Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tiêm collagenase trong khớp gối của chuột như một mô hình thay thế để nghiên cứu cảm giác đau liên quan đến thoái hóa khớp
Tóm tắt
Các mô hình động vật hiện nay được sử dụng trong nghiên cứu đau liên quan đến thoái hóa khớp không tái hiện đầy đủ các sự kiện khởi phát và tổn thương cấu trúc của thoái hóa khớp ở người. Ngược lại, tiêm collagenase trong khớp là một mô hình có liên quan về mặt cấu trúc, vì nó gây ra sự thoái hóa khớp thông qua việc phân hủy collagen từ sụn và gây ra sự mất ổn định của khớp, từ đó tái tạo một số sự kiện chính liên quan đến sự khởi phát và phát triển của thoái hóa khớp. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh giá xem tiêm collagenase trong khớp có thể là một mô hình thay thế để nghiên cứu cảm giác đau liên quan đến thoái hóa khớp hay không. Thoái hóa khớp được gây ra bằng hai lần tiêm collagenase vào khớp gối bên trái của chuột Wistar đực trưởng thành với liều 250 U hoặc 500 U. Đánh giá trong sáu tuần về cảm giác đau do vận động và tải trọng đã được thực hiện qua các bài kiểm tra Gập Gối và CatWalk. Tác động của morphine, lidocaine và diclofenac lên hành vi cảm giác đau đã được đánh giá ở những con vật tiêm 500 U collagenase. Tổn thương mô học của khớp đã được chấm điểm cho cả hai liều trong suốt thời gian nghiên cứu. Biểu hiện của thụ thể tiềm năng tạm thời vanilloid 1 (TRPV1) ở các hạch thần kinh gốc cùng bên (DRG) cũng đã được đánh giá. Một sự gia tăng hành vi cảm giác đau liên quan đến vận động và tải trọng của các khớp bị ảnh hưởng đã được quan sát sau khi tiêm collagenase. Với liều 500 U collagenase, đã có một mối tương quan đáng kể giữa hành vi và các thay đổi cấu trúc giống như thoái hóa khớp trong histopathology phát triển sau sáu tuần. Một tuần sau khi tiêm 500 U collagenase, đã quan sát thấy sự sưng tấy của khớp gối bị tiêm và viêm màng hoạt dịch, cho thấy sự xuất hiện của phản ứng viêm sớm. Những thay đổi hành vi do liều 500 U collagenase gây ra đã được phục hồi một cách hiệu quả tổng thể bởi morphine và lidocaine. Diclofenac có hiệu quả một tuần sau khi tiêm. Biểu hiện TRPV1 đã tăng lên sau sáu tuần tiêm 500 U collagenase. Chúng tôi kết luận rằng việc tiêm 500 U collagenase trong khớp gối của chuột có thể là một mô hình thay thế để nghiên cứu cảm giác đau liên quan đến thoái hóa khớp, vì nó gây ra những thay đổi cảm giác đau đáng kể liên quan đến những thay đổi cấu trúc giống như thoái hóa khớp có liên quan.
Từ khóa
#collagenase #thoái hóa khớp #động vật thí nghiệm #cảm giác đau #mô hình thay thếTài liệu tham khảo
WHO Scientific Group on the Burden of Musculoskeletal Conditions at the Start of the New Millennium: The burden of musculoskeletal conditions at the start of the new millennium. World Health Organ Tech Rep Ser. 2003, 919: i-x. 1–218, back cover
Creamer P, Lethbridge-Cejku M, Hochberg MC: Where does it hurt? Pain localization in osteoarthritis of the knee. Osteoarthritis Cartilage. 1998, 6: 318-323.
Ameye LG, Young MF: Animal models of osteoarthritis: lessons learned while seeking the “Holy Grail”. Curr Opin Rheumatol. 2006, 18: 537-547.
Bendele A: Animal models of osteoarthritis. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2001, 1: 363-376.
Bendele A: Animal models of osteoarthritis in an era of molecular biology. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2002, 2: 501-503.
Kobayashi K, Imaizumi R, Sumichika H, Tanaka H, Goda M, Fukunari A, Komatsu H: Sodium iodoacetate-induced experimental osteoarthritis and associated pain model in rats. J Vet Med Sci. 2003, 65: 1195-1199.
