RU2587039C1 - Method for simulating osteoarthrosis - Google Patents

Method for simulating osteoarthrosis Download PDF

Info

Publication number
RU2587039C1
RU2587039C1 RU2015107821/14A RU2015107821A RU2587039C1 RU 2587039 C1 RU2587039 C1 RU 2587039C1 RU 2015107821/14 A RU2015107821/14 A RU 2015107821/14A RU 2015107821 A RU2015107821 A RU 2015107821A RU 2587039 C1 RU2587039 C1 RU 2587039C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
osteoarthrosis
animals
rats
simulating
less
Prior art date
Application number
RU2015107821/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кристина Валерьевна Корочина
Валентина Сергеевна Полякова
Ирина Эдуардовна Корочина
Original Assignee
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации /ГБОУ ВПО ОрГМУ Минздрава России/
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации /ГБОУ ВПО ОрГМУ Минздрава России/ filed Critical Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации /ГБОУ ВПО ОрГМУ Минздрава России/
Priority to RU2015107821/14A priority Critical patent/RU2587039C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2587039C1 publication Critical patent/RU2587039C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to experimental medicine, namely to rheumatology, and can be used for simulating osteoarthrosis (SO), approbation agents and methods of treating it. Method for simulating osteoarthrosis in Wistar rats by daily subcutaneous injections of 1 % 0.1 ml mezaton solution throughout 2 weeks. After each injection provide animals with swimming for 20 minutes. Further, animal is placed on 2 months in close cells with its provision of caloric supply. Diet includes not less than 55 % of carbohydrates, not less than 30 % of fats and not less than 9 % proteins from diet.
EFFECT: method provides for development of osteoarthrosis articular cartilage with 2-3 degree 2 stages, being non-injuring, maximum allow for etiopathogenesis of disease, does not require special equipment and high time expenses.
1 cl, 3 tbl, 20 dwg

Description

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, а именно к ревматологии, и может быть использовано как для биологического моделирования остеоартроза (OA) с поражением суставного хряща (СХ) 2-3 степени 2 стадии, так и для тестирования средств и методов его лечения.The invention relates to the field of experimental medicine, namely to rheumatology, and can be used both for biological modeling of osteoarthritis (OA) with lesions of articular cartilage (CX) of the 2-3 degree 2 stage, and for testing means and methods of its treatment.

OA (в иностранной литературе «остеоартрит») - самая распространенная возраст-ассоциированная группа заболеваний опорно-двигательного аппарата со сходным патогенезом, клинической картиной и поражением всех составляющих сустав элементов, в первую очередь хряща и субхондральной кости. Тотальная распространенность, физические страдания, инвалидизация потенциально работоспособных лиц и значительные финансовые потери выступают генератором поиска новых подходов к изучению OA. В последних научных работах [9, 10] используется термин «ранний» OA, который имеет четкие гистологические критерии (1-3 степени поражения СХ по классификации OARSI [11]). Ранний OA является объектом исследований ученых последних лет и представляет актуальную проблему ревматологии [9]. Но нетравматическое прижизненное исследование хряща у человека затруднительно, равно как и нет возможности динамической оценки его состояния на фоне лечения, что диктует необходимость моделирования OA в эксперименте.OA (in the foreign literature “osteoarthritis”) is the most common age-associated group of diseases of the musculoskeletal system with a similar pathogenesis, clinical picture, and damage to all elements of the joint elements, primarily cartilage and subchondral bone. Total prevalence, physical suffering, disability of potentially able-bodied individuals and significant financial losses act as a generator of the search for new approaches to the study of OA. In recent scientific papers [9, 10], the term “early” OA is used, which has clear histological criteria (1-3 degrees of SC lesion according to the OARSI classification [11]). Early OA is an object of research of scientists of recent years and represents an urgent problem of rheumatology [9]. But a non-traumatic intravital study of cartilage in humans is difficult, as well as there is no possibility of a dynamic assessment of his condition during treatment, which dictates the need for OA modeling in the experiment.

Для экспериментального воспроизведения OA используют различные методы, которые условно можно разделить на несколько групп: использование животных с генетически детерминированными признаками, хирургические (оперативные) манипуляции, внутрисуставное введение химических соединений и травмирующих агентов, математическое моделирование, методы опосредованного влияния на сустав (изменением гормонального статуса, нарушением биомеханики, приемом токсических веществ и др.).For experimental reproduction of OA, various methods are used that can be conditionally divided into several groups: the use of animals with genetically determined traits, surgical (operative) manipulations, intra-articular administration of chemical compounds and traumatic agents, mathematical modeling, methods of indirect effect on the joint (by changing hormonal status, violation of biomechanics, the intake of toxic substances, etc.).

