Summary

Kemirgenlerde Orofacial Noseptif Yanıtların Ölçüsü Olarak Yemek Süresi

Published: January 10, 2014
doi:

Summary

Yemek süresinde bir uzatma, orofasiyal ağrısı olan insanların koruma davranışına benzer kemirgenlerde orofasiyal noseptif davranışı temsil eder. Yemek, eğitim veya hayvan manipülasyonu gerektirmeyen, kortikal katılım gerektiren ve bu tahlilleri alternatif refleks veya operant ölçümlerden ayıran diğer deneysel olarak indüklenen davranışlarla rekabet etmeyen bir davranıştır.

Abstract

Yemek süresinde bir uzatma, orofasiyal ağrılı insanların koruma davranışıyla benzerlikleri olan orofasiyal mekanik hiperaljezideki bir artışı ölçmek için kullanılabilir. Yemek süresini ölçmek için sınırsız sıçanlar, besleme davranışını kaydetmek için günlerce ila haftalar boyunca sürekli olarak ses zayıflatılmış, bilgisayarlı besleme modüllerinde tutulur. Bu ses zayıflatılmış odalar chow pelet dağıtıcıları ile donatılmıştır. Dağıtıcı, oluğun dibine yerleştirilmiş bir fotobura sahip bir pelet oluğuna sahiptir ve bir kemirgen besleyici oluğundan bir pelet çıkardığında, bu ışın artık engellenmez ve bilgisayara başka bir pelet düşürmesi için sinyal verir. Bilgisayar, peletlerin oluklardan alındığı tarih ve saati kaydeder ve bu verilerden deneyci yemek parametrelerini hesaplayabilir. Yemek parametreleri hesaplanırken bir yemek önceki çalışmalara göre tanımlanmış ve 10 dakika olarak ayarlanmıştır (başka bir deyişle, hayvan 10 dakika boyunca yemek yemediğinde, hayvanın yemeğinin sonu olacaktır) ayrıca minimum yemek büyüklüğü 3 pelet olarak ayarlanmıştır. Yemek süresi, yemek numarası, gıda alımı, yemek büyüklüğü ve ara öğün aralığı daha sonra operatörün istediği herhangi bir süre için yazılım tarafından hesaplanabilir. Yemek süresi hesaplanan beslenme parametrelerinin, erkek sıçanlarda, farelerde ve dişi sıçanlarda orofasiyal nosiception’ın sürekli noninvaziv biyolojik belirteci olduğu gösterilmiştir. Yemek süresi ölçümleri niceldir, eğitim veya hayvan manipülasyonu gerektirmez, kortikal katılım gerektirir ve deneysel olarak indüklenen diğer davranışlarla rekabet etmez. Bu faktörler, bu tahlilleri orofasiyal nosiception kaydetmek için diğer operant veya refleks yöntemlerden ayırır.

Introduction

Hayvan modelleri orofasiyal hasar ve veya iltihap1,2ile ilişkili ağrı ve nosiception incelemek için kullanılmıştır, ancak uygun hayvan modellerinin eksikliği mekanizmaların eksik anlaşılmasına neden olur. Mevcut modeller akut ve kronik orofasiyal ağrıda yer alan çeşitli mekanizmaları anlamamıza yardımcı olsa da, bu hayvan modellerinde güçlü ve zayıf yönler vardır.

