Maaltijdduur als maat voor orofaciale nociceptieve reacties bij knaagdieren

Summary

Een verlenging in maaltijdduur vertegenwoordigt orofaciaal nociceptief gedrag bij knaagdieren vergelijkbaar met het bewakingsgedrag van mensen met orofaciale pijn. Eten is een gedrag dat geen training of dierlijke manipulatie vereist, corticale participatie vereist en niet concurreert met ander experimenteel geïnduceerd gedrag, waardoor deze test wordt onderscheiden van alternatieve reflex- of operantmetingen.

Abstract

Een verlenging van de maaltijdduur kan worden gebruikt om een toename van orofaciale mechanische hyperalgesie te meten die overeenkomsten vertoont met het bewakingsgedrag van mensen met orofaciale pijn. Om de maaltijdduur te meten, worden ongeremde ratten dagen tot weken continu in geluidsverzwakkingsmodules gehouden om het voedingsgedrag vast te leggen. Deze geluiddempende kamers zijn uitgerust met chow pellet dispensers. De dispenser heeft een pellettrog met een fotobeam op de bodem van de trog geplaatst en wanneer een knaagdier een pellet uit de feederbak verwijdert, wordt deze balk niet langer geblokkeerd, wat de computer aangeeft om een andere pellet te laten vallen. De computer registreert de datum en tijd waarop de pellets uit de trog zijn gehaald en uit deze gegevens kan de experimenteerder de maaltijdparameters berekenen. Bij het berekenen van maaltijdparameters werd een maaltijd gedefinieerd op basis van eerder werk en werd ingesteld op 10 minuten (met andere woorden wanneer het dier 10 minuten niet eet, dat zou het einde van de maaltijd van het dier zijn), ook werd de minimale maaltijdgrootte vastgesteld op 3 pellets. De maaltijdduur, het maaltijdnummer, de voedselinname, de maaltijdgrootte en het interval tussen de maaltijden kunnen vervolgens door de software worden berekend voor elke periode die de exploitant wenst. Van de voedingsparameters die de maaltijdduur kunnen worden berekend, is aangetoond dat het een continue niet-invasieve biologische marker is van orofaciale nociceptie bij mannelijke ratten en muizen en vrouwelijke ratten. Maaltijdduurmetingen zijn kwantitatief, vereisen geen training of manipulatie van dieren, vereisen corticale participatie en concurreren niet met ander experimenteel geïnduceerd gedrag. Deze factoren onderscheiden deze test van andere operant of reflexmethoden voor het registreren van orofaciale nociceptie.

Introduction

Diermodellen zijn gebruikt om pijn en nociceptie geassocieerd met orofaciale schade en of ontsteking^1,2te bestuderen, maar een gebrek aan geschikte diermodellen resulteert in een onvolledig begrip van de mechanismen. Hoewel de huidige modellen ons helpen om verschillende mechanismen te begrijpen die betrokken zijn bij acute en chronische orofaciale pijn, zijn er sterke en zwakke punten aan deze diermodellen.

