שיטה פשוטה וזולה לקביעה קרה רגישות והסתגלות בעכברים

Summary

The Cold Plantar Assay (CPA) measures cold responsiveness between 30 °C and 5 °C, and can also measure cold adaptation. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.

Abstract

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life. The cold plantar assay allows the objective and inexpensive assessment of cold sensitivity in mice, and can quantify both analgesia and hypersensitivity. Mice are acclimated on a glass plate, and a compressed dry ice pellet is held against the glass surface underneath the hindpaw. The latency to withdrawal from the cooling glass is used as a measure of cold sensitivity.

Cold sensation is also important for survival in regions with seasonal temperature shifts, and in order to maintain sensitivity animals must be able to adjust their thermal response thresholds to match the ambient temperature. The Cold Plantar Assay (CPA) also allows the study of adaptation to changes in ambient temperature by testing the cold sensitivity of mice at temperatures ranging from 30 °C to 5 °C. Mice are acclimated as described above, but the glass plate is cooled to the desired starting temperature using aluminum boxes (or aluminum foil packets) filled with hot water, wet ice, or dry ice. The temperature of the plate is measured at the center using a filament T-type thermocouple probe. Once the plate has reached the desired starting temperature, the animals are tested as described above.

This assay allows testing of mice at temperatures ranging from innocuous to noxious. The CPA yields unambiguous and consistent behavioral responses in uninjured mice and can be used to quantify both hypersensitivity and analgesia. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.

Introduction

מדידת היענות קרה במכרסמים היא חשובה לשיפור הבנתנו את המנגנונים האפשריים של רגישות קרה בבני אדם תחת שני תנאים נורמלים ופתולוגיים. קר Plantar Assay (CPA), שפותח במקור לפני מספר שנות ^1, נועדה ליצור תגובות לשחזור, חד-משמעיות עכבריות התנהגות לגירוי קר נשא בRT. יותר שיפורים האחרונים של assay זה אפשרו את המדידה לשחזור של רגישות קרה במגוון רחב של טמפרטורות ^2. שני הגרסאות גם נועדו להיות יחסית תפוקה גבוהה, וזול לשימוש.

התקדמות רבה נעשה בהבנת המנגנונים של רגישות קרה באמצעות שיטות התנהגותיות אחרות. שיטה אחת היא מבחן אידוי אצטון, הכולל מספיג או ריסוס אצטון על כפת העכבר ומדידת משך זמן שמבלה העכבר מצליף ^3,4 הכפה. לרוע המזל,התגובות לאידוי אצטון הם מבולבלות על ידי התחושה הרטובה והריח של אצטון. כמו כן, הגירוי הקר שחל במבחן אידוי אצטון יכול להשתנות בהתאם לכמות של אצטון מיושם, וקשה לכמת. לבסוף, יש לי עכברים ללא כל פגע תגובות מינימליות לאצטון בתחילת המחקר, מה שהופך את זה אי אפשר למדוד שיכוך כאבים בהיעדר רגישות יתר בשיטה זו.

נוסף assay הקלאסי לתגובות קרות הוא assay קפיצי זנב, שבו זמן האחזור לנסיגה נמדד לאחר הזנב הוא שקוע ^ב5,6 מים קרים. בעוד התגובות התנהגותיות בassay זה הן חד משמעיות וassay מודד תגובות לטמפרטורה מסוימת, בעלי החיים חייבים להיות מרוסנים במהלך בדיקה, אשר יכולה לשנות את היענות קרה באמצעות מנגנוני מתח מושרה היטב תיארו משכך כאבים ^7.

כלי נוסף נפוץ הוא מבחן הצלחת הקר, המודד את ההתנהגותתגובות של עכברים אחרי שהם מונחים על צלחת מקורר פלטייה ^8-10. בעוד כלי זה מספק מידע על תגובות של בעלי חיים בטמפרטורות מסוימות, יש לו גם נעשה שימוש לא עקבי; קבוצות שונות מדדו סוגים שונים של תגובות הכוללים מספר הקפיצות ^8,11, חביון התגובה הראשונה ^{8,11- 13,} ומספר הכפה מרים ^11,13,14 עם תוצאות שונות מאוד. Assay הצלחת הקר הוא גם תפוקה נמוכה יחסית כמו שרק חיה אחת יכול להיבדק בכל פעם, וזה דורש מכשיר פלטייה יקר ושביר.