Birçok model kısa süreler için davranışsal nosceptive yanıtları ölçmektedir. Yüz tımarı, yüz sinirlerinin daralmasını takiben bilinen bir davranışsal yanıttır3. Diğerleri, ipsilateral ön ayak veya hindpaw ile yüz sürtünmesini ölçtü ve temporomandibular ekleme (TMJ) veya dudağa formalin enjeksiyonları uyguladıktan sonra başın flinching’ini ölçtü. Kafa çekme gecikmeleri, bir sıçanın tıraşlı vibrissae pad’ine ısı uyguladıktan sonra noseptif yanıtı(yani kafa çekme) nicel hale getirmek için modifiye bir kuyruk fiske analjezi ölçerin kullanıldığı noseptif davranışı ölçmek için başka bir modeldir8. Digastrik ve masseter kas aktivitesi de TMJ9’aglutamat enjeksiyonlarından sonra ağrının bir korelasyon olarak kaydedilmiştir. Başka bir çalışma, iltihaplı bir TMJ ile erkek ve dişi sıçanlarda nosiptif yanıtları değerlendirmek için uyku parametrelerindeki değişiklikleri ölçtü, bu parametreler uyku gecikmesi, hızlı göz hareketi (REM), REM dışı uyku yüzdesi ve REM uykusu yüzdesi10 .. Davranışsal nosceptive yanıtları ölçen çoğu hayvan modeli kısa bir zaman dilimi kullanır, yani günde11-14saat dakika . Ek olarak, çoğu hayvan modeli testi ışık fazı sırasında gerçekleşir ve bir sıçan gibi gece hayvanında, bu, noseptif sonuçları15-18şaşırtabilecek strese neden olabilir. Yukarıdaki tahliller, farklı orofasiyal koşullarda ancak kısa süreli olarak noseptif yanıtı ölçmektedir ve bu nedenle sadece akut bozuklukları incelemek için kullanılabilir. Alternatif bir tahlil, orta süreli nosiception’un bir ölçüsü olarak yüz ifadesini kullanmıştır, ancak bu metodoloji öznel olabilir19.

Kalıcı veya kronik orofasiyal nosasiypsiyonları değerlendirmek için bazıları sinir daralmasına veya TMJ iltihabına maruz kalan hayvanların mekanik hassasiyetini değerlendirmek için cildin yüzeyinde bir von Frey filament uygulamasını kullanmıştır3,20. Liverman ve ark. 2009, sıçanların masseter kasına CFA enjeksiyonlarını takiben dereceli monofilamentler kullanarak yoksunluk yanıtlarını ölçtü 21,22. Yamazaki ve ark. 2008, TMJ’ye CFA enjekte etti ve 14 gün boyunca TMJ bölgesi üzerinde uygulanan mekanik veya ısı veya soğuk stimülasyona noseptif davranışları ölçtü. Ne yazık ki, bu nosceptive davranışsal tahliller, stres hormonları, öğrenme veya ölçülen sonuçlara müdahale edebilecek alternatif davranışlar üreten hayvan kısıtlamasını içerir.

Dişlerde nosiception ölçmek için modeller çene açma refleksini kullanır, ancak bu yöntem güvenilmez olabilir23 veya kesin olmayan24. Elektromiyografik aktivite diş nosiception ölçmek için kullanılmıştır25, ancak bu yöntem tipik olarak hayvanın bilinçsiz olmasını gerektirir, ancak bir çalışmada diş nosypsiyonu serbestçe hareket eden sıçanlarda araştırılmıştır26. 2008 yılında Khan, hassas bir gerinim ölçer27 kullanarak diş nosapsiyonu ve mastikatör fonksiyonu arasındaki ilişkiyi inceledi, ancak bu ısırık süresi modeli hayvanı normal aktiviteden kısıtlamayı gerektirir 28. Isırık kuvveti insanlarda diş ağrısının güvenilir bir ölçüsüdür, ancak sıçanlar ısırık kuvvetini ölçmek için eğitim ve / veya kısıtlama gerektirdiğinden, şüpheli fizyolojik öneme sahip bulgular üretebilecek bir stres kaynağı getirilmiştir29-31

Bazı kısıtlama ve stres sınırlamaları, algılayıcı davranışları değerlendirmek için operant bir tasarım kullanılarak aşılabilir. Bir operant model değerlendirmek ve orofacial nociception32-35karakterize etmek için rahatsız edici bir sıcaklık kaçınma kullanır. Bu ödül çatışması modeli, kemirgenlerin yüzünü ısıtılmış veya soğutulmuş bir termal prob34,36’yakarşı gönüllü olarak konumlandırmasını sağlamak için tatlandırılmış süt ödülüne dayanmaktadır. Bununla birlikte, test hayvan eğitimi gerektirir, ancak testin bir gücü, verilerin otomatik bir şekilde toplanmasıdır.