Fernihough J, Gentry C, Malcangio M, Fox A, Rediske J, Pellas T, Kidd B, Bevan S, Winter J: Pain related behaviour in two models of osteoarthritis in the rat knee. Pain. 2004, 112: 83-93.
Bove SE, Laemont KD, Brooker RM, Osborn MN, Sanchez BM, Guzman RE, Hook KE, Juneau PL, Connor JR, Kilgore KS: Surgically induced osteoarthritis in the rat results in the development of both osteoarthritis-like joint pain and secondary hyperalgesia. Osteoarthritis Cartilage. 2006, 14: 1041-1048.
Bove SE, Calcaterra SL, Brooker RM, Huber CM, Guzman RE, Juneau PL, Schrier DJ, Kilgore KS: Weight bearing as a measure of disease progression and efficacy of anti-inflammatory compounds in a model of monosodium iodoacetate-induced osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2003, 11: 821-830.
Combe R, Bramwell S, Field MJ: The monosodium iodoacetate model of osteoarthritis: a model of chronic nociceptive pain in rats?. Neurosci Lett. 2004, 370: 236-240.
Pomonis JD, Boulet JM, Gottshall SL, Phillips S, Sellers R, Bunton T, Walker K: Development and pharmacological characterization of a rat model of osteoarthritis pain. Pain. 2005, 114: 339-346.
Knights CB, Gentry C, Bevan S: Partial medial meniscectomy produces osteoarthritis pain-related behaviour in female C57BL/6 mice. Pain. 2012, 153: 281-292.
Ferreira-Gomes J, Adães S, Castro-Lopes JM: Assessment of movement-evoked pain in osteoarthritis by the knee-bend and CatWalk tests: a clinically relevant study. J Pain. 2008, 9: 945-954.
Little CB, Zaki S: What constitutes an “animal model of osteoarthritis” - the need for consensus?. Osteoarthritis Cartilage. 2012, 20: 261-267.
Blom AB, van Lent PL, Libregts S, Holthuysen AE, van der Kraan PM, van Rooijen N, van den Berg WB: Crucial role of macrophages in matrix metalloproteinase-mediated cartilage destruction during experimental osteoarthritis: involvement of matrix metalloproteinase 3. Arthritis Rheum. 2007, 56: 147-157.
Blom AB, van Lent PL, Holthuysen AE, van der Kraan PM, Roth J, van Rooijen N, van den Berg WB: Synovial lining macrophages mediate osteophyte formation during experimental osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2004, 12: 627-635.
van Osch GJ, van der Kraan PM, van Valburg AA, van den Berg WB: The relation between cartilage damage and osteophyte size in a murine model for osteoarthritis in the knee. Rheumatol Int. 1996, 16: 115-119.
van der Kraan PM, Vitters EL, van de Putte LB, van den Berg WB: Development of osteoarthritic lesions in mice by “metabolic” and “mechanical” alterations in the knee joints. Am J Pathol. 1989, 135: 1001-1014.
van der Kraan PM, Vitters EL, van Beuningen HM, van de Putte LB, van den Berg WB: Degenerative knee joint lesions in mice after a single intra-articular collagenase injection, A new model of osteoarthritis. J Exp Path. 1990, 71: 19-31.
Kikuchi T, Sakuta T, Yamaguchi T: Intra-articular injection of collagenase induces experimental osteoarthritis in mature rabbits. Osteoarthritis Cartilage. 1998, 6: 177-186.
Yeh T-T, Wen Z-H, Lee H-S, Lee C-H, Yang Z, Jean Y-H, Wu S-S, Nimni ME, Han B: Intra-articular injection of collagenase induced experimental osteoarthritis of the lumbar facet joint in rats. Eur Spine J. 2008, 17: 734-742.
van Osch GJ, Blankevoort L, van der Kraan PM, Janssen B, Hekman E, Huiskes R, van den Berg WB: Laxity characteristics of normal and pathological murine knee joints in vitro. J Orthop Res. 1995, 13: 783-791.
Kannus P: Osteoarthrosis of the knee due to chronic posttraumatic insufficiency of the lateral ligament compartment. Eight-year follow-up. Clin Rheumatol. 1988, 7: 474-480.
Kannus P, Järvinen M: Osteoarthrosis in a knee joint due to chronic posttraumatic insufficiency of the medial collateral ligament. Nine-year follow-up. Clin Rheumatol. 1988, 7: 200-207.
