Summary
En övergående skållningsskada (65 °C ± 0,5 °C, 3 s) på en baktass minskar tröskeln (g) till von Frey-filamentstimulering av den ipsilaterala sidan och förändrar gångmönstret. Dessutom inducerar brännskada depressionsliknande beteende i det tvingade simtestet.
Abstract
Skållande vatten är den vanligaste orsaken till brännskador hos både äldre och unga befolkningar. Det är en av de stora kliniska utmaningarna på grund av den höga dödligheten och följdsjukdomarna i låg- och medelinkomstländer. Brännskador inducerar ofta intensiv spontan smärta och ihållande allodyni samt livshotande problem. Ännu viktigare är att överdriven smärta ofta åtföljs av depression, vilket kan minska livskvaliteten avsevärt. Denna artikel visar hur man utvecklar en djurmodell för studier av bränninducerad smärta och depressionsliknande beteende. Efter anestesi orsakades brännskador genom att en baktass på musen doppades i varmt vatten (65 °C ± 0,5 °C) i 3 s. von Frey-testet och automatiserad gånganalys utfördes varannan dag efter brännskada. Dessutom undersöktes depressionsliknande beteende med hjälp av det tvingade simningstestet, och rota-stavtestet utfördes för att differentiera den onormala motorfunktionen efter brännskada. Huvudsyftet med denna studie är att beskriva utvecklingen av en djurmodell för studier av brännskadeinducerad smärta och depressionsliknande beteende hos möss.
Introduction
Vävnadsskador, såsom brännskador och trauma, är i allmänhet förknippade med samtidig förekomst av akut smärta. Brännskador och traumarelaterade symtom är uppskattningsvis 1 80 000 dödsfall varje år orsakas av brännskador - de allra flesta förekommer i låg- och medelinkomstländer från olika typer av brännskador1. Enligt en världsomspännande rapport är brännskador vanliga hos barn och står för cirka 40% -60% avsjukhuspatienterna 2,3. Dessa specifika skador är ännu allvarligare eftersom de kan uppstå i vardagen, såsom kokning eller badvatten 4,5. Även om akut smärta kan lösas spontant efter återhämtning från vävnadsskada i de flesta fall, kan det vara möjligt att bli kronisk på grund av onormala förändringar i nervsystemet 6,7.
Nyligen har det föreslagits att akut smärta kan inducera ett deprimerat humör, och kronisk smärta kan orsaka ångest och depression 8,9,10,11. Samexistensen av smärta och depression gör det svårare att behandla patienten. Depression tenderar också att öka smärtkänsligheten, vilket sannolikt kommer att inducera mer intensiv depression och smärta12. Komplikationer av smärta och depression visas i djurmodeller av perifer inflammation 13,14,15,16. De detaljerade mekanismerna bakom smärtinducerad depression är inte välkända förrän nu17. Således är det nödvändigt att utveckla effektivare behandlingar för brännskador för att lindra biverkningar och symtom.
Således var den föreliggande studien utformad för att utveckla en djurmodell för att studera brännskadeinducerad akut smärta och depressionsliknande beteende hos möss. För detta mättes brännskaderelaterad onormal taktil känslighet, förändrat gångmönster och depressionsliknande beteende. Dessutom försöker denna studie validera modellen med hjälp av NSAID.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla experimentella protokoll granskades och godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee vid Chungnam National University i Sydkorea och genomfördes sedan baserat på de etiska riktlinjerna från International Association for the Study of Pain18.
1. Induktion av skållningsskada på bakpoten
- Hus de manliga ICR-mössen som väger 20-25 g i ett ljust och temperaturkontrollerat rum (12/12 h ljus-mörk cykel, 22,5 ° C ± 2,5 ° C) med en fuktighet på 40% -60%.
OBS: Både manliga och kvinnliga möss kan användas för detta protokoll. - Ge djuret fri tillgång till mat och vatten och acklimatisera i minst 1 vecka innan experimentet påbörjas.
OBS: Alla djur var grupphus för att utesluta variabler som isoleringsstress. - Tilldela mössen slumpmässigt till experiment- eller kontrollgruppen och utför blinda experiment med djurnummer som koder.
- På dagen för brännskada induktion, bedöva musen genom intraperitoneal (i.p.) injektion av 300 μL alfaxalon i en dos av 100 mg / kg. Använd en kirurgisk klänning, handskar och mask när du utför brännskadeinduktionen.
