Modelado experimental de osteoartritis en animales

K.R.N. Pritzker (1994) define un modelo experimental de cualquier enfermedad en los animales como "grupo homogéneo de animales en los que hay una heredada, naturalmente adquirida o proceso biológico inducida experimentalmente está sujeto a la investigación científica, que uno o varios parámetros similares a la enfermedad en los seres humanos." La osteoartritis modelos animales son útiles para estudiar la evolución de los cambios estructurales en los tejidos de las articulaciones para determinar cómo los diferentes factores de riesgo que inician o contribuyen a la aparición de estos cambios, así como para la evaluación de las medidas terapéuticas aplicadas. Debe recordarse que la osteoartritis - una enfermedad no un tejido - cartílago, y todos los tejidos de las articulaciones afectadas, incluyendo el hueso, membrana sinovial, menisco, ligamentos, músculos periarticulares subcondrales y las terminaciones nerviosas aferentes que se encuentran tanto en el exterior y el interior de la cápsula de la articulación. Los estudios en curso de agentes farmacológicos en modelos animales se centran principalmente en su efecto sobre el cartílago articular. En los modelos experimentales, es imposible evaluar el síntoma principal de la osteoartritis en las personas, el dolor articular. Al mismo tiempo en la simulación de la osteoartritis en animales no tiene en cuenta una serie de factores importantes que contribuyen al desarrollo y la progresión de la osteoartritis (por ejemplo, la posición vertical del cuerpo, debilidad músculos periarticulares y otros.).

Por supuesto, el modelo más obvio de la enfermedad es el que tiene la mayor similitud con los cambios en la osteoartritis humana. Los modelos más interesantes de osteoartrosis en animales se presentan en términos de estudios de la efectividad de DMOAD (medicamentos modificadores de la OA). A pesar del hecho de que una cantidad de fármacos en este grupo previenen o ralentizan la progresión de osteoartritis espontánea o inducida experimentalmente en animales, al estudiar sus efectos en humanos, todos resultaron ineficaces.

Modelos de osteoartritis en animales

Mecanismo de modelado	Tipo de animales	Factor inductor / agente	Fuente
Osteoartritis espontánea	Conejillos de indias	Edad / Sobrepeso	Bendele AM etal., 1989
	Ratones STR / ORT, STR / INS	Predisposición genética	The Gupta EP et al., 1993 Dunham J. Et al., 1989 Dunham J. Et al., 1990
	Ratón negro C57	Predisposición genética	OkabeT., 1989 StabescyR. Et al., 1993 Takahama A. 1990 van der Kraan PM et al., 1990
	Ratones	Mutación del colágeno II	GarofaloS. Etal., 1991
	Ratones	Mutación del colágeno IX	NakataK. Etal, 1993
	Perros	Displasia de cadera	SmaleG. Etal., 1995
	Primates	Predisposición genética	Alexander CJ, 1994 Carlson CS etal., 1994 ChateauvertJ.M. Etal., 1990
Osteoartritis inducida químicamente	Pollos	Yodoacetato en / s *	Kalbhen DA, 1987
	Conejos	Papaína en / s	MarcelonG. Et al., 1976 CoulaisY. Et al., 1983 CoulaisY. Et al., 1984
	Conejillos de indias	Papaína en / s	TanakaH. Etal., 1992
	Perros	Chymopapain en / s	Leipold HR et al., 1989
	Ratones	Papaína en / s	Van der Kraan PM y otros, 1989
	Ratones	Colagenasa en / con	Van der Kraan PM y otros, 1989
	Ratones	TGF-R w / s	Van den Berg WB. 1995
	Conejos	Solución de NaCl hipertónico	VasilevV. Etal .. 1992
Osteoartritis de inducción-desplazamiento física (quirúrgica)	Perros	Intersección del ligamento cruzado anterior (unilateral)	Marshall JL y col., 1971 Brandt KD, 1994
	Perros	Intersección del ligamento cruzado anterior (bilateral)	Marshall KW. Chan AD, 1996
	Conejos	Ligamento cruzado anterior cruzado	Christensen SB, 1983 VignonE. Etal., 1991
	Oveja	Meniskectomy	Ghosh P. Etal., 1993
	Conejos	Meniskectomy	FamA.G. Etal., 1995 Moskowitz RW, Goldberg VM, 1987
	Conejillos de indias	Meniskectomy	Bendele AM, 1987
	Conejillos de indias	Mioectomía	ArseverC.L, BoleG.G., 1986 LaytonM.W. Etal., 1987 Dedrick DK et al., 1991
	Conejos	Contusión de la rótula	OegemaT.RJ, etal., 1993 MazieresB. Etal., 1990
	Conejos	Inmovilización	Langenskiold A. Y otros, 1979 Videman, 1982, 1982
	Perros	Inmovilización	Howell DS y col., 1992 Ratcliffe A. Y col., 1994 Palmoski M., Brandt KD, 1981
	Perros	Denervación con intersección subsecuente del ligamento cruzado anterior	VilenskyJA etal., 1994