Yine de başka bir hayvan modeli, orofacial nosiception indeksi olarak nosiception kaynaklı kemirme disfonksiyonu kullandı37. Bununla birlikte, kemirgen bir tüple sınırlıdır ve tek kaçışı çıkmak için bir dübelden kemirmektir. Bu modelin bir avantajı, farelerde akut veya kronik çene hasarından sonra çene fonksiyonunu ölçmesidir. Bununla birlikte, kemirgen sınırlıdır, bu da şaşırtıcı bir alternatif rakip davranış, yani kaçış ekler, bu da stresli olur ve böylece nociception tahlil sonuçlarını etkileyebilir.

Yemek süresi, TMJ artrit38-41,diş hamuru maruziyeti 42 ve kas hasarı43olan hayvanlarda nosiception ölçmek için kullanılmıştır. Orofacial nosiception yaşayan bir kemirgen, hayvan bir yemek başlattıktan sonra daha yavaş yedi. TMJ ağrısı yaşayan hastaların da yiyeceklerini çiğnemeleri daha uzun sürer ve TMJ ağrısı44-46azaldığında döngü uzunluğu kısalır. TMJ ağrısı mevcut olduğunda yemek süresinin uzamasının, operasyonel olarak nosceptive davranış olarak tanımlanan bir “koruma davranışı” olması beklenir47.

Yemek süresi, erkek ve dişi sıçanlarda 19 güne kadar ve erkek farelerde 6 güne kadar (test edilen en uzun süre) noninvaziv bir yöntem kullanarak TMJ nociception’ı ölçer ve nosiception38-41’inbiyolojik belirteci olarak tanımlanabilir. Yemek süresinin noseptif yanıtları ölçtüğünü desteklemek için, hayvanın yemek süresinin normal38.40,41’edönmesine neden olan farmakolojik müdahale ile nosiception azaltılabilir. Bu aynı zamanda noseptif nöronlar kapsaisin kullanılarak tahrip edildiğinde de doğrulandı; sinir yıkımından sonra, CFA’nın TMJ 40’a enjekte edilmesinden sonra hayvanların yemek süresi artırılmış değildir.

Aşağıda, yemek süresi verilerinin nasıl eldeılacağı ve istatistiksel olarak analizılacağına ilişkin protokol verilmiştir.

Protocol

Bu modelde sıçanlara veya farelere yiyecek ve su reklam libitumverildi. Texas A&M Üniversitesi Baylor Diş Hekimliği Koleji Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tüm deneysel protokolleri onayladı. Aşağıdaki özel ayarlar italik olarak gösterilmiştir ve özellikle sıçan TMJ artrit modeli için kullanılır. Fareler de bu modelde kullanılabilir ve alternatif diş ağrısı ve miyojenik orofasiyal ağrı hayvan modelleri de kullanılabilir42,43. 1. Yazılı…

Representative Results

Yemek süresi orofasiyal ağrının davranışsal bir korelasyondur ve TMJ artriti (Şekil 2) ve diş çürüğü olan hayvanlara yemek süresi ölçümleri uygulanmıştır (Şekil 3). Bir deneyde, sıçanlar yüksek 250 mg CFA dozu uyguladıktan sonra TMJ artriti vardı ve bu tedavi 19 gün boyunca yemek süresinde önemli bir artışa neden oldu(Şekil 2). Her TMJ eklemine enjekte edilen daha düşük doz cfa (10 mg) sadece 2-3 gün boyunca yemek süresinde daha küç…

Discussion

Orofasiyal ağrılı TMJ hastaları, çiğneme süresinin artmasıyla ağrıyı artırdı, böylece çiğneme döngüsü bireyin45,53-56çiğneme süresi kadar uzar. Davranışsal testimiz, yemek süresini ölçerken sıçanlarda ve farelerde benzer testlere izin verir39. Yakın zamanda yayınlanmamış bir çalışma, von Frey filament testinin yemek süresi ölçümlerinden daha fazla hassasiyete sahip olduğunu ve daha uzun bir süre için önemli bir değişiklik gösterdiğini, ancak von Frey f…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