Veel modellen meten gedragsmatige nociceptieve reacties voor korte duur. Gezichtsverzorging is een bekende gedragsreactie na vernauwing van gezichtszenuwen³. Andere studies gemeten gezichtswrijven met de ipsilaterale voor- of achterpoot, evenals, terugdeinzen van het hoofd na het toedienen van formaline-injecties in het temporomandibulaire gewricht (TMJ) of lip^4-7. Head withdrawal latencies is een ander model voor het meten van nociceptief gedrag waarbij een gemodificeerde tail flick analgesia meter wordt gebruikt om de nociceptieve respons(d.w.z. head withdrawal) te kwantificeren na het aanbrengen van warmte op het geschoren vibrissae pad van een rat⁸. Digastrische en masseter spieractiviteit is ook geregistreerd als een correlaat van pijn na glutamaat injecties in de TMJ⁹. Een andere studie heeft veranderingen in slaapparameters gemeten om nociceptieve reacties te beoordelen bij mannelijke en vrouwelijke ratten met een ontstoken TMJ, deze parameters omvatten slaaplatentie, snelle oogbeweging (REM), percentage niet-REM-slaap en percentage REM-slaap¹⁰. De meeste diermodellen die gedragsmatige nociceptieve reacties meten, gebruiken een kort tijdsbestek, d.w.z. minuten tot uren per dag^11-14. Bovendien vinden de meeste diermodellen testen plaats tijdens de lichtfase en bij een nachtdier, zoals een rat, kan dit stress veroorzaken die de nociceptieve resultaten^15-18kan verwarren. De bovenstaande test meet de nociceptieve respons in verschillende orofaciale aandoeningen, maar voor een korte duur en kan daarom alleen worden gebruikt om acute aandoeningen te bestuderen. Een alternatieve test heeft gezichtsuitdrukking gebruikt als een maat voor nociceptie van matige duur, maar deze methodologie kan subjectief zijn¹⁹.

Om persistente of chronische orofaciale nociceptie te evalueren, hebben sommigen de toepassing van een von Frey-gloeidraad op het huidoppervlak gebruikt om de mechanische gevoeligheid te beoordelen van dieren die zijn blootgesteld aan zenuwvernauwing of TMJ-ontsteking^3,20. Liverman et al. 2009 maten ontwenningsreacties met behulp van gegradueerde monofilamenten na CFA-injecties in de masseterspier van ratten ^21,22. Yamazaki et al. 2008 injecteerden de TMJ met CFA en vervolgens gedurende 14 dagen gekwantificeerd nociceptief gedrag op mechanische of warmte- of koudestimulatie toegepast op de TMJ-regio. Helaas omvatten deze nociceptieve gedragstesten dierlijke terughoudendheid, die stresshormonen, leer- of alternatief gedrag produceren dat de gemeten resultaten kan verstoren.

Modellen om nociceptie in tanden te meten gebruiken de kaakopeningsreflex, maar deze methode kan onbetrouwbaar zijn²³ of onnauwkeurig²⁴. Elektromyografische activiteit is gebruikt om tand nociceptie²⁵te meten , maar deze methode vereist meestal dat het dier bewusteloos is, hoewel in één studie tand nociceptie werd onderzocht bij vrij bewegende ratten²⁶. In 2008 bestudeerde Khan de relatie tussen tandheelkundige nociceptie en mastiekfunctie met behulp van een gevoelige stammeter^27, maar dit bijtduurmodel vereist het beperken van het dier van normale activiteit ²⁸. Bijtkracht is een betrouwbare maat voor tandpijn bij mensen, maar omdat ratten training en/of terughoudendheid nodig hebben om bijtkracht te meten, wordt een bron van stress geïntroduceerd die bevindingen kan opleveren met twijfelachtige fysiologische betekenis^29-31

Sommige beperkingen van terughoudendheid en stress kunnen worden overwonnen door een operant ontwerp te gebruiken om nociceptief gedrag te beoordelen. Een operant model maakt gebruik van het vermijden van een ongemakkelijke temperatuur te evalueren en te karakteriseren orofaciale nociceptie^32-35. Dit beloningsconflictmodel is gebaseerd op een beloning van gezoete melk om het knaagdier ertoe aan te zetten zijn gezicht vrijwillig tegen een verwarmde of gekoelde thermische sonde te plaatsen^34,36. De test vereist echter diertraining, maar een kracht van de test is dat de gegevens op een geautomatiseerde manier worden verzameld.

Nog een ander diermodel gebruikte nociceptie-geïnduceerde knaagdisfunctie als een index van orofaciale nociceptie³⁷. Het knaagdier is echter beperkt tot een buis en zijn enige ontsnapping is om door een deuvel te knagen om uit te komen. Een voordeel van dit model is dat het de kaakfunctie meet na acuut of chronisch kaakletsel bij muizen. Het knaagdier is echter beperkt, wat een verwarrend alternatief concurrerend gedrag toevoegt, d.w.z. ontsnappen, wat stressvol zou zijn en dus de resultaten van de nociceptietest zou kunnen beïnvloeden.

