Analisi automatizzata di andatura in topi con lesione da costrizione cronica
Summary
La valutazione precisa della risposta di dolore in un modello animale neuropatico è fondamentale per studiare la fisiopatologia di malattie dolore e sviluppare nuovi analgesici. Presentiamo un metodo sensibile e oggettivo per determinare la funzione sensoriale del roditore posteriore della zampa di un sistema di analisi automatizzata di andatura.
Abstract
Il test di von Frey è un metodo classico che è stato ampiamente utilizzato per esaminare la funzione sensoriale degli animali di dolore neuropatico. Tuttavia, essa ha alcuni svantaggi come dati soggettivi e il requisito di uno sperimentatore qualificato, con esperienza. Ad oggi, una varietà di modifiche hanno migliorato il metodo di von Frey, ma ha ancora alcuni limiti. I rapporti recenti hanno suggerito che l’analisi di andatura produce dati più accurati e oggettivi dagli animali neuropatici. Questo protocollo viene illustrato come eseguire l’analisi automatizzata di andatura per determinare il grado di dolore neuropatico nei topi. Dopo diversi giorni di acclimatazione, i topi sono stati permessi camminare liberamente il piano di vetro per illuminare le impronte. Allora, quantificazione delle impronte e andatura sono stati effettuati attraverso video clip con analisi automatica dei vari parametri a piedi, come zona di zampa stampa, swing tempo, angolo di zampa, ecc.
Lo scopo principale di questo studio è di descrivere la metodologia di analisi automatizzata di andatura e brevemente confrontarlo con i dati della prova sensoriale classica utilizzando filamento di von Frey.
Introduction
Alterazioni patologiche del sistema nervoso indotto da disfunzione metabolica, infiammazione, infezione, trauma, ischemia, o malattia autoimmune occasionalmente provocare dolore neuropatico, che è definito come un dolore derivanti come conseguenza diretta di una lesione o malattia che interessano il sistema somatosensoriale1. Il dolore neuropatico è solito insopportabile e purtroppo, analgesici convenzionali generalmente non producono sufficiente dolore sollievo2. Delle principali caratteristiche del dolore neuropatico contiene spontanei ed evocato da stimolazione dolori (cioè, allodinia e iperalgesia). Allodynia è una risposta nocicettiva che si verifica a stimoli normalmente non doloroso, come tocco leggero o stimolazione calda. Iperalgesia indica una risposta avanzata dolore a stimoli nocivi di meccanica e/o termica3. Anche se questi due sintomi sia criticamente compromettere la qualità della vita del paziente, allodinia meccanica evocata dalla stimolazione tattile delicata è il sintomo più aggravante perché contatto soffice è difficile da evitare nella vita quotidiana.
Per studiare il meccanismo sottostante e nuovi analgesici per il trattamento del dolore neuropatico, la misura precisa della risposta dolore è essenziale. Numerosi modelli animali di dolore neuropatico hanno sviluppato risposte nocicettive su hind zampa zona a causa della sua elevata accessibilità4,5,6,7. Così, la maggior parte delle valutazioni di risposta di dolore sono stata effettuata sulla superficie plantare o dorsale della zampa posteriore mediante l’applicazione di stimoli meccanici utilizzando strumenti speciali, come filamenti di von Frey. Uno del metodo più frequentemente usato è il su e giù metodo descritto da Dixon8 e la successiva modifica versioni9,10. Tuttavia, gli sperimentatori molto qualificati, esperti sono necessari per eseguire il test di von Frey e i risultati possono essere soggettivi.
Il sistema di analisi automatizzata di andatura può indagare disturbi neurologici e neuromuscolari misurando vari parametri di camminare liberamente commoventi roditori. In una varietà di modelli animali di lesione del nervo, il grado di nocicezione e l’effetto antinocicettivo di parecchi trattamenti può essere valutati senza l’aggiunta di un dolore stimolazione11,12,13, 14. questo sistema di analisi in grado di rilevare i parametri statici e dinamici di andatura, come: zampa stampa area (area di stampa completa zampa che entra in contatto con il pavimento), paw intensità (l’intensità media della zona come contattare zampa), (la lunghezza della falcata atteggiamento di distanza tra successivi posizionamenti della zampa stessa), fase (la durata del contatto con il terreno per una sola zampa posteriore), sequenza di passi (l’ordine in cui i quattro zampe sono collocati al piano), (la durata della fase dinamica) e velocità (calcolata di rotazione dalla lunghezza della falcata swing durata ed espressi in pixel al secondo). Questo documento viene illustrato l’utilizzo di un sistema di analisi e fornisce un breve confronto dei dati con il test di von Frey utilizzando topi costrizione cronica lesioni (CCI).
Protocol
Representative Results
Discussion
Attualmente, la misura di allodinia meccanica utilizzando filamenti di von Frey è il più usato metodo in modelli animali di dolore per dimostrare ipersensibilità tattile. Come modelli animali di dolore neuropatico hanno continuato ad essere sviluppato, la metodologia di valutazione per la funzione sensitiva è stata anche migliorata8,9,10,15. In tali rapporti, è stato suggerito che queste m…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questa ricerca è stata sostenuta da Chungnam National University, Korea Institute di medicina orientale (KIOM) e una sovvenzione della Corea salute tecnologia R & D progetto attraverso Corea salute industria Development Institute (KHIDI), finanziato dal Ministero della salute & Benessere, Repubblica di Corea (concessione numero: HI15C0007).
