Måltid varighed som et mål for Orofacial Nociceptive Svar hos gnavere

Summary

En forlængelse i måltidets varighed repræsenterer orofacial nociceptive adfærd hos gnavere svarende til bevogtning adfærd hos mennesker med orofacial smerte. Spise er en adfærd, der kræver ingen uddannelse eller dyr manipulation, kræver kortikale deltagelse, og konkurrerer ikke med andre eksperimentelt induceret adfærd, der adskiller denne analyse fra alternative refleks eller operant målinger.

Abstract

En forlængelse i måltidets varighed kan bruges til at måle en stigning i orofacial mekanisk hyperalgesi, der har ligheder med bevogtning adfærd hos mennesker med orofacial smerte. For at måle måltidets varighed holdes uhæmmede rotter kontinuerligt i lyd svækkede, edb-fodringsmoduler i dage til uger for at registrere fodringsadfærd. Disse lyd-svækkede kamre er udstyret med chow pellet dispensere. Dispenseren har et pellettrug med en fotobjælke placeret i bunden af truget, og når en gnaver fjerner en pellet fra fødertruget, blokeres denne stråle ikke længere, hvilket signalerer, at computeren skal tabe en anden pellet. Computeren registrerer dato og klokkeslæt, hvor pellets blev taget fra truget, og ud fra disse data kan eksperimentatoren beregne måltidsparametrene. Ved beregningen af måltidsparametrene blev et måltid defineret på grundlag af tidligere arbejde og blev fastsat til 10 min(med andre ord, når dyret ikke spiser i 10 minutter, der ville være enden på dyrets måltid), blev minimumsmelsstørrelsen også fastsat til 3 pellets. Måltidets varighed, måltidsnummer, fødeindtagelse, måltidsstørrelse og interval mellem måltiderne kan derefter beregnes af softwaren i enhver periode, som operatøren ønsker. Af de fodringsparametre, der kan beregnes, har det vist sig, at måltidets varighed er en kontinuerlig ikke-invasiv biologisk markør for orofacial nociception hos hanrotter og mus og hunrotter. Måltidsvarighedsmålinger er kvantitative, kræver ingen træning eller dyremanipulation, kræver kortikal deltagelse og konkurrerer ikke med anden eksperimentelt induceret adfærd. Disse faktorer adskiller denne analyse fra andre opera- eller refleksmetoder til registrering eller af en væsentlig undtagelse.

Introduction

Dyremodeller er blevet brugt til at studere smerter og nociception forbundet med orofacial skade og eller^{betændelse 1,2}, men mangel på passende dyremodeller resulterer i en ufuldstændig forståelse af mekanismerne. Selvom de nuværende modeller hjælper os med at forstå forskellige mekanismer, der er involveret i akutte og kroniske orofaciale smerter, er der styrker og svagheder ved disse dyremodeller.

Mange modeller måler adfærdsmæssige nociceptive svar for korte varigheder. Ansigtspleje er en kendt adfærdsmæssig reaktion efter indsnævring af ansigtsnerver³. Andre undersøgelser målte ansigts gnide med ipsilateral forgrunden eller bagben, samt flinching af hovedet efter administration af formalin injektioner i temporomandibular fælles (TMJ) eller læbe^4-7. Hoved tilbagetrækning latencies er en anden model til måling nociceptive adfærd, hvor en modificeret hale svirp analgesi meter bruges til at kvantificere nociceptive respons(dvs. hoved tilbagetrækning) efter påføring af varme til barberet vibrissae pad af en rotte⁸. Digastrisk og massør muskel aktivitet er også blevet registreret som et korrelere af smerte efter glutamat injektioner i TMJ⁹. En anden undersøgelse har målt ændringer i søvnparametre for at vurdere nociceptive reaktioner hos mandlige og kvindelige rotter med en betændt TMJ, disse parametre omfattede søvnventetid, hurtig øjenbevægelse (REM), procentdel af ikke-REM-søvn og procentdel af REM-søvn¹⁰. De fleste dyremodeller, der måler adfærdsmæssige nociceptive reaktioner, bruger en kort tidsramme, dvs. minutter til timer om dagen^11-14. Derudover forekommer de fleste dyremodeller test i lysfasen og i et natdyr, som en rotte, kan dette forårsage stress, som kan forvirre de nociceptive resultater^15-18. Ovennævnte assays måler nociceptiv respons under forskellige eller økonomiske forhold, men for kort varighed og kan derfor kun bruges til at studere akutte lidelser. En alternativ analyse har brugt ansigtsudtryk som et mål for nociception af moderat varighed, men denne metode kan være subjektiv¹⁹.

For at evaluere vedvarende eller kronisk orofacial nociception har nogle brugt anvendelsen af en von Frey filament på overfladen af huden til at vurdere mekanisk følsomhed hos dyr, der udsættes for nervesnævring eller^{TMJ-betændelse 3,20}. Liverman et al. 2009 målte abstinensresponser ved hjælp af graduerede monofilamenter efter CFA-injektioner i rotternes massørmuskel ^21,22. Yamazaki et al. 2008 injicerede TMJ med CFA og derefter over 14 dage kvantificeret nociceptiv adfærd til mekanisk eller varme eller kold stimulation anvendes over TMJ regionen. Desværre involverer disse nociceptive adfærdsmæssige assays dyrefastholdelse, som producerer stresshormoner, læring eller alternativ adfærd, der kan forstyrre de målte resultater.