* in / s - intraarticularmente.

Los modelos de osteoartrosis inducidos física y químicamente son muy populares en la actualidad, pero reflejan más bien los procesos que se observan en la osteoartritis secundaria en humanos que en los idiopáticos. Una alternativa a ellos son los modelos de osteoartritis espontánea en primates bípedos y animales cuadrúpedos.

Algunos autores son muy escépticos sobre el modelado de la osteoartritis en animales en general. Entonces, de acuerdo con MEJ Billingham (1998), el uso de modelos para el descubrimiento de medicamentos que modifican la osteoartritis es "... Una aventura costosa".

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Modelos de osteoartritis espontánea

Prácticamente todas las líneas endogámicas de ratones desarrollan osteoartrosis de diversa gravedad y localización. La incidencia más alta de osteoartritis y el curso más severo de la enfermedad se observa en ratones STR / ORT y STR / INS. Entre los ratones STR / ORT, la enfermedad es más común, es más grave en los hombres que en las mujeres. El daño primario al cartílago articular se desarrolla en la parte medial de la placa de la tibia. Se asumió que la aparición de cambios en el cartílago de la rótula precede mezcla, sin embargo RG Evans et al (1994) y S. Collins et al (1994) encontraron que todos los ratones de este daño línea cartílago desarrollaron a 11 meses, pero no en todos detectaron rotuliano desplazamiento . Los mismos autores encontraron que los cambios en el cartílago articular en ratones líneas STR / ORT menudo precedidos por metaplasia de células de condrocitos-osteoblástica de los tendones y ligamentos alrededor de las articulaciones de rodilla afectadas, lo que indica la prioridad de estos cambios en la patogénesis de la artrosis en este modelo. Es posible que la calcificación primaria de ligamentos y tendones cambios de presión mecánica sobre las estructuras intra-articular y más cambios en el cartílago articular reflejan un intento de mantener la carga normal sobre la articulación. En contraste con los modelos utilizando cerdos y macacos de indias, cuya degeneración del cartílago preceder a cambios en el hueso subcondral en ratones líneas STR / ORT y STR / INS aparece esclerosis subcondral más tarde.

La ventaja de este modelo de osteoartritis es el pequeño tamaño de los animales, que requiere un gasto mínimo del agente farmacológico de prueba. Sin embargo, el tamaño también es un inconveniente, ya que el análisis bioquímico, patohistológico del cartílago es difícil en ratones.

