קשירת עצבים סיאטית חלקית: מודל עכברי של כאב נוירופתי כרוני לחקר ההשפעה האנטינוסיצפטיבית של טיפולים חדשניים
Summary
קשירת עצבים סיאטית חלקית גורמת לכאב נוירופתי כרוני מתמשך, המאופיין בתגובות מוגזמות לגירויים תרמיים ומכניים. מודל עכברי זה של כאב נוירופתי משמש בדרך כלל לחקר טיפולים חדשניים לניהול כאב. מאמר זה מתאר בפירוט את ההליך הכירורגי לשיפור התקינה והשחזור.
Abstract
ניהול כאב כרוני נותר מאתגר עד עצם היום הזה, והטיפולים הנוכחיים קשורים לתופעות לוואי, כולל סבילות והתמכרות. כאב נוירופתי כרוני נובע מנגעים או מחלות במערכת הסומטוסנסורית. כדי לחקור טיפולים פוטנציאליים עם תופעות לוואי מופחתות, מודלים של כאב בבעלי חיים הם תקן הזהב במחקרים פרה-קליניים. לכן, מודלים מאופיינים היטב ומתוארים היטב הם קריטיים לפיתוח ותיקוף של טיפולים חדשניים.
קשירה חלקית של העצב הסיאטי (pSNL) היא הליך הגורם לכאב נוירופתי כרוני בעכברים, המאופיין ברגישות יתר מכנית ותרמית, כאב מתמשך ושינויים בטמפרטורת הגפיים, מה שהופך מודל זה למתאים מאוד לחקר כאב נוירופתי באופן פרה-קליני. pSNL הוא מודל יתרון לחקר כאב נוירופתי כפי שהוא משחזר תסמינים רבים שנצפו בבני אדם עם כאב נוירופתי. יתר על כן, ההליך הכירורגי מהיר יחסית ופשוט לביצוע. pSNL חד צדדי של גפה אחת מאפשר השוואה בין כפות ipsilateral ו contralateral, כמו גם הערכה של רגישות מרכזית.
כדי לגרום לרגישות יתר נוירופתית כרונית, חוט ניילון 9-0 שאינו נספג משמש כדי לקשור את השליש הגבי של העצב הסיאטי. מאמר זה מתאר את ההליך הכירורגי ומאפיין התפתחות של כאב נוירופתי כרוני באמצעות בדיקות התנהגותיות נפוצות רבות. מכיוון ששפע של טיפולים חדשניים נחקרים כיום לטיפול בכאב כרוני, מאמר זה מספק מושגים מכריעים לסטנדרטיזציה ותיאור מדויק של ניתוחים הנדרשים כדי לגרום לכאב נוירופתי.
Introduction
כאב כרוני הוא בעיה בריאותית משמעותית ברחבי העולם והוא אחת מבעיות הבריאות היקרות ביותר בארצות הברית. כאב כרוני מנוהל טוב יותר כאשר שיטות פרמקולוגיות ולא תרופתיות מנוצלות באופן רב-תחומי1. ניהול כאב כרוני הוא מאתגר, ובמקרים מסוימים, אינו מטפל כראוי בכאב2. לכן, יש צורך בשיטות חדשות ומשלימות לשיפור ניהול הכאב הכרוני, ומודלים של בעלי חיים חיוניים לחקר טיפולים חדשניים.
