Un copolímero inyectable de ácidos grasos (ARA 3000 BETA) como tratamiento prometedor para la osteoartritis

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 7783 (2023) Citar este artículo

571 Accesos

7 Altmetric

Detalles de métricas

La osteoartritis (OA) es la enfermedad reumática más prevalente y una causa de discapacidad de rápido crecimiento. Los tratamientos farmacológicos actuales incluyen antálgicos y antiinflamatorios no esteroideos para controlar el dolor y la inflamación, así como fármacos de acción lenta como la administración intraarticular (IA) de ácido hialurónico. Se proponen suplementos orales o una dieta rica en ácidos grasos libres poliinsaturados, pero la evidencia del beneficio aún está en debate. Aquí investigamos el potencial terapéutico de ARA 3000 BETA, un copolímero inyectable de ácidos grasos, a nivel estructural en OA. El modelo de osteoartritis inducida por colagenasa se indujo en ratones C57BL/6 mediante inyección de colagenasa en la articulación de la rodilla. Los ratones se trataron con una o dos inyecciones IA o cuatro intramusculares (IM) de ARA 3000 BETA. En el sacrificio, las articulaciones de la rodilla se recuperaron para el análisis del cartílago mediante microscopía de barrido láser confocal (CLSM) y el análisis óseo mediante un sistema de microtomografía computarizada. La puntuación histológica de OA se realizó después de la tinción con safranina O/fast green. El análisis histológico reveló un efecto protector contra la degradación del cartílago en las articulaciones de rodilla tratadas después de la administración IM e IA. Esto fue confirmado por CLSM con una mejora significativa de todos los parámetros del cartílago articular, incluidos el grosor, el volumen y la degradación de la superficie, independientemente de la vía de administración. También se observó un ligero efecto protector sobre los parámetros del hueso subcondral y la calcificación de la articulación de la rodilla después de la administración IM y, en menor medida, dos inyecciones IA. Demostramos la eficacia terapéutica del ARA 3000 BETA inyectable en la OA con una protección contra las alteraciones del cartílago y el hueso, proporcionando la prueba de concepto de que la traducción clínica podría preverse para retrasar la progresión de la enfermedad.

La osteoartritis (OA) es la enfermedad articular crónica más prevalente que afecta principalmente a los dedos, las rodillas y las caderas. El número de pacientes aumenta constantemente con el envejecimiento de la población y el costo del manejo de la enfermedad también aumenta. La OA se caracteriza por la degradación del cartílago, esclerosis ósea, formación de osteofitos, calcificación de meniscos y ligamentos e inflamación sinovial que provoca dolor articular y deterioro funcional. El desarrollo de OA se correlaciona con una mayor producción de metaloproteinasas de matriz (MMP)-1, -3 y -13 y de A Desintegrina y metaloproteinasa con motivos de trombospondina (ADAMTS)-4, -5 y de citocinas proinflamatorias, incluida la interleucina. IL)-1β, -6 y factor de necrosis tumoral (TNF)-α1. Los tratamientos actuales utilizan antálgicos y antiinflamatorios no esteroideos (AINE), pero solo son sintomáticos y se prescriben para aliviar el dolor y reducir la inflamación. Sin un tratamiento eficaz para detener la enfermedad, varios estudios tienen como objetivo investigar nuevos agentes terapéuticos.

En las últimas décadas, los ácidos grasos (AG) de la dieta han ganado mucho interés debido a su papel fundamental en las cascadas de señalización esenciales que mantienen las funciones celulares y la homeostasis de los tejidos, mientras que la composición de grasa desequilibrada puede provocar inflamación articular e inducir OA (para revisión, ver 2). Los AG se pueden clasificar en saturados (SFA), ácidos grasos monoinsaturados (MUFA) y ácidos grasos poliinsaturados (PUFA), que incluyen omega-6 (n-6) y omega-3 (n-3) PUFA. Ahora se acepta que los SFA y los PUFA n-6 tienen funciones proinflamatorias, mientras que los PUFA n-3 se describen como FA antiinflamatorios. Se han encontrado AG en suero, líquido sinovial, cartílago y hueso subcondral donde ejercen diferentes efectos sobre fibroblastos, osteoblastos y condrocitos3,4,5. De hecho, los PUFA n-3 son beneficiosos para el metabolismo del cartílago al reducir los factores inflamatorios, incluida la prostaglandina E2 (PGE2), la ciclooxigenasa (COX)-2, IL1β, TNFα y la disminución de ADAMTS-4, MMP36,7,8,9. Los efectos beneficiosos de la suplementación con PUFA n-3 en la dieta sobre la progresión de la OA y la reducción del dolor asociado se demostraron en varios modelos animales, como el modelo murino de obesidad inducida por la dieta10, la desestabilización del modelo murino de menisco medial11,12, el modelo murino de modelo de transección de ligamentos en conejos13, perros con artrosis de cadera o rodilla14,15,16,17 o cobayos Dunkin-Hartley propensos a la artrosis18. En humanos, algunos estudios han investigado el vínculo entre los PUFA de la dieta y los signos clínicos de la OA. Se observó una relación positiva entre los PUFA n-6 y el riesgo de OA, mientras que se observó una asociación inversa entre los PUFA n-3 y la sinovitis19. También se informaron efectos beneficiosos de los PUFA n-3 sobre el dolor y la función20,21.