מבחן העדפת טמפרטורת 2-הצלחת הוא נגזר נפוץ של מבחן הצלחת הקרה שמודד את הכמות היחסית של זמן שבעלי חיים להוציא על 2 צלחות מחוברות של טמפרטורות שונות ^{9,15- 17.} assay הנפוץ דומה נוסף הוא assay שיפוע התרמית, שבו כמות הזמן שמבלים עכברים באזורי טמפרטורה שוניםהנע בין 5 ° C ו -45 ° C על צלחת מתכת ארוכה נמדד ^16. בעוד מבחני אלה מאפשרים השוואה של טמפרטורות, לא ברור אם ההתנהגות מייצגת סלידת טמפרטורה או להעדפת טמפרטורה.

לבסוף, assay הצלחת קרה הדינמי נעשה שימוש כדי למדוד כמה עכברים להגיב לשינויים בטמפרטורות הסביבה ^18. שיטה זו כוללת הצבת עכברים במכשיר פלטייה RT וramping אותו עד 1 ° C תוך מדידה כמה העכברים לקפוץ או ללקק את כפותיהם בטמפרטורות צלחת שונות. אמנם זה בוחן כיצד עכברים להסתגל לסביבת קירור, הוא אינו מספק דרך לבדוק כמה עכברים להגיב לגירוי קר בהגדרה של טמפרטורת סביבה קרירה. בנוסף, הוא דורש ציוד יקר לביצוע ואינו מספק דרך להסתגל לעכברי ציוד הבדיקה לפני מדידת הרגישות הקרה שלהם.

כדי להשלים את מבחני האלה, רו"ח בדיקות acclimaתגובות טד לגירוי קור מוגדר היטב במגוון רחב של תחומי טמפרטורה, או בתהליך של הסתגלות לטמפרטורות סביבה קרה. זה יכול לבדוק עד 14 עכברים בכל פעם עם המנגנון הנוכחי שלנו, עם הפוטנציאל להיות scaled עד בזול לבדיקת תפוקה גבוהה.

Protocol

כל פרוטוקולי העכבר היו בהתאם למכונים לאומי לבריאות הנחיות ואושרו על ידי ועדת בעלי החיים הלימודים של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון (סנט לואיס, מיזורי). 1. הכנת צלחת הבדיקה ומארזים <li style=";text-align:right;…

Representative Results

התגובות התנהגותיות שהושרו מעכברים מתחילים ב 30 מעלות צלזיוס, 23 ° C, 17 ° C, ו- 12 ° C הן (איור 4 א) 20 לשחזור מאוד. על מנת למדוד את הגירוי הקר המופק תחת hindpaw, עכברים מורדמים עם קטמין / xylazine / קוקטייל acepromazine וכפותיהם הובטחו על הזכוכית על גבי תרמי נימה T-הסוג (איור 4…

Discussion

The CPA can be used to assess cold sensitivity and cold adaptation in mice. It provides an affordable, efficient way to measure cold responses in unrestrained, acclimated animals at a wide variety of temperature ranges. It also provides an unambiguous behavioral response with an easily quantified and analyzed output variable. It has already been used to assess changes in cold sensitivity induced by inflammation¹, neuropathic injury¹, analgesics¹, genetic knockouts²⁰, and ge…

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
T-type thermocouple probe	Physitemp	IT-24p	Used to measure the surface temperature of the glass (http://www.physitemp.com/products/probesandwire/)
Glass plate	Local glass company (in St. Louis, Stemmerich Inc)	N/A	We use pyrex glass (borosilicate float). Our lab generally uses 1/4'', but 3/16'' and 1/8'' are also useful
Thermal Data logger	Extech	EA15	Thermologger to keep track of glass temperature (http://www.extech.com/instruments/product.asp?catid=64&prodid=408)
3mL Syringe	BD	309657	The top is cut off, and dry ice is compressed in the syringe to generate a cold probe
Computer	If using Extech logger, any Pcwill work	N/A
Aluminum boxes	Washington University in St. Louis machine shop	N/A	boxes are 3' long, 4.5'' wide, and 3'' tall with a sealed lid.  There is a 1/2'' hole drilled into one short side of each box, near the bottom. These holes are filled with rubber stopcocks when the boxes are filled with wet ice or hot water.
Heated water circulator	VWR		Any water circulator model with a pump will work
21 gauge needle	BD	305165	The exact needle size is not important
Hand timer	N/A		Any hand timer will work
Mirror	N/A		Any flat mirror will work