Investigación А.М. Bendele, JE Hulman (1988), A.M. Bendel y sus colegas (1989), así como SCR Meacock et al (1990), dedicada al estudio de la historia natural de la artrosis espontánea en cobayas, se intensificó el interés en este modelo de enfermedad. Desde la edad de 13 meses, todos los cobayas machos de la línea Dunkin Hurtley tienen degeneración del cartílago articular. Cambios similares en las mujeres aparecen algo más tarde y son de un carácter más leve. A la edad de 1 año, se observa una pérdida completa de cartílago articular en el cóndilo medial del fémur y la placa de la tibia. El aumento en el peso corporal de los cerdos marinos de Dunkin Hurtley agrava el curso de la enfermedad, y una disminución en el peso corporal de hasta 900 gy menos mejora el curso de la osteoartritis. A la edad de 8 semanas, ya se observan cambios en el hueso subcondral en este modelo, es decir el último precede el daño del cartílago. Los cambios en los ligamentos cruzados de las articulaciones de la rodilla pueden acelerar la remodelación del tejido óseo.

La osteoartritis espontánea se desarrolla en monos rhesus y cynomolgus. Una ventaja muy importante de los primates sobre otros animales utilizados para crear un modelo experimental de la osteoartritis es bípedo. La enfermedad se desarrolla en personas de mediana edad o mayores. Los primeros hallazgos histológicos son un engrosamiento del hueso subcondral con la posterior articulación del cartílago articular en la placa medial del hueso bolllebérico. Más tarde, la placa lateral está involucrada en el proceso. Es digno de mención que la degeneración del cartílago articular comienza a desarrollarse solo después de que el grosor del hueso subcondral alcanza 400 μm. El aumento en la prevalencia y la gravedad de la osteoartritis en los macacos se produce con la edad, pero estos parámetros no se ven afectados por el sexo y el peso corporal. Hasta ahora, los modelos de osteoartritis en primates no se han utilizado para estudiar la efectividad de los DMOAD.

Modelos de osteoartritis inducida físicamente (quirúrgicamente)

Los modelos de osteoartritis, basados en el aflojamiento inducido quirúrgicamente de las articulaciones de la rodilla, cambiando la presión mecánica sobre ellos, se usan con mayor frecuencia en perros y conejos. El modelo más utilizado es la intersección del ligamento cruzado en perros. Al crear un modelo quirúrgico de conejos osteoartritis utilizando operación por una intersección con la escisión de los ligamentos cruzados y el ligamento colateral medial o sin, la meniscectomía parcial o total, menisco lagrimal quirúrgicos. Los conejillos de indias describen modelos quirúrgicos de osteoartritis, creados cruzando los ligamentos cruzados y colaterales, meniscectomía parcial. La menisctomía parcial en cobayas conduce a la formación de osteofitos durante 2 semanas y una degeneración excesiva del cartílago articular durante 6 semanas.

Hasta hace poco tiempo un modelo de osteoartritis en perros que se desarrollan después de cruzar el ligamento cruzado anterior, escépticos en ausencia de ulceración del cartílago y la progresión significativa de la enfermedad observada en la osteoartritis en los seres humanos. JL Marshall y S. - E. Olsson (1971) encontraron que los cambios en los tejidos de las articulaciones de la rodilla en perros eran prácticamente los mismos que los registrados inmediatamente después de 2 años después de la operación. Los autores sugirieron que los factores mecánicos (por ejemplo, fibrosis de la cápsula articular y la formación de osteofitos) estabilizan desordenada después de la cirugía articulación de la rodilla y prevenir la progresión de la destrucción del cartílago articular. También se sugirió que este modelo se considere un modelo de daño y reparación del cartílago, y no un modelo de osteoartritis. Sin embargo, los resultados de las investigaciones realizadas por KD Brandt et al (1991), que es más largo estudió la dinámica de los cambios en los tejidos de la rodilla, desestabilizado por la intersección del ligamento cruzado anterior, refutaron el supuesto de los autores anteriores.