- Efter djupbedövning av musen, desinficera runt höger bakpote med 70% etanol.
OBS: Kontrollera bristen på svar på nypstimulering applicerad på baktutorna eller svansen för att bekräfta tillståndet för djup anestesi. - Applicera en oftalmisk salva på ögonen för att förhindra hornhinnetorkning efter induktion av anestesi.
- Sänk ner den djupt sövda musens högra baktass i varmt vatten vid 65 °C ± 0,5 °C i 3 s. Gör ett märke på fotleden på varje mus innan du sänker bakpoten i varmt vatten för att bibehålla konsistensen i det brända området.
- Efter induktion av brännskador, ta mössen i en ren hembur och placera dem på en värmepanna tills djuren återhämtar sig från anestesi.
OBS: Det smärtstillande medlet, paracetamol (200 mg/kg), administrerades intraperitonealt en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskada (endast Burn + Acetaminophen-gruppen). Burn-gruppen behandlades med saltlösning som fordonskontroll. Experimentet utfördes enligt den metod som beskrivits i en tidigare studie4.
2. Mätning av mekanisk allodyni
- Ta med mössen till beteendetestrummet och låt dem acklimatisera sig åtminstone i 30 minuter före testet. Använd en kirurgisk klänning, handskar och mask när du utför testet.
- Placera mössen i en fyrkantig låda (diameter: 13 cm, höjd: 12 cm) på ett metallnätgolv (maskstorlek: 0,7 cm x 0,7 cm) och låt dem acklimatisera sig i minst 30 min.
- Bedöm den mekaniska tröskeln för baktassen med hjälp av den stigande stimulansmetoden19,20.
- Stick försiktigt en serie von Frey-filament med 5-8 s intervall för att stimulera bakplantaren. Få baslinjevärdena dagen före bränninduktion.
OBS: 0,16-1,2 g von Frey-filamenten användes i testet för att mäta tröskeln för tassuttag hos alla djur. Tassuttagssvarstestet startades med den lägsta böjkraften hos von Frey-filamentet (0,16 g i detta protokoll). Om det inte fanns något svar applicerades ett filament med nästa böjkraft. - Utför fem försök för att utvärdera mekaniska trösklar för varje ipsilateral (skadad) baktass.
OBS: Böjkraften hos von Frey-filamentet som ger svar mer än tre gånger av de fem försöken i varje djur uttrycktes som tassuttagströskel (PWT, g). Mekaniska tröskelvärden mättes en dag före och vid 1, 3, 5 och 7 dagar efter brännskada. Analgetisk effekt bedömdes 1 timme efter administrering av paracetamol i djuret.
3. Automatiserad gånganalys
- Acklimatisera mössen i gånganalyssystemet en gång dagligen i 10-15 min från 5 dagar före brännskadan. Använd en kirurgisk klänning, handskar och mask när du utför gånganalys.
- På testdagen, ta mössen till beteendetestrummet och acklimatisera dem i minst 30 minuter före testet.
OBS: Utför acklimatiserings- och gånganalystester i en mörk miljö. Ställ in villkoren för programmenyn enligt följande.- När du har kört programmet klickar du på menyn Skapa nytt experiment för att ange mappen för att spara data.
- Efter beteckningen ställer du in den maximala körtiden till 5 s och maximala tillåtna hastighetsvariationer till 50 %.
- Välj en registrerad kamera och ställ in gångbanans längd på 30 cm på fliken Inställningar i programmet.
- På fliken Hämta på programmenyn väljer du Öppna förvärv.
- Baserat på statusmeddelandena klickar du på knappen Snap Bakgrund för att få en bakgrundsbild av en tom gångväg.
- Klicka på knappen Starta förvärv och placera sedan musen vid ingången till den vänster-högra traverserbara gångvägen. Inspelningen startar automatiskt efter musens fria rörlighet.
OBS: Om djurets gång har registrerats framgångsrikt och alla fotsteg har upptäckts, kommer det att markeras som Compliant Run med en grön ikon. Om programvaran inte upptäcker några fotspår visas en röd ikon, i vilket fall det rekommenderas att utföra inspelningen igen. Författarna rekommenderar att du samlar in och analyserar minst fem lyckade kompatibla körningar som utförs med liknande körhastigheter. - På fliken Hämta på programmenyn väljer du Klassificera körningar.
