Kronisk Innsnevring Skade av Rat infraorbital Nerve (Ion-CCI) for å studere Trigeminal nevropatisk smerte
Summary
This manuscript describes a rodent model to study trigeminal neuropathic pain. The methods described include surgical procedures to perform a chronic constriction injury of the rat’s infraorbital nerve and the post-surgical behavioral tests to measure the changes in spontaneous and evoked behavior that are indicative of persistent pain and allodynia.
Abstract
Dyremodeller er viktige verktøy for å studere patofysiologi og farmakologi av nevropatisk smerte. Dette manuskriptet beskriver de kirurgiske og atferdsmessige prosedyrer for å studere trigeminal nevropatisk smerte hos rotter. For å møte det spesielle ved trigeminal nevropatiske smertesyndromer, er infraorbital nerve (Ion) utsatt for en kronisk innsnevring skade (CCI) ved løst ligere nerve. En intra-orbital tilnærmingen presenteres her for å avsløre og ligere ion i orbital hulrom. Etter ION ligation, rotter vise endringer i spontan adferd og respons på von Frey hår stimulering som er tegn på vedvarende smerte og mekanisk allodyni. To faser kan defineres i utviklingen av de atferdsmessige endringer. I løpet av den første uken etter ion-CCI (fase 1), rotter viser en økt og asymmetrisk ansikt grooming aktivitet, det vil si, med ansiktsvask stryk primært rettet mot nerve-skadet ION territorium. Det skilles mellom ansiktet grooming atferd som er en del av en mer generell kroppspleieatferd, som fortsatt i stor grad upåvirket av Ion-CCI, og ansiktet grooming at verken foran eller etterfulgt av kroppen grooming, som er betydelig økt etter ion-CCI. I løpet av denne perioden, er respons på mekanisk stimulering av ION territorium redusert. Dette hyporespons er brått erstattet av en ekstrem hyperreaktivitet der selv svært svake stimulanse intensiteter provosere nocifensive atferd (fase 2). De fenomenologiske likheter mellom disse atferdsendringer og rapportert tegn på ansikts smerte (dvs. tiltak mot skadelig stimulering av ansiktet) antyder tilstedeværelsen av dysestesi / parestesi og mekanisk allodyni i ligert ION territorium.
Introduction
Skade på somatosensoriske nerver fører oftest til tap av følelse. Det er ikke godt forstått hvorfor og hvordan, i noen tilfeller fører til kronisk smerte perifer nerveskade. Som et resultat, smertefull nevropati forbli en utfordrende tilstand for å behandle en og resultere i store reduksjoner i pasientenes livskvalitet 2-3. Dyremodeller er et viktig verktøy for å undersøke effekten av eksisterende og nyutviklede medisiner og å identifisere de patofysiologiske mekanismene som er involvert i utvikling og vedlikehold av nevropatisk smerte. Blant de viktigste utfordringene for translasjonell smerte forskning er å identifisere og måle spontan smerte hos dyr (dvs. fysiologiske, atferdsmessige eller andre manifestasjoner som indikerer tilstedeværelse av smerte hos dyr som ikke blir utfordret med sondering stimulations som er akutt lagret på motivets basal tilstand ). Det overordnede målet med denne prosedyren er å kirurgisk indusere eninfraorbital nerveskade i en rotte som fører til utvikling av både spontan og fremkalt nocifensive oppførsel som kan anvendes for å studere mekanismene som er involvert i trigeminal nevropatisk smerte og dens behandling.
Regissert, isolert ansikt grooming er en unik mål på spontan nevropatisk smerte hos rotter. Etter kronisk innsnevring skade (CCI) av infraorbital nerve (Ion), rotter vise endringer i spontan atferd og som svar på taktil stimulering som er tegn på vedvarende smerte og mekanisk allodyni fire. Etter Ion-CCI, rotter viser en økt og asymmetrisk ansikt grooming aktivitet, det vil si, med ansiktsvask stryk primært rettet mot nerve-skadet ION territorium. I motsetning til skadelig stimulering av ansiktet (f.eks formalin injeksjon) 5, ikke-smertefulle sensoriske forstyrrelser (dvs. ensidig vibrissae klipping, bedøvelse infraorbital nerveblokade, bruk av mineralolje på vibrissae) gjorde ikke eller bare veldig kort (dvs. de første minuttene etter utbruddet) indusere en betydelig endring i ansiktet grooming atferd 6. Det ble konkludert med at denne unormale grooming etter ion-CCI er et atferds manifestasjon av spontane, sterkt aversive opplevelser i den skadde nerve territorium. Denne oppførselen i ION-CCI rotter bærer sterke likhetstrekk med spontan smerte hos pasienter. Videre studier har identifisert en viktig forskjell mellom ansikt grooming atferd som er en del av en mer generell kroppspleieatferd (dvs. "ansikt grooming løpet kroppspleie"), som fortsatt i stor grad upåvirket av Ion-CCI, og nocifensive ansikt grooming som verken er innledet heller ikke fulgt av kroppspleie (dvs. "isolert ansikt grooming"), som er betydelig økt etter ion-CCI 7-9. Farmakologisk, ansikt grooming under kroppen grooming utgjør en utmerket kontrollmåling for uspesifikke virkninger av rusmidler ( <em> f.eks sedasjon) som kan svekke motorikk. Bevegelser av forbein i løpet av de to typene av ansiktet grooming er nøyaktig det samme.