Los AG más abundantes en el líquido sinovial son el ácido linoleico (n-6 PUFA), el ácido oleico (n-9 MUFA) y el ácido palmítico (SFA), que representan el 80% del total de AG7. Curiosamente, la adición de ácido oleico o ácido palmítico en cultivos de condrocitos inhibió la expresión de MMP1 y la liberación de GAG por parte de los explantes de cartílago, lo que sugiere una función antiinflamatoria de estos ácidos grasos. A principios de la década de 1980, la empresa LEXMOOR (Saint-Rémy-de-Provence, Francia) desarrolló un copolímero de ácido oleico, ácido palmítico y ácido esteárico, denominado ARA 3000 BETA, como formulación inyectable. El efecto in vivo de ARA 3000 BETA se evaluó por primera vez en perros con OA y demostró que disminuye el dolor y la cojera22. Todavía se usa ampliamente para el tratamiento de la OA en perros y vacas. Los estudios in vitro han demostrado las propiedades antiinflamatorias de ARA 3000 BETA en condrocitos humanos con una reducción de la producción de óxido nítrico (NO), PGE2 y MMP y la inhibición de la vía NF-kB23. In vivo, la inyección intramuscular de ARA 3000 BETA, un día antes del inicio de la artritis inducida por adyuvante inflamatorio en ratas, redujo los signos clínicos, incluidos edemas, anquilosis y pérdida de peso23. Sin embargo, ningún dato demostró la eficacia de ARA 3000 BETA sobre un control con placebo en un modelo relevante de OA, aunque parece tener un gran interés para controlar la inflamación articular y reducir la destrucción del cartílago.

Aquí, evaluamos el efecto terapéutico de las inyecciones locales de ARA 3000 BETA en el modelo de osteoartritis inducida por colagenasa (CIOA), que se describe como el modelo de referencia de osteoartritis inflamatoria24,25. El objetivo principal del estudio fue determinar el efecto de una dosis única o repetida de ARA 3000 BETA en el espacio intraarticular de las articulaciones de la rodilla. La administración intramuscular se evaluó como un control positivo relacionado con la práctica veterinaria actual. Los efectos del fármaco se evaluaron a nivel estructural utilizando parámetros histomorfométricos cuantitativos de cartílago y tejidos óseos mediante microscopía de barrido láser confocal y tomografía microcomputada, respectivamente. El estudio sentará las bases para la traducción de ARA 3000 BETA en las clínicas para la OA humana.

El copolímero de FAs ARA 3000 BETA se obtuvo por combinación de ácido oleico (8,75 mg/mL), ácido palmítico (5,4 mg/mL) y ácido esteárico (4 mg/mL). La formulación de copolímero fue producida y suministrada por LEXMOOR Laboratory.

Todos los procedimientos con animales fueron aprobados por el Comité Ético para la experimentación con animales de Languedoc-Roussillon, Francia antes del inicio del estudio (aprobación APAFIS#5351-2016050919079187). Los procedimientos con animales se realizaron de acuerdo con las directrices europeas para el cuidado y uso de animales de laboratorio (2010/63/UE) y de acuerdo con las directrices ARRIVE. Las inyecciones locales y la eutanasia se realizaron después de la anestesia con gas isoflurano, y se hicieron todos los esfuerzos para minimizar el sufrimiento. Los ratones se alojaron en jaulas de plástico de fondo sólido en habitaciones silenciosas a 22° ± 1°C, 60% de humedad controlada y ciclos de luz/oscuridad de 12 h/12 h. Los animales se usaron después de un período de adaptación de 7 días y tenían libre acceso a agua del grifo y alimento granulado estándar. Los experimentos in vivo se realizaron en ratones C57BL/6 macho de 10 semanas de edad obtenidos de Janvier (St. Berthevin, Francia). El modelo de osteoartritis inducida por colagenasa (CIOA) se indujo mediante dos inyecciones de 1 U de colagenasa tipo VII (Sigma-Aldrich) en 5 µL de solución salina en el espacio intraarticular de la articulación de la rodilla derecha de ratones en los días 0 y 2 usando una jeringa con una aguja de 20G, como se describe en25. Los ratones tratados con colagenasa se dividieron en 4 grupos de 15 ratones: (1) los ratones recibieron 5 µL de solución salina por vía intraarticular (IA) en las articulaciones de la rodilla derecha el día 7 (grupo de OA de control) y las articulaciones contralaterales de la rodilla izquierda recibieron dos inyecciones de solución salina en los días 0 y 2 (control de rodillas sanas); (2) los ratones recibieron dos inyecciones IA de 5 µl de ARA 3000 BETA en la articulación de la rodilla derecha el día 7 (grupo IA1); (3) los ratones recibieron una única inyección IA de 5 µL de ARA 3000 BETA en la articulación de la rodilla derecha los días 7 y 21 (grupo IA2) y (4) los ratones recibieron 50 µL de ARA 3000 BETA por vía intramuscular (IM) en el tibial anterior derecho en los días 3, 11, 18 y 25 (grupo IM). Los ratones se distribuyeron en jaulas: se mezclaron 10 ratones/jaula de dos grupos para limitar el sesgo asociado a la jaula. La utilidad de referirse a las rodillas contralaterales como rodillas de control sanas se informó en otro lugar26 y se justificó por la reducción del número de animales recomendada por los comités de ética. Como control de OA utilizamos la inyección de suero fisiológico debido a que ARA 3000 BETA consiste en un polímero coformulado con sus excipientes, lo que no permite separar el fármaco terapéutico de sus excipientes. Se calculó que se requerían quince animales por grupo para demostrar significación al nivel del 5 % con una potencia del 80 % usando el software G*power. Los ratones se sacrificaron el día 42 y las patas traseras se recuperaron y se fijaron en formaldehído al 4 % a temperatura ambiente durante 48 h para su posterior análisis.

