scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2713-0428-20-3E-176-181scbmt-1644Research ArticleДОКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В БИОМЕДИЦИНЕNON-CLINICAL RESEARCH IN BIOMEDICINEМодель остеоартрита, индуцированного монойодацетатом, у лабораторных животныхModel of Monoiodoacetate-Induced Osteoarthritis in Laboratory AnimalsДалевичР. А.DalevichR. A.

Далевич Рената Амировна 

142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3;142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 6

Renata A. Dalevich 

142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 3;142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 6

rdalevich@bk.ruДьяченкоИ. А.DyachenkoI. A.

Дьяченко Игорь Александрович, д.б.н., доц. 

142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3;142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 6

Igor A. Dyachenko, Dr. Sci. (Biol.), Assoc. Prof. 

142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 3;142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 6

dyachenko@bibch.ruПущинский филиал ФГБОУ ВО «Российский биотехнологический университет»; Филиал ФГБУН ГНЦ РФ Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНРоссияPushchino Branch of the Russian Biotechnological University; Branch of the Shemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202419112024203E176181Copyright © Далевич Р.А., Дьяченко И.А., 20242024Далевич Р.А., Дьяченко И.А.Dalevich R.A., Dyachenko I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1644

Разработка адекватной биомодели патологического состояния, сопоставимого с клиническим случаем, остаётся актуальной проблемой. Для изучения анальгетической, противовоспалительной активности потенциальных фармакологических веществ разработка модели воспаления с признаками дегенерации хрящевой ткани и болью, индуцированной воспалением, расширит возможности современных подходов. Модель артрита, индуцированного монойодацетатом (МИА) («Sigma-Aldrich», США), осуществлялась на крысах, внутрисуставно вводили 3 мг МИА в 50 мкл стерильного физ. р-ра в правый коленный сустав. Оценку верификации модели проводили с использованием стандартной терапии нестероидными противовоспалительными средствами (мелоксикам, ибупрофен), введение проводили ежедневно с 3-го по 14-й день после МИА. Воспаление и поведенческие изменения, связанные с болью, оценивали на 3-й, 7-й и 14-й день. На 8-й и 15-й день крыс эвтаназировали и проводили сбор биологического материала (кровь и правый коленный сустав) для гистологического анализа. Измерение концентрации IL-1β в синовиальной жидкости проводили на 8-е и 15-е сут после введения МИА в коленный сустав крыс. Однократное введение ибупрофена оказывает выраженное анальгетическое действие, не снижает силу хватания лапой, в которую вводили МИА, и предотвращает инвалидизацию животных. В отличие от ибупрофена, селективный ингибитор циклооксигеназы (ЦОГ2) – мелоксикам – способен только снизить механическую гиперчувствительность в тесте фон Фрея. Результаты однократного и курсового введения ингибиторов ЦОГ показали значительные сходства в болевых тестах, но при анализе уровня воспаления суставов регулярное введение исследуемых средств было более эффективным, чем разовое применение. При этом мелоксикам показал превосходство по сравнению с ибупрофеном. Результаты показаны после гистологического анализа коленного сустава, в который вводили МИА. Таким образом, разработана и охарактеризована модель остеоартрита, индуцированного МИА, на лабораторных животных.