Materials
| 0.9% Saline | JW Pharmaceutical | N/A | Vehicle for drugs |
| 1ml syringe | BD Plastipak | 300013 | Injecting device |
| 2, 2, 2-tribromoethanol (97% purity) | Sigma | T48402 | Anesthetic |
| 2-methyl-2-buthanol (99% purity) | Sigma | 152463 | Solvent for 2, 2, 2-tribromoethanol |
| Catwalk Automated gait analysis system | Noldus | N/A | Automatic analysis software of aniaml gait |
| Chromic catgut (4-0 thickness) | AILEE | C442 | Ligature to make chronic constriction injury on the sciatic nerve |
| Gabapentin | Sigma | Y0001280 | Analgeisc, Used as a positive control drug in this study |
| Graefe Forceps | F.S.T | 11051-10 | Surgical instrument |
| Heating Pad | DAESHIN ELECTRONICS | M-303AT | Regulation of body temperature |
| ICR Mouse | Samtaco | N/A | Experimental animal |
| Mersilk (3-0 thickness) | ETHICON | W598H | Suture material for surgical closure of skin |
| Micro-Mosquito | F.S.T | 13010-12 | Surgical instrument |
| Micro-scissors | F.S.T | 14090-09 | Surgical instrument |
| Needle holder | F.S.T | 12002-12 | Surgical instrument |
| Povidone Iodine | Firson | N/A | Disinfectant to prevent infection after surgery |
| Scalpel blade | F.S.T | 10010-00 (#10) | Surgical instrument to make an incision |
| Scalpel handle | F.S.T | 10003-12 (#3) | Surgical instrument to make an incision |
| Von-Frey filaments | North Coast | NC12775-99 | Measurement device to test sensory function for mechanical stimulation |
References
- Loeser, J. D., Treede, R. D. The Kyoto protocol of IASP Basic Pain Terminology. Pain. 137 (3), 473-477 (2008).
- Colloca, L., et al. Neuropathic pain. Nat Rev Dis Primers. 3, 17002 (2017).
- Vranken, J. H. Mechanisms and treatment of neuropathic pain. Cent Nerv Syst Agents Med Chem. 9 (1), 71-78 (2009).
- DeLeo, J. A., et al. Characterization of a neuropathic pain model: sciatic cryoneurolysis in the rat. Pain. 56 (1), 9-16 (1994).
- Kim, S. H., Chung, J. M. An experimental model for peripheral neuropathy produced by segmental spinal nerve ligation in the rat. Pain. 50 (3), 355-363 (1992).
- Seltzer, Z., Dubner, R., Shir, Y. A novel behavioral model of neuropathic pain disorders produced in rats by partial sciatic nerve injury. Pain. 43 (2), 205-218 (1990).
- Bennett, G. J., Xie, Y. K. A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man. Pain. 33 (1), 87-107 (1988).
- Dixon, W. J. Efficient analysis of experimental observations. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 20, 441-462 (1980).
- Bonin, R. P., Bories, C., De Koninck, Y. A simplified up-down method (SUDO) for measuring mechanical nociception in rodents using von Frey filaments. Mol Pain. 10, 26 (2014).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. J Neurosci Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Chen, H., Du, J., Zhang, Y., Barnes, K., Jia, X. Establishing a Reliable Gait Evaluation Method for Rodent Studies. J Neurosci Methods. , (2017).
- Kang, D. W., et al. Antinociceptive Profile of Levo-tetrahydropalmatine in Acute and Chronic Pain Mice Models: Role of spinal sigma-1 receptor. Sci Rep. 6, 37850 (2016).
- Huehnchen, P., Boehmerle, W., Endres, M. Assessment of paclitaxel induced sensory polyneuropathy with "Catwalk" automated gait analysis in mice. PLoS One. 8 (10), e76772 (2013).
- Vrinten, D. H., Hamers, F. F. ‘CatWalk’ automated quantitative gait analysis as a novel method to assess mechanical allodynia in the rat; a comparison with von Frey testing. Pain. 102 (1-2), 203-209 (2003).
- Martinov, T., Mack, M., Sykes, A., Chatterjea, D. Measuring changes in tactile sensitivity in the hind paw of mice using an electronic von Frey apparatus. J Vis Exp. (82), e51212 (2013).
- Ferland, C. E., Laverty, S., Beaudry, F., Vachon, P. Gait analysis and pain response of two rodent models of osteoarthritis. Pharmacol Biochem Behav. 97 (3), 603-610 (2011).
- Mogil, J. S., et al. Hypolocomotion, asymmetrically directed behaviors (licking, lifting, flinching, and shaking) and dynamic weight bearing (gait) changes are not measures of neuropathic pain in mice. Mol Pain. 6, 34 (2010).
- Ferreira-Gomes, J., Adaes, S., Castro-Lopes, J. M. Assessment of movement-evoked pain in osteoarthritis by the knee-bend and CatWalk tests: a clinically relevant study. J Pain. 9 (10), 945-954 (2008).