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

References

  1. Khan, A., Hargreaves, K. M. Animal models of orofacial pain. Methods Mol. Biol. 617, 93-104 (2010).
  2. Fried, K., Sessle, B. J., Devor, M. The paradox of pain from tooth pulp: low-threshold #34;algoneurons#34;. Pain. 152, 2685-2689 (2011).
  3. Vos, B. P., Strassman, A. M., Maciewicz, R. J. Behavioral evidence of trigeminal neuropathic pain following chronic constriction injury to the rat’s infraorbital nerve. J. Neurosci. 14, 2708-2723 (1994).
  4. Roveroni, R. C., Parada, C. A., Cecilia, M., Veiga, F. A., Tambeli, C. H. Development of a behavioral model of TMJ pain in rats: the TMJ formalin test. Pain. 94, 185-191 (2001).
  5. Botelho, A. P., Gameiro, G. H., Tuma, C. E., Marcondes, F. K., deArruda Veiga, M. C. The effects of acute restraint stress on nociceptive responses evoked by the injection of formalin into the temporomandibular joint of female rats. Stress. 13, 269-275 (2010).
  6. Fischer, L., Arthuri, M. T., Torres-Chavez, K. E., Tambeli, C. H. Contribution of endogenous opioids to gonadal hormones-induced temporomandibular joint antinociception. Behav. Neurosci. 123, 1129-1140 (2009).
  7. Multon, S., et al. Lack of estrogen increases pain in the trigeminal formalin model: a behavioural and immunocytochemical study of transgenic ArKO mice. Pain. 114, 257-265 (2005).
  8. Nag, S., Mokha, S. S. Testosterone is essential for alpha(2)-adrenoceptor-induced antinociception in the trigeminal region of the male rat. Neurosci. Lett. 467, 48-52 (2009).
  9. Cairns, B. E., Sim, Y., Bereiter, D. A., Sessle, B. J., Hu, J. W. Influence of sex on reflex jaw muscle activity evoked from the rat temporomandibular joint. Brain Res. 957, 338-344 (2002).
  10. Schutz, T. C., Andersen, M. L., Silva, A., Tufik, S. Distinct gender-related sleep pattern in an acute model of TMJ pain. J. Dent. Res. 88, 471-476 (2009).
  11. Chattipakorn, S. C., Sigurdsson, A., Light, A. R., Narhi, M., Maixner, W. Trigeminal c-Fos expression and behavioral responses to pulpal inflammation in ferrets. Pain. 99, 61-69 (2002).
  12. Roveroni, R. C., Parada, C. A., Cecilia, M., Veiga, F. A., Tambeli, C. H. Development of a behavioral model of TMJ pain in rats: the TMJ formalin test. Pain. 94, 185-191 (2001).
  13. Chidiac, J. J., et al. Nociceptive behaviour induced by dental application of irritants to rat incisors: a new model for tooth inflammatory pain. Eur. J. Pain. 6, 55-67 (2002).
  14. Chudler, E. H., Byers, M. R. Behavioural responses following tooth injury in rats. Arch. Oral Biol. 50, 333-340 (2005).
  15. Suarez-Roca, H., Quintero, L., Arcaya, J. L., Maixner, W., Rao, S. G. Stress-induced muscle and cutaneous hyperalgesia: differential effect of milnacipran. Physiol. Behav. 88, 82-87 (2006).
  16. Quintero, L., et al. Repeated swim stress increases pain-induced expression of c-Fos in the rat lumbar cord. Brain Res. 965, 259-268 (2003).
  17. Bodnar, R. J., Kordower, J. H., Wallace, M. M., Tamir, H. Stress and morphine analgesia: alterations following p-chlorophenylalanine. Pharmacol. Biochem. Behav. 14, 645-651 (1981).
  18. Von, K. M., Dworkin, S. F., Le, R. L., Kruger, A. An epidemiologic comparison of pain complaints. Pain. 32, 173-183 (1988).
  19. Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nat. Methods. 7, 447-449 (2010).
  20. Yamazaki, Y., Ren, K., Shimada, M., Iwata, K. Modulation of paratrigeminal nociceptive neurons following temporomandibular joint inflammation in rats. Exp. Neurol. 214, 209-218 (2008).
