Durata del pasto come misura delle risposte nocicettive orofacciali nei roditori

Summary

Un allungamento della durata del pasto rappresenta il comportamento nocicettivo orofacciale nei roditori simile al comportamento di guardia degli esseri umani con dolore orofacciale. Mangiare è un comportamento che non richiede alcun allenamento o manipolazione animale, richiede partecipazione corticale e non è in competizione con altri comportamenti indotti sperimentalmente, distinguendo questo saggio da misurazioni alternative riflesse o operanti.

Abstract

Un allungamento della durata del pasto può essere utilizzato per misurare un aumento dell’iperalgesia meccanica orofacciale con somiglianze con il comportamento di guardia degli esseri umani con dolore orofacciale. Per misurare la durata dei pasti, i ratti sfrenati vengono continuamente tenuti in moduli di alimentazione computerizzati attenuati dal suono per giorni o settimane per registrare il comportamento di alimentazione. Queste camere attenuanti dal suono sono dotate di distributori di pellet di chow. Il distributore ha un trogolo a pellet con un fotobombe posto nella parte inferiore del trogolo e quando un roditore rimuove un pellet dall’alimentatore attraverso questo fascio non è più bloccato, segnalando al computer di far cadere un altro pellet. Il computer registra la data e l’ora in cui i pellet sono stati prelevati dal trogolo e da questi dati lo sperimentatore può calcolare i parametri del pasto. Nel calcolo dei parametri delle farine è stato definito un pasto in base al lavoro precedente ed è stato fissato a 10 minuti (in altre parole quando l’animale non mangia per 10 minuti che sarebbe la fine del pasto dell’animale) anche la dimensione minima del pasto è stata fissata a 3 pellet. La durata del pasto, il numero di pasti, l’assunzione di cibo, le dimensioni del pasto e l’intervallo tra i pasti possono quindi essere calcolati dal software per qualsiasi periodo di tempo che l’operatore desidera. Tra i parametri di alimentazione che possono essere calcolati, la durata del pasto si è dimostrata un marcatore biologico continuo non invasivo della nocicezione orofacciale nei ratti maschi, nei topi e nei ratti femmine. Le misurazioni della durata dei pasti sono quantitative, non richiedono formazione o manipolazione animale, richiedono partecipazione corticale e non competono con altri comportamenti indotti sperimentalmente. Questi fattori distinguono questo saggio da altri metodi operanti o riflessi per la registrazione della nocicezione orofacciale.

Introduction

I modelli animali sono stati utilizzati per studiare il dolore e la nocicezione associati a danni orofacciale e^{o infiammazione 1,2}, ma la mancanza di modelli animali appropriati si traduce in una comprensione incompleta dei meccanismi. Sebbene i modelli attuali ci aiutino a comprendere vari meccanismi coinvolti nel dolore orofacciale acuto e cronico, ci sono punti di forza e di debolezza in questi modelli animali.

Molti modelli misurano le risposte nocicettive comportamentali per brevi durate. La toelettatura del viso è una risposta comportamentale nota dopo la costrizione dei nervi^{facciali 3}. Altri studi hanno misurato lo sfregamento facciale con la fronte ipsilaterale o la parte posteriore, nonché, il flinching della testa dopo aver somministrato iniezioni di formalina nell’articolazione temporomandibolare (TMJ) o^{nel labbro 4-7}. Le latenze di astinenza della testa sono un altro modello per misurare il comportamento nocicettivo in cui un misuratore di analgesia del colpo di coda modificato viene utilizzato per quantificare la risposta nocicettiva (cioè il ritiro della testa) dopo aver applicato calore al tampone di vibrisse rasato di un^{ratto 8}. L’attività muscolare digastrica e masseter è stata anche registrata come correlata del dolore dopo le iniezioni di glutammato nel TMJ⁹. Un altro studio ha misurato i cambiamenti nei parametri del sonno per valutare le risposte nocicettive nei ratti maschi e femmine con un TMJ infiammato, questi parametri includevano latenza del sonno, movimento rapido degli occhi (REM), percentuale di sonno non REM e percentuale di sonno REM¹⁰. La maggior parte dei modelli animali che misurano le risposte nocicettive comportamentali utilizzano un breve lasso di tempo, cioè da minuti a ore al giorno^11-14. Inoltre, la maggior parte dei test sui modelli animali avviene durante la fase di luce e in un animale notturno, come un topo, questo può causare stress che può confondere i risultati nocicettivi^15-18. I suddetti saggi misurano la risposta nocicettiva in diverse condizioni orofacciali, ma per brevi periodi e quindi possono essere utilizzati solo per studiare disturbi acuti. Un saggio alternativo ha usato l’espressione facciale come misura della nocicezione di durata moderata, ma questa metodologia può essere soggettiva¹⁹.

Per valutare la nocicezione orofacciale persistente o cronica alcuni hanno utilizzato l’applicazione di un filamento di von Frey sulla superficie della pelle per valutare la sensibilità meccanica degli animali sottoposti a costrizione nervosa o infiammazione TMJ^3,20. 2009 ha misurato le risposte di astinenza utilizzando monofilamenti graduati a seguito di iniezioni di CFA nel muscolo masseter dei ratti ^21,22. Yamazaki et al. Sfortunatamente, questi saggi comportamentali nocicettivi coinvolgono la moderazione animale, che produce ormoni dello stress, apprendimento o comportamenti alternativi che possono interferire con i risultati misurati.

