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

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La osteoartritis (OA) es la enfermedad reumática más prevalente y una causa de discapacidad en 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 aún se debate la evidencia de sus beneficios. Aquí investigamos el potencial terapéutico de ARA 3000 BETA, un copolímero inyectable de ácidos grasos, a nivel estructural en la OA. Se indujo un modelo de osteoartritis inducida por colagenasa en ratones C57BL/6 mediante inyección de colagenasa en la articulación de la rodilla. Los ratones fueron tratados con una o dos IA o cuatro inyecciones intramusculares (IM) de ARA 3000 BETA. En el momento del sacrificio, se recuperaron las articulaciones de las rodillas para el análisis del cartílago mediante microscopía de barrido láser confocal (CLSM) y el análisis óseo mediante un sistema de tomografía microcomputada. La puntuación histológica de la OA se realizó después de la tinción con safranina O/verde rápido. 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. CLSM confirmó esto con una mejora significativa de todos los parámetros del cartílago articular, incluido 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, de 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 se podría imaginar una traducción clínica para retrasar la progresión de la enfermedad.

La osteoartritis (OA) es la enfermedad articular crónica más prevalente y afecta principalmente a dedos, rodillas y caderas. El número de pacientes aumenta constantemente con el envejecimiento de la población y el coste del tratamiento de la enfermedad también aumenta. La OA se caracteriza por 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 esteroides (AINE), pero sólo son sintomáticos y se prescriben para aliviar el dolor y reducir la inflamación. Al no existir un tratamiento eficaz para detener la enfermedad, una serie de 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 desequilibrada de las grasas puede provocar inflamación de las articulaciones e inducir OA (para una revisión, ver 2). Los AG se pueden clasificar en ácidos grasos saturados (AGS), ácidos grasos monoinsaturados (MUFA) y ácidos grasos poliinsaturados (PUFA), que incluyen los AGPI omega-6 (n-6) y omega-3 (n-3). Ahora se acepta que los AGS y los AGPI n-6 tienen funciones proinflamatorias, mientras que los AGPI n-3 se describen como AG antiinflamatorios. Se han encontrado AG en suero, líquido sinovial, cartílago y hueso subcondral, donde ejercen diferentes efectos sobre los fibroblastos, los osteoblastos y los condrocitos3,4,5. De hecho, los AGPI n-3 son beneficiosos para el metabolismo del cartílago al reducir los factores inflamatorios, incluida la prostaglandina E2 (PGE2), la ciclooxigenasa (COX) -2, la IL1β, el 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, el modelo murino de desestabilización del menisco medial11,12, el modelo murino de obesidad inducida por la dieta10, el modelo murino de desestabilización del menisco medial11,12, modelo de sección de ligamentos en conejos13, perros con OA de cadera o rodilla14,15,16,17 o cobayas Dunkin-Hartley propensos a OA18. En humanos, algunos estudios han investigado el vínculo entre los AGPI de la dieta y los signos clínicos de OA. Se observó una relación positiva entre los AGPI n-6 y el riesgo de OA, mientras que se observó una asociación inversa entre los AGPI n-3 y la sinovitis19. También se informaron efectos beneficiosos de los AGPI n-3 sobre el dolor y la función20,21.

Los AG más abundantes en el líquido sinovial son el ácido linoleico (AGPI n-6), el ácido oleico (MUFA n-9) y el ácido palmítico (AGS), 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 los explantes de cartílago, lo que sugiere una función antiinflamatoria de estos AG. 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, llamado ARA 3000 BETA, como formulación inyectable. El efecto in vivo de ARA 3000 BETA se evaluó por primera vez en perros pacientes con OA y se demostró que disminuye el dolor y la cojera22. Todavía se utiliza ampliamente para el tratamiento de la OA en perros y vacas. 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 adyuvantes inflamatorios en ratas, redujo los signos clínicos, incluidos edemas, anquilosis y pérdida de peso23. Sin embargo, no hay datos que demuestren la eficacia de ARA 3000 BETA sobre un control de 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 principal objetivo 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 a las clínicas de OA humana.

El copolímero de FAs ARA 3000 BETA se obtuvo mediante 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 el Laboratorio LEXMOOR.

Todos los procedimientos con animales fueron aprobados por el Comité de Ética para la experimentación con animales de Languedoc-Rosellón, 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. Se realizaron inyecciones locales y eutanasia después de la anestesia con gas isoflurano y se hicieron todos los esfuerzos posibles 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 utilizaron después de un período de adaptación de 7 días y tuvieron libre acceso al agua del grifo y al pienso granulado estándar. Se realizaron experimentos in vivo en ratones macho C57BL/6 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 los días 0 y 2 usando una jeringa con una aguja de 20G, como se describe en 25. 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 control OA) y las articulaciones de la rodilla izquierda contralateral recibieron dos inyecciones de solución salina 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 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 éticos. Como control de la OA utilizamos la inyección de solución salina porque ARA 3000 BETA consiste en un polímero coformulado con sus excipientes, que no permite separar el fármaco terapéutico de sus excipientes. Se calculó que se necesitaban quince animales por grupo para demostrar significancia al nivel del 5% con una potencia del 80% utilizando el software G*power. Los ratones fueron sacrificados 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, se escanearon las patas traseras en un sistema de tomografía microcomputada (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 del anillo 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 completas de la rodilla. Se obtuvieron imágenes 3D reconstruidas de las articulaciones de la rodilla utilizando el software Avizo Lite (versión 2019.3, FEI).