В группе методов, предполагающих использование животных с модификацией генетического аппарата, известна модель спонтанного OA, развивающегося у мышей линии STR/OPT [12]. У всех животных в возрасте 32-35 недель развивается преждевременная дегенерация СХ и других тканей коленного сустава, наиболее выраженная в области медиального плато большеберцовой кости. Данная модель крайне тяжело воспроизводима, так как для получения линии STR/OPT требуются мыши линии STR/1N, близкородственное скрещивание которых при определенных условиях (после периода нон-инбридинга) обеспечивает рождение животных с необходимыми генетическими и фенотипическими признаками. Также важными недостатками данной модели являются: длительный период формирования OA (в среднем 6 месяцев), индивидуальная вариабельность поражения тканей сустава, для модели не характерен синовит.In a group of methods involving the use of animals with a modification of the genetic apparatus, a model of spontaneous OA is known that develops in STR / OPT mice [12]. All animals aged 32-35 weeks develop premature degeneration of CX and other tissues of the knee joint, most pronounced in the medial plateau of the tibia. This model is extremely difficult to reproduce, since the STR / 1N mice are required to obtain the STR / OPT line, the closely related crossing of which under certain conditions (after the non-inbreeding period) ensures the birth of animals with the necessary genetic and phenotypic characters. Also important disadvantages of this model are: a long period of OA formation (on average 6 months), individual variability of damage to joint tissues, synovitis is not typical for the model.

Среди группы хирургических способов получения OA известно нарушение регионального кровообращения сустава пересечением бедренной артерии [3]. В условиях операционной у собак одновременно на двух задних конечностях на уровне средней трети бедренной кости выделяют бедренную артерию, лигируют в двух местах и пересекают между лигатурами, затем послойно ушивают операционную рану и иммобилизируют конечности аппаратом Илизарова в течение 28 суток. Выведение животных из эксперимента осуществляют через 28 суток после рентгенологического подтверждения развития OA коленных суставов. Недостатки модели: развитие грубых деструктивных изменений в суставах, не предполагающих изучение ранних стадий заболевания, сложная техника исполнения (требуются хирургическая бригада, стерильная операционная, оборудование, анестетик, аппарат Илизарова, владение хирургическими навыками), травматизация тканей, риск гибели животных, развития послеоперационных осложнений.Among the group of surgical methods for producing OA, a violation of regional blood circulation of the joint by femoral artery intersection is known [3]. Under the operating conditions in dogs, the femoral artery is isolated on two hind limbs at the level of the middle third of the femur, ligated in two places and intersected between the ligatures, then the surgical wound is sutured in layers and the limbs are immobilized by the Ilizarov apparatus for 28 days. Excretion of animals from the experiment is carried out 28 days after x-ray confirmation of the development of OA of the knee joints. Disadvantages of the model: the development of gross destructive changes in the joints that do not involve the study of the early stages of the disease, a complex technique of execution (requires a surgical team, sterile operating room, equipment, anesthetic, Ilizarov apparatus, possession of surgical skills), tissue trauma, the risk of animal death, the development of postoperative complications .

Среди способов моделирования OA внутрисуставным введением химических веществ существует метод, предполагающий использование трипсина [8]. Беспородным белым мышам обоих полов вводился 0.1 мл 0.1% раствора трипсина в коленный сустав под внутрибрюшинным наркозом кетамином и ксалазином, на 14 и 28 дни животных выводили из эксперимента.Among the methods for modeling OA by intraarticular injection of chemicals, there is a method involving the use of trypsin [8]. Outbred white mice of both sexes were injected with 0.1 ml of a 0.1% trypsin solution into the knee joint under intraperitoneal anesthesia with ketamine and xalazine; animals were withdrawn from the experiment on days 14 and 28.

Недостатками модели являются: травматизация суставообразующих структур, острое локальное разрушение хрящевой ткани под действием препарата (несоответствие полученной патологии заболеванию человека), ограниченная возможность апробации препаратов для лечения OA, технические сложности при осуществлении метода (условия для манипуляций, препараты для наркоза), риск осложнений после инвазии, развитие моноартроза (у человека OA обычно поражает несколько суставов).The disadvantages of the model are: trauma to joint-forming structures, acute local destruction of cartilage tissue under the influence of the drug (mismatch of the resulting pathology to a human disease), limited possibility of testing drugs for treating OA, technical difficulties in implementing the method (conditions for manipulations, drugs for anesthesia), risk of complications after infestations, the development of monoarthrosis (in humans, OA usually affects several joints).

Среди методов неинвазивного влияния на сустав известен способ получения системного стероидного OA у крыс [2]. Для его воспроизведения авторы осуществляли троекратное внутримышечное введение дексаметазона фосфата в дозе 7 мг/кг с интервалом в одну неделю крысам-самцам линии Wistar массой 250-300 г. Ключевым недостатком модели является несоответствие этиопатогенеза кортикостероидной артропатии в эксперименте таковому при OA у человека: хроническая передозировка дексаметазона обеспечивает развитие у крыс вторичного, медикаментозно индуцированного OA. Воспроизведенная патология сопровождается системными побочными эффектами, это препятствует корректному исследованию состояния суставов, в т.ч. при апробации лекарственных средств. Таким образом, имеющиеся модели предполагают специфические триггеры развития OA, отличающиеся от реальных причин его развития у человека, и оптимальной биологической модели раннего OA до сих пор не предложено.Among the methods of non-invasive effects on the joint, a method for producing systemic steroid OA in rats is known [2]. To reproduce it, the authors performed three intramuscular injections of dexamethasone phosphate at a dose of 7 mg / kg with an interval of one week to male Wistar rats weighing 250-300 g. The key disadvantage of the model is the mismatch between the etiopathogenesis of corticosteroid arthropathy and the experiment with OA in humans: chronic overdose dexamethasone provides the development of secondary, drug-induced OA in rats. The reproduced pathology is accompanied by systemic side effects, this prevents the correct study of the condition of the joints, including when testing drugs. Thus, the existing models suggest specific triggers for the development of OA that differ from the real causes of its development in humans, and an optimal biological model of early OA has not yet been proposed.