Maaltijdduur is gebruikt om nociceptie te meten bij dieren met^{TMJ-artritis 38-41}, blootstelling aan tandpulp⁴²en spierschade⁴³. Een knaagdier dat orofaciale nociceptie ervoer, at langzamer nadat het dier een maaltijd had geïnitieerd. Patiënten die TMJ-pijn ervaren, doen er ook langer over om op hun voedsel te kauwen en de cycluslengte verkort wanneer TMJ-pijn wordt verminderd^44-46. De verlenging van de maaltijdduur wanneer TMJ-pijn aanwezig is, zal naar verwachting een “bewakingsgedrag” zijn, operationeel gedefinieerd als nociceptief gedrag⁴⁷.

Maaltijdduur meet TMJ-nociceptie met behulp van een niet-invasieve methode gedurende maximaal 19 dagen bij mannelijke en vrouwelijke ratten en 6 dagen (langste geteste periode) bij mannelijke muizen en kan worden beschreven als een biologische marker van nociceptie^38-41. Ter ondersteuning van het feit dat de duur van de maaltijd nociceptieve reacties meet, kan de nociceptie worden verminderd door farmacologische interventie, waardoor de maaltijdduur van het dier terugkeert naar normaal^38,40,41. Dit werd ook bevestigd toen nociceptieve neuronen werden vernietigd met behulp van capsaïcine; na zenuwvernietiging werd de maaltijdduur van de dieren niet verhoogd na injectie van CFA in TMJ 40.

Hieronder vindt u het protocol voor het verkrijgen en statistisch analyseren van maaltijdduurgegevens.

Protocol

In dit model kregen de ratten of muizen voedsel en water ad libitum. Het Texas A&M University Baylor College of Dentistry Institutional Animal Care and Use Committee keurde alle experimentele protocollen goed. Onderstaande specifieke instellingen worden cursief weergegeven en worden specifiek gebruikt voor het TMJ-artritismodel van ratten. Muizen kunnen ook worden gebruikt in dit model en alternatieve tandpijn en myogene orofaciale pijn dierlijke modellen kunnen ook worden gebruikt42,43. <p class=…

Representative Results

Maaltijdduur is een gedragscorrosie van orofaciale pijn en maaltijdduurmetingen zijn toegepast op dieren met TMJ-artritis (figuur 2) en tandbederf (figuur 3). In één experiment hadden ratten TMJ-artritis na toediening van een hoge dosis van 250 mg CFA en deze behandeling veroorzaakte een significante toename van de maaltijdduur gedurende 19 dagen (figuur 2). Een lagere dosis CFA (10 mg) geïnjecteerd in elk TMJ-gewricht veroorzaakte een kleinere toename van de maaltijd…

Discussion

TMJ-patiënten met orofaciale pijn melden verhoogde pijn met een verhoogde kauwtijd, zodat de kauwcyclus langer wordt naarmate het individu langer op^45,53-56heeft gekauwd . Onze gedragstest maakt vergelijkbare tests bij ratten en muizen mogelijk bij het meten van de maaltijdduur³⁹. Een recente niet-gepubliceerde studie suggereerde dat von Frey filament testen een grotere gevoeligheid had dan maaltijdduurmetingen, wat een significante verandering voor een langere periode aantoont, maar von Frey filam…

Materials

Animal Monitor software	Med Assoc. Inc	SOF-710	East Fairfield, VT
Dustless Precision Pellets, Rodent, Grain-Based	Bio-Serv	F0165	45 mg pellets, 50,000/box
Dustless Precision Pellets, Rodent, Grain-Based	Bio-Serv	FO163	20 mg pellets
Complete Freund's Adjuvant	Chondrex, Inc.	7001	No loger provides the 5 mg/ml concentration.  Can use CFA from other sources as long as the investigator consistently uses this source