כאב נוירופתי כרוני נובע מנגעים או מחלות במערכת הסומטוסנסורית, כולל סוכרת, זיהומים, דחיסות עצביות או מחלות אוטואימוניות3. כאב נוירופתי מסתמך הן על מנגנוני רגישות היקפיים והן על מנגנוני רגישות מרכזיים ומקורו בנגע של העצבים. כאב זה יכול להיות מאופיין הן במגע והן בשיכוך כאבים ואלודיניה הנובעים ממגע ותרמית, כאבים מתמשכים ושינויים בטמפרטורה של הגפה הפגועה4. כדי להבין טוב יותר את המנגנונים ולקדם טיפולים חדשים, פותחו מספר מודלים במכרסמים כדי לחקות את הסימפטומים והגורמים לכאב נוירופתי5. לדוגמה, כאב נוירופתי יכול להיגרם באמצעות זריקות סוכן כימותרפי, קשירת עצב בעמוד השדרה (SNL), פגיעה כרונית בהתכווצות (CCI) של העצב הסיאטי, pSNL, פגיעה עצבית חסוכה, טרנססקציה עצבית סיאטית, וטריסקציה6 של עצב סיאטי. יש לציין כי קשירת העצב הסיאטי משחזרת מאפיינים רבים של כאב נוירופתי שנצפו בבני אדם, כגון רגישות יתר מכנית ותרמית, או שינויים בטמפרטורה של הגפה הפגועה, האופייניים לתסמונת כאב אזורי מורכב (CRPS)7. לפיכך, מודל זה מתאים היטב לחקר CRPS או כל פגיעה עצבית אחרת הגורמת לכאב נוירופתי כרוני. המודל פותח לראשונה על ידי זלצר בשנת 19908, והוא נמצא בשימוש נרחב במחקרי כאב כדי לחקור תרכובות משככי כאבים חדשים או להעריך את ההשפעות הקוגניטיביות של כאב כרוני 9,10,11,12,13. המודל מציג יכולת שחזור גבוהה, והקשירה החלקית משמרת תגובות התנהגותיות לגירויים היקפיים6.
לרבים מהמודלים המשמשים כיום יש חסרונות שלא נצפו ב- pSNL. למודל CCI יש שונות גבוהה בהרבה של פגיעה בין כל חיה בהתאם לנוחות של המכווץ, ואוטוטומיה משנה את ספרות הכפות האחוריות והופכת את המודל ללא מתאים לניתוח התנהגותי6. מודל SNL הוא ניתוח הרבה יותר מסובך וארוך שלא רק דורש מיומנויות טכניות מתקדמות, אלא גם נושא סיכון גבוה לליקויים מוטוריים חמורים3. חסרונות אלה אינם נראים במודל pSNL. קלות השחזור, משך הזמן הקצר של הניתוח והסיכון המופחת לליקויים מוטוריים שנצפו לאחר הניתוח הופכים מודל זה לבעל ערך לחקר כאב נוירופתי היקפי 8,14. עם זאת, הליך הקשירה החלקית עצמו יכול להיות שונה בין הנסיינים, וכתוצאה מכך פחות עקביות במספר סיבי העצב הקשורים. לכן, הצגת פרטי הניתוח חיונית להגברת יכולת השחזור בין המחקרים.
כדי לגרום לנוירופתיה כרונית, תפר ניילון 9-0 שאינו נספג משמש כדי לקשור שליש מרוחב העצב הסיאטי. לאחר הניתוח, התגובות לגירויים תרמיים ומכניים מוגזמות, החל מהיום הראשון לאחר הניתוח ונמשכות יותר מ-50 יום8. כאן, רגישויות תרמיות ומכניות כאחד הוערכו במשך 28 ימים באמצעות בדיקות נימה של Hargreaves, hot plate ו- von Frey. כל הבדיקות ההתנהגותיות הדגימו את העקביות של רגישות היתר ארוכת הטווח. מודל זה הוכח כבעל השפעות תלויות מינון הן של מורפין והן של איבופרופן, מה שמאשר שהוא מתאים היטב למחקרי כאב פרה-קליניים. יש לציין כי מאמר זה מתאר את ההוראות לכלי זכוכית ייחודי בעבודת יד, המכונה “וו זכוכית עצבים”. כלי זה משמש במקום מלקחיים כדי לתפעל את העצב ולמנוע פגיעה עצבית נוספת לא מכוונת במהלך הניתוח.
