Fareler Soğuk Hassasiyeti ve Uyum belirlenmesi için Basit ve ucuz Yöntem
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
Kemirgenlerde soğuk cevabın ölçülmesi normal ve patolojik koşullar altında, insanlarda soğuk duyarlılık potansiyel mekanizmaları anlaşılmasına yönelik olarak önemlidir. Soğuk Plantar Test (CPA), başlangıçta önce 1 birkaç yıl oda sıcaklığında teslim soğuk uyarana tekrar üretilebilir, açık sıçangil davranışsal tepkileri üretmek için tasarlanan geliştirmiştir. Bu deneyde, bir daha yeni geliştirmeler sıcaklıkta 2 geniş bir soğuk duyarlılık tekrarlanabilir ölçümünü mümkün kılmıştır. Her iki versiyon, nispeten yüksek verimli, ve kullanımı ucuz olması için tasarlanmıştır.
Ilerleme bir hayli diğer davranışsal yöntemler kullanılarak soğuk hassasiyeti mekanizmalarını anlamada yapılmıştır. Bir yöntem dabbing veya fare pençe üzerinde aseton püskürtme ve fare pençe 3,4 Flicking harcadığı süreyi ölçen içerir aseton buharlaşma testidir. Ne yazık ki,aseton buharlaşma tepkiler ıslak duyu ve aseton kokusu tarafından eleştirilmiştir edilir. Ayrıca, aseton buharlaştırma testte uygulanan soğuk uyarıcı uygulanmış aseton miktarına bağlı olarak ve ölçmek zordur değişebilir. Son olarak, zarar görmemiş farelerde, başlangıçta aseton minimum bir yanıt sahip imkansız bu yöntemle aşırı duyarlılık yokluğunda analjezi ölçmek için adrestir.
Soğuk yanıtlar için başka klasik tahlili Kuyruk soğuk su 5,6 batırılır sonra geri çekilmesi için gecikme ölçülür Kuyruk titremesi tahlili vardır. Bu deneyde davranışsal tepkileri kesin ve deney, belirli bir sıcaklığa yanıtları ölçen birlikte, hayvanlar iyi tarif edilen stres kaynaklı analjezik mekanizmaları 7 boyunca soğuk yanıt değiştirebilir ki, test sırasında tespit edilmelidir.
Başka yaygın kullanılan bir araçtır davranışsal ölçen soğuk plaka testi, birfarelerin tepkileri bir Peltier soğutulmuş plaka 8-10 yerleştirilirler. Bu araç, belirli sıcaklıklarda hayvan yanıtları hakkında bilgi sağlarken, aynı zamanda tutarsız kullanılmıştır; farklı gruplar atlar 8,11 sayısı, ilk tepki 8,11- 13 gecikme dahil yanıtların farklı ölçüldü ve pençe sayısı çok farklı sonuçlar 11,13,14 kaldırır. Soğuk plaka deneyi de bir seferde test edilebilir tek bir hayvan gibi nispeten düşük kapasiteli olduğunu ve pahalı ve kırılgan Peltier cihazı gerektirir.
2-plaka sıcaklığı tercih testi hayvanlar farklı sıcaklıklarda 9,15- 17 2 bağlantılı plakalar üzerinde harcama zaman göreceli miktarını ölçen soğuk plaka testi yaygın olarak kullanılan bir türevidir. Bir başka benzer yaygın olarak kullanılan tahlil termal gradyan tahlil, fareler, farklı sıcaklık bölgelerinde geçirmek zaman miktarıdıruzun bir metal plaka ile, 5 ° C ile 45 ° C arasında değişen 16 ölçülür. Bu deneyler sıcaklık karşılaştırılmasına olanak iken, davranış sıcaklığı kaçınma veya sıcaklık tercihine temsil belirsizdir.
Son olarak, dinamik soğuk plaka tahlil fareler ortam sıcaklıkları 18 değişen nasıl tepki ölçmek için kullanılır olmuştur. Bu yöntem, bir RT Peltier cihazda fareler yerleştirerek ve fareler atlamak veya farklı plaka sıcaklıklarda pençeleri yalamak ne kadar ölçüm yaparken 1 ° C aşağı rampa içerir. Bu fareler, bir soğutma ortamına uyum nasıl test ederken, bu fareler bir soğutucu ortam sıcaklığının ortamda soğuk bir uyarana cevap nasıl test etmek için bir yol sağlamaz. Ayrıca, bunu gerçekleştirmek için pahalı ekipman gerektirir ve soğuk hassasiyeti ölçmeden önce test ekipmanları fareler gelmesini için bir yol sağlamaz.
Bu analizleri tamamlamak için, EBM acclima testleriSıcaklık aralıkları çeşitli de iyi tanımlanmış bir soğuk uyarıcıya Ted tepkileri ya da soğuk ortam sıcaklıklarında adapte işlemi esnasında uygulanabilir. Bu ucuz yüksek verimli testi için ölçeklendirilebilir potansiyeline sahip, bizim şimdiki aparatı ile bir seferde 14 farelere kadar test edebilirsiniz.
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 |
References
- Brenner, D. S., Golden, J. P., Gereau, R. W. A Novel Behavioral Assay for Measuring Cold Sensation in Mice. Plos ONE. 7 (6), 8 (2012).
- Brenner, D. S., Vogt, S. K., Gereau, R. W. A technique to measure cold adaptation in freely behaving mice. Journal of Neuroscience Methods. , (2014).