Después de la fijación, las patas traseras se escanearon en un sistema de tomografía computarizada (µCT SkyScan 1176, Bruker). Cada escaneo se realizó de acuerdo con los siguientes parámetros: filtro de aluminio de 0,5 mm, 50 kV, 500 µA, tamaño de píxel de 18 µm y ángulo de rotación de 0,5°. Luego, las imágenes se reconstruyeron utilizando el software NRecon (SkyScan NRecon versión 1.7.4.6, Bruker). Se ajustaron la compensación de desalineación, los artefactos anulares y el endurecimiento del haz para obtener una reconstrucción correcta de toda la articulación de la rodilla. La degradación ósea se cuantificó en la placa ósea subcondral y la región de la epífisis en las mesetas medial y lateral de cada tibia utilizando el software CTAn (versión 1.17.7.2, Bruker). Se cuantificó la formación de osteofitos y la calcificación de meniscos/ligamentos en articulaciones de rodilla completas. Las imágenes 3D reconstruidas de las articulaciones de la rodilla se obtuvieron utilizando el software Avizo Lite (versión 2019.3, FEI).

Para cada pata trasera, se separaron la tibia y el fémur y se retiraron cuidadosamente los tejidos lisos para desnudar el cartílago articular. El cartílago articular de las mesetas tibial medial y lateral se escaneó por separado a través de su profundidad en modo XYZ, con un microscopio de escaneo láser confocal (CLSM; TCS SP5-II, Leica Microsystems). Se usaron los siguientes parámetros para obtener imágenes de cada muestra: 5 × objetivo seco, fuente de luz láser UV (l¼ 405 nm), ganancia del detector de 800 V y línea promedio de 5. Para cada muestra, se adquirió autofluorescencia del cartílago cada 5 µm de profundidad. La pila de imágenes resultante se utilizó para reconstituir imágenes en 3D de cada meseta, que se analizaron para evaluar cuantitativamente el volumen, el grosor y la degradación de la superficie del cartílago articular. La evaluación de los parámetros morfométricos del cartílago se realizó en las mesetas lateral y medial de cada tibia utilizando el software Avizo Lite (versión 2019.3, FEI).

Después del análisis CLSM, las tibias se descalcificaron en ácido fórmico al 5% a temperatura ambiente durante una semana y se procesaron para histología. Las muestras se incluyeron en parafina y se cortaron secciones frontales (3 cortes de 7 µm cada 100 µm; la primera sección a 50 µm por debajo de la superficie del cartílago) y se tiñeron con safranina O/fast green para analizar el cartílago y los tejidos óseos. Las degradaciones se cuantificaron para las mesetas tibiales lateral y medial utilizando la puntuación Pritzker OARSI modificada clasificando y estadificando cada degradación como se describe27. Se puntuaron tres secciones de cada muestra y se asignó la máxima puntuación a la muestra. La puntuación mínima es 0, lo que indica ausencia de daño en el cartílago o el hueso, mientras que 30 es la puntuación máxima que indica una degradación importante del cartílago y el hueso.

El análisis estadístico, los gráficos y las imágenes creadas se realizaron con el software GraphPad Prism 9. La distribución normal y la homogeneidad de la varianza de los valores se determinaron con la prueba de Shapiro-Wilk y Fisher seguida de la prueba t no pareada. El análisis estadístico comparó los grupos sanos y tratados con el grupo de control de OA. Los datos se presentan como la media + SEM, con p < 0,05 (*), p < 0,01 (**), p < 0,001 (***), p < 0,0001 (****).

El efecto terapéutico de ARA 3000 BETA se evaluó después de la inyección local, ya sea por vía IA o IM, en el modelo murino CIOA. La ruta IM se usa actualmente en la práctica veterinaria y ofrece las ventajas tanto de un fácil acceso como de posibles inyecciones repetidas. La administración local de IA es la ruta preferida para el tratamiento de la OA que permite una mayor accesibilidad del fármaco, pero las inyecciones repetidas pueden ser perjudiciales cuando se aplican en articulaciones pequeñas, como en el ratón. Por lo tanto, comparamos el efecto de una (IA1) o dos inyecciones IA (IA2) de ARA 3000 BETA y cuatro inyecciones IM repetidas en los parámetros de OA. El análisis histológico es el método de referencia para visualizar y cuantificar la degradación del cartílago atribuyéndole una puntuación de OA, que aumenta con el grado de alteraciones del cartílago (fig. 1A). Aquí, la puntuación de la OA aumentó significativamente en las mesetas laterales tibiales de las articulaciones de la rodilla con OA en comparación con las sanas de control (Fig. 1B). La degradación del cartílago fue más evidente en las mesetas tibiales laterales con respecto a las mesetas tibiales mediales, que no mostraron cambios significativos. Se observó un efecto protector contra la degradación del cartílago en las articulaciones de rodilla con OA tratadas con ARA 3000 BETA tanto después de la administración IM como de la inyección IA, como se observó con una puntuación de OA más baja en la meseta lateral y la articulación total, con una tendencia similar en la meseta medial (Fig. .1A,B). Sin embargo, los resultados más significativos se obtuvieron después de la administración IM y una inyección IA en la meseta lateral.