The development of an adequate biomodel of a pathological condition, comparable to the observed clinical case, remains an urgent problem. In order to study the analgesic and anti-inflammatory activity of potential pharmacological substances, it is important to develop inflammation models with signs of cartilage tissue degeneration and pain induced by inflammation. This extends the capabilities of modern approaches. In this work, a model of arthritis induced by monoiodoacetate (MIA) (Sigma-Aldrich, USA) was carried out on rats. To that end, 3 mg of MIA in 50 μl of sterile saline solution was administered intra-articularly into the right knee joint. The model was verified using standard therapy with non-steroidal anti-inflammatory drugs (meloxicam, ibuprofen), which were administered daily from day 3 to day 14 after MIA. Inflammation and behavioral changes associated with pain were assessed on days 3, 7, and 14. On days 8 and 15, the rats were euthanized, and biological material (blood and right knee joint) was collected for histological analysis. The concentration of IL-1β in the synovial fluid was measured on days 8 and 15 after MIA administration to the knee joint of the rats. A single administration of ibuprofen had a pronounced analgesic activity, preventing disability and not weakening the grip strength of the paw into which MIA was administered. At the same time, the selective inhibitor of cyclooxygenase meloxicam was only capable of reducing mechanical hypersensitivity in a von Frey test. Therefore, the effects of a single and course administration were highly similar in terms of the level of influence in pain tests. However, regular administration of cyclooxygenase inhibitors reduced joint inflammation more effectively than a single dose. Meloxicam showed a higher efficiency than ibuprofen in reducing joint inflammation. The results are shown after histological analysis of the knee joint injected with MIA. Thus, a model of osteoarthritis induced by MIA in laboratory animals was developed and characterized.

