Urokinase-type plasminogen aktivator-induceret mus rygsmerter model
Summary
Metoder til enkel, hurtig induktion af en rygsmertemodel hos mus tilvejebringes her ved anvendelse af en intraligamentinjektion af urinplasminogenaktivator.
Abstract
En model af vedvarende lændesmerter kan induceres hos mus med den enkle metode, der er beskrevet heri. Trinvise metoder til enkel, hurtig induktion af en vedvarende rygsmertemodel hos mus tilvejebringes her ved anvendelse af en injektion af plasminogenaktivator af urokinase-typen (urokinase), en serinprotease, der findes hos mennesker og andre dyr. Metoden til induktion af vedvarende lændesmerter hos mus involverer en simpel injektion af urokinase langs ledbåndsindsættelsesområdet i lændehvirvelsøjlen. Det urokinase inflammatoriske middel aktiverer plasminogen til plasmin. Typisk kan modellen induceres inden for 10 minutter, og overfølsomheden vedvarer i mindst 8 uger.
Overfølsomhed, gangforstyrrelser og andre standard angst- og depressionslignende foranstaltninger kan testes i den vedvarende model. Rygsmerter er den mest udbredte type smerte. For at forbedre bevidstheden om rygsmerter udnævnte International Association for the Study of Pain (IASP) 2021 til “Global Year about Back Pain” og 2022 til “Global Year for Translating Pain Knowledge to Practice.” En begrænsning af den terapeutiske udvikling af smerteterapi er manglen på egnede modeller til test af vedvarende og kroniske smerter. Funktionerne i denne model er egnede til at teste potentielle behandlinger rettet mod reduktion af rygsmerter og dets hjælpeegenskaber, hvilket bidrager til IASP’s navngivning af 2022 som det globale år for oversættelse af smerteviden til praksis.
Introduction
Lændesmerter er en af de mest almindelige årsager til handicap med 1 ud af 5 mennesker, der lider over hele verden1. På trods af disse bestræbelser anvendes få pålidelige dyremodeller af rygsmerter populært i dyreforsøg på smerteområdet, især hos mus. Tidligere modeller har næsten udelukkende gjort brug af rotter til induktion af kroniske rygsmerter (CBP), såsom dem, der induceres ved injektion af urinplasminogenaktivator (uPA) i lændehvirvelsøjlen 2,3, injektion af nervevækstfaktor (NGF) i trunkmuskulatur4 eller mononatriumiodoacetat (MIA)5 eller interleukin-1beta6 injektion i den intravertebrale disk. Selvfølgelig foretrækkes rotter til disse modeller, hovedsageligt på grund af deres større størrelse og lette adgang til injektion af inflammatoriske midler.
For at være klar findes der musemodeller af rygsmerter, såsom SPARC-null-musemodellen for intervertebral diskdegeneration, der blev brugt i mange år7, men disse er dyrere og tidskrævende at etablere end injektionsbaserede modeller. En nylig museundersøgelse etablerede en model for lændesmerter ved at kombinere NGF-injektion i lændemuskler med lodret kronisk fastholdelsesstress8. I den følgende protokol har vi tilpasset den uPA-inducerede CBP-model fra rotter til mus2. Overfølsomhed etableres inden for 1 uge og vedvarer op til 6-8 uger. Derudover fastslår vi, at mus udvikler angst- og depressionslignende adfærd. I betragtning af forekomsten af rygsmerter og den mere almindelige brug af mus i molekylær smerteforskning, er denne holdbare model let etableret til brug i udviklingen af nye behandlingsstrategier til lindring af rygsmerter.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne model af kroniske rygsmerter er enkel at inducere, og overfølsomhed etableret inden for 1 uge kan vare i op til (og muligvis ud over) 8 uger. Dette giver mulighed for nøjagtig undersøgelse af kronisk smertetilstand i modsætning til andre akutte modeller, der kun varer i en uge eller to. Mens vi viser modellen i mus, kan den uPA-inducerede CBP-model også etableres i rotter2. En fordel ved modellen er, at det langvarige tidsforløb fremkalder udviklingen af angst- og depressionslignende a…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Tilskudsfinansiering blev leveret af NIH HEAL UG3 NS123958. Boligfaciliteterne blev inspiceret og akkrediteret af AAALAC. Dyrene blev anbragt i Animal Resources Center (ARC) opstaldningsfaciliteter, der blev vedligeholdt af laboratoriepersonalet og Division of Laboratory and Animal Resources (DLAR) personale. Procedurerne for adfærdstest er standardmetoder på området som godkendt af American Pain Society og International Association for Study of Pain. Metoden til eutanasi er i overensstemmelse med anbefalingerne fra panelet om eutanasi fra American Veterinary Medical Association.