ARA 3000 BETA mejoró las puntuaciones histológicas de OA. (A) Imágenes histológicas de ratones sanos (H) y ratones CIOA no tratados (OA) o tratados con cuatro inyecciones intramusculares (IM) o una (IA1) o dos inyecciones intraarticulares (IA2) de ARA 3000 BETA (Ara ). (B) Puntuación OA de secciones histológicas de mesetas medial o lateral tibial o la puntuación media de las articulaciones de la rodilla. Los resultados se expresan como la media ± SEM; *p < 0,05; **p < 0,01 (prueba de Kruskal-Wallis con la prueba posterior de Dunn en comparación con el control de OA; n = 15 ratones/grupo).

Una limitación del análisis histológico es la visualización 2D de un número limitado de secciones de la articulación de la rodilla que no permite un análisis cuantitativo preciso del cartílago articular en una cartografía 3D completa. Para sortear esta limitación, realizamos un análisis histomorfométrico de las mesetas de cartílago tibial lateral y mediana por CLSM. Las imágenes 3D representativas de las mesetas tibiales laterales ilustraron importantes degradaciones del cartílago en las articulaciones de la rodilla con artrosis en comparación con los controles sanos, como lo muestran las áreas amplias con colores azul y verde que indican un grosor bajo (Fig. 2A). El análisis histomorfométrico de las dos mesetas tibiales confirmó una disminución del grosor y el volumen del cartílago articular, mientras que la degradación de la superficie aumentó en las articulaciones de la rodilla con artrosis, aunque sin alcanzar significación (Fig. 2B). Curiosamente, los ratones OA tratados con ARA 3000 BETA, ya sea por vía IM o IA, mostraron una mejora significativa de todos los parámetros del cartílago articular, incluido el grosor, el volumen y la degradación de la superficie en comparación con las articulaciones de rodilla OA no tratadas (Fig. 2A, B ). No se observaron diferencias entre los ratones tratados con una o dos inyecciones IA de ARA 3000 BETA, mientras que se observó una tendencia a una mayor conservación del cartílago en los ratones inyectados IA frente a la administración IM (Fig. 2B). Por lo tanto, se confirmó el efecto condroprotector de ARA 3000 BETA, cualquiera que sea la vía de administración.

ARA 3000 BETA protegió el cartílago articular de la degradación. (A) Imágenes reconstruidas en 3D representativas del cartílago tibial lateral de ratones sanos (H) y ratones CIOA no tratados (OA) o tratados con cuatro inyecciones intramusculares (IM) o una (IA1) o dos inyecciones intraarticulares (IA2) de ARA 3000 BETA (Ara) después del análisis CLSM. A la izquierda, código de color para el grosor del cartílago. (B) Análisis histomorfométrico de imágenes 3D de cartílago articular que mide el espesor, el volumen y la degradación de la superficie. Los resultados se expresan como la media de las mesetas tibial y mediana ± SEM; *p < 0,05; ** p < 0,01; ****p < 0,0001 (prueba ANOVA con prueba posterior de Dunett en comparación con el control OA; n = 15 ratones/grupo).

La OA ya no se considera una enfermedad del cartílago sino una enfermedad que afecta a todos los compartimentos articulares de la rodilla y, en particular, al hueso. Por lo tanto, se analizó el efecto de ARA 3000 BETA sobre los parámetros histomorfométricos de diferentes regiones del hueso tibial mediante µCT: placa de hueso subcondral y epífisis. Observamos esclerosis de la región epifisaria en las articulaciones de la rodilla con OA en comparación con las articulaciones de la rodilla sanas, que se ubicaba principalmente en el compartimento medial y se correlacionó con una tendencia hacia un mayor volumen del hueso epifisario (Fig. 3A, B). Aunque no fue significativo, las articulaciones de rodilla con OA tratadas con una dosis IM o dos IA de ARA 3000 BETA tendieron a estar protegidas contra la esclerosis epifisaria. A nivel del hueso subcondral, observamos una disminución del volumen y grosor óseo y un aumento significativo de la degradación de la superficie ósea (parámetro BS/BV) en las articulaciones de rodilla OA en comparación con las articulaciones de rodilla sanas (Fig. 3B). El volumen óseo subcondral fue mayor en todos los grupos tratados en comparación con las articulaciones de rodilla OA, pero se obtuvo significación estadística solo con una sola inyección de ARA 3000 BETA IA. También notamos una tendencia hacia una menor degradación de la superficie ósea en todos los grupos tratados, independientemente de la vía y el número de inyecciones (Fig. 3B). La formación de osteofitos es otro sello distintivo de la OA, medida por un aumento muy significativo del volumen y la superficie del hueso en los bordes del cartílago articular en las articulaciones de la rodilla con OA (Fig. 3C). No se observó una reducción significativa en el tamaño de los osteofitos en las articulaciones de rodilla tratadas con ARA 3000 BETA, aunque se observó una tendencia hacia un menor volumen y superficie después de las administraciones IM o dos IA.