остеоартритмонойодацетатбиомодельмелоксикамибупрофенкрысыosteoarthritismonoiodoacetatebiomodelmeloxicamibuprofenratsReferencesAspden R.M., Scheven B.A., Hutchison J.D. Osteoarthritis as a systemic disorder including stromal cell differentiation and lipid metabolism. Lancet. 2001;357(9262):1118–1120. DOI: 10.1016/S0140-6736(00)04264-1Aspden R.M., Scheven B.A., Hutchison J.D. Osteoarthritis as a systemic disorder including stromal cell differentiation and lipid metabolism. Lancet. 2001;357(9262):1118–1120. DOI: 10.1016/S0140-6736(00)04264-1Combe R., Bramwell S., Field M.J. The monosodium iodoacetate model of osteoarthritis: A model of chronic nociceptive pain in rats? Neurosci. Lett. 2004;370 (2-3):236–240. DOI: 10.1016/j.neulet.2004.08.023Combe R., Bramwell S., Field M.J. The monosodium iodoacetate model of osteoarthritis: A model of chronic nociceptive pain in rats? Neurosci. Lett. 2004;370 (2-3):236–240. DOI: 10.1016/j.neulet.2004.08.023Fernihough 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(1-2):83–93. DOI: 10.1016/j.pain.2004.08.004Fernihough 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(1-2):83–93. DOI: 10.1016/j.pain.2004.08.004Guingamp C., Gegout-Pottie P., Philippe L., Terlain B., Netter P., Gillet P. Mono-iodoacetate-induced experimental osteoarthritis: A dose-response study of loss of mobility, morphology, and biochemistry. Arthritis Rheum. 1997;40(9):1670–1679. DOI: 10.1002/art.1780400917Guingamp C., Gegout-Pottie P., Philippe L., Terlain B., Netter P., Gillet P. Mono-iodoacetate-induced experimental osteoarthritis: A dose-response study of loss of mobility, morphology, and biochemistry. Arthritis Rheum. 1997;40(9):1670–1679. DOI: 10.1002/art.1780400917Guzman R.E., Evans M.G., Bove S., Morenko B., Kilgore K. Mono-iodoacetate-induced histologic changes in subchondral bone and articular cartilage of rat femorotibial joints: An animal model of osteoarthritis. Toxicol. Pathol. 2003;31(6):619–624. DOI: 10.1080/01926230390241800Guzman R.E., Evans M.G., Bove S., Morenko B., Kilgore K. Mono-iodoacetate-induced histologic changes in subchondral bone and articular cartilage of rat femorotibial joints: An animal model of osteoarthritis. Toxicol. Pathol. 2003;31(6):619–624. DOI: 10.1080/01926230390241800Liu-Bryan R., Terkeltaub R. Emerging regulators of the inflammatory process in osteoarthritis. Nat. Rev. Rheumatol. 2015;11(1):35–44. DOI: 10.1038/nrrheum.2014.162Liu-Bryan R., Terkeltaub R. Emerging regulators of the inflammatory process in osteoarthritis. Nat. Rev. Rheumatol. 2015;11(1):35–44. DOI: 10.1038/nrrheum.2014.162Martel-Pelletier J., Barr A.J., Cicuttini F.M., Conaghan P.G., Cooper C., Goldring M.B., Goldring S.R., Jones G., Teichtahl A.J., Pelletier J.P. Osteoarthritis. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016;2:16072. DOI: 10.1038/nrdp.2016.72Martel-Pelletier J., Barr A.J., Cicuttini F.M., Conaghan P.G., Cooper C., Goldring M.B., Goldring S.R., Jones G., Teichtahl A.J., Pelletier J.P. Osteoarthritis. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016;2:16072. DOI: 10.1038/nrdp.2016.72Neogi D.S., Kumar A., Rijal L., Yadav C.S., Jaiman A., Nag H.L. Role of nonoperative treatment in managing degenerative tears of the medial meniscus posterior root. J. Orthop. Traumatol. 2013;14(3):193-199. DOI: 10.1007/s10195-013-0234-2.Neogi D.S., Kumar A., Rijal L., Yadav C.S., Jaiman A., Nag H.L. Role of nonoperative treatment in managing degenerative tears of the medial meniscus posterior root. J. Orthop. Traumatol. 2013;14(3):193-199. DOI: 10.1007/s10195-013-0234-2.Pomonis J.D., Boulet J.M., Gottshall S.L., Phillips S., Sellers R., Bunton T., Walker K. Development and pharmacological characterization of a rat model of osteoarthritis pain. Pain. 2005;114(3):339–346. DOI: 10.1016/j.pain.2004.11.008Pomonis J.D., Boulet J.M., Gottshall S.L., Phillips S., Sellers R., Bunton T., Walker K. Development and pharmacological characterization of a rat model of osteoarthritis pain. Pain. 2005;114(3):339–346. DOI: 10.1016/j.pain.2004.11.008Rao P., Knaus E.E. Evolution of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs): Cyclooxygenase (COX) inhibition and beyond. J. Pharm. Sci. 2008;11(2):81s–110s. DOI: 10.18433/j3t886Rao P., Knaus E.E. Evolution of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs): Cyclooxygenase (COX) inhibition and beyond. J. Pharm. Sci. 2008;11(2):81s–110s. DOI: 10.18433/j3t886Vincent A.T., Schiettekatte O., Goarant C., Neela V.K., Bernet E., Thibeaux R., Ismail N., Mohd Khalid M.K.N., Amran F., Masuzawa T., Nakao R., Amara Korba A., Bourhy P., Veyrier F.J., Picardeau M. Revisiting the taxonomy and evolution of pathogenicity of the genus Leptospira through the prism of genomics. PLoS Negl. Trop. Dis. 2019;13(5):e0007270. DOI: 10.1371/journal.pntd.0007270Vincent A.T., Schiettekatte O., Goarant C., Neela V.K., Bernet E., Thibeaux R., Ismail N., Mohd Khalid M.K.N., Amran F., Masuzawa T., Nakao R., Amara Korba A., Bourhy P., Veyrier F.J., Picardeau M. Revisiting the taxonomy and evolution of pathogenicity of the genus Leptospira through the prism of genomics. PLoS Negl. Trop. Dis. 2019;13(5):e0007270. DOI: 10.1371/journal.pntd.0007270Yocum D., Castro W., Cornett M. Exercise, education, and behavioral modification as alternative therapy for pain and stress in rheumatic disease. Rheum. Dis. Clin. North Am. 2000;26(1):145–159. DOI: 10.1016/s0889-857x(05)70128-9Yocum D., Castro W., Cornett M. Exercise, education, and behavioral modification as alternative therapy for pain and stress in rheumatic disease. Rheum. Dis. Clin. North Am. 2000;26(1):145–159. DOI: 10.1016/s0889-857x(05)70128-9

The authors declare that there are no conflicts of interest present.