Dural Stimulation and Periorbital von Frey Testing in Mice As a Preclinical Model of Headache
Summary
편두통의 가장 주목할만한 증상은 심한 두부 통증이며, 이것이 수막에 신경을 쓰는 감각 뉴런에 의해 매개된다는 가설이 있습니다. 여기에서는 안면 과민증을 출력으로 사용하면서 최소 침습적 방식으로 경막에 물질을 국부적으로 적용하는 방법을 제시합니다.
Abstract
경막 매트, 거미류 및 피아 매트로 구성된 두개골 수막은 주로 신경계의 구조적 기능을 제공하는 것으로 생각됩니다. 예를 들어, 그들은 두개골로부터 뇌를 보호하고 피질의 혈관 및 신경 공급을 앵커 / 조직합니다. 그러나 수막은 편두통과 같은 신경계 장애에도 연루되어 편두통 중에 경험되는 통증은 국소 멸균 염증 및 국소 nociceptive 구심증의 후속 활성화에 기인합니다. 수막의 층 중 경막은 편두통의 병리 생리학에 특히 관심이 있습니다. 그것은 고도로 혈관화되고, 국소 nociceptive 뉴런을 보유하고, 면역 세포와 같은 다양한 상주 세포의 본거지입니다. 국소 수막 미세 환경의 미묘한 변화는 경막 혈관 주위 결절기의 활성화 및 감작으로 이어질 수 있으며, 따라서 편두통 통증을 유발할 수 있습니다. 연구는 경막 구심 부심이 생체 내 전기 생리학, 이미징 기술 또는 행동 모델을 사용하여 활성화 / 감작되는 방법을 다루려고 노력했지만, 이들은 일반적으로 매우 침습적 인 수술을 필요로합니다. 이 프로토콜은 마우스에서 경막에 화합물을 비교적 비침습적으로 적용하는 방법과 경막 자극 후 주변 폰 프레이 테스트를 사용하여 두통과 같은 촉각 감도를 측정하는 적절한 방법을 제시합니다. 이 방법은 경막과 두개골의 무결성을 유지하고 융합되지 않은 시상과 람도이드 봉합사의 교차점에서 0.65mm 변형 된 캐뉼라를 통해 물질을 주입하여 침습적 기술로 인한 혼란스러운 영향을 줄입니다. 이 전임상 모델을 통해 연구자들은 두개골과 수막에 대한 손상없는 상태를 유지하면서 nociceptor 활성화, 면역 세포 활성화, 혈관 변화 및 통증 행동과 같은 편두통의 병리학 적 진행에 대한 광범위한 경막 자극과 그 역할을 조사 할 수 있습니다.
Introduction
편두통 통증은 전 세계적으로 주요 공중 보건 문제로 남아 있습니다. 세계 보건기구 (WHO)는 지구상에서 여섯 번째로 널리 퍼진 질병으로 분류하여 지구 인구의 15 % 미만을 괴롭 히고 사회 2,3에 상당한 사회 경제적 부담을 초래합니다. 치료 옵션과 그 효능은 차선책이었으며 증상 완화만을 제공하고 편두통 발생을 저조하게 하는 병리생리학적 사건을 유의하게 변형시키지 않는다4,5. 치료 성공의 부족은 편두통이 병리학이 제대로 이해되지 않는 다인자 장애이기 때문에 제한된 수의 치료 목표로 이어질 가능성이 큽니다. 편두통은 특히 편두통 진단이 오라, 두통, 광공포증 및 동종 요법과 같은 편두통 특징에 대한 경험을 설명하는 환자와의 구두 의사 소통을 기반으로 이루어 진다는 점을 감안할 때 동물 모델에서 완전히 포착하기가 어렵습니다. 그럼에도 불구하고, 편두통 치료의 최근 발전은 현재 전임상 모델에 의해 잘 검증 된 많은 신경 학적 상태에 대한 치료법을 능가하고 있음을 주목하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 칼시토닌 유전자 관련 펩티드 또는 그의 수용체를 표적으로 하는 모노클로날 항체 및 소분자는 편두통 환자의 삶의 질을 개선하는데 매우 성공적이었으며 잠재적으로 편두통의 임상 관리를 변화시킬 수 있다. 이 장애를 이해하는 데 진전이 있었지만, 아직 해명되지 않은 것이 많이 있습니다.