S.A. McDevitt y sus colegas (1973, 1977) encontraron que en los primeros días después de cruzar los ligamentos cruzados aumenta la síntesis de proteoglicanos por los condrocitos del cartílago articular. Durante las 64 semanas después de la inducción de la inestabilidad quirúrgica del espesor de rodilla cartílago de la articulación fue mayor de lo normal, aunque los cambios bioquímicos, metabólicos e histológicos en la misma corresponden a los de la osteoartritis. Este engrosamiento del cartílago se asoció con una mayor síntesis de proteoglicanos y su alta concentración en el cartílago articular. El uso de imágenes de resonancia magnética (MPT), ME Adams y KD Brandt (1991) mostraron que después de cruzar los ligamentos cruzados hipertrofia del cartílago mantenido durante 36 meses en el futuro hay una pérdida progresiva de cartílago, de modo que después de 45 meses tanto de las superficies articulares desprovistas cartílago El examen morfológico del cartílago 54 meses después de la operación confirmó los resultados de la resonancia magnética. Por lo tanto, M.E. Adams y KD Brandt (1991) han demostrado que la inestabilidad inducida quirúrgicamente de las articulaciones de rodilla en perros puede considerarse un modelo de OA.

El fenómeno de la reparación hipertrófica del cartílago articular se ilustra bien mediante el modelo de osteoartritis descrito anteriormente en perros. Sin embargo, se sabe que este fenómeno es inherente no solo a él. La hipertrofia del cartílago articular, que era de naturaleza reparadora, se describió por primera vez en pacientes con osteoartritis EGL Bywaters (1937) y más tarde LC Johnson. También se encuentra en otros modelos de osteoartritis: en conejos después de una meniscactomía parcial (Vignon E. Et al., 1983), en los monos rhesus, la hipertrofia del cartílago se desarrolla espontáneamente.

Descripción Fecha de la patogénesis se centra principalmente en la "pérdida" progresiva del cartílago, pero los autores suelen pasar por alto su engrosamiento y aumento de la síntesis de proteoglicanos, que corresponde a la fase homeostático estabiliza la osteoartritis. Durante esta fase, la reparación del cartílago compensa su pérdida y puede mantener la articulación en un estado funcional durante un tiempo prolongado. Pero el tejido de reparación a menudo no pueden hacer frente a su tensión mecánica mandato como lo hace el cartílago articular sano, lo que conduce a una incapacidad para mantener la composición de la matriz de condrocitos normales y disminuir la síntesis de proteoglicanos. Se desarrolla la etapa final de la osteoartritis.

El estudio de la artropatía de Sharko condujo a la aparición de un método de aceleración neurogénica del modelado de la osteoartritis inducida quirúrgicamente. Artropatía de Charcot se caracteriza por destrucción de las articulaciones grave, articular "ratones", derrame en la articulación, inestabilidad de ligamentos, la formación de nuevo hueso y el cartílago dentro de la articulación. El concepto general de la patogénesis de la artropatía de Charcot (neurogénica) se interrumpe, señales de detección de los propioceptores y nociceptores extremidades en el sistema nervioso central (SNC). Para acelerar la progresión de la osteoartritis inducida por la intersección del ligamento cruzado anterior de perros antes de la cirugía o extirpación operar nervios que inervan gangliyektomiyu la articulación, lo que conduce a la aparición de erosiones del cartílago ya en la primera semana después de la cirugía. Curiosamente, el nuevo diacereína DMOAD resultó ser eficaz cuando se utiliza en los modelos de osteoartritis lentamente progresiva (neurológicamente intactos), pero con la osteoartritis acelerado neurogénica fármaco experimental fue ineficaz.