ПрототипPrototype

В качестве прототипа был использован способ, заключающийся в воздействии на крыс линии Wistar путем проведения двухнедельного курса ежедневных подкожных инъекций 1% 0.1 мл раствора мезатона с последующим плаванием после каждой инъекции в течение 20 минут в резервуаре с водой [4]. Данный препарат - адреномиметик - активирует гипертензивные механизмы и в сочетании с интенсивной физической нагрузкой используется для получения хронической сердечной недостаточности (ХСН) по методу В.И. Инчиной [6, 7].As a prototype, a method was used consisting in exposing Wistar rats to a two-week course of daily subcutaneous injections of 1% 0.1 ml of a solution of mesatone, followed by swimming after each injection for 20 minutes in a tank of water [4]. This drug - an adrenergic agonist - activates hypertensive mechanisms and, in combination with intense physical activity, is used to produce chronic heart failure (CHF) according to V.I. Incineration [6, 7].

При оценке полученных изменений в суставах животных можно сказать, что они соответствуют 1-й степени 1-й стадии поражения хряща по классификации OARSI. Однако метод не позволяет достигнуть и исследовать дальнейшие этапы поражения хряща (вплоть до 3-й степени по классификации OARSI), это стало ключевым недостатком метода.When assessing the changes in the joints of animals, we can say that they correspond to the 1st degree of the 1st stage of cartilage damage according to the OARSI classification. However, the method does not allow to reach and investigate the further stages of cartilage damage (up to the 3rd degree according to the OARSI classification), this has become a key disadvantage of the method.

Задача изобретения - создание наиболее физиологичной, нетравматичной, максимально учитывающей патогенетические и патоморфологические аспекты заболевания биологической модели OA с поражением суставного хряща 2-3 степени 2 стадии для дальнейшего его изучения и апробации лекарственных средств и методов лечения.The objective of the invention is the creation of the most physiological, non-traumatic, taking into account the pathogenetic and pathomorphological aspects of the disease of the biological model of OA with damage to the articular cartilage of the 2nd to 2nd degree stage 2 for its further study and testing of drugs and treatment methods.

Сущность изобретения заключается в том, что крыс линии Wistar подвергают двухнедельному курсу ежедневных подкожных инъекций 1% 0.1 мл раствора мезатона с последующим плаванием в течение 20 минут после каждой инъекции в резервуаре с водой, после чего животных на 2 месяца помещают в тесные клетки и обеспечивают им высококалорийную диету, включающую не менее 55% углеводов, не менее 30% жиров и не менее 9% белков от рациона питания.The essence of the invention lies in the fact that Wistar rats are subjected to a two-week course of daily subcutaneous injections of 1% 0.1 ml of a solution of mesatone, followed by swimming for 20 minutes after each injection in a tank of water, after which the animals are placed in tight cages for 2 months and provided with a high-calorie diet, including at least 55% carbohydrates, at least 30% fat and at least 9% protein from the diet.

Осуществление способаThe implementation of the method

Предлагаемый способ был воспроизведен в экспериментальном исследовании на 20 половозрелых крысах-самцах линии Wistar весом 304-498 г. Все животные случайным образом были распределены на 3 группы. Крысы первой - контрольной - группы (5 голов) находились на стандартном рационе вивария, затем были выведены из эксперимента в его последний день передозировкой эфирного наркоза. Остальных крыс (15 животных) подвергали ежедневному 20-минутному плаванию после подкожной инъекции 0,1 мл 1% раствора мезатона в течение 14 дней. Из 15 животных 5 крыс (вторая группа) были выведены из эксперимента с помощью эфирного наркоза. Оставшиеся 10 животных составили третью группу, были помещены в тесные клетки и в течение 2 месяцев находились на высококалорийной многокомпонентной диете, включающей пшено (21%), сдобу (30%), жареный на растительном масле картофель (20%), сырое свиное сало (12%), шоколад (4%), фундук (4%), печенье (5%), подсолнечную халву (4%), вместо воды использовали 20% раствор фруктозы в свободном доступе (итого белки - 9,61%, жиры - 31,87%, углеводы - 58,52%). Животных взвешивали в 1-й, 30-й, 60-й дни, определяли общий и удельный прирост массы тела. В каждой группе проводили клиническую оценку состояния крыс. Через 2 месяца животных также вывели из эксперимента передозировкой эфирного наркоза.The proposed method was reproduced in an experimental study on 20 sexually mature Wistar male rats weighing 304-498 g. All animals were randomly divided into 3 groups. The rats of the first - control - group (5 animals) were on the standard diet of the vivarium, then they were withdrawn from the experiment on its last day by an overdose of ether anesthesia. The remaining rats (15 animals) were subjected to a daily 20-minute swim after subcutaneous injection of 0.1 ml of a 1% solution of mesatone for 14 days. Of 15 animals, 5 rats (the second group) were withdrawn from the experiment using ether anesthesia. The remaining 10 animals made up the third group, were placed in tight cages, and for 2 months were on a high-calorie multicomponent diet, including millet (21%), muffin (30%), potato fried in vegetable oil (20%), raw pork lard ( 12%), chocolate (4%), hazelnuts (4%), cookies (5%), sunflower halva (4%), 20% free fructose solution was used instead of water (total proteins - 9.61%, fats - 31.87%, carbohydrates - 58.52%). Animals were weighed on the 1st, 30th, and 60th days, and the total and specific weight gain were determined. In each group, a clinical assessment of rats was performed. After 2 months, the animals were also withdrawn from the experiment by an overdose of ether anesthesia.