- Choi, Y., Yoon, T. W., Na, H. S., Kim, S. H., Chung, J. M. Behavioral signs of ongoing pain and cold allodynia in a rat model of neuropathic pain. Pain. 59 (3), 369-376 (1994).
- Gauchan, P., Andoh, T., Kato, A., Kuraishi, Y. Involvement of increased expression of transient receptor potential melastatin 8 in oxaliplatin-induced cold allodynia in mice. Neuroscience letters. 458 (2), 93-95 (2009).
- Carlton, S. M., Lekan, H. A., Kim, S. H., Chung, J. M. Behavioral manifestations of an experimental model for peripheral neuropathy produced by spinal nerve ligation in the primate. Pain. 56 (2), 155-166 (1994).
- Pizziketti, R. J., Pressman, N. S., Geller, E. B., Cowan, A., Adler, M. W. Rat cold water tail-flick: A novel analgesic test that distinguishes opioid agonists from mixed agonist-antagonists. European Journal of Pharmacology. 119 (1-2), 23-29 (1985).
- Pinto-Ribeiro, F., Almeida, A., Pego, J. M., Cerqueira, J., Sousa, N. Chronic unpredictable stress inhibits nociception in male rats. Neuroscience letters. 359 (1-2), 73-76 (2004).
- Karashima, Y., et al. TRPA1 acts as a cold sensor in vitro and in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (4), 1273-1278 (2009).
- Knowlton, W. M., Bifolck-Fisher, A., Bautista, D. M., McKemy, D. D. TRPM8, but not TRPA1, is required for neural and behavioral responses to acute noxious cold temperatures and cold-mimetics in vivo. Pain. 150 (2), 340-350 (2010).
- Allchorne, A. J., Broom, D. C., Woolf, C. J. Detection of cold pain, cold allodynia and cold hyperalgesia in freely behaving rats. Molecular pain. 1, 36 (2005).
- Colburn, R. W., et al. Attenuated cold sensitivity in TRPM8 null mice. Neuron. 54 (3), 379-386 (2007).
- Dhaka, A., Murray, A. N., Mathur, J., Earley, T. J., Petrus, M. J., Patapoutian, A. TRPM8 is required for cold sensation in mice. Neuron. 54 (3), 371-378 (2007).
- Bautista, D. M., et al. The menthol receptor TRPM8 is the principal detector of environmental cold. Nature. 448 (7150), 204-208 (2007).
- Obata, K., et al. TrpA1 induced in sensory neurons contributes to cold hyperalgesia after inflammation and nerve injury. The Journal of Clinical Investigation. 115 (9), 2393-2401 (2005).
- Tang, Z., et al. Pirt functions as an endogenous regulator of TRPM8. Nature communications. 4, 2179 (2013).
- Lee, H., Iida, T., Mizuno, A., Suzuki, M., Caterina, M. J. Altered thermal selection behavior in mice lacking transient receptor potential vanilloid 4. The Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience. 25 (5), 1304-1310 (2005).
- Pogorzala, L. A., Mishra, S. K., Hoon, M. A. The cellular code for Mammalian thermosensation. The Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience. 33 (13), 5533-5541 (2013).
- Yalcin, I., Charlet, A., Freund-Mercier, M. -. J., Barrot, M., Poisbeau, P. Differentiating thermal allodynia and hyperalgesia using dynamic hot and cold plate in rodents. The journal of pain official journal of the American Pain Society. 10 (7), 767-773 (2009).
- Callahan, B. L., Gil, A. S., Levesque, A., Mogil, J. S. Modulation of mechanical and thermal nociceptive sensitivity in the laboratory mouse by behavioral state. The journal of pain: official journal of the American Pain Society. 9 (2), 174-184 (2008).
- Brenner, D. S., Golden, J. P., Vogt, S. K., Dhaka, A., Story, G. M., Gereau, R. W. A dynamic set point for thermal adaptation requires phospholipase C-mediated regulation of TRPM8 in vivo. Pain. , (2014).
- Patwardhan, A. M., Scotland, P. E., Akopian, A. N., Hargreaves, K. M. Activation of TRPV1 in the spinal cord by oxidized linoleic acid metabolites contributes to inflammatory hyperalgesia. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (44), 18820-18824 (2009).
- Fujita, F., Uchida, K., Takaishi, M., Sokabe, T., Tominaga, M. Ambient Temperature Affects the Temperature Threshold for TRPM8 Activation through Interaction of Phosphatidylinositol 4,5-Bisphosphate. Journal of Neuroscience. 33 (14), 6154-6159 (2013).
- Rohacs, T., Lopes, C. M., Michailidis, I., Logothetis, D. E. PI(4,5)P2 regulates the activation and desensitization of TRPM8 channels through the TRP domain. Nature neuroscience. 8 (5), 626-634 (2005).
- Daniels, R. L., Takashima, Y., McKemy, D. D. Activity of the neuronal cold sensor TRPM8 is regulated by phospholipase C via the phospholipid phosphoinositol 4,5-bisphosphate. The Journal of biological chemistry. 284 (3), 1570-1582 (2009).
- Zhang, H., et al. Neurokinin-1 receptor enhances TRPV1 activity in primary sensory neurons via PKCepsilon: a novel pathway for heat hyperalgesia. The Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience. 27 (44), 12067-12077 (2007).
- Wang, H., Zylka, M. J. Mrgprd-expressing polymodal nociceptive neurons innervate most known classes of substantia gelatinosa neurons. The Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience. 29 (42), 13202-13209 (2009).