I modelli per misurare la nocicezione nei denti utilizzano il riflesso di apertura della mascella, ma questo metodo può essere inaffidabile²³ o impreciso²⁴. L’attività elettromiografica è stata utilizzata per misurare la^{nocicezione dentale 25}, ma questo metodo richiede tipicamente che l’animale sia incosciente, anche se in uno studio il nocice dentale è stato studiato nei ratti che si^{muovono liberamente 26}. Nel 2008, Khan ha studiato la relazione tra nocicezione dentale e funzione masticatoria usando un misuratore di^{deformazione sensibile 27,} ma questo modello di durata del morso richiede di trattenere l’animale dalla normale ^{attività 28}. La forza del morso è una misura affidabile del dolore ai denti nell’uomo, ma poiché i ratti richiedono allenamento e / o moderazione per misurare la forza del morso viene introdotta una fonte di stress che può produrre risultati con discutibile significato fisiologico^29-31

Alcune limitazioni di moderazione e stress possono essere superate utilizzando un progetto operante per valutare i comportamenti nocicettivi. Un modello operistico utilizza l’evitamento di una temperatura scomoda per valutare e caratterizzare la nocicezione orofacciale^32-35. Questo modello di conflitto di ricompensa si basa su una ricompensa di latte zuccherato per indurre il roditore a posizionare volontariamente il viso contro una sonda termica riscaldata^{o raffreddata 34,36}. Tuttavia, il test richiede l’addestramento degli animali, ma una forza del saggio è che i dati vengono raccolti in modo automatizzato.

Ancora un altro modello animale ha usato la disfunzione rosicchiata indotta da nocicezione come indice di nocicezione orofacciale³⁷. Tuttavia, il roditore è confinato in un tubo e la sua unica fuga è rosicchiare attraverso un tassello per uscire. Un vantaggio di questo modello è che misura la funzione mascellare dopo lesioni acute o croniche alla mascella nei topi. Tuttavia, il roditore è confinato, il che aggiunge un comportamento concorrente alternativo confondente, cioè la fuga, che sarebbe stressante e quindi potrebbe influenzare i risultati del saggio di nocicezione.

La durata del pasto è stata utilizzata per misurare la nocicezione negli animali con artrite TMJ^38-41,esposizione alla polpa^{dentale 42}e^{danni muscolari 43}. Un roditore che ha sperimentato la nocicezione orofacciale ha mangiato più lentamente dopo che l’animale ha iniziato un pasto. I pazienti che soffrono di dolore TMJ hanno anche bisogno di più tempo per masticare il loro cibo e la lunghezza del ciclo si accorcia quando il dolore TMJ^{è diminuito di 44-46}. L’allungamento della durata del pasto quando è presente dolore TMJ dovrebbe essere un “comportamento di guardia”, definito operativamente come comportamento nocicettivo⁴⁷.

La durata del pasto misura la nocicezione TMJ utilizzando un metodo non invasivo per un massimo di 19 giorni nei ratti maschi e femmine e 6 giorni (periodo più lungo testato) nei topi maschi e potrebbe essere descritto come un marcatore biologico di^{nocicezione 38-41}. A sostegno del fatto che la durata del pasto misura le risposte nocicettive, la nocicezione può essere ridotta mediante intervento farmacologico che fa sì che la durata del pasto dell’animale ritorni^{alla normalità di 38,40,41}. Ciò è stato confermato anche quando i neuroni nocicettivi sono stati distrutti usando la capsaicina; dopo la distruzione nervosa la durata della farina animale non è stata aumentata in seguito all’iniezione di CFA nel TMJ 40.

Di seguito è riportato il protocollo su come ottenere e analizzare statisticamente i dati sulla durata dei pasti.

Protocol

In questo modello ai ratti o ai topi è stato dato cibo e acqua ad libitum. Il Texas A&M University Baylor College of Dentistry Institutional Animal Care and Use Committee ha approvato tutti i protocolli sperimentali. Di seguito le impostazioni specifiche sono mostrate in corsivo e vengono utilizzate specificamente per il modello di artrite TMJ del ratto. I topi possono anche essere utilizzati in questo modello e possono essere utilizzati anche il dolore alternativo ai denti e i modelli animali del dolore orofac…

Representative Results

La durata del pasto è una correlanza comportamentale del dolore orofacciale e le misurazioni della durata dei pasti sono state applicate agli animali con artrite TMJ (Figura 2) e carie(Figura 3). In un esperimento, i ratti hanno avuto artrite TMJ dopo aver somministrato un’elevata dose di CFA di 250 mg e questo trattamento ha indotto un aumento significativo della durata del pasto per 19 giorni(figura 2). Una dose inferiore di CFA (10 mg) iniettata in ciascun giunto TMJ…

Discussion

I pazienti TMJ con dolore orofacciale riportano un aumento del dolore con un aumento del tempo di masticazione, in modo tale che il ciclo di masticazione si allunga più a lungo l’individuo ha^{masticato 45,53-56}. Il nostro saggio comportamentale consente test simili su ratti e topi quando si misura la durata del pasto³⁹. Un recente studio inedito ha suggerito che il test del filamento von Frey aveva una maggiore sensibilità rispetto alle misurazioni della durata dei pasti, mostrando un cambiamento s…

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