ARA 3000 BETA protegió el hueso de las alteraciones asociadas a la OA. (A) Imágenes representativas de tejidos óseos de la articulación de la rodilla en ratones sanos (H) y ratones CIOA no tratados (OA) o tratados con cuatro inyecciones intramusculares (IM) o una (IA1) o dos inyecciones intraarticulares (IA2) de ARA 3000 BETA (Ara) después del análisis micro-CT. (B) Análisis histomorfométrico del volumen óseo de la epífisis (BV) indicativo de esclerosis, volumen óseo subcondral (BV), grosor y parámetros de superficie ósea/volumen óseo (BS/BV), indicativos de alteración de la superficie ósea en la interfaz con el cartílago. (C) Análisis histomorfométrico del volumen óseo (BV) y la superficie (BS) del osteofito en los bordes del cartílago en las articulaciones de la rodilla. Los resultados se expresan como la media ± SEM; *p < 0,05; **p < 0,01 (prueba ANOVA con prueba posterior de Dunn en comparación con el control OA; n = 15 ratones).

Finalmente, se observó una calcificación anormal de los meniscos, así como de los ligamentos laterales y medianos, en las articulaciones de la rodilla con OA en comparación con las articulaciones de la rodilla sanas (Fig. 4A). Esto fue confirmado por un aumento significativo de los parámetros de volumen y superficie ósea (BV y BS), respectivamente, que caracterizan la calcificación de estos tejidos no mineralizados (Fig. 4B). Es de destacar que los parámetros BV y BS fueron significativamente más bajos en las articulaciones de rodilla OA tratadas con ARA 3000 BETA después de una inyección IM o dos IA. En conjunto, los datos indicaron un efecto protector de ARA 3000 BETA sobre el volumen óseo subcondral después de una inyección IA y sobre la calcificación de la articulación de la rodilla después de la administración IM y dos inyecciones IA.

ARA 3000 BETA protegió los tejidos blandos de la articulación de la rodilla de la calcificación asociada a la OA. (A) Imágenes reconstruidas en 3D representativas de articulaciones de rodilla en ratones sanos (H) y ratones CIOA no tratados (OA) o tratados con cuatro inyecciones intramusculares (IM) o una (IA1) o dos inyecciones intraarticulares (IA2) de ARA 3000 BETA (Ara) después de un análisis de micro-CT que muestra meniscos y ligamentos externos mineralizados. (B) Análisis histomorfométrico del volumen óseo (BV) y la superficie (BS) de los tejidos mineralizados en las articulaciones de la rodilla. Los resultados se expresan como la media ± SEM; *p < 0,05; ***p < 0,001 (prueba ANOVA con prueba posterior de Dunn en comparación con el control OA; n = 15 ratones).

Aquí, demostramos que ARA 3000 BETA protege fuertemente contra las degradaciones del cartílago articular, mientras que su efecto sobre las alteraciones óseas fue menor en el modelo murino CIOA, que es representativo de la osteoartritis inflamatoria. Si bien el estudio no puede extrapolar cuál podría ser el efecto de ARA 3000 BETA en otros patotipos de la enfermedad, podría anticiparse que el efecto antiinflamatorio declarado podría observarse también en otros patotipos en los que se observa inflamación. Este efecto protector se informó no solo con análisis histológicos estándar en secciones representativas de la articulación de la rodilla, sino también con análisis histomorfométricos precisos de tejidos completos gracias a las tecnologías CLSM y µCT.

El presente estudio subrayó que la vía IA es la más eficiente para la preservación del cartílago, mientras que la administración IA e IM tiende a mejorar la esclerosis epifisaria y los parámetros óseos subcondrales y reduce la calcificación del menisco y del ligamento periarticular. De hecho, una única inyección IA de 5 µL de ARA 3000 BETA en el día 7 fue eficaz para reducir la degradación del cartílago durante al menos las 5 semanas de seguimiento. En comparación, las cuatro inyecciones IM de 50 µL de ARA 3000 BETA dieron como resultado una mejora menos significativa de los parámetros del cartílago, lo que indica que las inyecciones locales fueron más eficientes. Mediante el análisis CLSM, observamos un mayor grosor y volumen del cartílago articular en las articulaciones de rodilla tratadas en comparación con los controles sanos, lo que sugiere un posible efecto regenerativo de ARA 3000 BETA. Sin embargo, este resultado no fue validado por el análisis histológico, que reveló lesiones menores en las articulaciones sanas de la rodilla, según lo indicado por la puntuación media de OA. La aparición de lesiones en las articulaciones contralaterales de la rodilla ya ha sido descrita en modelos murinos de OA28,29. Esto sugiere que ARA 3000 BETA protege el cartílago de la degradación pero no induce la regeneración. El ligero efecto protector del hueso de ARA 3000 BETA se observó principalmente en la preservación del volumen óseo después de una única administración IA, mientras que dos inyecciones IA fueron más eficaces para reducir las calcificaciones intraarticulares. Inyectamos un volumen de compuesto 20 veces mayor por vía IM que por vía IA, lo que probablemente explique la eficacia del tratamiento. Tanto la vía de administración IM como la IA se usan comúnmente para administrar medicamentos de manera eficiente en varios modelos de osteoartritis, osteonecrosis, osteoporosis y lesiones óseas30,31,32,33,34. Por lo tanto, el presente estudio subraya el interés de las dosis bajas de ARA 3000 BETA y la administración IA para proteger el cartílago y, en menor medida, el hueso, de las alteraciones relacionadas con la OA.