Materials
| Animals and Consumables | |||
| 70% ethanol | Local Source | ||
| BALB/c mice | Envigo | 20-25 g | |
| Cotton balls | Fisher Scientific | 19-090-702 | |
| Cotton-tipped applicators | Fisher Scientific | 19-062-616 | |
| Isoflurane inhalant anesthetic | MedVet | RXISO-250 | |
| Labeling tape | Fisher Scientific | NGFP7002 | |
| Nitrile exam gloves | Fisher Scientific | ||
| Oxygen tank | Local Source | ||
| Surgical drape, Steri-Drape Utility Sheet, Absorbent Prevention | VWR | 76246-788 | cut into 15 x 15 cm pieces |
| Tygon tubing with 3 mm inner diameter | Grainger | 22XH87 | |
| Equipment | |||
| #11 carbon steel scalpel blades | VWR | 21909-612 | |
| Anesthesia induction chamber | Summit Medical Equipment Company | AS-01-0530-LG | |
| Autoclave | Local Unit | ||
| Biology Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11252-30 | |
| Glass bead sterilizer Germinator 500 | VWR | 102095-946 | |
| IITC Life Sciences Series 8 Model PE34 Hot/Cold Plate Analgesia Meter | IITC | PE34 | |
| Integra Miltex cotton & dressing pliers | Safco Dental Supply | 66-317 | |
| OPTIKA CL31 double arm LED illuminator | New York Microscope Company | OPCL-31 | |
| Plantar Test System with InfraRed Emitter, i. e. Hargreaves Apparatus | Ugo Basile | 37370-001 and 37370-002 | |
| Scalpel Handle No. 3 | VWR | 25607-947 | |
| Small animal heating pad | Valley Vet Supply | 47375 | |
| Student Vannas spring scissors, straight blade | Fine Science Tools | 91500-09 | |
| Table top animal research portable anesthesia workstation “PAM” | Patterson Scientific | AS-01-0007 | |
| Von Frey Filaments | Ugo Basile | 37450-275 |
References
- O’Sullivan, P. B., et al. Back to basics: 10 facts every person should know about back pain. British Journal of Sports Medicine. 54 (12), 698-699 (2020).
- Nauta, H. J., McIlwrath, S. L., Westlund, K. N. Punctate midline myelotomy reduces pain responses in a rat model of lumbar spine pain: evidence that the postsynaptic dorsal column pathway conveys pain from the axial spine. Cureus. 10 (3), 2371 (2018).
- Shuang, F., et al. Establishment of a rat model of lumbar facet joint osteoarthritis using intraarticular injection of urinary plasminogen activator. Scientific Reports. 5 (1), 9828 (2015).
- Reed, N. R., et al. Somatosensory behavioral alterations in a NGF-induced persistent low back pain model. Behavioural Brain Research. 418, 113617 (2022).
- Suh, H. R., Cho, H. -. Y., Han, H. C. Development of a novel model of intervertebral disc degeneration by the intradiscal application of monosodium iodoacetate (MIA) in rat. The Spine Journal. 22 (1), 183-192 (2022).
- Kim, H., Hong, J. Y., Lee, J., Jeon, W. -. J., Ha, I. -. H. IL-1β promotes disc degeneration and inflammation through direct injection of intervertebral disc in a rat lumbar disc herniation model. The Spine Journal. 21 (6), 1031-1041 (2021).
- Millecamps, M., Tajerian, M., Sage, E. H., Stone, L. S. Behavioral signs of chronic back pain in the SPARC-null mouse. Spine. 36 (2), 95-102 (2011).
- La Porta, C., Tappe-Theodor, A. Differential impact of psychological and psychophysical stress on low back pain in mice. Pain. 161 (7), 1442-1458 (2020).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Takao, K., Miyakawa, T. Light/dark transition test for mice. Journal of Visualized Experiments JoVE. (1), e104 (2006).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S., Vetter, I. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- David, D. J., et al. Neurogenesis-dependent and -independent effects of fluoxetine in an animal model of anxiety/depression. Neuron. 62 (4), 479-493 (2009).
- Yalcin, I., et al. A time-dependent history of mood disorders in a murine model of neuropathic pain. Biological Psychiatry. 70 (10), 946-953 (2011).
- Madathil, S. K., et al. Astrocyte-specific overexpression of insulin-like growth factor-1 protects hippocampal neurons and reduces behavioral deficits following traumatic brain injury in mice. PloS One. 8 (6), e67204 (2013).
- Sugimoto, H., Kawakami, K. Low-cost protocol of footprint analysis and hanging box test for mice applied the chronic restraint stress. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (143), e59027 (2019).
- Hassan, S., et al. Identifying chronic low back pain phenotypic domains and characteristics accounting for individual variation: a systematic review. Pain. , (2023).