Все крысы были декапитированы, для морфологического исследования у них взяли коленные суставы и внутренние органы (сердце, печень, почки, легкие) для подтверждения развития сосудистых и метаболических нарушений. После стандартной гистологической проводки приготовление серийных срезов толщиной 5-6 мкм осуществляли на ротационном микротоме МПС-2. Для обзорной микроскопии парафиновые срезы окрашивали гематоксилином Майера и эозином [5]. Идентификацию сидерофагов в легких крыс с ХСН проводили реакцией Перлса [5]. Гликозаминогликаны определяли 0,5% толуидиновым синим при разных значениях рН (7,4; 4,7) с проведением контроля (обработка гиалуронидазой). На парафиновых срезах на стеклах Super frost plus с помощью набора реактивов моноклональных антител для иммуногистохимии («BioCenex», США) идентифицировали коллаген II типа, выявляли экспрессию каспазы-3, матриксной металлопротеиназы ММР-9. Окраску проводили согласно протоколу фирм производителей. Степень экспрессии коллагена 2 типа и ММР-9 оценивали визуально по бальной системе от 1 до 4, количество клеток, экспрессирующих каспазу-3, подсчитывали и выражали в процентах. С помощью окуляр-микрометра МОВ-1-1.5*у 4,2 определяли толщину слоев СХ, используя окулярную сетку-вставку, подсчитывали относительную объемную плотность сосудов микроциркуляторного русла синовиальной мембраны (СМ) [1]. Статистическая обработка данных произведена с использованием пакета программ «MS Excel 2007» и «Statistica 6,6 for Windows». Производили подсчет среднеарифметических значений абсолютных и относительных величин, ошибок средних величин и стандартных отклонений. Достоверность различий сравниваемых показателей определяли по t-критерию Стьюдента, различия средних величин считали достоверными при уровне значимости р < 0,05%.All rats were decapitated, for morphological studies they took knee joints and internal organs (heart, liver, kidneys, lungs) to confirm the development of vascular and metabolic disorders. After standard histological posting, the preparation of serial sections with a thickness of 5-6 μm was carried out on a rotational microtome MPS-2. For panoramic microscopy, paraffin sections were stained with Mayer hematoxylin and eosin [5]. The identification of siderophages in the lungs of rats with heart failure was carried out by Perls reaction [5]. Glycosaminoglycans were determined with 0.5% toluidine blue at different pH values (7.4; 4.7) with control (treatment with hyaluronidase). On paraffin sections on Super frost plus glasses, collagen type II was identified using a set of monoclonal antibody reagents for immunohistochemistry (BioCenex, USA), expression of caspase-3, matrix metalloproteinase MMP-9 was detected. Coloring was carried out according to the protocol of manufacturers. The degree of expression of type 2 collagen and MMP-9 was assessed visually by a point system from 1 to 4, the number of caspase-3 expressing cells was calculated and expressed as a percentage. Using the MOV-1-1.5 * eyepiece micrometer, the thickness of the CX layers was determined in 4.2 using an ocular insert network, and the relative bulk density of the vessels of the microvasculature of the synovial membrane (SM) was calculated [1]. Statistical data processing was performed using the software package "MS Excel 2007" and "Statistica 6.6 for Windows". The arithmetic mean values of the absolute and relative values, the errors of the mean values and standard deviations were calculated. The significance of differences in the compared parameters was determined by Student t-test, differences in average values were considered significant at a significance level of p <0.05%.

