Urokinase-type plasminogen aktivator-indusert mus ryggsmerter modell
Summary
Metoder for enkel, rask induksjon av en ryggsmertemodell hos mus er gitt her ved bruk av en intraligamentinjeksjon av urin plasminogenaktivator.
Abstract
En modell av vedvarende smerter i korsryggen kan induseres hos mus med den enkle metodikken beskrevet her. Trinnvise metoder for enkel, rask induksjon av en vedvarende ryggsmertemodell hos mus er gitt her ved bruk av en injeksjon av urokinase-type plasminogenaktivator (urokinase), en serinprotease tilstede hos mennesker og andre dyr. Metoden for induksjon av vedvarende korsryggsmerter hos mus innebærer en enkel injeksjon av urokinase langs det ligamentale innføringsområdet i lumbalcolumna. Det urokinase inflammatoriske middelet aktiverer plasminogen til plasmin. Vanligvis kan modellen induseres innen 10 minutter og overfølsomhet vedvarer i minst 8 uker.
Overfølsomhet, gangforstyrrelser og andre standard angst- og depresjonslignende tiltak kan testes i den vedvarende modellen. Ryggsmerter er den mest utbredte typen smerte. For å øke bevisstheten om ryggsmerter, kåret International Association for the Study of Pain (IASP) 2021 til “Global Year about Back Pain” og 2022 “Global Year for Translateing Pain Knowledge to Practice.” En begrensning av terapeutisk fremgang av smertebehandling er mangelen på egnede modeller for testing av vedvarende og kronisk smerte. Funksjonene i denne modellen er egnet for å teste potensielle terapier rettet mot reduksjon av ryggsmerter og tilhørende egenskaper, noe som bidrar til at IASP navngir 2022 som det globale året for å oversette smertekunnskap til praksis.
Introduction
Korsryggsmerter er en av de vanligste årsakene til funksjonshemming med 1 av 5 personer som lider over hele verden1. Til tross for disse anstrengelsene er få pålitelige dyremodeller av ryggsmerter populært brukt i dyreforsøk på smertefeltet, spesielt hos mus. Tidligere modeller har nesten utelukkende benyttet rotter for induksjon av kroniske ryggsmerter (CBP) som de som induseres ved injeksjon av urin plasminogen aktivator (uPA) i lumbale fasettledd 2,3, injeksjon av nervevekstfaktor (NGF) i trunkmuskulatur4, eller mononatriumiodoacetat (MIA)5 eller interleukin-1beta6 injeksjon i intravertebralskiven. Selvfølgelig er rotter foretrukket for disse modellene, hovedsakelig på grunn av deres større størrelse og enkel tilgang til injeksjon av inflammatoriske midler.
For å være tydelig, finnes musemodeller av ryggsmerter som SPARC-null musemodellen for intervertebralskivedegenerasjon brukt i mange år7, men disse er mer kostbare og tidkrevende å etablere enn injeksjonsbaserte modeller. En nylig musestudie etablerte en modell for korsryggsmerter ved å kombinere NGF-injeksjon i korsryggsmuskler med vertikal kronisk fastholdelsesstress8. I den følgende protokollen har vi tilpasset den uPA-induserte CBP-modellen fra rotter for mus2. Overfølsomhet er etablert innen 1 uke og vedvarer opptil 6-8 uker. I tillegg etablerer vi at mus utvikler angst- og depresjonslignende atferd. Gitt utbredelsen av ryggsmerter og den mer vanlige bruken av mus i molekylær smerteforskning, er denne holdbare modellen lett etablert for bruk i utviklingen av nye behandlingsstrategier for ryggsmertelindring.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne modellen av kroniske ryggsmerter er enkel å indusere, og overfølsomhet etablert innen 1 uke kan vare i opptil (og muligens utover) 8 uker. Dette muliggjør nøyaktig studie av kronisk smertetilstand i motsetning til andre akutte modeller som bare varer i en uke eller to. Mens vi viser modellen i mus, kan den uPA-induserte CBP-modellen også etableres hos rotter2. En fordel med modellen er at det forlengede tidsforløpet provoserer utviklingen av angst- og depresjonslignende atferd, som obs…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Tilskuddsmidler ble gitt av NIH HEAL UG3 NS123958. Boligfasilitetene ble inspisert og akkreditert av AAALAC. Dyrene ble plassert i Animal Resources Center (ARC) boliganlegg vedlikeholdt av laboratoriepersonalet og Division of Laboratory and Animal Resources (DLAR) ansatte. Prosedyrene for atferdstesting er standardmetoder i feltet som godkjent av American Pain Society og International Association for the Study of Pain. Metoden for eutanasi er i samsvar med anbefalingene fra panelet for eutanasi fra American Veterinary Medical Association.