Etter Ion-CCI, rotter også vise endringer i respons til taktil stimulering som er veiledende av mekanisk allodyni 4, 10. I løpet av den første uken (e) etter ion-CCI, rotter ikke lenger svare på mild eller moderat taktil (dvs. von Frey ) stimuli. Dette hyporespons blir så brått erstattet av en ekstrem hyperreaktivitet der selv svært svake stimulanse intensiteter provosere nocifensive atferd. Utbruddet av hyperreaktivitet kan variere mellom rotter, men de fleste rotter har blitt hyperresponsive etter tre til fire uker etter operasjonen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det mest interessante aspektet av ION-CCI modellen er at den gir et unikt mål på spontane, ikke-fremkalt (nevropatisk) smerte. De fleste dyrestudier av nevropatisk smerte, ved hjelp av spinalnerve modeller, eksklusivt møte nocifensive atferd (f.eks., Vokalisering og abstinens svar), noe som reflekterer overfølsomhet for mekaniske eller termiske stimulations 12. Men politimesteren klinisk klagen hos pasienter er pågående smerte, ikke hyperalgesia eller allodynia 13.
<p class="jove…Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge the work that was done by the first author of the IoN-CCI model, Bart Vos†.
Materials
| Chromic catgut | Dynek | CG504 | |
| Nembutal (pentobarbital) | Pharmacy | ||
| Atropine | Pharmacy | ||
| Clippers for small animals – Favorita II | Aesculap | GT104 | |
| Stereotaxic instrument | Stoelting | 51600 | |
| Ophthalmic ointment (Liposic) | Pharmacy | ||
| Homeothermic monitor system | Harvard Apparatus | PY8 50-7221-F | |
| Cotton applicator | Pharmacy | ||
| Precision cotton swab | Qosina | 10225 | |
| Operation microscope | Kaps | SOM 62 | |
| Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
| Dumont forceps – Micro-blunted tips (#5/45) | Fine Science Tools | 11253-25 | |
| Scissors – blunt tips | Fine Science Tools | 14574-09 | |
| Polyester sutures – Mersilene (4-0) | Ethicon | R871H | |
| Digital video camera | Sony | HDR-CX330E | |
| Semmes-Weinstein Von Frey Aesthesiometer kit | Stoelting | 58011 |
Riferimenti
- Jensen, T. S., Gottrup, H., Sindrup, S. H., Bach, F. W. The clinical picture of neuropathic pain. Eur J Pharmacol. 429 (1-3), 1-11 (2001).
- Meyer Rosberg, K., et al. Neuropathic pain a multidimensional burden for patients. Eur J Pain. 5 (4), 379-389 (2001).
- Meyer Rosberg, K., et al. Comparison of the SF 36 and Nottingham Health Profile in patients with chronic neuropathic pain. Eur J Pain. 5 (4), 391-403 (2001).
- Vos, B. P., Strassman, A. M., Maciewicz, R. J. Behavioral evidence of trigeminal neuropathic pain following chronic constriction injury to the rats infraorbital nerve. J Neurosci. 14, 2708-2723 (1994).
- Clavelou, P., Pajot, J., Dallel, R., Raboisson, P. Application of the formalin test to the study of orofacial pain. Neurosci Lett. 103, 349-353 (1989).
- Vos, B. P., Hans, G., Adriaensen, H. Behavioral assessment of facial pain in rats face grooming patterns after painful and non-painful sensory disturbances in the territory of the rats infraorbital nerve. Pain. 76 (1-2), 173-178 (1998).
- Deseure, K. R., Adriaensen, H. F. Comparison between two types of behavioral variables of non evoked facial pain after chronic constriction injury to the rat infraorbital nerve. Comp Med. 52 (1), 44-49 (2002).
- Deseure, K., Adriaensen, H. Nonevoked facial pain in rats following infraorbital nerve injury a parametric analysis. Physiol Behav. 81 (4), 595-604 (2004).
- Deseure, K., Hans, G. Behavioral study of non evoked orofacial pain following different types of infraorbital nerve injury in rats. Physiol Behav. 138, 292-296 (2015).
- Deseure, K., Koek, W., Adriaensen, H., Colpaert, F. C. Continuous administration of the 5 hydroxytryptamine1A agonist (3-Chloro-4-fluoro-phenyl)-[4-fluoro-4-[[(5-methyl-pyridin-2-ylmethyl) -amino]-methyl]piperidin-1-yl]-methadone (F 13640) attenuates allodynia like behavior in a rat model of trigeminal neuropathic pain. J Pharmacol Exp Ther. 306 (2), 505-514 (2003).
- Zimmerman, M. Ethical Guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16, 109-110 (1983).
- Mogil, J. S., Crager, S. E. What should we be measuring in behavioral studies of chronic pain in animals. Pain. 112 (1-2), 12-15 (2004).
- Backonja, M. M., Stacey, B. Neuropathic pain symptoms relative to overall pain rating. J Pain. 5 (9), 491-497 (2004).
- Imamura, Y., Kawamoto, H., Nakanishi, O. Characterization of heat hyperalgesia in an experimental trigeminal neuropathy in rats. Exp Brain Res. 116, 97-103 (1997).
- Chichorro, J. G., Zampronio, A. R., Souza, G. E., Rae, G. A. Orofacial cold hyperalgesia due to infraorbital nerve constriction injury in rats reversal by endothelin receptor antagonists but not non steroidal anti inflammatory drugs. Pain. 123 (1-2), 64-74 (2006).
- Kramer, P. R., Bellinger, L. L. Meal Duration as a Measure of Orofacial Nociceptive Responses in Rodents. J Vis Exp. (83), e50745 (2014).
- Rossi, H. L., et al. Characterization of bilateral trigeminal constriction injury using an operant facial pain assay. Neuroscienze. 224, 294-306 (2012).
- Anderson, E. M., et al. Use of the Operant Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) to Measure Changes in Nociceptive Behavior. J Vis Exp. (76), 50336 (2013).