OBS: Efter att ha valt de data som erhållits från den framgångsrika efterlevnadskörningen ovan, gå till videoanalysskärmen där mössens gångmönster registrerades. - Välj den körning som ska analyseras och klicka på knappen Klassificera automatiskt .
- Efter att ha utfört automatisk klassificering, ta bort näsan, könsigenkänningen och felaktigt erkännande av tassar till skräpdata i varje körning och analysera sedan data.
OBS: Alla statistiska parametrar analyseras automatiskt och sparas i programmet, och rådatavärden finns i experimentens analysmeny. Automatisk gånganalys utfördes före och vid 1, 3, 5 och 7 dagar efter brännskada. Utvärderingen utfördes 30 minuter efter administrering av paracetamol i gruppen Burn + Acetaminophen och 30 min efter saltlösning i Burn-gruppen. Detta experiment utfördes enligt den metod som beskrivits i de tidigare studierna 4,21,22.
4. Mätning av depressionsliknande beteende
OBS: Förtvivlan-baserat beteende, orörlighetstid i vattnet mättes av det tvingade simningstestet.
- Ta med mössen till beteendetestrummet och acklimatisera dem i minst 30 minuter före testet. Använd en kirurgisk klänning, handskar och mask när du utför det tvingade simtestet.
- Sätt musen i en klar plexiglascylinder (10 cm x 25 cm) som innehåller 15 cm vatten (25 °C ± 0,5 °C) i 15 min.
- Efter 24 timmar sätter du musen i cylindern under samma förhållanden och mäter immobilitetstiden.
OBS: Immobilitetstiden mättes i 5 minuters testtid, och tiden då möss slutade klättra eller simma och bara flöt för att hålla huvudet ovanför vattenytan registrerades. Det påtvingade simprovet utfördes dag 7 efter brännskadan. Utvärderingen utfördes 1 timme efter paracetamol administrering i Gruppen Burn + Acetaminophen och 1 h efter saltlösning i Burn-gruppen. Experimentet utfördes enligt den metod som beskrivits i tidigare studier 23,24.
5. Mätning av normal motorfunktion
OBS: Rota-stavstestet utfördes för att differentiera den onormala motorfunktionen efter brännskada.
- Ta med mössen till beteendetestrummet och acklimatisera dem i minst 30 minuter före testet. Använd en kirurgisk klänning, handskar och mask när du utför det tvingade simtestet.
- Placera djuren på en rullande cylindrisk plattform (5,7 cm bred; 3 cm diameter) upphängd 16 cm över apparatens botten.
- Låt varje djur träna en gång om dagen på en rota-stav i minst 5 dagar före induktion av brännskada.
- Utför rota-rod-testet var 20: e minut i 2 timmar efter administrering av läkemedel. Ställ in stopptiden på 2 minuter.
- Mät hur länge musen körs på en roterande stång med en konstant hastighet på 15 varv per minut utan att falla.
OBS: Rota-rod-testet utfördes 7 dagar efter induktion av brännskada. Utvärderingen utfördes omedelbart efter administrering av paracetamol i gruppen Burn + Acetaminophen och efter saltlösning i Burn-gruppen. Alfaxalone användes som en positiv kontroll för experimentellt behandlade läkemedel i detta test. Under rotarodtestet mäts hur länge musen kör på den roterande stången utan att falla. Experimentet utfördes enligt den metod som beskrivits i tidigare studier 22,25.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
För att minimera djurens lidande och minska antalet djur som används enligt riktlinjerna för tre R (ersättning, minskning och förfining) utformades denna studie med det minsta antalet djur för insamling av betydande data som fastställts genom preliminära experiment. I denna studie genomfördes beteendeexperiment oberoende av följande två gånger enligt följande. Gånganalysen, mekanisk allodyni och depressionsliknande beteendetester utfördes med kontroll (n = 5), brännskada (n = 7; fordonskontroll; saltlösning) och Bränn + paracetamol (n = 7) grupper. I rota-stavstestet, Kontroll (n = 3), Brännskada (n = 4; fordonskontroll; saltlösning), Bränn + Paracetamol (n = 4), Positiv kontroll (n = 4; Alfaxalone) grupper utformades. Alfaxalon är en typ av neuroaktiv steroid och bedövningsmedel som för närvarande används i veterinärmedicin som en injicerbar narkosinducerare. I denna studie användes alfaxalone i djuranestesi för brännskadeinduktion och användes som ett positivt kontrollläkemedel för motoriska funktionsnedsättningar i rota-rod-testet.