Materials
| Animals and Consumables | |||
| 70% ethanol | Local Source | ||
| BALB/c mice | Envigo | 20-25 g | |
| Cotton balls | Fisher Scientific | 19-090-702 | |
| Cotton-tipped applicators | Fisher Scientific | 19-062-616 | |
| Isoflurane inhalant anesthetic | MedVet | RXISO-250 | |
| Labeling tape | Fisher Scientific | NGFP7002 | |
| Nitrile exam gloves | Fisher Scientific | ||
| Oxygen tank | Local Source | ||
| Surgical drape, Steri-Drape Utility Sheet, Absorbent Prevention | VWR | 76246-788 | cut into 15 x 15 cm pieces |
| Tygon tubing with 3 mm inner diameter | Grainger | 22XH87 | |
| Equipment | |||
| #11 carbon steel scalpel blades | VWR | 21909-612 | |
| Anesthesia induction chamber | Summit Medical Equipment Company | AS-01-0530-LG | |
| Autoclave | Local Unit | ||
| Biology Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11252-30 | |
| Glass bead sterilizer Germinator 500 | VWR | 102095-946 | |
| IITC Life Sciences Series 8 Model PE34 Hot/Cold Plate Analgesia Meter | IITC | PE34 | |
| Integra Miltex cotton & dressing pliers | Safco Dental Supply | 66-317 | |
| OPTIKA CL31 double arm LED illuminator | New York Microscope Company | OPCL-31 | |
| Plantar Test System with InfraRed Emitter, i. e. Hargreaves Apparatus | Ugo Basile | 37370-001 and 37370-002 | |
| Scalpel Handle No. 3 | VWR | 25607-947 | |
| Small animal heating pad | Valley Vet Supply | 47375 | |
| Student Vannas spring scissors, straight blade | Fine Science Tools | 91500-09 | |
| Table top animal research portable anesthesia workstation “PAM” | Patterson Scientific | AS-01-0007 | |
| Von Frey Filaments | Ugo Basile | 37450-275 |
References
- O’Sullivan, P. B., et al. Back to basics: 10 facts every person should know about back pain. British Journal of Sports Medicine. 54 (12), 698-699 (2020).
- Nauta, H. J., McIlwrath, S. L., Westlund, K. N. Punctate midline myelotomy reduces pain responses in a rat model of lumbar spine pain: evidence that the postsynaptic dorsal column pathway conveys pain from the axial spine. Cureus. 10 (3), 2371 (2018).
- Shuang, F., et al. Establishment of a rat model of lumbar facet joint osteoarthritis using intraarticular injection of urinary plasminogen activator. Scientific Reports. 5 (1), 9828 (2015).
- Reed, N. R., et al. Somatosensory behavioral alterations in a NGF-induced persistent low back pain model. Behavioural Brain Research. 418, 113617 (2022).
- Suh, H. R., Cho, H. -. Y., Han, H. C. Development of a novel model of intervertebral disc degeneration by the intradiscal application of monosodium iodoacetate (MIA) in rat. The Spine Journal. 22 (1), 183-192 (2022).
- Kim, H., Hong, J. Y., Lee, J., Jeon, W. -. J., Ha, I. -. H. IL-1β promotes disc degeneration and inflammation through direct injection of intervertebral disc in a rat lumbar disc herniation model. The Spine Journal. 21 (6), 1031-1041 (2021).
- Millecamps, M., Tajerian, M., Sage, E. H., Stone, L. S. Behavioral signs of chronic back pain in the SPARC-null mouse. Spine. 36 (2), 95-102 (2011).
- La Porta, C., Tappe-Theodor, A. Differential impact of psychological and psychophysical stress on low back pain in mice. Pain. 161 (7), 1442-1458 (2020).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Takao, K., Miyakawa, T. Light/dark transition test for mice. Journal of Visualized Experiments JoVE. (1), e104 (2006).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S., Vetter, I. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- David, D. J., et al. Neurogenesis-dependent and -independent effects of fluoxetine in an animal model of anxiety/depression. Neuron. 62 (4), 479-493 (2009).
- Yalcin, I., et al. A time-dependent history of mood disorders in a murine model of neuropathic pain. Biological Psychiatry. 70 (10), 946-953 (2011).
- Madathil, S. K., et al. Astrocyte-specific overexpression of insulin-like growth factor-1 protects hippocampal neurons and reduces behavioral deficits following traumatic brain injury in mice. PloS One. 8 (6), e67204 (2013).
- Sugimoto, H., Kawakami, K. Low-cost protocol of footprint analysis and hanging box test for mice applied the chronic restraint stress. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (143), e59027 (2019).
- Hassan, S., et al. Identifying chronic low back pain phenotypic domains and characteristics accounting for individual variation: a systematic review. Pain. , (2023).