Protocol
Representative Results
Discussion
טיפול בכאב כרוני דורש לעתים קרובות טיפול תרופתי לטווח ארוך, מה שהופך את ניהול הכאב למאתגר. לפיכך, מודלים פרה-קליניים הם כלי חיוני להערכת היתרונות הפוטנציאליים של טיפולים חדשניים המסתמכים על גישות פרמקולוגיות או לא פרמקולוגיות. המודלים הרבים של כאב נוירופתי כרוני מביאים אתגרים עקב שונות מ…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי המרכז הלאומי לבריאות משלימה ואינטגרטיבית [R01AT009716, 2017] (M.M.I.), המרכז המקיף לכאב כרוני והתמכרות – אוניברסיטת אריזונה (M.M.I.), והתוכנית להכשרת מדענים רפואיים (MSTP) באוניברסיטת אריזונה, המכללה לרפואה, טוסון.
Materials
| 5/0, FS-2, 30" Undyed PGA Braided Polyglycolic Acid Synthetic Absorbable Suture | CP Medical | 421A | https://cpmedical.com/suturesearch/product/421a-visorb-50-fs-2-30/ |
| 6/0, P-1, 18" Blue Polypropylene Monofilament Non-Absorbable Suture | CP Medical | 8697P | https://cpmedical.com/suturesearch/product/8697p-polypro-60-p-1-18/ |
| 9/0 (0.3 metric) Nylon Black Monofilament Suture | Crestpoint Ophthalmics | MANI 1407 | https://crestpointophthalmics.com/mani-1407-suture-trape-spatula-nylon-black-mono-box-of-12.html |
| Allodynia Software | National Instruments, LabView 2015 | Quantification of mean withdrawal thresholds (Von Frey data) | |
| C57Bl6/J mice | The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME | 000664 | https://www.jax.org/strain/000664 |
| Castroviejo needle holder | Fine Science Tools | 12565-14 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Wound-Closure/Needle-Holders/Castroviejo-Needle-Holder/12565-14 |
| Cold Hot Plate Test | Bioseb | BIO-CHP | https://www.bioseb.com/en/pain-thermal-allodynia-hyperalgesia/563-cold-hot-plate-test.html |
| Elevated metal mesh stand for Von Frey | Bioseb | BIO-STD2-EVF | https://www.bioseb.com/en/pain-mechanical-allodynia-hyperalgesia/1689-elevated-metal-mesh-stand-30-cm-height-to-fit-up-to-2-pvf-cages.html |
| Extra fine Graefe forceps | Fine Science Tools | 11152-10 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-curved-medium-point-general-purpose-forceps/16100110 |
| Fine Castroviejo needle holder | Simovision/Geuder | 17565 | https://simovision.com/assets/Uploads/Brochure-Geuder-Ophthalmic-Surgical-Instruments-EN2.pdf |
| Fine scissors (11.5 cm) | Fine Science Tools | 14558-11 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Scissors/Standard-Scissors/Fine-Scissors-Tungsten-Carbide-ToughCut%C2%AE/14558-11 |
| Fine scissors (9 cm) | Fine Science Tools | 14558-09 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Scissors/Standard-Scissors/Fine-Scissors-Tungsten-Carbide-ToughCut%C2%AE/14558-09 |
| Iris forceps | Fine Science Tools | 11064-07 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Fine-Forceps/Iris-Forceps/11064-07 |
| Micro Adson forceps | Fine Science Tools | 392487 | https://www.fishersci.com/shop/products/micro-adson-tissue-forceps-1×2-teeth-german-steel/13820072#?keyword=adson%20forceps |
| Modular holder cages for rats and mice | Bioseb | BIO-PVF | https://www.bioseb.com/en/pain-mechanical-allodynia-hyperalgesia/1206-modular-holder-cages-for-rats-and-mice.html |