Uppgifterna uttrycktes som medelvärden ± S.E.M. Dessutom analyserades experimentella data erhållna vid olika tidpunkter oberoende. Smärtbeteendemässiga svar beräknades som areal under kurvan (AUC). Tvåvägs upprepade åtgärder ANOVA utfördes för att bestämma skillnader i data från mekaniskt allodynitest, gånganalys och rota-stavtest över tiden. Dunnetts test användes för Post-hoc-analys för att bestämma P-värdet bland experimentgrupperna. P-värden mindre än 0,05 ansågs signifikanta. GraphPad Prism 6.0 programvara användes för att analysera denna statistiska giltighet. Alla statistiska analysprocedurer utfördes blint i förhållande till de experimentella förhållandena. En figur som illustrerar den brännskador-inducerade vävnadsskadan visas i kompletterande figur 1.
Tidsförloppsförändringar i tröskeln för tassuttag (PWT, g) efter brännskada visas i figur 1. PWT (g) hos brännskadeinducerade möss minskade 1 dag efter brännskadeinduktion och kvarstod i 7 dagar jämfört med kontrollgruppens. Acetaminofen administrering (200 mg /kg, i.p., en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskada-induktion) minskade signifikant den bränninducerade minskningen av PWT (Figur 1A, ** p < 0,01 jämfört med Burn-gruppen). Dessutom visade AUC-analysen (i 7 dagar) att paracetamol administrering signifikant minskade den brännskadeskadeinducerade mekaniska allodynien (figur 1B, *** p < 0,001 jämfört med kontrollgruppen, ** p < 0,01 jämfört med Burn-gruppen).
Förändringar i baktassavtrycksområdet efter brännskada över tid visas i figur 2. Brännskada minskade signifikant det ipsilaterala bakpotavtrycksområdet från dagen efter induktion och kvarstod i 7 dagar. Baktassavtrycksområdet förbättrades signifikant genom administrering av paracetamol (200 mg/kg, i.p., en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskada) jämfört med den fordonsbehandlade gruppen (figur 2A,B, * p < 0,05 och ** p < 0,01 jämfört med Burn-gruppen).
Tidsförloppsförändringar i en enda hållning efter brännskada visas i figur 3. Brännskada minskade den enda hållningen (%) hos den ipsilaterala baktassen 1 dag efter bränninduktion, och denna minskning upprätthölls i 7 dagar. Baktassens enda hållning förbättrades genom paracetamol administrering (200 mg/kg, i.p., en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskada- induktion) jämfört med den fordonsbehandlade gruppen (figur 3A,B, * p < 0,05 jämfört med Burn-gruppen).
Förändringar i orörlighetstiden som erhållits från det tvingade simningstestet visas i figur 4. Immobilitetstiden för de brännskadeinducerade mössen ökade 7 dagar efter bränninduktion jämfört med kontrollgruppens. Hos brännskademöss minskade paracetamoladministrering (200 mg/kg, i.p., en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskadeinduktion) signifikant den brännskador skadeinducerade ökningen av orörlighetstiden (** p < 0,01 och *** p < 0,001 jämfört med Burn-gruppen).
Den normala motorfunktionen bedömdes utifrån förändringarna i körtiden på rotastången, som visas i figur 5. Körtiden för de brännskadeinducerade mössen förändrades inte vid 7 dagar efter bränninduktion jämfört med kontrollgruppens. Däremot minskade körtiden för alfaxalonbehandlade möss (positiv kontroll) signifikant under cirka 60 minuter. Detta resultat indikerar att en brännskada som används i denna studie inte orsakar motorisk försämring (*** p < 0,001 jämfört med Burn-gruppen).