Результаты исследованияResearch results

Клиническая оценка состояния животных контрольной группы не выявила патологии. У второй группы животных появились признаки сердечной недостаточности: цианоз, учащенное дыхание, крысы опирались передними конечностями за бортик клетки для вовлечения дополнительной дыхательной мускулатуры, задние были отечны и синюшны. Длительность нормализации частоты дыхания составляла 10-15 минут, акроцианоз (синюшность кожи ушек, лап, хвоста) сохранялся в покое. Клиническая оценка состояния крыс третьей группы помимо симптомов ХСН выявила изменение поведения крыс: увеличение количества и кратности приемов пищи и раствора фруктозы, замедленные реакции, малоподвижность, взвешивание животных выявило увеличение их массы тела на 30-36% от исходной (табл. 1).A clinical assessment of the condition of the animals of the control group did not reveal pathology. The second group of animals showed signs of heart failure: cyanosis, rapid breathing, rats rested their forelimbs on the side of the cell to engage additional respiratory muscles, the rear ones were swollen and cyanotic. The duration of normalization of the respiratory rate was 10-15 minutes, acrocyanosis (cyanosis of the skin of the ears, paws, tail) remained at rest. A clinical assessment of the condition of rats of the third group, in addition to the symptoms of heart failure, revealed a change in the behavior of rats: an increase in the number and frequency of meals and a solution of fructose, slow reactions, inactivity, and weighing of animals revealed an increase in their body weight by 30-36% from the original (Table 1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Для подтверждения развития патологии (ХСН, ожирение) проводилось морфологическое исследование внутренних органов крыс (сердца, печени, почек, легких). В контрольной группе в препаратах миокарда, окрашенных гематоксилином Майера - эозином, определялись сократительные кардиомиоциты с овальными ядрами, четкими контурами, равномерной окраской, поперечной исчерченностью, между ними находились прослойки межмышечной рыхлой соединительной ткани (фиг. 1, увеличение 300). В печени гепатоциты формировали балки, между которыми располагались синусоидные капилляры, направленные к центральным венам, печеночные клетки разделялись желчными капиллярами (фиг. 2, увеличение 600). В почках определялось мозговое и корковое вещество с почечными тельцами и извитыми канальцами, клубочки имели нормальные размеры, просвет капсулы свободный, эпителий канальцев кубической формы с четкими контурами, просвет сохранен. В легочной ткани определялись респираторные альвеолоциты, формирующие с макрофагами межальвеолярные перегородки, перибронхиально располагалась интерстициальная ткань. Микроскопия внутренних органов животных контрольной группы не выявила патологии.To confirm the development of pathology (CHF, obesity), a morphological study of the internal organs of rats (heart, liver, kidneys, lungs) was performed. In the control group, myocardial preparations stained with Mayer hematoxylin - eosin, determined contractile cardiomyocytes with oval nuclei, clear contours, uniform color, transverse striation, between them were layers of intermuscular loose connective tissue (Fig. 1, magnification 300). In the liver, hepatocytes formed beams, between which there were sinusoidal capillaries directed to the central veins, the liver cells were separated by bile capillaries (Fig. 2, magnification 600). In the kidneys, brain and cortical matter with renal bodies and convoluted tubules was determined, the glomeruli were normal in size, the capsule lumen was free, the tubule epithelium was cubic in shape with clear contours, and the lumen was preserved. Respiratory alveolocytes were formed in the lung tissue, forming interalveolar septa with macrophages, and interstitial tissue was located peribronchially. Microscopy of the internal organs of animals in the control group revealed no pathology.

При морфологическом исследовании внутренних органов, окрашенных гематоксилином Майера - эозином, у крыс второй группы в миокарде (фиг. 3, увеличение 300) были выявлены участки мышечного пересокращения, сближение вставочных дисков, увеличение доли соединительной ткани. В печени (фиг. 4, увеличение 600) отмечены явления застоя (расширенные синусоидные капилляры со сладжированными клетками крови, явления мелкокапельной жировой дистрофии в гепатоцитах центролобулярных зон). В легких сосуды были расширены, в просветах альвеол определены сидерофаги, в межальвеолярных перегородках - гемосидерин. В почках было отмечено венозное полнокровие и начальные признаки гиалиново-капельной дистрофии эпителиоцитов канальцев. Эти данные подтвердили факт развития ХСН у крыс.A morphological study of the internal organs stained with Mayer hematoxylin - eosin in rats of the second group in the myocardium (Fig. 3, magnification 300) revealed areas of muscle contraction, convergence of insertion discs, and an increase in the proportion of connective tissue. In the liver (Fig. 4, magnification 600), stagnation phenomena (dilated sinusoidal capillaries with sulphated blood cells, the phenomena of small-drop fatty degeneration in hepatocytes of centrolobular zones) were noted. The vessels in the lungs were dilated, siderophages were identified in the lumens of the alveoli, and hemosiderin was determined in the alveolar septa. In the kidneys, venous congestion and initial signs of hyaline droplet dystrophy of the tubule epithelial cells were noted. These data confirmed the fact of the development of heart failure in rats.