Este es el primer estudio que demuestra el papel beneficioso de una formulación inyectable de AF en la OA. Estudios previos informaron un efecto terapéutico de ARA 3000 BETA en un estudio controlado con placebo sobre artritis inducida por adyuvante inflamatorio en ratas, lo que sugiere un efecto antiinflamatorio23. Dos estudios también informaron resultados alentadores después de tres inyecciones IM en intervalos de una semana de ARA 3000 BETA en 20 y 22 perros pacientes con OA22,35. El veterinario notó una mejora del dolor y la función sin mejorar los parámetros radiológicos estructurales. Sin embargo, en ausencia de controles con placebo, no se pudo probar la eficacia de ARA 3000 BETA. Hasta ahora, el efecto terapéutico de los AG sobre la progresión de la OA se evaluó en modelos animales mediante la suplementación en la dieta36. La suplementación de la dieta con aceite de pescado rico en ácidos grasos poliinsaturados omega-3 en perros con OA mejoró la cojera, la discapacidad funcional y redujo las molestias en comparación con los perros con una dieta normal14,16,37,38. Por el contrario, el estudio NEO basado en la población informó una asociación positiva de las concentraciones plasmáticas de SFA y PUFA y la OA de mano y la OA estructural de rodilla definidas clínicamente en hombres pero no en mujeres39. Este es el primer estudio que evalúa la asociación entre los niveles de FA y la OA clínica o estructural en animales que debe confirmarse con estudios adicionales. Mediante el uso de una formulación inyectable de ARA 3000 BETA que contiene tres FA, demostramos que la administración IM o IA de FA mejora los signos histológicos y estructurales de la OA. Además, el amplio uso de ARA 3000 BETA en la práctica veterinaria para perros con OA proporciona evidencia del efecto beneficioso del fármaco sin efectos adversos informados (https://lexmoor.com). Se han notificado en perros una sensación de dolor transitorio en el momento de la inyección y una ligera hinchazón en el lugar de la inyección. A nivel macroscópico, el presente estudio reveló una ligera inflamación del músculo, que probablemente esté relacionada con el volumen de la inyección, pero no se observó dolor conductual después del tratamiento. Por lo tanto, el presente estudio proporciona la prueba de concepto de que podría preverse la traducción a humanos.

Aunque no se conoce el mecanismo de acción de ARA 3000 BETA, se demostró su efecto condroprotector en condrocitos humanos primarios, que liberaron menores cantidades de MMP-1, MMP-3, MMP-13, NO y PGE223. Se informaron datos similares después de la incubación de ácidos grasos oleicos y palmíticos en condrocitos y explantes de cartílago de pacientes con artrosis7. Los ácidos oleico y palmítico fueron absorbidos por las células y se observó una expresión reducida de MMP1 y prostaglandina-endoperóxido sintasa 2 (PTGS2), así como una menor liberación de glicosaminoglicanos (GAG) en condiciones inflamatorias. En cuanto al impacto de los AF sobre el hueso, se han descrito efectos opuestos sobre la osteoclastogénesis. Los SFA, como el ácido palmítico, mejoran la osteoclastogénesis inducida por RANKL, mientras que los n-9 MUFA, como el ácido oleico, previenen este proceso mediante la activación de la diacilglicerol acil transferasa 1 (DGAT1), una enzima involucrada en la síntesis de triglicéridos2,40. Dependiendo de la concentración relativa de cada compuesto en la formulación, es probable que el equilibrio general entre los efectos pro y antiosteoclastogénicos se desplace hacia la protección/regeneración ósea. Además de las propiedades antiinflamatorias y conservantes de los huesos, la formulación de ARA 3000 BETA y su viscosidad inherente podrían actuar en el espacio intraarticular a través de un efecto de viscosuplementación. Esto no se ha investigado, pero justifica más estudios en animales más grandes.

En conclusión, demostramos la eficacia terapéutica de ARA 3000 BETA, un copolímero inyectable de AF, en la OA inflamatoria con una protección significativa contra las lesiones del cartílago articular y del hueso. Validamos la eficacia clínica de las vías de administración IM e IA, pero las inyecciones IA podrían favorecerse ya que una sola dosis baja protege eficazmente el cartílago de las alteraciones. Aunque se requieren más estudios para comprender el mecanismo de acción de ARA 3000 BETA y su papel en las cascadas de señalización involucradas en la OA, nuestros resultados proporcionan la prueba de concepto de que la traducción clínica podría ser prevista para detener o retrasar la progresión de la enfermedad.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

Pers, YM, Ruiz, M., Noel, D. & Jorgensen, C. Células madre mesenquimales para el manejo de la inflamación en la osteoartritis: estado del arte y perspectivas. Osteoartr. Cartílago 23(11), 2027–2035 (2015).

Artículo Google Académico

Harasymowicz, NS, Dicks, A., Wu, CL y Guilak, F. Efectos fisiológicos y patológicos de los ácidos grasos libres de la dieta en las células de la articulación. Ana. Academia de Nueva York. ciencia 1440(1), 36–53 (2019).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