  21. Liverman, C. S., Brown, J. W., Sandhir, R., McCarson, K. E., Berman, N. E. Role of the oestrogen receptors GPR30 and ERalpha in peripheral sensitization: relevance to trigeminal pain disorders in women. Cephalalgia. 29, 729-741 (2009).
  22. Liverman, C. S., et al. Oestrogen increases nociception through ERK activation in the trigeminal ganglion: evidence for a peripheral mechanism of allodynia. Cephalalgia. 29, 520-531 (2009).
  23. Mason, P., Strassman, A., Maciewicz, R. Is the jaw-opening reflex a valid model of pain. Brain Res. 357, 137-146 (1985).
  24. Rajaona, J., Dallel, R., Woda, A. Is electrical stimulation of the rat incisor an appropriate experimental nociceptive stimulus. Exp. Neurol. 93, 291-299 (1986).
  25. Sunakawa, M., Chiang, C. Y., Sessle, B. J., Hu, J. W. Jaw electromyographic activity induced by the application of algesic chemicals to the rat tooth pulp. Pain. 80, 493-501 (1999).
  26. Boucher, Y., Pollin, B., Azerad, J. Microinfusions of excitatory amino acid antagonists into the trigeminal sensory complex antagonize the jaw opening reflex in freely moving rats. Brain Res. 614, 155-163 (1993).
  27. Khan, J., et al. Bite force and pattern measurements for dental pain assessment in the rat. Neurosci. Lett. 447, 175-178 (2008).
  28. Foong, F. W., Satoh, M., Takagi, H. A newly devised reliable method for evaluating analgesic potencies of drugs on trigeminal pain. J. Pharmacol. Methods. 7, 271-278 (1982).
  29. Khan, A. A., et al. Measurement of mechanical allodynia and local anesthetic efficacy in patients with irreversible pulpitis and acute periradicular periodontitis. J. Endod. 33, 796-799 (2007).
  30. Khan, A. A., et al. The development of a diagnostic instrument for the measurement of mechanical allodynia. J. Endod. 33, 663-666 (2007).
  31. Khan, J., et al. Bite force and pattern measurements for dental pain assessment in the rat. Neurosci. Lett. 447, 175-178 (2008).
  32. Neubert, J. K., et al. Use of a novel thermal operant behavioral assay for characterization of orofacial pain sensitivity. Pain. 116, 386-395 (2005).
  33. Neubert, J. K., et al. Differentiation between capsaicin-induced allodynia and hyperalgesia using a thermal operant assay. Behav. Brain Res. 170, 308-315 (2006).
  34. Neubert, J. K., et al. Characterization of mouse orofacial pain and the effects of lesioning TRPV1-expressing neurons on operant behavior. Mol. Pain. 4, 43 (2008).
  35. Rossi, H. L., Vierck, C. J., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Characterization of cold sensitivity and thermal preference using an operant orofacial assay. Mol. Pain. 2 (37), (2006).
  36. Nolan, T. A., Hester, J., Bokrand-Donatelli, Y., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Adaptation of a novel operant orofacial testing system to characterize both mechanical and thermal pain. Behav. Brain. Res. , (2010).
  37. Dolan, J. C., Lam, D. K., Achdjian, S. H., Schmidt, B. L. The dolognawmeter: a novel instrument and assay to quantify nociception in rodent models of orofacial pain. J. Neurosci. Methods. 187, 207-215 (2010).
  38. Kerins, C., Carlson, D., McIntosh, J., Bellinger, L. A role for cyclooxygenase II inhibitors in modulating temporomandibular joint inflammation from a meal pattern analysis perspective. J. Oral Maxillofac. Surg. 62, 989-995 (2004).
  39. Kramer, P. R., Kerins, C. A., Schneiderman, E., Bellinger, L. L. Measuring persistent temporomandibular joint nociception in rats and two mice strains. Physiol. Behav. 99, 669-678 (2010).