En conclusión, cabe señalar que es imposible evaluar plenamente la identidad de un modelo experimental de osteoartritis y la osteoartritis en los seres humanos, debido a que la etiología y la patogénesis de los mecanismos exactos de la enfermedad hasta el momento no han dilucidado. Como se dijo anteriormente, el objetivo principal del uso de modelos experimentales de la osteoartritis en animales es utilizarlos para evaluar la eficacia de nuevos fármacos, principalmente de la "modificación de la enfermedad." Tampoco se puede determinar la probabilidad de que los resultados del tratamiento de un animal coincidan con los resultados del uso de un agente farmacológico experimental en humanos. NS Doherty et al (1998) centrado en las diferencias significativas entre los tipos de animales utilizados para el modelado de la osteoartritis, en términos de diferente desarrollo de la patología de varios neurotransmisores, receptores, enzimas, dando lugar a la extrapolación sesgada de la actividad terapéutica de nuevos fármacos utilizados en los animales al hombre . Un ejemplo es la alta efectividad de los AINE en el modelado de la artritis inflamatoria en roedores. Esto ha dado lugar a una nueva evaluación de la eficacia de los AINE en los seres humanos, que las prostaglandinas no juegan un papel fundamental en la patogénesis de la enfermedad, que juegan en los roedores, y la eficacia clínica de los AINE se limita a tratar los síntomas en lugar de la modificación de la enfermedad.

Al mismo tiempo, la subestimación de nuevos agentes farmacológicos en el estudio de su efectividad en modelos animales puede conducir a la pérdida de agentes terapéuticos potencialmente efectivos en humanos. Por ejemplo, sales de oro, penicilamina, cloroquina, sulfasalazina, que tiene un cierto efecto en el tratamiento de la artritis reumatoide no es completamente eficaz en animales, que se utiliza para el cribado de fármacos anti-reumáticos.

A diferencia de respuesta simulada animales del paciente con osteoartritis y tratamiento de la osteoartritis DMOAD depende en gran medida de la colagenasa - una enzima que se cree que está implicado activamente en la patogénesis de la osteoartritis. En roedores con simulado OA menudo encontrar inhibidores de la colagenasa intersticial (colagenasa-1 o de la matriz metaloproteinasa (MMP) -1), pero el homólogo de la colagenasa-1 humana en los roedores no se puede encontrar, tal vez, no existe. Por lo tanto, los inhibidores específicos de la colagenasa-1 humana no mostrarán eficacia terapéutica en roedores con osteoartritis experimental. La mayoría de los inhibidores de MMP creados hasta la fecha, no selectiva y, por tanto, inhiben la colagenasa-3 (MMP-13) que participan en la patogénesis de la artrosis experimental en roedores. Por otra parte, los estudios han demostrado NRA Beeley et al (1994), JMP Freije et al (1994), colagenasa-3 se expresa en el cartílago articular humano en pacientes con osteoartritis, y puede desempeñar un papel en la patogénesis de la enfermedad.

Se puede suponer que estos mediadores, receptores o enzimas juegan un papel similar en la patogénesis de la osteoartritis simulada en un animal particular y en humanos. Un ejemplo es el leucotrieno B4 capacidad quimiotáctica, que es un ser humano, ratón y conejo se considera que es la misma, pero la actividad de los antagonistas de la sustancia activa varía entre las especies de animales 1000 veces. Con el fin de evitar tales imprecisiones en los experimentos, es necesario crear métodos que permitan investigar la farmacodinamia in vivo. Por ejemplo, se puede estudiar el efecto de cualquier sustancia sobre la actividad de enzimas exógenas o mediadores humanos. Esta técnica se ha aplicado V Ganu et al (1994) para evaluar la actividad de los inhibidores de MMP mediante la determinación de la capacidad de los fármacos para inhibir la liberación de proteoglicanos a partir de cartílago articular después de la inyección en stromelezina humano articulación de la rodilla de conejo.

A pesar de que los resultados obtenidos en el experimento sobre osteoartritis simulada pueden conducir a una evaluación incorrecta del DMOAD potencial, los modelos de osteoartrosis en animales juegan un papel importante en los estudios básicos. La decisión final sobre la efectividad de los agentes farmacológicos en el tratamiento de enfermedades humanas solo puede realizarse después de la tercera fase de los ensayos clínicos en humanos.