Humphries, JM, Kuliwaba, JS, Gibson, RJ y Fazzalari, NL Perfil de ácidos grasos in situ del hueso subcondral esponjoso femoral en mujeres con osteoartritis y fractura por fragilidad: implicaciones para la remodelación ósea. Hueso 51(2), 218–223 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Lippiello, L., Walsh, T. & Fienhold, M. La asociación de anomalías lipídicas con patología tisular en el cartílago articular osteoartrítico humano. Metabolismo 40(6), 571–576 (1991).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Plumb, MS & Aspden, RM Altos niveles de grasa y ácidos grasos (n-6) en hueso esponjoso en osteoartritis. Lípidos Salud Dis 3, 12 (2004).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Apostu, D. et al. Fármacos sistémicos con impacto en la artrosis. Drug Metab Rev 51(4), 498–523 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Bastiaansen-Jenniskens, YM et al. Los ácidos grasos monoinsaturados y saturados, pero no los poliinsaturados n-6, disminuyen la destrucción del cartílago en condiciones inflamatorias: un estudio preliminar. Cartílago 4(4), 321–328 (2013).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hankenson, KD, Watkins, BA, Schoenlein, IA, Allen, KG y Turek, JJ Los ácidos grasos omega-3 mejoran la formación de colágeno de fibroblastos de ligamentos en asociación con cambios en la producción de interleucina-6. Proc Soc Exp Biol Med 223(1), 88–95 (2000).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Jerosch, J., Filler, T. & Mertens, T. El ligamento espinoglenoideo: un estudio anatómico. Z Orthop Unfall 150(2), 142–148 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Griffin, TM y col. La obesidad inducida por la dieta regula diferencialmente los factores de riesgo conductuales, biomecánicos y moleculares de la osteoartritis en ratones. Artritis. Res. El r. 12(4), R130 (2010).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Kimmerling, KA et al. La conversión transgénica de ácidos grasos poliinsaturados omega-6 a omega-3 a través de la grasa-1 reduce la gravedad de la osteoartritis postraumática. Artritis Res. El r. 22(1), 83 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wu, CL et al. El contenido de ácidos grasos en la dieta regula la reparación de heridas y la patogenia de la osteoartritis después de una lesión articular. Ana. Reuma. Dis. 74(11), 2076–2083 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Mustonen, AM et al. La sección del ligamento cruzado anterior altera el equilibrio de ácidos grasos n-3/n-6 en la almohadilla de grasa infrapatelar lapina. Lípidos Salud Dis 18(1), 67 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Mehler, SJ, May, LR, King, C., Harris, WS & Shah, Z. Una evaluación prospectiva, aleatorizada, doble ciego, controlada con placebo de los efectos del ácido eicosapentaenoico y el ácido docosahexaenoico sobre los signos clínicos y poliinsaturados de la membrana de los eritrocitos. concentraciones de ácidos grasos en perros con osteoartritis. Prostaglandinas Leukot. Esencia. Ácidos grasos 109, 1–7 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Moreau, M. et al. Efectos de la alimentación con una dieta rica en ácidos grasos omega-3 en perros con osteoartritis natural. J. Anim. Fisiol. Animación Nutrición (Berl.) 97(5), 830–837 (2013).

CAS PubMed Google Académico

Roush, JK et al. Evaluación de los efectos de la suplementación dietética con ácidos grasos omega-3 de aceite de pescado en la carga de peso en perros con osteoartritis. Mermelada. Veterinario. Medicina. Asoc. 236(1), 67–73 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Vijarnsorn, M. et al. La eficacia del compuesto de ácidos grasos de origen marino (PCSO-524) y el firocoxib en el tratamiento de la artrosis canina. Veterinario BMC. Res. 15(1), 349 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Knott, L., Avery, NC, Hollander, AP & Tarlton, JF Regulación de la osteoartritis por ácidos grasos poliinsaturados omega-3 (n-3) en un modelo de enfermedad natural. Artrosis Cartil. 19(9), 1150–1157 (2011).

Artículo CAS Google Académico

Baker, KR y col. Asociación de ácidos grasos poliinsaturados n-6 y n-3 en plasma con sinovitis en la rodilla: el estudio MOST. Artrosis Cartil. 20(5), 382–387 (2012).

Artículo CAS Google Académico

Gruenwald, J., Petzold, E., Busch, R., Petzold, HP y Graubaum, HJ Efecto del sulfato de glucosamina con o sin ácidos grasos omega-3 en pacientes con osteoartritis. Adv. El r. 26(9), 858–871 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Kraemer, WJ et al. Efecto de una crema tópica de ácidos grasos cetilados sobre la movilidad funcional y la calidad de vida de pacientes con artrosis. J. Reumatol. 31(4), 767–774 (2004).

CAS PubMed Google Académico

Genevois, J.-P., Autefage, A., Fayolle, P., Cazieux, A. y Leprieur, Y. Tratamiento de la osteoartritis en perros con un polímero de ácido graso. Le Point Vétérinaire 17(89), abril-mayo (1985).

Bauge, C. et al. Efectos antiinflamatorios de un copolímero inyectable de ácidos grasos (Ara 3000 beta(R)) en enfermedades articulares. J. Inflamm. (Londres.) 12, 17 (2015).

Artículo PubMed Google Académico

Schelbergen, RF et al. La eficacia del tratamiento con células madre derivadas de tejido adiposo en la osteoartritis experimental está impulsada por una alta activación sinovial y se refleja en los niveles séricos de S100A8/A9. Artrosis Cartil. 22(8), 1158–1166 (2014).

Artículo CAS Google Académico

van der Kraan, PM, Vitters, EL, van Beuningen, HM, van de Putte, LB y van den Berg, WB Lesiones degenerativas de la articulación de la rodilla en ratones después de una única inyección de colagenasa intraarticular. Un nuevo modelo de artrosis. Exp. J. Patol. 71(1), 19–31 (1990).

Google Académico

Hintz, M., Ernest, TL & Kondrashov, P. Uso de la rodilla contralateral como control en la desestabilización del modelo de rata con osteoartritis del menisco medial. Mo Med 117(5), 457–460 (2020).