При микроскопическом исследовании внутренних органов животных третьей группы были обнаружены наиболее выраженные признаки их дистрофии. В микропрепаратах миокарда, окрашенных гематоксилином Майера и эозином (фиг. 5, увеличение 400), преобладала соединительная ткань, в ее прослойках и под эпикардом - скопления адипоцитов, в кардиомиоцитах участки пересокращения и сближения вставочных дисков. В печени (фиг. 6, увеличение 400) наблюдался крупнокапельный стеатоз в центролобулярных (повреждение ишемического генеза) и периферических зонах (обусловлен преимущественно алиментарным фактором), часть гепатоцитов подверглась некрозу с обнажением синусоидных капилляров (признак «мускатной» печени при ХСН). Определялись участки инфильтрации лимфоцитами. В легочной ткани обнаружились участки фиброза, бурой индурации легких (межальвеолярные перегородки утолщались, реакцией Перлса идентифицировались сидерофаги), в стенках некоторых сосудов - дистрофическое обызвествление (атерокальциноз). В почках отмечены признаки гиалиново-капельной и гидропической дистрофии, скопление адипоцитов в интерстициальной ткани, гиалиновых капель в канальцах, сосуды были расширены и заполнены сладжированными эритроцитами. Полученные данные подтвердили развитие ожирения на фоне ХСН у крыс третьей группы.Microscopic examination of the internal organs of animals of the third group revealed the most pronounced signs of their dystrophy. In myocardial micropreparations stained with Mayer hematoxylin and eosin (Fig. 5, magnification 400), connective tissue predominated, in its interlayers and under the epicardium there were accumulations of adipocytes, in cardiomyocytes there were areas of re-contraction and convergence of insertion discs. In the liver (Fig. 6, magnification 400), large-droplet steatosis was observed in the centrolobular (damage to the ischemic genesis) and peripheral zones (mainly due to the nutritional factor), part of the hepatocytes underwent necrosis with exposure of sinusoidal capillaries (a symptom of a “muscular” liver in heart failure). Lymphocyte infiltration sites were determined. Sites of fibrosis were found in the lung tissue, brown induction of the lungs (the interalveolar septa became thicker, siderophages were identified by the Perls reaction), and degenerative calcification (atherocalcinosis) was detected in the walls of some vessels. In the kidneys there were signs of hyaline droplet and hydropic dystrophy, accumulation of adipocytes in the interstitial tissue, hyaline droplets in the tubules, the vessels were dilated and filled with sweetened red blood cells. The data obtained confirmed the development of obesity in the presence of heart failure in rats of the third group.

Микроскопическое исследование коленных суставов крыс выявило их неодинаковое морфофункциональное состояние, сравнительная характеристика СМ, СХ и субхондральной кости животных приведена в таблицах 2, 3. Анализ морфологии суставов крыс первой группы выявил, что они являются здоровыми тканями, в остальных отмечены признаки их реорганизации. Во второй группе обнаружены начальные изменения цитоархитектоники и функциональной активности клеток дегенеративного характера, у крыс третьей группы отмечены наиболее выраженные признаки дезорганизации компонентов суставов.Microscopic examination of rat knee joints revealed their unequal morphofunctional state, comparative characteristics of SM, CX, and subchondral bone of animals are shown in Tables 2, 3. Analysis of the morphology of the joints of rats of the first group revealed that they are healthy tissues, the rest showed signs of their reorganization. In the second group, the initial changes in cytoarchitectonics and functional activity of cells of a degenerative nature were found, in rats of the third group, the most pronounced signs of disorganization of the components of the joints were noted.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Технический результатTechnical result

Первые признаки дегенеративно-дистрофического поражения суставов экспериментальных животных обнаруживаются на 14-й день моделирования OA. Морфологически подтвержденный OA с поражением СХ, соответствующим 2-3 степени 2 стадии по классификации OARSI [11], развивается в течение последующих 2 месяцев.The first signs of degenerative joint disease in experimental animals were found on the 14th day of OA modeling. Morphologically confirmed OA with CX lesion corresponding to stage 2–3 grade 2 according to the OARSI classification [11] develops over the next 2 months.

Таким образом, у экспериментальных животных была получена полиэтиологическая, максимально приближенная к реальным клиническим условиям и технически несложная биологическая модель OA со 2-3 степенью 2 стадией поражения СХ. Она характеризуется 100%-ной воспроизводимостью, нулевой летальностью, отсутствием воздействия токсических веществ, кортикостероидных препаратов, предполагает опосредованное, не травмирующее влияние на сустав. Данный способ получения OA экономически выгоден, он не требует специального оборудования, животных с модифицированным генетическим аппаратом, значительных временных затрат, он осуществим в условиях вивария.Thus, in experimental animals, a polyetiological, as close as possible to real clinical conditions and technically uncomplicated biological OA model with a 2–3 degree 2 stage of CX lesion was obtained. It is characterized by 100% reproducibility, zero mortality, lack of exposure to toxic substances, corticosteroid drugs, suggests an indirect, non-traumatic effect on the joint. This method of obtaining OA is cost-effective, it does not require special equipment, animals with a modified genetic apparatus, significant time costs, it is feasible in vivarium conditions.

Предложенное решение не является модификацией или суммацией известных способов; оно основано на совершенно оригинальной идее и имеет большое практическое значение, так как позволяет проводить неосуществимые в клинике эксперименты по изучению ранних этапов развития OA, находящихся в фокусе внимания современных исследователей, а также апробировать новые средства и методы лечения этого заболевания на экспериментальных животных.The proposed solution is not a modification or summation of known methods; it is based on a completely original idea and is of great practical importance, since it allows carrying out experiments that are not feasible in the clinic to study the early stages of OA development, which are in the focus of attention of modern researchers, as well as to test new means and methods of treating this disease in experimental animals.

