Eine einfache und kostengünstige Methode zur Bestimmung der Überempfindlichkeit auf Kälte und Anpassung an der Maus
Summary
The Cold Plantar Assay (CPA) measures cold responsiveness between 30 °C and 5 °C, and can also measure cold adaptation. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.
Abstract
Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life. The cold plantar assay allows the objective and inexpensive assessment of cold sensitivity in mice, and can quantify both analgesia and hypersensitivity. Mice are acclimated on a glass plate, and a compressed dry ice pellet is held against the glass surface underneath the hindpaw. The latency to withdrawal from the cooling glass is used as a measure of cold sensitivity.
Cold sensation is also important for survival in regions with seasonal temperature shifts, and in order to maintain sensitivity animals must be able to adjust their thermal response thresholds to match the ambient temperature. The Cold Plantar Assay (CPA) also allows the study of adaptation to changes in ambient temperature by testing the cold sensitivity of mice at temperatures ranging from 30 °C to 5 °C. Mice are acclimated as described above, but the glass plate is cooled to the desired starting temperature using aluminum boxes (or aluminum foil packets) filled with hot water, wet ice, or dry ice. The temperature of the plate is measured at the center using a filament T-type thermocouple probe. Once the plate has reached the desired starting temperature, the animals are tested as described above.
This assay allows testing of mice at temperatures ranging from innocuous to noxious. The CPA yields unambiguous and consistent behavioral responses in uninjured mice and can be used to quantify both hypersensitivity and analgesia. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.
Introduction
Mess kalten Reaktionsfähigkeit bei Nagern ist wichtig für ein besseres Verständnis der möglichen Mechanismen der kalten Empfindlichkeit beim Menschen unter normalen und pathologischen Bedingungen. Der Kalte Plantar Assay (CPA), ursprünglich entwickelt, einige Jahre vor 1, wurde entwickelt, um reproduzierbare und eindeutig murine Verhaltensreaktionen auf einen Kältereiz bei RT ausgeliefert zu generieren. Neuere Verbesserungen dieses Tests wurden auf einem großen Temperaturbereich 2 die reproduzierbare Messung der kalten Empfindlichkeit erlaubt. Beide Varianten sind auch entworfen, um mit relativ hohem Durchsatz und kostengünstig zu handhaben sein.
Ein Großteil der Fortschritte im Verständnis der Mechanismen der kalten Empfindlichkeit mit anderen Verhaltensmethoden vorgenommen. Eine Methode ist die Acetonverdampfungstest, der Tupfen beinhaltet oder Sprühen Aceton auf der Maus Pfote und Messung der Menge an Zeit, die der Maus verbringt schnippte die Pfote 3,4. Leiderdie Antworten auf die Acetonverdampfung werden durch den nassen Gefühl und den Geruch des Aceton verwechselt. Auch kann die Kältereiz, die in der Acetonverdampfungstest angewendet wird auf die Menge an Aceton aufgetragen variieren, und ist schwierig zu quantifizieren. Schließlich müssen unverletzten Mäusen minimal antwortet Aceton als Ausgangswert, so dass es unmöglich ist, Analgesie in Abwesenheit von Überempfindlichkeit bei dieser Methode zu messen.
Eine weitere klassische Test für Kälte Reaktionen ist die Tail-Flick-Test, in dem die Latenz zum Rücktritt wird gemessen, nachdem der Schwanz ist in kaltem Wasser 5,6 eingetaucht. Während die Verhaltensreaktionen in diesem Test eindeutig sind, und der Assay misst Antworten auf eine bestimmte Temperatur, müssen die Tiere während der Prüfung zurückgehalten werden, die kalte Reaktionsfähigkeit durch gut beschriebene spannungsinduzierte analgetische Mechanismen 7 verändern kann.
Ein weiteres häufig verwendetes Werkzeug ist die kalte Platte Test, der die VerhaltensmaßeReaktionen von Mäusen, nachdem sie auf einem Peltier-Kühlplatte 8-10 platziert werden. Während dieses Tool liefert Informationen über Tier Reaktionen bei bestimmten Temperaturen, wurde auch uneinheitlich verwendet; verschiedenen Gruppen haben verschiedene Arten von Reaktionen einschließlich Anzahl der Sprünge 8,11, die Latenz bis zum ersten Ansprechen 8,11- 13 gemessen wird, und die Anzahl der Pfote hebt 11,13,14 mit sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Die Kaltplattentest ist auch relativ geringen Durchsatz, da nur ein Tier zu einem Zeitpunkt getestet werden, und es ist eine teure und zerbrechliche Peltier-Vorrichtung erfordert.