Modeller til at måle nociception i tænderne udnytte kæben åbning refleks, men denne metode kan være upålidelige²³ eller upræcise²⁴. Elektromyografisk aktivitet er blevet brugt til at måle tandnociception²⁵, men denne metode kræver typisk, at dyret er bevidstløst, selvom tandnociception i en undersøgelse blev undersøgt hos frit bevægelige rotter²⁶. I 2008 studerede Khan forholdet mellem tandkredning og masticatorisk funktion ved hjælp af en følsom stammemåler^27, men denne bidvarighedsmodel kræver at fastholde dyret fra normal aktivitet ²⁸. Bite force er et pålideligt mål for tandsmerter hos mennesker, men fordi rotter kræver træning og / eller tilbageholdenhed til at måle bid kraft en kilde til stress er indført, som kan producere resultater med tvivlsom fysiologisk betydning^29-31

Nogle begrænsninger af tilbageholdenhed og stress kan overvindes ved hjælp af en operant design til at vurdere nociceptive adfærd. En operant model bruger undgåelse af en ubehagelig temperatur til at evaluere og karakterisere orofacial nociception^32-35. Denne belønningskonfliktmodel er baseret på en belønning af sødet mælk for at få gnaveren til frivilligt at placere sit ansigt mod en opvarmet eller afkølet termisk sonde^34,36. Testen kræver dog dyretræning, men en styrke af analysen er, at dataene indsamles på en automatiseret måde.

Endnu en dyremodel brugte nociception-induceret gnave dysfunktion som et indeks over orofacial nociception³⁷. Gnaveret er dog begrænset til et rør, og dets eneste flugt er at gnave gennem en dyvel for at afslutte. En fordel ved denne model er, at den måler kæbefunktionen efter akut eller kronisk kæbeskade hos mus. Gnaveret er dog begrænset, hvilket tilføjer en forvirrende alternativ konkurrerende adfærd, dvs. flugt, hvilket ville være stressende og dermed kunne påvirke nociceptionsanalyseresultaterne.

Måltidets varighed er blevet brugt til at måle nociception hos dyr med TMJ^{arthritis 38-41}, tandmasseeksponering⁴²og muskelskader⁴³. En gnaver, der oplevede orofacial nociception spiste langsommere efter dyret indledte et måltid. Patienter oplever TMJ smerter også tage længere tid at tygge deres mad og cyklus længde forkorter, når TMJ smerter er mindsket^44-46. Forlængelsen af måltidets varighed, når TMJ-smerte er til stede, forventes at være en “bevogtningsadfærd”, operationelt defineret som nociceptiv adfærd⁴⁷.

Måltidets varighed måler TMJ nociception ved hjælp af en ikke-invasiv metode i op til 19 dage hos hanrotter og hunrotter og 6 dage (længste periode testet) hos hanmus og kan beskrives som en biologisk markør for nociception^38-41. Til støtte for, at måltidets varighed måler nociceptive reaktioner, kan nociception reduceres ved farmakologisk intervention, hvilket får dyrets måltids varighed til at vende tilbage til normal^38,40,41. Dette blev også bekræftet, da nociceptive neuroner blev ødelagt ved hjælp af capsaicin; efter nervedestruktion blev dyrenes måltidsvarighed ikke forøget efter injektion af CFA i TMJ 40.

Nedenfor er protokollen om, hvordan man får og statistisk analysere måltid varighed data.

Protocol

I denne model fik rotterne eller musene mad og vand ad libitum. Texas A &M University Baylor College of Dentistry Institutional Animal Care and Use Committee godkendte alle de eksperimentelle protokoller. Nedenfor specifikke indstillinger er vist med kursiv og bruges specielt til rotte TMJ arthritis model. Mus kan også bruges i denne model og alternative tandsmerter og myogen orofacial smerte dyremodeller kan bruges samt42,43. 1. Softwareindstillinger Læg Animal…

Representative Results

Måltidets varighed er et adfærdsmæssigt korrelat af orofacial smerte og måltidsvarighedsmålinger er blevet anvendt på dyr med TMJ arthritis (Figur 2) og huller i tænderne (Figur 3). I et forsøg havde rotter TMJ arthritis efter at have givet en høj 250 mg dosis CFA, og denne behandling fremkaldte en betydelig stigning i måltidets varighed i 19 dage (Figur 2). En lavere dosis CFA (10 mg), der blev injiceret i hvert TMJ-led, medførte en mindre stigning i måltide…

Discussion

TMJ patienter med orofacial smerte rapport øget smerte med øget tygge tid, således at tygge cyklus forlænger jo længere den enkelte har tygget^45,53-56. Vores adfærdsmæssige analyse giver mulighed for lignende test hos rotter og mus, når vi måler måltidsvarighed³⁹. En nylig ikke-offentliggjort undersøgelse antydede, at von Frey filament test havde større følsomhed end måltid varighed målinger, der viser en betydelig ændring i en længere periode, men von Frey filament test kan have en…

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