Источники информацииInformation sources

1. Автандилов, Г.Г. Медицинская морфометрия / Г.Г. Автандилов. - М.: Медицина, 1990. - 384 с.1. Avtandilov, G. G. Medical morphometry / G.G. Avtandilov. - M .: Medicine, 1990 .-- 384 p.

2. Зупанец, И.А. Влияние комбинации глюкозамина гидрохлорида с парацетамолом на апоптоз хондроцитов в условиях развития системного стероидного артроза у крыс / И.А. Зупанец, В.А. Туляков, С.К. Шебеко // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2012 - Т. 75, №4. - С. 34-37.2. Zupanets, I.A. The effect of the combination of glucosamine hydrochloride with paracetamol on apoptosis of chondrocytes in the development of systemic steroid arthrosis in rats / I.A. Zupanets, V.A. Tulyakov, S.K. Shebeko // Experimental and clinical pharmacology. - 2012 - T. 75, No. 4. - S. 34-37.

3. К вопросу моделирования остеоартроза коленного сустава у собак для изучения патогенеза (экспериментально-морфологическое исследование) / В.И. Шевцов [и др.] // Гений ортопедии. - 2012. - №1. - С. 38-42.3. On the issue of modeling knee osteoarthrosis in dogs to study pathogenesis (experimental-morphological study) / V.I. Shevtsov [et al.] // Genius of Orthopedics. - 2012. - No. 1. - S. 38-42.

4. Корочина, К.В. Реорганизация структур коленных суставов крыс с хронической сердечной недостаточностью / К.В. Корочина, В.С. Полякова, И.Э. Корочина // Фундаментальные исследования. - 2014. - №10. - Ч. 7. - С. 1335-1340. (ПРОТОТИП)4. Korochina, K.V. Reorganization of the structures of the knee joints of rats with chronic heart failure / K.V. Korochina, V.S. Polyakova, I.E. Korochina // Fundamental research. - 2014. - No. 10. - Part 7. - S. 1335-1340. (PROTOTYPE)

5. Меркулов, Г.А. Курс патолого-гистологической техники / Г.А. Меркулов. - 5-е изд., испр. и доп. Л.: Медицина, Ленингр. отд-ние, 1969. - 423 с.5. Merkulov, G.A. The course of pathological and histological technology / G.A. Merkulov. - 5th ed., Rev. and add. L .: Medicine, Leningrad. Separation, 1969 .-- 423 p.

6. Саликова, С.П. Структурный анализ миокарда крыс с экспериментальной сердечной недостаточностью при культивировании in vitro / С.П. Саликова, С.В. Пресняков, Ф.М. Фарекс // Морфология. - 2002. - Т. 121. - N 23. - С. 128-129.6. Salikova, S.P. Structural analysis of rat myocardium with experimental heart failure during in vitro cultivation / S.P. Salikova, S.V. Presnyakov, F.M. Farex // Morphology. - 2002. - T. 121. - N 23. - S. 128-129.

7. Состояние миокарда в модельной ситуации активации гипертензивных механизмов / В.И. Инчина [и др.] // Второй Российский конгресс по патофизиологии. - М., 2000. - С. 68.7. The state of the myocardium in a model situation of activation of hypertensive mechanisms / V.I. Inchina [et al.] // Second Russian Congress of Pathophysiology. - M., 2000 .-- S. 68.

8. Ханиех, Саттари Фард. Моделирование остеоартроза коленного сустава // Ветеринарная медицина. - 2013. - №1. - С. 21-2.8. Haniyah, Sattari Fard. Modeling of osteoarthrosis of the knee // Veterinary medicine. - 2013. - No. 1. - S. 21-2.

9. Early knee osteoarthritis [Electronic resource] / M. Favero, R. Ramonda, M.B. Goldring [et al.] // Rheumatic and Musculoskeletal Diseases. - 2015; 1 (Suppl 1). URL: https://www.researchgate.net/profile/Marta_Favero2/publications9. Early knee osteoarthritis [Electronic resource] / M. Favero, R. Ramonda, M.B. Goldring [et al.] // Rheumatic and Musculoskeletal Diseases. - 2015; 1 (Suppl 1). URL: https://www.researchgate.net/profile/Marta_Favero2/publications

10. Madry H., Luyten F.P., Facchini A. Biological aspects of early osteoarthritis // Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. - 2012. - Vol. 20. - P. 407-42210. Madry H., Luyten F.P., Facchini A. Biological aspects of early osteoarthritis // Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. - 2012. - Vol. 20. - P. 407-422

11. Osteoarthritis cartilage histopathology: grading and staging / K.P. Pritzker [et al.] // Osteoarthritis Cartilage. - 2006. - Vol. 14. - Iss. 1. - P. 13-2911. Osteoarthritis cartilage histopathology: grading and staging / K.P. Pritzker [et al.] // Osteoarthritis Cartilage. - 2006. - Vol. 14. - Iss. 1. - P. 13-29

12. The STR/ort mouse and its use as a model of osteoarthritis / R.M. Mason [et al.] // Osteoarthritis Cartilage. - 2001. - Vol. 9. - P. 85-9112. The STR / ort mouse and its use as a model of osteoarthritis / R.M. Mason [et al.] // Osteoarthritis Cartilage. - 2001. - Vol. 9. - P. 85-91