Kannus P, Järvinen M: Posttraumatic anterior cruciate ligament insufficiency as a cause of osteoarthritis in a knee joint. Clin Rheumatol. 1989, 8: 251-260.
Hollander AP, Heathfield TF, Webber C, Iwata Y, Bourne R, Rorabeck C, Poole AR: Increased damage to type II collagen in osteoarthritic articular cartilage detected by a new immunoassay. J Clin Invest. 1994, 93: 1722-1732.
Billinghurst RC, Dahlberg L, Ionescu M, Reiner A, Bourne R, Rorabeck C, Mitchell P, Hambor J, Diekmann O, Tschesche H, Chen J, Van Wart H, Poole AR: Enhanced cleavage of type II collagen by collagenases in osteoarthritic articular cartilage. J Clin Invest. 1997, 99: 1534-1545.
Dejica VM, Mort JS, Laverty S, Antoniou J, Zukor DJ, Tanzer M, Poole AR: Increased type II collagen cleavage by cathepsin K and collagenase activities with aging and osteoarthritis in human articular cartilage. Arthritis Res Ther. 2012, 14: R113-
Pritzker KP: Pathology of osteoarthritis. Osteoarthritis. Edited by: Brandt KD, Doherty M, Lohmander LS. 2003, Oxford, UK: Oxford University Press, 49-58. 2
Davis JB, Gray J, Gunthorpe MJ, Hatcher JP, Davey PT, Overend P, Harries MH, Latcham J, Clapham C, Atkinson K, Hughes SA, Rance K, Grau E, Harper AJ, Pugh PL, Rogers DC, Bingham S, Randall A, Sheardown SA: Vanilloid receptor-1 is essential for inflammatory thermal hyperalgesia. Nature. 2000, 405: 183-187.
Hudson LJ, Bevan S, Wotherspoon G, Gentry C, Fox A, Winter J: VR1 protein expression increases in undamaged DRG neurons after partial nerve injury. Eur J Neurosci. 2001, 13: 2105-2114.
Fukuoka T, Tokunaga A, Tachibana T, Dai Y, Yamanaka H, Noguchi K: VR1, but not P2X(3), increases in the spared L4 DRG in rats with L5 spinal nerve ligation. Pain. 2002, 99: 111-120.
Szallasi A, Cortright DN, Blum CA, Eid SR: The vanilloid receptor TRPV1: 10 years from channel cloning to antagonist proof-of-concept. Nat Rev Drug Discov. 2007, 6: 357-372.
Zimmermann M: Ethical guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 1983, 16: 109-110.
Lee CH, Wen ZH, Chang YC, Huang SY, Tang CC, Chen WF, Hsieh SP, Hsieh CS, Jean YH: Intra-articular magnesium sulfate (MgSO4) reduces experimental osteoarthritis and nociception: association with attenuation of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor subunit 1 phosphorylation and apoptosis in rat chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage. 2009, 17: 1485-1493.
http://rsbweb.nih.gov/ij/index.html,
Gerwin N, Bendele AM, Glasson S, Carlson CS: The OARSI histopathology initiative - recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the rat. Osteoarthritis Cartilage. 2010, 18: S24-S34.
Ferreira-Gomes J, Adães S, Mendonça M, Castro-Lopes JM: Analgesic effects of lidocaine, morphine and diclofenac on movement-induced nociception, as assessed by the Knee-Bend and CatWalk tests in a rat model of osteoarthritis. Pharmacol Biochem Behav. 2012, 101: 617-624.
Caterina MJ, Schumacher MA, Tominaga M, Rosen TA, Levine JD, Julius D: The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature. 1997, 389: 816-824.
van Osch G, van der Kraan PM, Blankevoort L, Huiskes R, van den Berg W: Relation of ligament damage with site specific cartilage loss and osteophyte formation in collagenase induced osteoarthritis in mice. J Rheumatol. 1996, 23: 1227-1232.
Dieppe PA, Lohmander LS: Pathogenesis and management of pain in osteoarthritis. Lancet. 2005, 365: 965-973.
Ferreira-Gomes J, Adães S, Sousa R, Mendonça M, Castro-Lopes J: Dose-dependent expression of neuronal injury markers during experimental osteoarthritis induced by monoiodoacetate in the rat. Mol Pain. 2012, 8: 50-
van der Kraan PM, van den Berg WB: Chondrocyte hypertrophy and osteoarthritis: role in initiation and progression of cartilage degeneration?. Osteoarthritis Cartilage. 2012, 20: 223-232.