Das 2-Plattentemperatur Präferenztest ist eine häufig verwendete Derivat der Kaltplattentest, das die relative Zeitdauer, die Tiere ausgeben 2 verbundenen Platten mit unterschiedlichen Temperaturen 9,15- 17 misst. Ein weiteres ähnliches häufig verwendete Test ist der Wärmegradient Assay, in dem die Zeitdauer, die Mäuse zu verbringen in unterschiedlichen Temperaturzonenim Bereich zwischen 5 ° C und 45 ° C auf einer langen Metallplatte gemessen 16. Obwohl diese Assays erlauben den Vergleich von Temperaturen, ist es unklar, ob das Verhalten darstellt Temperatur Abneigung oder Temperatur bevorzugt.
Schließlich ist die dynamische Kaltplattenassay wurde verwendet, um zu messen, wie Mäusen, auf sich ändernde Umgebungstemperatur 18 reagieren. Diese Methode geht darum, Mäuse auf einem RT Peltier-Vorrichtung und Rampen es bis zu 1 ° C während der Messung, wie viel die Mäuse springen oder lecken ihre Pfoten auf verschiedenen Plattentemperaturen. Während dieses Tests, wie Mäusen Anpassung an eine Kühlumgebung, es keine Möglichkeit zu testen, wie Mäusen, die Kältereiz zu reagieren in der Einstellung eines kühleren Umgebungstemperatur. Zusätzlich erfordert es eine teure Ausrüstung durchzuführen und bietet keine Möglichkeit, Mäuse zu Prüfeinrichtungen vor der Messung ihrer kalten Empfindlichkeit akklimatisieren.
Um diese Tests zu ergänzen, überprüft der CPA die ACCLIMAted Antworten auf eine gut definierte Kältereiz bei einer Vielzahl von Temperaturbereichen, oder während des Prozesses der Anpassung an kalten Umgebungstemperaturen. Es kann bis zu 14 Mäuse in einer Zeit mit unseren aktuellen Gerät zu testen, mit dem Potenzial, für High-Throughput-Tests kostengünstig skaliert werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
The CPA can be used to assess cold sensitivity and cold adaptation in mice. It provides an affordable, efficient way to measure cold responses in unrestrained, acclimated animals at a wide variety of temperature ranges. It also provides an unambiguous behavioral response with an easily quantified and analyzed output variable. It has already been used to assess changes in cold sensitivity induced by inflammation1, neuropathic injury1, analgesics1, genetic knockouts20, and ge…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge contributions from the entire Gereau Lab for manuscript editing. This work is supported by NINDS funds 1F31NS078852 to DSB and NINDS fund NS42595 to RWG.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| T-type thermocouple probe | Physitemp | IT-24p | Used to measure the surface temperature of the glass (http://www.physitemp.com/products/probesandwire/) |
| Glass plate | Local glass company (in St. Louis, Stemmerich Inc) | N/A | We use pyrex glass (borosilicate float). Our lab generally uses 1/4'', but 3/16'' and 1/8'' are also useful |
| Thermal Data logger | Extech | EA15 | Thermologger to keep track of glass temperature (http://www.extech.com/instruments/product.asp?catid=64&prodid=408) |
| 3mL Syringe | BD | 309657 | The top is cut off, and dry ice is compressed in the syringe to generate a cold probe |
| Computer | If using Extech logger, any Pcwill work | N/A | |
| Aluminum boxes | Washington University in St. Louis machine shop | N/A | boxes are 3' long, 4.5'' wide, and 3'' tall with a sealed lid. There is a 1/2'' hole drilled into one short side of each box, near the bottom. These holes are filled with rubber stopcocks when the boxes are filled with wet ice or hot water. |
| Heated water circulator | VWR | Any water circulator model with a pump will work | |
| 21 gauge needle | BD | 305165 | The exact needle size is not important |
| Hand timer | N/A | Any hand timer will work | |
| Mirror | N/A | Any flat mirror will work |
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