Figur 1: Mekanisk allodyni bedömd med von Frey-test hos brännskadeskademöss. (A) Tröskeln för tassuttag (PWT, g) i den ipsilaterala baktassen hos möss minskade 1 dag efter brännskada och kvarstod i 7 dagar jämfört med kontrollgruppen. Acetaminophen administrering (200 mg / kg, i.p., en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskada induktion) signifikant minskade den brännskador skada-inducerad mekanisk allodyni. (B) PWT analyserades som arean under kurvan (AUC). Pilar indikerar dagen för läkemedelsadministration. p < 0,001 jämfört med kontrollgrupp, ** p < 0,01 jämfört med Burn-gruppen. Tvåvägs upprepade åtgärder ANOVA utfördes för att bestämma övergripande effekter under von Frey-testets tidsförlopp. Post-hoc-analys utfördes med Dunnetts test för att bestämma P-värdet. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Tassavtrycksområde erhållet från automatiserad gånganalys hos brännskadeskademöss. (A) Representativa bilder av både ipsilaterala och kontralaterala baktassar hos möss fångades av gånganalysprogramvaran. Tassens kontaktstorlek reduceras efter brännskada jämfört med kontrollgruppens. Denna minskning återfanns delvis genom administrering av paracetamol (200 mg/kg, i.p., en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskadans induktion). Vita rektanglar indikerar bakpoten som analyseras av programvaran, (B) en graf visar tidskursförändringar i tassavtrycksområdet (%). Data beräknas som procentandelen förändringar i utskriftsområdet mellan de ipsilaterala (höger) och kontralaterala (vänster) baktassarna (t.ex. värdet på 50% indikerar samma tassavtrycksområden i höger och vänster bakpot). Pilar indikerar dagen för läkemedelsadministration. * p < 0,05 och ** p < 0,01 mot Burn-gruppen. Tvåvägs upprepade åtgärder ANOVA utfördes för att bestämma övergripande effekter i utskriftsområdets tidsförlopp på gånganalys. Post-hoc-analys utfördes med Dunnetts test för att bestämma P-värdet. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Enkel hållning erhållen från automatiserad gånganalys hos brännskadeskademöss. (A) Representativa bilder av en enda hållning fångades av gånganalysprogramvaran. Olika färger indikerade varje tass hållning: blå, höger främre tass; rosa, höger baktass; gul, vänster främre tass; grön, vänster bakpote. Den enda hållningen hos den ipsilaterala baktassen förkortades efter brännskada. Denna förändring återfanns delvis genom administrering av paracetamol (200 mg/kg, i.p., en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskadans induktion). (B) Ett diagram visar tidskursförändringar i den enskilda hållningen (%). Data sammanfattas som ett linjediagram efter beräkning av procentuella förändringar i enkel hållning mellan de ipsilaterala (höger) och kontralaterala (vänster) baktassarna (t.ex. värdet på 50% indikerar samma enda hållning i höger och vänster bakpot). Pilar indikerar dagen för läkemedelsadministration. * p < 0,05 mot Burn-gruppen. Tvåvägs upprepade åtgärder ANOVA utfördes för att bestämma övergripande effekter i tidsförloppet för enstaka hållning till gånganalys. Post-hoc-analys utfördes med Dunnetts test för att bestämma P-värdet. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Immobilitetstiden för det tvingade simningstestet hos brännskadeinducerade möss. Immobilitetstiden för de brännskadeskadeinducerade mössen ökade 7 dagar efter brännskadeinduktion jämfört med kontrollgruppens. Hos brännskadeskademöss lindrade paracetamol administrering (200 mg/kg, i.p., en gång dagligen i 7 dagar från och med dagen för brännskadeinduktion) signifikant brännskadeskadeinducerad förbättrad immobilitetstid. p < 0,001 jämfört med kontrollgrupp, ** p < 0,01 jämfört med Burn-gruppen. Envägs upprepade åtgärder ANOVA utfördes för att bestämma övergripande effekter under tidsförloppet för det tvingade simningstestet. Post-hoc-analys utfördes med Dunnetts test för att bestämma P-värdet. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Den normala motoriska funktionsbedömningen baserad på förändringar i körtiden för rota-stavstestet hos brännskadeskademöss. Det fanns ingen förändring i körtiden för de brännskadeinducerade mössen vid 7 dagar efter bränninduktion jämfört med dem i kontroll- och paracetamolbehandlade brännskadegrupper. Körtiden för alfaxalonbehandlade möss (positiv kontroll) minskade dock signifikant till ~ 60 s. Detta resultat indikerar att en brännskada som används i denna studie inte orsakar motorisk försämring. p < 0,001 mot Burn-gruppen. Tvåvägs upprepade åtgärder ANOVA utfördes för att bestämma övergripande effekter under tidsförloppet för rota-rod-testet. Post-hoc-analys utfördes med Dunnetts test för att bestämma P-värdet. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Kompletterande figur 1: Förändringar i vävnadsskador över tid efter induktion av brännskador. Efter skållningsbränningsinduktionen observerades signifikant vävnadsskada, vilket ökade gradvis över tiden. I denna studie har paracetamol, som används som ett positivt kontrollläkemedel, visat en skyddande effekt på vävnadsskador. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Skållningsbränningen är en slags termisk brännskada som orsakas av uppvärmda vätskor. Det har föreslagits att första eller andra gradens brännskador uppträder i de flesta fall, men långvarig kontakt med värmekällor kan orsaka tredje gradens brännskador26. I den aktuella studien inducerades brännskador genom att exponera mössens högra baktass i varmt vatten vid 65 ° C i 3 s 4,26. Vävnadsskador upptäcktes i den brännskadade tassen, som visar vanliga symtom på brännskador som rodnad, hudskalning och svullnad (kompletterande figur 1)4.
