Duração da Refeição como Medida de Respostas Nociceptivas Orofacial em Roedores

Summary

Um alongamento na duração da refeição representa o comportamento orofacial nociceptivo em roedores semelhante ao comportamento de guarda dos seres humanos com dor orofacial. Comer é um comportamento que não requer treinamento ou manipulação animal, requer participação cortical, e não está competindo com outros comportamentos induzidos experimentalmente, distinguindo este ensaio de reflexos alternativos ou medidas operárias.

Abstract

Um alongamento na duração da refeição pode ser usado para medir um aumento da hiperalgesia mecânica orofacial com semelhanças com o comportamento de guarda dos seres humanos com dor orofacial. Para medir a duração da refeição, ratos sem restrições são continuamente mantidos em módulos de alimentação atenuados e informatizados por dias a semanas para registrar o comportamento alimentar. Estas câmaras atenuadas ao som são equipadas com distribuidores de pelotas de chow. O dispensador tem um cocho de pelotas com um feixe de fotos colocado na parte inferior do cocho e quando um roedor remove uma pelota do alimentador por este feixe não está mais bloqueado, sinalizando o computador para soltar outra pelota. O computador registra a data e a hora em que as pelotas foram retiradas do cocho e a partir destes dados o experimentador pode calcular os parâmetros da refeição. Ao calcular os parâmetros da refeição, uma refeição foi definida com base em trabalhos anteriores e foi fixada em 10 minutos (ou seja, quando o animal não come por 10 minutos que seria o fim da refeição do animal) também o tamanho mínimo da refeição foi fixado em 3 pelotas. A duração da refeição, o número da refeição, a ingestão de alimentos, o tamanho da refeição e o intervalo entre as refeições podem então ser calculados pelo software por qualquer período de tempo que o operador desejar. Dos parâmetros de alimentação que podem ser calculados a duração da refeição tem se mostrado um marcador biológico contínuo não invasivo de nocicepção orofacial em ratos machos e ratos e ratos fêmeas. As medidas de duração da refeição são quantitativas, não exigem treinamento ou manipulação animal, requerem participação cortical e não competem com outros comportamentos induzidos experimentalmente. Esses fatores distinguem este ensaio de outros métodos operísticos ou reflexos para gravação de nocicepção orofacial.

Introduction

Modelos animais têm sido utilizados para estudar dor e nocicepção associadas a danos orofaciais e ou inflamação^1,2, mas a falta de modelos animais adequados resulta em uma compreensão incompleta dos mecanismos. Embora os modelos atuais nos ajudem a entender vários mecanismos envolvidos na dor orofacial aguda e crônica, existem pontos fortes e fracos nesses modelos animais.

Muitos modelos medem respostas nociceptivas comportamentais por curtas durações. O preparo facial é uma resposta comportamental conhecida após a constrição dos nervos faciais³. Outros estudos mediram a esfregação facial com o antebraço ipsilateral ou o lábio traseiro, bem como, o vacilo da cabeça após a administração de injeções de formalina na articulação temporomandibular (TMJ) ou lábio^4-7. As latências de retirada da cabeça são outro modelo para medir o comportamento nociceptivo onde um medidor de analgesia de movimento de cauda modificado é usado para quantificar a resposta nociceptiva (ou seja, retirada da cabeça) após aplicar calor na almofada de vibrissae raspada de um rato⁸. A atividade muscular digastrica e masseter também foi registrada como uma correlação de dor após injeções de glutamato no TMJ⁹. Outro estudo mediu mudanças nos parâmetros do sono para avaliar respostas nociceptivas em ratos do sexo masculino e feminino com TMJ inflamado, esses parâmetros incluíram latência do sono, movimento rápido dos olhos (REM), porcentagem de sono não-REM e percentual de sono REM¹⁰. A maioria dos modelos animais que medem respostas nociceptivas comportamentais utilizam um curto período de tempo, ou seja, minutos para horas por dia^11-14. Além disso, a maioria dos testes de modelos animais ocorre durante a fase de luz e em um animal noturno, como um rato, isso pode causar estresse que pode confundir os resultados nociceptivos^15-18. Os ensaios acima medem a resposta nociceptiva em condições orofaciais variadas, mas por curta duração e, portanto, só podem ser usados para estudar distúrbios agudos. Um ensaio alternativo tem usado a expressão facial como medida de nocicepção de duração moderada, mas essa metodologia pode ser subjetiva¹⁹.

Para avaliar a nocicepção orofacial persistente ou crônica, alguns utilizaram a aplicação de um filamento von Frey na superfície da pele para avaliar a sensibilidade mecânica de animais submetidos à constrição nervosa ou inflamação TMJ^3,20. Liverman et al. 2009 mediram as respostas de abstinência usando monofilamentos classificados após injeções de CFA no músculo masseter de ratos ^21,22. Yamazaki et al. 2008 injetaram o TMJ com CFA e, em seguida, ao longo de 14 dias quantificaram comportamentos nociceptivos para estimulação mecânica ou térmica ou fria aplicada sobre a região do TMJ. Infelizmente, esses ensaios comportamentais nociceptivos envolvem a contenção animal, que produz hormônios do estresse, aprendizado ou comportamentos alternativos que podem interferir nos desfechos medidos.