Para cada pata trasera, se separaron la tibia y el fémur y se eliminaron cuidadosamente los tejidos lisos para desnudar el cartílago articular. El cartílago articular de las mesetas tibial medial y lateral se escaneó por separado en su profundidad en modo XYZ, con un microscopio de barrido láser confocal (CLSM; TCS SP5-II, Leica Microsystems). Se utilizaron los siguientes parámetros para obtener imágenes de cada muestra: objetivo seco 5 ×, fuente de luz láser UV (l¼ 405 nm), ganancia del detector de 800 V y promedio de líneas 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 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 rodajas de 7 µm cada 100 µm; primera sección a 50 µm por debajo de la superficie del cartílago) y se tiñeron con safranina O/verde rápido para analizar los tejidos del cartílago y el hueso. 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 calificaron tres secciones de cada muestra y se asignó la puntuación máxima a la muestra. La puntuación mínima es 0, lo que indica ausencia de daño de cartílago o hueso, mientras que 30 es la puntuación máxima que indica una degradación importante de cartílago y 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 apareada. El análisis estadístico comparó los grupos sanos y tratados con el grupo de control de OA. Los datos se presentan como 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 vía IM se utiliza actualmente en la práctica veterinaria y ofrece las ventajas de un fácil acceso y la posibilidad de realizar inyecciones repetidas. La administración local de IA es la ruta preferida para el tratamiento de la OA, ya 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 sobre los parámetros de OA. El análisis histológico es el método de referencia para visualizar y cuantificar la degradación del cartílago mediante la atribución de una puntuación de OA, que aumenta con el grado de alteraciones del cartílago (Fig. 1A). Aquí, la puntuación de OA aumentó significativamente en las mesetas tibiales laterales de las articulaciones de rodilla con OA en comparación con las de control sanas (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 observa con una puntuación de OA más baja en la meseta lateral y en 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 la 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 tibiales laterales o mediales 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 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 evitar esta limitación, realizamos un análisis histomorfométrico de las mesetas del cartílago tibial lateral y mediano mediante CLSM. Imágenes representativas en 3D de las mesetas tibiales laterales ilustraron importantes degradaciones del cartílago en las articulaciones de la rodilla con OA en comparación con los controles sanos, como lo muestran las áreas amplias con colores azul y verde que indican un espesor 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 OA, aunque no alcanzó significación (Fig. 2B). Curiosamente, los ratones con 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 con 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 versus la administración IM (Fig. 2B). Por 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 representativas reconstruidas en 3D 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 colores para el grosor del cartílago. (B) Análisis histomorfométrico de imágenes 3D de cartílago articular que miden 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 de OA; n = 15 ratones/grupo).

La OA ya no se considera una enfermedad del cartílago sino una enfermedad que afecta a todos los compartimentos de la articulación 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 ósea 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 localizó principalmente en el compartimento medial y se correlacionó con una tendencia hacia un aumento del volumen óseo epifisario (Fig. 3A, B). Aunque no fue significativo, las articulaciones de rodilla con OA tratadas con una dosis IM o dos dosis IA de ARA 3000 BETA tendieron a estar protegidas contra la esclerosis epifisaria. A nivel del hueso subcondral, observamos una disminución del volumen y el grosor del hueso y un aumento significativo de la degradación de la superficie ósea (parámetro BS/BV) en las articulaciones de rodilla con OA en comparación con las articulaciones de rodilla sanas (Fig. 3B). El volumen del hueso subcondral fue mayor en todos los grupos tratados en comparación con las articulaciones de rodilla con OA, pero se obtuvo significación estadística sólo con una única inyección de ARA 3000 BETA IA. También notamos una tendencia hacia una menor degradación de la superficie ósea en todos los grupos tratados, cualquiera que sea la vía y el número de inyecciones (Fig. 3B). La formación de osteofitos es otra característica distintiva de la OA, medida por un aumento muy significativo del volumen y la superficie ósea 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 la rodilla tratadas con ARA 3000 BETA, aunque se notó una tendencia hacia un menor volumen y superficie después de la administración IM o dos administraciones 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), espesor 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) de los osteofitos 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 de OA; n = 15 ratones).

Finalmente, se observó una calcificación anormal de los meniscos y 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 con OA tratadas con ARA 3000 BETA después de una inyección IM o dos inyecciones IA. En conjunto, los datos indicaron un efecto protector de ARA 3000 BETA sobre el volumen del hueso 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 representativas reconstruidas en 3D 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 por micro-CT que muestra meniscos mineralizados y ligamentos externos. (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 de OA; n = 15 ratones).