Mekanisk allodynimätning är en vanlig smärtresponsidentifieringsmetod i djurs smärtmodeller och mättes med von-Frey-filament i denna studie. Den stigande stimulansmetoden med von Frey-filamenten används för att bestämma det mekaniska tröskelvärdet som krävs för att inducera ett djurs tassuttagssvar19,20. Experimentet började med glödtråden med minst stimulans. Filamentets böjkraft som svarar på ett visst tal (tre gånger i detta protokoll) erhölls som ett tröskelvärde för tassuttag.
Gånganalys av gnagare under fri promenad används för att studera Parkinsons sjukdom eller lemrörelser och positionsförändringar i sensorisk-motoriska nedsättningsmodeller, inklusive ryggmärgsskada och stroke27,28. Gånganalyssystemet analyserar automatiskt olika gångparametrar, inklusive tassintensitet, tassavtryck, hållningsfas etc. Förändringar av parametrar som gånganalyssystemet kan analysera kan användas som smärtrelaterade indikatorer i gånganalysen av smärtdjursmodeller. Därför kan gånganalys användas som en experimentell metod för att icke-invasivt kvantifiera spontan smärta i djurmodeller 4,21,22. Baserat på tidigare fynd att gångparametrarna minskade på den smärtinducerade sidan i djurmodeller av smärta21,22, kvantifierade detta presenterade protokoll varje gångparameter som förhållandet mellan den bränninducerade ipsilaterala och kontralaterala sidan. I detta protokoll omvandlades tassavtrycksområde och enkelhållningsdata till förändringshastigheten mellan ipsilaterala (skadade) och kontralaterala (icke-skadade) bakpottar. Värdet på 50% innebär att tassavtrycksstorleken och tiden för att nå golvet är desamma i både den ipsilaterala och kontralaterala, medan värdet mindre än 50% indikerar att dessa parametrar minskar i den bränninducerade ipsilaterala baktassen. De procentuella förändringarna mellan de ipsilaterala och kontralaterala bakpoten användes för att erhålla alla data (dvs normala möss visade ~ 50%, vilket innebär att det ipsilaterala: kontralaterala förhållandet var 50:50). Hos normala djur verkar parametrarna relaterade till varje bakben vara desamma på båda sidor när de går fritt. Analysen av detta protokoll är emellertid inriktad på det faktum att parametrarna på den ipsilaterala sidan minskar efter smärtinduktion. Dessutom finns det individuell variation i varje djur; exakta data kanske inte erhålls när rådata analyseras som de är. Därför omvandlades varje gångparametervärde till ett förhållande för att få mer exakta resultat under analysen. Den föreliggande studien har visat att utskriftsområdets storlek och den enda hållningstiden för den ipsilaterala baktassen reducerades efter brännskada, och denna minskning återställdes genom upprepad intraperitoneal paracetamol administrering. Dessa förändringar sammanföll med ett liknande mönster av tidsförloppsförändringar i smärtbeteenden efter brännskada och läkemedelsadministration.
Även om det är kontroversiellt är det tvingade simtestet den vanligaste metoden för att studera beteendet hos deprimerade gnagare. Djuren försöker fly från behållaren full av vatten men rör sig så småningom inte, vilket framkallar förtvivlan29. Det hävdas emellertid att orörlighet är svår att utvärdera som ett mått på depression eftersom detta test är förknippat med uthållighet såväl som känslor av förtvivlan. För att stödja resultaten av det tvingade simningsexperimentet kan andra metoder för att utvärdera depression, såsom svansupphängningstestet, nyhetsundertryckt utfodringstest och sackaroskonsumtionstest, betraktas som30,31. I den aktuella studien ökade immobiliseringstiden efter brännskada, och denna ökning återställdes genom administrering av paracetamol.