| Moretti/Effetre #240 Light Cobalt Blue glass rods 4 mm | Ebay | N/A | https://www.ebay.com/itm/402389491328?hash=item5db0485e80:g:agYAAOS w9CtfnIVJ&amdata=enc %3AAQAHAAAAwCoqvgWRo NTe5Vq8PWOgfE4ygWeW4tL k81J1AFu%2Fkcbsk6pxYtJi6 digE5TL9SzlgMzYUMNDr%2B dku2%2B%2FEvB1qXqFmebE 020SGs9LPDXLL5w21un7jrM0 9xfWYvIzBYQYh6FRWyUJngC uuA9Bkjb9lxtZoYlg5y6PyFR2P 34xFk5xaNC5ib65M1%2Fr%2F 4w2Iw45QqsSyXH2cuUKRom0 AGBoBaIr%2BbJw1VnlMjGuc9dtx 4fbPbqoBNSWjj3RbZPOPTYS8Q %3D%3D%7Ctkp%3ABk9SR4q6- 6LfYA |
| Plantar Test for Thermal Stimulation – Hargreaves Apparatus | Ugo Basile | 37570 | https://ugobasile.com/products/categories/pain-and-inflammation/plantar-test-for-thermal-stimulation |
| Touch-Test Sensory Evaluators, Set of 20 Monofilaments | North Coast Medical | NC12775-99 | https://www.ncmedical.com/products/touch-test-sensory-evaluators_1278.html |
| Tying forceps | Duckworth & Kent | 2-504ER8 | https://duckworth-and-kent.com/product/tying-forceps-9/ |
Riferimenti
- Hassett, A. L., Gevirtz, R. N. Nonpharmacologic treatment for fibromyalgia: patient education, cognitive-behavioral therapy, relaxation techniques, and complementary and alternative medicine. Rheumatic Disease Clinics of North America. 35 (2), 393-407 (2009).
- Hylands-White, N., Duarte, R. V., Raphael, J. H. An overview of treatment approaches for chronic pain management. Rheumatology International. 37 (1), 29-42 (2017).
- Campbell, J. N., Meyer, R. A. Mechanisms of neuropathic pain. Neuron. 52 (1), 77-92 (2006).
- Colloca, L., et al. Neuropathic pain. Nature Review Disease Primers. 3, 17002 (2017).
- Colleoni, M., Sacerdote, P. Murine models of human neuropathic pain. Biochimica et Biophysica Acta. 1802 (10), 924-933 (2010).
- Challa, S. R. Surgical animal models of neuropathic pain: Pros and cons. International Journal of Neuroscience. 125 (3), 170-174 (2015).
- Bennett, G. J., Xie, Y. K. A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man. Pain. 33 (1), 87-107 (1988).
- Seltzer, Z., Dubner, R., Shir, Y. A novel behavioral model of neuropathic pain disorders produced in rats by partial sciatic nerve injury. Pain. 43 (2), 205-218 (1990).
- Hasnie, F. S., Wallace, V. C., Hefner, K., Holmes, A., Rice, A. S. Mechanical and cold hypersensitivity in nerve-injured C57BL/6J mice is not associated with fear-avoidance-and depression-related behaviour. British Journal of Anaesthia. 98 (6), 816-822 (2007).
- Ito, H., et al. Suvorexant and mirtazapine improve chronic pain-related changes in parameters of sleep and voluntary physical performance in mice with sciatic nerve ligation. PLoS One. 17 (2), 0264386 (2022).
- Martin, L., et al. Conotoxin contulakin-G engages a neurotensin receptor 2/R-type calcium channel (Cav2.3) pathway to mediate spinal antinociception. Pain. 163 (9), 1751-1762 (2021).
- Peiser-Oliver, J. M., et al. Glycinergic modulation of pain in behavioral animal models. Frontiers in Pharmacology. 13, 860903 (2022).
- Ramiro, I. B. L., et al. Somatostatin venom analogs evolved by fish-hunting cone snails: From prey capture behavior to identifying drug leads. Science Advances. 8 (12), (2022).
- Chung, J. M., Schmidt, R. F., Willis, W. D. . Encyclopedia of Pain. , 1299-1300 (2007).
