekniikkaa on sovellettu V Ganu et ai (1994) arvioida MMP-estäjien määrittämällä kyky lääkkeiden vapautumista estävästi proteoglykaanien nivelruston injektion jälkeen ihmisen stromelezina kanin polvinivelen.

Huolimatta siitä, että simuloituneen osteoartriitin kokeessa saadut tulokset voivat johtaa mahdollisen DMOAD: n virheelliseen arviointiin, eläinten osteoartroosin malleilla on tärkeä tehtävä perustutkimuksissa. Lopullinen päätös farmakologisten tekijöiden tehokkuudesta ihmisten sairauksien hoidossa voidaan tehdä vasta kliinisten tutkimusten kolmannen vaiheen jälkeen ihmisillä.