  40. Bellinger, L. L., et al. Capsaicin sensitive neurons role in the inflamed TMJ acute nociceptive response of female and male rats. Physiol. Behav. 90, 782-789 (2007).
  41. Kerins, C. A., Spears, R., Bellinger, L. L., Hutchins, B. The prospective use of COX-2 inhibitors for the treatment of temporomandibular joint inflammatory disorders. Int. J. Immunopathol. Pharmacol. 16, 1-9 (2003).
  42. Kramer, P. R., He, J., Puri, J., Bellinger, L. L. A Non-invasive Model for Measuring Nociception after Tooth Pulp Exposure. J. Dent. Res. 91, 883-887 (2012).
  43. Kramer, P. R., Bellinger, L. L. Reduced GABA receptor alpha6 expression in the trigeminal ganglion enhanced myofascial nociceptive response. 신경과학. 245C, 1-11 (2013).
  44. Hansdottir, R., Bakke, M. Joint tenderness, jaw opening, chewing velocity, and bite force in patients with temporomandibular joint pain and matched healthy control subjects. J. Orofac. Pain. 18, 108-113 (2004).
  45. Bakke, M., Hansdottir, R. Mandibular function in patients with temporomandibular joint pain: a 3-year follow-up. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. Endod. 106, 227-234 (2008).
  46. Pereira, L. J., Steenks, M. H., de, W. A., Speksnijder, C. M., van Der, B. A. Masticatory function in subacute TMD patients before and after treatment. J. Oral Rehabil. 36, 391-402 (2009).
  47. Sternberg, W. F., Wachterman, M. W., Fillingim, R. B. Ch. 7 Sex, Gender and Pain. Progress in pain research and management. 17, 71-88 (2000).
  48. Castonguay, T. W., Kaiser, L. L., Stern, J. S. Meal pattern analysis: artifacts, assumptions and implications. Brain Res. Bull. 17, 439-443 (1986).
  49. Kerins, C. A., et al. Specificity of meal pattern analysis as an animal model of dermining temporomandibular joint inflammation/pain. Int. J. Oral Maxiollofac. Surg. 34, 425-431 (2005).
  50. Guan, G., Kerins, C. C., Bellinger, L. L., Kramer, P. R. Estrogenic effect on swelling and monocytic receptor expression in an arthritic temporomandibular joint model. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 97, 241-250 (2005).
  51. Kramer, P. R., Bellinger, L. L. The effects of cycling levels of 17β-estradiol and progesterone on the magnitude of temporomandibular joint-induced nociception. Endocrinology. 150, 3680-3689 (2009).
  52. Kerins, C. A., Carlson, D. S., McIntosh, J. E., Bellinger, L. L. Meal pattern changes associated with temporomandibular joint inflammation/pain in rats; analgesic effects. Pharmacol. Biochem. Behav. 75, 181-189 (2003).
  53. Gavish, A., et al. Experimental chewing in myofascial pain patients. J. Orofac. Pain. 16, 22-28 (2002).
  54. Karibe, H., Goddard, G., Gear, R. W. Sex differences in masticatory muscle pain after chewing. J. Dent. Res. 82, 112-116 (2003).
  55. Stegenga, B., de Bont, L. G., Boering, G. Temporomandibular joint pain assessment. J. Orofac. Pain. 7, 23-37 (1993).
  56. Dao, T. T., Lund, J. P., Lavigne, G. J. Pain responses to experimental chewing in myofascial pain patients. J. Dent. Res. 73, 1163-1167 (1994).
  57. Guo, W., et al. Long lasting pain hypersensitivity following ligation of the tendon of the masseter muscle in rats: a model of myogenic orofacial. 6, 40 (2010).
check_url/kr/50745?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Kramer, P. R., Bellinger, L. L. Meal Duration as a Measure of Orofacial Nociceptive Responses in Rodents. J. Vis. Exp. (83), e50745, doi:10.3791/50745 (2014).

View Video