- Zahn, P. K., Brennan, T. J. Primary and secondary hyperalgesia in a rat model for human postoperative pain. Anesthesiology. 90 (3), 863-872 (1999).
- Hargreaves, K., Dubner, R., Brown, F., Flores, C., Joris, J. A new and sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia. Pain. 32 (1), 77-88 (1988).
- Yeomans, D. C., Proudfit, H. K. Characterization of the foot withdrawal response to noxious radiant heat in the rat. Pain. 59 (1), 85-94 (1994).
- Cheah, M., Fawcett, J. W., Andrews, M. R. Assessment of thermal pain sensation in rats and mice using the Hargreaves test. Bio-Protocol. 7 (16), 2506 (2017).
- Hook, M. A., et al. The impact of morphine after a spinal cord injury. Behavioural brain research. 179 (2), 281-293 (2007).
- Loram, L. C., et al. Prior exposure to repeated morphine potentiates mechanical allodynia induced by peripheral inflammation and neuropathy. Brain, behavior, and immunity. 26 (8), 1256-1264 (2007).
- Green-Fulgham, S. M., et al. Oxycodone, fentanyl, and morphine amplify established neuropathic pain in male rats. Pain. 160 (11), 2634-2640 (2019).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S., Vetter, I. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- 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).
- Jensen, T. S., Finnerup, N. B. Allodynia and hyperalgesia in neuropathic pain: clinical manifestations and mechanisms. Lancet Neurology. 13 (9), 924-935 (2014).
- Malmberg, A. B., Gilbert, H., McCabe, R. T., Basbaum, A. I. Powerful antinociceptive effects of the cone snail venom-derived subtype-selective NMDA receptor antagonists conantokins G and T. Pain. 101 (1-2), 109-116 (2003).
- Nakamura, Y., et al. Neuropathic pain in rats with a partial sciatic nerve ligation is alleviated by intravenous injection of monoclonal antibody to high mobility group box-1. PLoS One. 8 (8), 73640 (2013).
- Sherman, K., et al. Heterogeneity in patterns of pain development after nerve injury in rats and the influence of sex. Neurobiology of Pain. 10, 100069 (2021).
- Ba, X., et al. Cinobufacini protects against paclitaxel-induced peripheral neuropathic pain and suppresses TRPV1 up-regulation and spinal astrocyte activation in rats. Biomedicine Pharmacotherapy. 108, 76-84 (2018).
- Hao, Y., et al. Huachansu suppresses TRPV1 up-regulation and spinal astrocyte activation to prevent oxaliplatin-induced peripheral neuropathic pain in rats. Gene. 680, 43-50 (2019).
- Guo, J., et al. Effects of resveratrol in the signaling of neuropathic pain involving P2X3 in the dorsal root ganglion of rats. Acta Neurologica Belgica. 121 (2), 365-372 (2021).
- Ni, W., Zheng, X., Hu, L., Kong, C., Xu, Q. Preventing oxaliplatin-induced neuropathic pain: Using berberine to inhibit the activation of NF-kappaB and release of pro-inflammatory cytokines in dorsal root ganglions in rats. Experimental and Therapeutic Medicine. 21 (2), 135 (2021).
- Wang, J., et al. Selective activation of metabotropic glutamate receptor 7 blocks paclitaxel-induced acute neuropathic pain and suppresses spinal glial reactivity in rats. Psychopharmacology. 238 (1), 107-119 (2021).
- Sun, C., Wu, G., Zhang, Z., Cao, R., Cui, S. Protein tyrosine phosphatase receptor type D regulates neuropathic pain after nerve injury via the STING-IFN-I pathway. Frontiers in Molecular Neuroscience. 15, 859166 (2022).
- Coyle, D. E., Sehlhorst, C. S., Mascari, C. Female rats are more susceptible to the development of neuropathic pain using the partial sciatic nerve ligation (PSNL) model. Neuroscience Letters. 186 (2-3), 135-138 (1995).