전임상 동물 모델과 인간 연구에 기초하여, 편두통은 삼차 및 상부 자궁 경부 등근 신경절 6,7,8,9,10을 통해 신호하는 수막 내의 nociceptive 섬유의 비정상적인 활성화에 의해 시작된다는 것이 널리 받아 들여지고 있습니다. 이 이론에도 불구하고, 많은 연구는 편두통의 근본적인 기여 메커니즘을 이해하기 위해 약물의 전신 투여를 여전히 사용합니다. 약물의 전신 투여가 우리의 이해를 실질적으로 강화했지만, 이러한 발견은 관심있는 표적 조직 내의 국소 행동이 편두통에 중요한 역할을하는지 여부를 직접 평가하지는 않습니다. 반대로, 몇몇 연구는 듀라를 자극하는 접근법을 취했다; 그러나 이러한 실험은 침습적 두개골 절제술과 연장 된 회복 시간11,12를 통한 캐뉼라 이식이 필요합니다. 이러한 한계 때문에, 우리는 두개골 절제술의 부족이 수술 후 회복을 제거하고 깨어있는 동물12,13,14에서 즉각적인 검사를 가능하게하는 경막을 국부적으로 자극하는 최소 침습적 접근법을 개발했습니다. 이러한 주사는 가벼운 이소플루란 마취 하에서 수행되고 마우스의 시상과 람도이드 봉합사의 접합부에서 투여된다.
설치류15에서 nociceptive 행동 반응을 평가하기 위해 몇 가지 접근법이 개발되었습니다. 피부 이질통은 편두통 환자16,17의 약 80 %에서보고되었으며 설치류에 사용하기위한 잠재적 인 번역 종점을 나타냅니다. 전임상 모델에서, 설치류 발의 발바닥 영역에 폰 프레이 필라멘트를 적용하는 것은 전임상 편두통 모델에서 통증 행동을 평가하는 데 사용되었습니다. 이 접근법의 주요 한계는 두개 부위를 검사하지 않는다는 것입니다. 얼굴 grimace 점수는 통증 자극18,19의 유도 후 얼굴 표정을 분석하여 설치류의 통증 행동을 포착하는 데 사용되었습니다. 그러나 그 한계는 급성 자극에 대한 반응 만 포착하고 만성 구강 안면 통증 상태가 아닌 것을 포함합니다. 안면 손질과 양육 감소는 편두통20,21의 전임상 모델에서 행동 반응의 결과물로 간주됩니다. 전자의 한계에는 통증 반응을 정상적인 일상적인 손질 및 가려움증과 같은 다른 감각과 구별하는 데 어려움이 포함됩니다. 후자의 경우, 사육 행동은 일반적으로 설치류를 새로운 환경에 도입 한 후 빠르게 감소합니다. 이러한 행동 종점 각각은 통증 상태에 기여하는 다양한 메커니즘의 이해에 가치가 있지만, 편두통과 같은 통증 장애의 전임상 모델에 두개 과민 반응을 특이적으로 포착하는 종점을 포함해야합니다. 경막 자극 후 주변 궤도 피부의 촉각 과민증을 평가하는 것은 감각 증상이 본질적으로 주로 두증인 편두통에 기여하는 메커니즘에 대한 더 나은 통찰력을 제공 할 수있는 방법입니다. 여기에서는 편두통의 전임상 모델로서 마우스 경막에 물질을 투여하는 방법을 설명합니다. 듀럴 적용에 따라, 우리는 또한 딕슨 업다운 방법에 적용된 보정된 폰 프레이 필라멘트를 사용하여 주변 궤도 촉각 과민증을 테스트하기 위한 상세한 방법을 제시합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
경막에서 국소 nociceptive system의 부적응 변화는 조직 손상의 부족에도 불구하고 편두통 발작의 두통 단계에 중요한 기여자로 간주됩니다25,26. 여기서 연구는 경막의 최소 침습적 자극이 안면 촉각 과민증을 유도할 수 있는 방법을 제시한다. 두개골과 조직에 손상을 일으키지 않고 경막 nociceptor 활성화에 관련된 메커니즘과 사건을 밝히는 것은 전임상 모?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 국립 보건원 (NS104200 및 NS072204에서 GD)에 의해 지원되었습니다.
Materials
| 4 oz Hot Paper Cups | Choice Paper Company | 5004W | https://www.webstaurantstore.com/choice-4-oz-white-poly-paper-hot-cup-case/5004W.html |
| Absorbent Underpads | Fisherbrand | 14-206-65 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-absorbent-underpads-8/p-306048 |
| C313I/SPC Internal 28 G cannula | P1 Technologies (formerly Plastics One) | 8IC313ISPCXC | I.D. 18 mm, O.D. 35 mm |
| Gastight Model 1701 SN Syringes | Hamilton | 80008 | https://www.hamiltoncompany.com/laboratory-products/syringes/80008 |
| Ismatec Pump Tubing, 0.19 mm | Cole-Palmer | EW-96460-10 | https://www.coleparmer.com/i/ismatec-pump-tubing-2-stop-tygon-s3-e-lab-0-19-mm-id-12-pk/9646010 |
| Stand with chicken wire | Custom | The galvanized steel chicken wire dimensions are 0.25 in. x 19-gauge | |
| Testing Rack with individual Chambers | Custom | Each chamber should have a division between each mouse and lids to contain the mouse. The chambers should also be large enough to hold a 4 oz. paper cup. | |
| von Frey Filaments | Touch test/Stoelting | 58011 | https://www.stoeltingco.com/touch-test.html |
References
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