Bertrand J, Cromme C, Umlauf D, Frank S, Pap T: Molecular mechanisms of cartilage remodelling in osteoarthritis. Int J Biochem Cell Biol. 2010, 42: 1594-1601.
Loeser RF: Aging and osteoarthritis: the role of chondrocyte senescence and aging changes in the cartilage matrix. Osteoarthritis Cartilage. 2009, 17: 971-979.
Barve RA, Minnerly JC, Weiss DJ, Meyer DM, Aguiar DJ, Sullivan PM, Weinrich SL, Head RD: Transcriptional profiling and pathway analysis of monosodium iodoacetate-induced experimental osteoarthritis in rats: relevance to human disease. Osteoarthritis Cartilage. 2007, 15: 1190-1198.
Mitchell PG, Magna HA, Reeves LM, Lopresti-Morrow LL, Yocum SA, Rosner PJ, Geoghegan KF, Hambor JE: Cloning, expression, and type II collagenolytic activity of matrix metalloproteinase-13 from human osteoarthritic cartilage. J Clin Invest. 1996, 97: 761-768.
Takaishi H, Kimura T, Dalal S, Okada Y, D’Armiento J: Joint diseases and matrix metalloproteinases: a role for MMP-13. Curr Pharm Biotechnol. 2008, 9: 47-54.
Hu Y, Xiang JS, DiGrandi MJ, Du X, Ipek M, Laakso LM, Li J, Li W, Rush TS, Schmid J, Skotnicki JS, Tam S, Thomason JR, Wang Q, Levin JI: Potent, selective, and orally bioavailable matrix metalloproteinase-13 inhibitors for the treatment of osteoarthritis. Bioorg Med Chem. 2005, 13: 6629-6644.
Ni G-X, Zhan L-Q, Gao M-Q, Lei L, Zhou Y-Z, Pan Y-X: Matrix metalloproteinase-3 inhibitor retards treadmill running-induced cartilage degradation in rats. Arthritis Res Ther. 2011, 13: R192-
Baragi VM, Becher G, Bendele AM, Biesinger R, Bluhm H, Boer J, Deng H, Dodd R, Essers M, Feuerstein T, Gallagher BM, Gege C, Hochgürtel M, Hofmann M, Jaworski A, Jin L, Kiely A, Korniski B, Kroth H, Nix D, Nolte B, Piecha D, Powers TS, Richter F, Schneider M, Steeneck C, Sucholeiki I, Taveras A, Timmermann A, van Veldhuizen J: A new class of potent matrix metalloproteinase 13 inhibitors for potential treatment of osteoarthritis: evidence of histologic and clinical efficacy without musculoskeletal toxicity in rat models. Arthritis Rheum. 2009, 60: 2008-2018.
Neuhold LA, Killar L, Zhao W, Sung ML, Warner L, Kulik J, Turner J, Wu W, Billinghurst C, Meijers T, Poole AR, Babij P, DeGennaro LJ: Postnatal expression in hyaline cartilage of constitutively active human collagenase-3 (MMP-13) induces osteoarthritis in mice. J Clin Invest. 2001, 107: 35-44.
Huebner JL, Williams JM, Deberg M, Henrotin Y, Kraus VB: Collagen fibril disruption occurs early in primary guinea pig knee osteoarthritis. Osteoarthr Cartilage. 2010, 18: 397-405.
Allen KD, Mata BA, Gabr MA, Huebner JL, Adams SB, Kraus VB, Schmitt DO, Setton LA: Kinematic and dynamic gait compensations resulting from knee instability in a rat model of osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2012, 14: R78-
Salo PT, Theriault E: Number, distribution and neuropeptide content of rat knee joint afferents. J Anat. 1997, 190: 515-522.
Fernihough J, Gentry C, Bevan S, Winter J: Regulation of calcitonin gene-related peptide and TRPV1 in a rat model of osteoarthritis. Neurosci Lett. 2005, 388: 75-80.
Driban JB, Sitler MR, Barbe MF, Balasubramanian E: Is osteoarthritis a heterogeneous disease that can be stratified into subsets?. Clin Rheumatol. 2010, 29: 123-131.