Protokollen för denna studie var utformade för att upprätta en modell av akut smärta som åtföljer depressionsliknande beteende efter brännskada. Det depressionsliknande beteendet i denna studie kan vara de sekundära effekterna av fysisk försämring och förändringar i termisk känslighet efter brännskada 15,32,33. Resultaten kan tyda på att möss med inducerad akut smärta efter brännskada uppvisade depressionsliknande beteende. Det har visat sig förbättra smärtresponsen och därmed depressionsliknande beteenden genom experimentellt behandlade läkemedel.
Rota-rod-testet är ett prestandatest baserat på en rotationsbelastning som i allmänhet appliceras med våld på gnagare med atletisk aktivitet. Testet mäter parametrar som körtid och uthållighet. Några av testfunktionerna inkluderar bland annat effekterna av ett experimentellt läkemedel eller balansen mellan försökspersoner i den neuropatiska smärtmodellen, greppstyrka och motorisk koordinationsbedömning 22,25,34. Som framgår av resultaten av denna studie fanns det ingen förändring i rotastångens körtid efter brännskada eller paracetamolbehandling jämfört med kontrollgruppens.
Denna studie visar utvecklingen av en djurmodell för att studera brännskadeinducerad smärta och depressionsliknande beteende hos möss. I detta avseende har denna studie visat att skållningsskador inducerade mekanisk allodyni, förändringar av gångparametrar och depressionsliknande beteende såsom immobilitetstid. Denna modell är lämplig för forskning om de olika aspekterna och resultaten av brännsmärta och dess behandling och förväntas ge viktig information till detta forskningsområde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Denna forskning stöddes av Chungnam National University och National Research Foundation of Korea (NRF) -bidrag finansierat av Koreas regering (NRF-2019R1A6A3A01093963 och NRF-2021R1F1A1062509).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1 mL syringe | BD | 307809 | |
| 1.5 mL tube | Axygen | MCT-150-C | |
| 50 mL tube | SPL | 50050 | |
| Acetaminophen BioXtra, ≥99.0% | Sigma-Aldrich | A7085-100G | This analgesic agent is used as a positive control. |
| Alfaxan multidose (Alfaxalone) | JUROX Pty.Limited | In this experiment, this material was used for animal anesthesia, and was used as a positive control for experimentally treated drugs in the rota-rod test. | |
| CatWalk automated gait analysis system | Noldus | CatWalk XT | Gait analysis in freely walking rodents is used to study the changes in limb movement and positioning in models with sensory-motor dysfunction |
| OPTISHIELD (Cyclosporin ophthalmic ointment) | Ashish Life Science | This material was used for an ointment to prevent corneal drying after induction of anesthesia. | |
| Plexiglass cylinder | SCITECH KOREA | custom made products | Used in forced swimming test |
| Rota-rod system | SCITECH KOREA | Accelerating rota rod | Used in the measurement of Normal Motor Function |
| von Frey filaments | North Coast Medical | NC12775 | Used in the measurement of Mechanical Allodynia |
| Waterbath | CHANGSHIN SCIENCE | C-WBE | Used in the burn injury induction |
References
- Peck, M. D. Epidemiology of burns throughout the World. Part II: intentional burns in adults. Burns. 38 (5), 630-637 (2012).
- Tracy, L. M., Cleland, H. Pain assessment following burn injury in Australia and New Zealand: Variation in practice and its association on in-hospital outcomes. Australasian Emergency Care. 24 (1), 73-79 (2021).
- Montgomery, R. K.
- Kang, D. W., Choi, J. G. Bee venom reduces burn-induced pain via the suppression of peripheral and central substance P expression in mice. Journal of Veterinary Science. 22 (1), 9 (2021).
- Abdi, S., Zhou, Y.
- Ullrich, P. M., Askay, S. W. Pain, depression, and physical functioning following burn injury. Rehabilitation Psychology. 54 (2), 211-216 (2009).
- Patwa, S., Benson, C. A. Spinal cord motor neuron plasticity accompanies second-degree burn injury and chronic pain. Physiological Reports. 7 (23), 14288 (2019).
- Michaelides, A., Zis, P. Depression, anxiety and acute pain: links and management challenges. Postgraduate Medicine. 131 (7), 438-444 (2019).