Claims (1)

Способ моделирования остеоартроза с поражением суставного хряща 2-3 степени 2 стадии у крыс линии Wistar путем проведения ежедневных подкожных инъекций 1% 0.1 мл раствора мезатона на протяжении 2 недель с последующим плаванием после каждой инъекции в течение 20 минут и последующего помещения животных на 2 месяца в тесные клетки с обеспечением им высококалорийной диеты, включающей не менее 55% углеводов, не менее 30% жиров и не менее 9% белков от рациона питания. A method for modeling osteoarthritis with damage to articular cartilage of degree 2 and 2 stages in Wistar rats by daily subcutaneous injections of 1% 0.1 ml of mesatone solution for 2 weeks, followed by swimming after each injection for 20 minutes and subsequent placement of animals for 2 months in cramped cells providing them with a high-calorie diet, including at least 55% carbohydrates, at least 30% fat and at least 9% protein from the diet.
RU2015107821/14A 2015-03-05 2015-03-05 Method for simulating osteoarthrosis RU2587039C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015107821/14A RU2587039C1 (en) 2015-03-05 2015-03-05 Method for simulating osteoarthrosis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015107821/14A RU2587039C1 (en) 2015-03-05 2015-03-05 Method for simulating osteoarthrosis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2587039C1 true RU2587039C1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015107821/14A RU2587039C1 (en) 2015-03-05 2015-03-05 Method for simulating osteoarthrosis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2587039C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394281C1 (en) * 2009-05-28 2010-07-10 Учреждение Российской академии медицинских наук Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (ДНЦ ФПД СО РАМН) Method of modeling non-alcoholic steatohepatitis in rats
RU2453002C1 (en) * 2011-01-11 2012-06-10 Учреждение Российской академии медицинских наук Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (ДНЦ ФПД СО РАМН) Method of simulating multiple organ pathology in rats

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394281C1 (en) * 2009-05-28 2010-07-10 Учреждение Российской академии медицинских наук Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (ДНЦ ФПД СО РАМН) Method of modeling non-alcoholic steatohepatitis in rats
RU2453002C1 (en) * 2011-01-11 2012-06-10 Учреждение Российской академии медицинских наук Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (ДНЦ ФПД СО РАМН) Method of simulating multiple organ pathology in rats

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОРОЧИНА К.В. и др. Реорганизация структур коленных суставов крыс с хронической сердечной недостаточностью. Фундаментальные исследования, 2014, N 10, Ч. 7, с.1335-1340. *
НАСОНОВА В.А. и др. Остеоартроз и ожирение: клинико-патогенетические взаимосвязи. Профилактическая медицина, 2011, N 1, с. 29-37. CLARKE KA et al. Gait analysis in a rat model of osteoarthrosis. Physiol Behav. 1997 Nov;62(5):951-4. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Meli Mechanism, experiment, disease: Marcello Malpighi and seventeenth-century anatomy
Singh General Anatomy-E-book
RU2587039C1 (en) Method for simulating osteoarthrosis
Sukandar et al. Evaluation of teratogenic effect of tempuyung (Sonchus arvensis) extract on Wistar rats
Medvei The 18th century and the beginning of the 19th century
RU2354313C1 (en) Method of modelling of aseptic femur head necrosis on laboratory animals
RU2279144C2 (en) Method for modeling femur and pelvic bone anomaly
Havenga A morphological study of the kidney and renal portal system of the Cape griffon vulture (Gyps coprotheres)
RU2748506C1 (en) Method for simulating atherosclerosis against background of diabetes mellitus in experiment
Tiron Rats’ thyroid gland histological and ultrastructural changes 30 days after the experimental thermal injury on the background of NaCl injection
RU2269824C2 (en) Method for creating segmental osteonecrosis model of condyle forming animal knee joint
Pervenetskaya et al. Sources of Arterial Vascularization of the Polar Owl’s Kidneys
Hakeem et al. Production and characterisation of acellular human liver matrix: potential auxiliary liver graft
ZRYBNIEVA et al. Marketing management of medical organization
Ebstein The nature and treatment of gout
Nurullayevna MORPHOLOGICAL STRUCTURE OF THE HEPATIC-PANCREATIC AMPULLA OF RABBITS
RU2232430C1 (en) Method for modeling acute purulent cholangitis in experimental animals
Singh GENERAL ANATOMY Along with Systemic Anatomy Radiological Anatomy Medical Genetics
RU2281562C2 (en) Method for modeling pulmonary fat embolism
AbdRabou et al. Morphological and histopathological alterations caused by meloxicam in chick fetuses
Rather Langenbeck on the mechanism of tumor metastasis and the transmission of cancer from man to animal
Goerish Cystic Duct Morphology and Heister Valves: A Cadaveric Study
Schwehn et al. Blood Vessel Topography of the Feet in Selected Species of Birds of Prey and Owls
Kamal et al. DEVELOPMENT OF THE TYPICAL CERVICAL VERTEBRAE IN THE WHITE NEW ZEALAND RABBIT (ORYCTOLAGUS CUNICULUS)
Holland Bone microstructure, turnover and peri-articular osteopathies

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170306