Modelos para medir o nociception em dentes utilizam o reflexo de abertura da mandíbula, mas este método pode ser não confiável²³ ou impreciso²⁴. A atividade eletromiográfica tem sido usada para medir a nocicepção do dente^25,mas este método normalmente exige que o animal esteja inconsciente, embora em um estudo a nocicepção do dente tenha sido investigada em ratos em movimento livre²⁶. Em 2008, Khan estudou a relação entre nocicepção dentária e função mastigatória usando um medidor de tensão sensível^27, mas este modelo de duração da mordida requer a restrição do animal da atividade normal ²⁸. A força da mordida é uma medida confiável de dor dentária em humanos, mas porque os ratos requerem treinamento e/ou contenção para medir a força da mordida uma fonte de estresse é introduzida que pode produzir achados com significado fisiológico questionável^29-31

Algumas limitações de contenção e estresse podem ser superadas usando um desenho operante para avaliar comportamentos nociceptivos. Um modelo operante usa evitar uma temperatura desconfortável para avaliar e caracterizar nocicepção orofacial^32-35. Este modelo de conflito de recompensas é baseado em uma recompensa de leite adoçado para induzir o roedor a posicionar seu rosto voluntariamente contra uma sonda térmica aquecida ou resfriada^34,36. No entanto, o teste requer treinamento em animais, mas uma força do ensaio é que os dados são coletados de forma automatizada.

Outro modelo animal usou disfunção de roer induzida pela nocicepção como índice de nocicepção orofacial³⁷. No entanto, o roedor está confinado a um tubo e sua única fuga é roer através de um dowel para sair. Uma vantagem deste modelo é que ele mede a função da mandíbula após lesão aguda ou crônica da mandíbula em camundongos. No entanto, o roedor está confinado, o que adiciona um comportamento de competição alternativa confuso, ou seja, fuga, o que seria estressante e, portanto, poderia influenciar os resultados do ensaio de não-concepção.

A duração da refeição tem sido usada para medir a nocicepção em animais com artrite TMJ^38-41,exposição à polpa dentária⁴²e dano muscular⁴³. Um roedor que experimentou nocicepção orofacial comeu mais lentamente depois que o animal iniciou uma refeição. Pacientes que experimentam dor de TMJ também demoram mais para mastigar seus alimentos e o comprimento do ciclo diminui quando a dor do TMJ é diminuída^44-46. Espera-se que o alongamento da duração da refeição quando a dor do TMJ esteja presente seja um “comportamento de guarda”, operacionalmente definido como comportamento nociceptivo⁴⁷.

A duração da refeição mede a nocicepção TMJ usando um método não invasivo por até 19 dias em ratos machos e fêmeas e 6 dias (período mais longo testado) em camundongos machos e poderia ser descrito como um marcador biológico de nocicepção^38-41. Em apoio à medida que a duração da refeição mede as respostas nociceptivas, a nocicepção pode ser reduzida por intervenção farmacológica fazendo com que a duração da refeição do animal volte ao normal^{de 38,40,41}. Isso também foi confirmado quando neurônios nociceptivos foram destruídos usando capsaicina; após a destruição nervosa, a duração da refeição dos animais não foi aumentada após a injeção de CFA no TMJ 40.

Abaixo está o protocolo sobre como obter e analisar estatisticamente os dados de duração da refeição.

Protocol

Neste modelo, os ratos ou ratos receberam comida e água ad libitum. O Texas A&M University Baylor College of Odontologia Institutional Animal Care and Use Committee aprovou todos os protocolos experimentais. Abaixo as configurações específicas são mostradas em itálico e são utilizadas especificamente para o modelo de artrite TMJ de rato. Os camundongos também podem ser utilizados neste modelo e podem ser utilizados modelos alternativos de dor dentária e dor miogênica orofacial, bem como42,43…

Representative Results

A duração da refeição é uma correlação comportamental da dor orofacial e as medidas de duração da refeição foram aplicadas em animais com artrite TMJ(Figura 2) e cárie dentária(Figura 3). Em um experimento, os ratos tiveram artrite TMJ após administrar uma alta dose de 250 mg de CFA e este tratamento induziu um aumento significativo na duração da refeição por 19 dias(Figura 2). Uma dose menor de CFA (10 mg) injetada em cada junta TMJ produziu um aumento…

Discussion

Pacientes com dor orofacial relatam aumento da dor com aumento do tempo de mastigação, de tal forma que, o ciclo de mastigação alonga quanto mais tempo o indivíduo vem mastigando^45,53-56. Nosso ensaio comportamental permite testes semelhantes em ratos e camundongos ao medir a duração da refeição³⁹. Um estudo recente não publicado sugeriu que os testes de filamento de von Frey tiveram maior sensibilidade do que as medidas de duração da refeição, mostrando uma mudança significativa por …

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