- Doan, L., Manders, T., Wang, J. Neuroplasticity underlying the comorbidity of pain and depression. Neural Plasticity. 2015, 504691 (2015).
- Vachon-Presseau, E., Centeno, M. V. The emotional brain as a predictor and amplifier of chronic pain. Journal of Dental Research. 95 (6), 605-612 (2016).
- Apkarian, A. V., Baliki, M. N. Predicting transition to chronic pain. Current Opinion in Neurology. 26 (4), 360-367 (2013).
- Yin, W., Mei, L. A Central amygdala-ventrolateral periaqueductal gray matter pathway for pain in a mouse model of depression-like behavior. Anesthesiology. 132 (5), 1175-1196 (2020).
- Deng, Y. T., Zhao, M. G., Xu, T. J. Gentiopicroside abrogates lipopolysaccharide-induced depressive-like behavior in mice through tryptophan-degrading pathway. Metabolic Brain Disease. 33 (5), 1413-1420 (2018).
- Zhang, G. F., Wang, J. Acute single dose of ketamine relieves mechanical allodynia and consequent depression-like behaviors in a rat model. Neuroscience Letters. 631, 7-12 (2016).
- Edwards, R. R., Smith, M. T. Symptoms of depression and anxiety as unique predictors of pain-related outcomes following burn injury. Annals of Behavioral Medicine. 34 (3), 313-322 (2007).
- Pincus, T., Vlaeyen, J. W. Cognitive-behavioral therapy and psychosocial factors in low back pain: directions for the future. Spine. 27 (5), 133-138 (2002).
- Laumet, G., Edralin, J. D. CD3(+) T cells are critical for the resolution of comorbid inflammatory pain and depression-like behavior. Neurobiology of Pain. 7, 100043 (2020).
- Zimmermann, M. Ethical guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16 (2), 109-110 (1983).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- Scholz, J., Broom, D. C. Blocking caspase activity prevents transsynaptic neuronal apoptosis and the loss of inhibition in lamina II of the dorsal horn after peripheral nerve injury. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 25 (32), 7317-7323 (2005).
- Kang, D. W., Choi, J. G. Automated gait analysis in mice with chronic constriction injury. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56402 (2017).
- Kang, D. W., Moon, J. Y. Antinociceptive profile of levo-tetrahydropalmatine in acute and chronic pain mice models: Role of spinal sigma-1 receptor. Scientific Reports. 6, 37850 (2016).
- Huang, W., Chen, Z. Piperine potentiates the antidepressant-like effect of trans-resveratrol: involvement of monoaminergic system. Metabolic Brain Disease. 28 (4), 585-595 (2013).
- Can, A., Dao, D. T. The mouse forced swim test. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (59), e3638 (2012).
- Choi, J. G., Kang, S. Y. Antinociceptive effect of Cyperi rhizoma and Corydalis tuber extracts on neuropathic pain in rats. Korean Journal of Physiology & Pharmacology. 16 (6), 387-392 (2012).
- Mosby's. Mosby's Dictionary of Medicine, Nursing & Health Professions - Seventh edition, Nursing Standard. 20 (22), RCN Publishing Company Ltd. 36 (2006).
- Vandeputte, C., Taymans, J. M. Automated quantitative gait analysis in animal models of movement disorders. BMC Neuroscience. 11, 92 (2010).
- Isvoranu, G., Manole, E. Gait analysis using animal models of peripheral nerve and spinal cord injuries. Biomedicines. 9 (8), 1050 (2021).
- Yankelevitch-Yahav, R., Franko, M. The forced swim test as a model of depressive-like behavior. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (97), e52587 (2015).
- Yan, H. C., Cao, X.
- Papp, M., Willner, P. An animal model of anhedonia: attenuation of sucrose consumption and place preference conditioning by chronic unpredictable mild stress. Psychopharmacology. 104 (2), 255-259 (1991).
- Seminowicz, D. A., Laferriere, A. L. MRI structural brain changes associated with sensory and emotional function in a rat model of long-term neuropathic pain. Neuroimage. 47 (3), 1007-1014 (2009).
- Yalcin, I., Barthas, F. Emotional consequences of neuropathic pain: insight from preclinical studies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 47, 154-164 (2014).
- Choi, J. W., Kang, S. Y. Analgesic effect of electroacupuncture on paclitaxel-induced neuropathic pain via spinal opioidergic and adrenergic mechanisms in mice. American Journal of Chinese Medicine. 43 (1), 57-70 (2015).