PubMed PubMed Central Google Académico

Toupet, K. et al. La supervivencia y la biodistribución de las células madre mesenquimales adiposas xenogénicas no se ven afectadas por el grado de inflamación en la artritis. PLoS ONE 10(1), e0114962 (2015).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Das Neves Borges, P., Vincent, TL & Marenzana, M. Evaluación automatizada de cambios óseos en estudios transversales de micro-CT de osteoartritis experimental murina. PLoS ONE 12(3), e0174294 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Fang, H. & Beier, F. Modelos de osteoartritis en ratones: modelado de factores de riesgo y evaluación de resultados. Nat. Rev. Reumatol. 10(7), 413–421 (2014).

Artículo PubMed Google Académico

Mohsenifar, Z. et al. Evaluación de los efectos de la LLLT de onda pulsada en la diáfisis tibial en dos modelos de ratas con osteoporosis experimental, examinados mediante análisis de expresión génica estereológica y PCR en tiempo real. Láseres Med. ciencia 31(4), 721–732 (2016).

Artículo PubMed Google Académico

Rieger, R., Boulocher, C., Kaderli, S. & Hoc, T. Chitosan en viscosuplementación: efecto in vivo sobre el hueso subcondral de conejo. Musculoesqueleto BMC. Desorden. 18(1), 350 (2017).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Shen, Q. et al. Efecto de la inyección de hialuronano intraarticular sobre la inflamación y la remodelación ósea en las epífisis y metáfisis de la rodilla en un modelo murino de lesión articular. Soy. J. traducción Res. 11(6), 3280–3300 (2019).

CAS PubMed PubMed Central Google Académico

Tanaka, S., Yoshida, A., Kono, S. & Ito, M. Efectividad de la monoterapia y la terapia combinada con calcitonina e hidrato de ácido minodrónico, un bisfosfonato, para el tratamiento temprano en pacientes con nuevas fracturas vertebrales: una etiqueta abierta, estudio aleatorizado de grupos paralelos. J. Orthop. ciencia 22(3), 536–541 (2017).

Artículo PubMed Google Académico

Wang, L. et al. La microestructura ósea subcondral anormal después de la administración de esteroides está involucrada en la patogénesis temprana de la osteonecrosis inducida por esteroides. Osteoporos. En t. 27(1), 153–159 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Grousson, D., Moissonnier, P. & Tusseau, C. Uso de un polímero de ácidos grasos saturados e insaturados de sodio (ARA 3000 BETA) en el tratamiento sintomático de la displasia de cadera en perros. Imbécil. Medicina. cir. Animación compensación 25(2), 159–167 (1990).

Google Académico

Calder, PC Ácidos grasos omega-3 y procesos inflamatorios: de las moléculas al hombre. Bioquímica Soc. Trans. 45(5), 1105–1115 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Fritsch, DA et al. Un estudio multicéntrico del efecto de la suplementación dietética con ácidos grasos omega-3 de aceite de pescado en la dosis de carprofeno en perros con osteoartritis. Mermelada. Veterinario. Medicina. Asoc. 236(5), 535–539 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Roush, JK et al. Evaluación de la práctica veterinaria multicéntrica de los efectos de los ácidos grasos omega-3 en la osteoartritis en perros. Mermelada. Veterinario. Medicina. Asoc. 236(1), 59–66 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Loef, M. et al. La asociación de ácidos grasos plasmáticos con osteoartritis de manos y rodillas: el estudio NEO. Artrosis Cartil. 28(2), 223–230 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Drosatos-Tampakaki, Z. et al. La deficiencia de ácido palmítico y DGAT1 potencia la osteoclastogénesis, mientras que la formación de triglicéridos inducida por ácido oleico la previene. J. Minero de huesos. Res. 29(5), 1183–1195 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Descargar referencias

Reconocemos con gratitud la instalación de histología Réseau d'Histologie Expérimentale de Montpellier para el procesamiento de tejidos. Agradecemos también a la "Plataforma SMARTY y Red de Centros de Animales de Montpellier".

El trabajo ha sido financiado por el Laboratorio LEXMOOR (Saint Rémy de Provence, Francia). El estudio fue realizado por la plataforma de modelos no clínicos ECELLFRANCE (Montpellier, Francia), que reconoce que no interfiere con el diseño, el análisis y la interpretación del estudio.

IRMB, Universidad de Montpellier, INSERM, Montpellier, Francia

Karine Toupet, Christian Jorgensen y Daniele Noel

ECELLFRANCE, Universidad de Montpellier, INSERM, CHU Montpellier, Montpellier, Francia

Karine Toupet, Christian Jorgensen y Daniele Noel

Unidad Terapéutica de Inmunología Clínica y Enfermedades Osteoarticulares, Hôpital Lapeyronie, Montpellier, Francia

Christian Jorgensen y Danièle Noël

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

KT: trabajo experimental, análisis de datos, redacción de manuscritos; CJ: diseño de experimentos; DN: diseño de experimentos, análisis de datos, redacción de manuscritos. Todos los autores participaron en la revisión crítica del manuscrito y aprobaron la versión final.

Correspondencia a Daniele Noel.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Toupet, K., Jorgensen, C. & Noël, D. Un copolímero inyectable de ácidos grasos (ARA 3000 BETA) como tratamiento prometedor para la osteoartritis. Informe científico 13, 7783 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34206-8

Descargar cita

Recibido: 10 enero 2023

Aceptado: 26 abril 2023

Publicado: 13 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34206-8

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y Pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.