Aquí, demostramos que ARA 3000 BETA protege fuertemente contra la degradación 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, se podría anticipar que el efecto antiinflamatorio reclamado también podría observarse en otros patotipos en los que se observa inflamación. Este efecto protector se informó no solo con el análisis histológico estándar en secciones representativas de la articulación de la rodilla, sino también con un análisis histomorfométrico preciso de tejidos completos gracias a las tecnologías CLSM y µCT.

El presente estudio destacó la ruta IA como la más eficiente para la preservación del cartílago, mientras que tanto la administración IA como IM tienden a mejorar la esclerosis epifisaria y los parámetros del hueso subcondral y reducen la calcificación de meniscos y ligamentos periarticulares. De hecho, una única inyección IA de 5 µL de ARA 3000 BETA 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 de 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, como lo indica la puntuación media de OA. La aparición de lesiones en las articulaciones de la rodilla contralateral 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 su regeneración. El ligero efecto protector óseo 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 eficientes para reducir las calcificaciones intraarticulares. Inyectamos un volumen de compuesto 20 veces mayor por vía IM que por IA, lo que probablemente explica la eficacia del tratamiento. Tanto la vía de administración IM como IA se utilizan comúnmente para administrar medicamentos de manera eficiente en diversos modelos de osteoartritis, osteonecrosis, osteoporosis y lesiones óseas30,31,32,33,34. Por lo tanto, el presente estudio subraya el interés de 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 AG en la OA. Estudios anteriores informaron un efecto terapéutico de ARA 3000 BETA en un estudio controlado con placebo sobre la artritis inducida por adyuvantes inflamatorios en ratas, lo que sugiere un efecto antiinflamatorio23. Dos estudios también informaron resultados alentadores después de tres inyecciones IM a intervalos de una semana de ARA 3000 BETA en 20 y 22 perros pacientes con OA22,35. El veterinario notó una mejoría en el dolor y la función, sin ninguna mejora en los parámetros radiológicos estructurales. Sin embargo, en ausencia de controles con placebo, no se pudo demostrar la eficacia de ARA 3000 BETA. Hasta ahora, el efecto terapéutico de los AG sobre la progresión de la OA se evaluaba en modelos animales mediante suplementación en la dieta36. La suplementación dietética con aceite de pescado rico en AGPI omega-3 en perros con OA mejoró la cojera, la discapacidad funcional y redujo el malestar en comparación con perros con una dieta normal14,16,37,38. Por el contrario, el estudio NEO poblacional informó una asociación positiva entre las concentraciones plasmáticas de SFA y PUFA y la OA de mano clínicamente definida y la OA estructural de rodilla 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 y debe ser confirmado por estudios adicionales. Al utilizar una formulación inyectable de tres AG que contienen ARA 3000 BETA, demostramos que la administración IM o IA de AG 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). En perros se ha informado 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 hinchazón 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 se podría imaginar la traducción al ser humano.

Aunque no se comprende el mecanismo de acción de ARA 3000 BETA, su efecto condroprotector se demostró 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 AG oleico y palmítico en condrocitos y explantes de cartílago de pacientes con OA7. Las células absorbieron los ácidos oleico y palmítico y se observó una expresión reducida de MMP1 y prostaglandina-endoperóxido sintasa 2 (PTGS2), así como una menor liberación de glucosaminoglicanos (GAG), en condiciones inflamatorias. En cuanto al impacto de los AG sobre el hueso, se han descrito efectos opuestos sobre la osteoclastogénesis. Los AGS como el ácido palmítico mejoran la osteoclastogénesis inducida por RANKL, mientras que los MUFA n-9 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 conservadoras de los huesos, la formulación de ARA 3000 BETA y su viscosidad inherente podrían actuar en el espacio intraarticular mediante un efecto de viscosuplementación. Esto no ha sido investigado pero justifica más estudios en animales más grandes.

En conclusión, demostramos la eficacia terapéutica de ARA 3000 BETA, un copolímero inyectable de AG, en la OA inflamatoria con una protección significativa contra las lesiones óseas y del cartílago articular. Validamos la eficacia clínica de las vías de administración IM e IA, pero las inyecciones IA podrían verse favorecidas ya que una única 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 se podría prever una traducción clínica para detener o retrasar la progresión de la enfermedad.

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

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Agradecemos la instalación de histología Réseau d'Histologie Expérimentale de Montpellier para el procesamiento de tejidos. También agradecemos a la “Plataforma SMARTY y Red de Animalarios 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 no reconoce ninguna interferencia con el diseño, el análisis y la interpretación del estudio.

IRMB, Universidad de Montpellier, INSERM, Montpellier, Francia

Karine Toupet, Christian Jorgensen y Danièle Noël

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

Karine Toupet, Christian Jorgensen y Danièle Noël

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

Christian Jorgensen y Danièle Noël

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KT: trabajo experimental, análisis de datos, redacción de manuscritos; CJ: diseño del experimento; 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 Danièle Noël.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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

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Recibido: 10 de enero de 2023

Aceptado: 26 de abril de 2023

Publicado: 13 de mayo de 2023

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

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