Summary

Chirurgie und Verhaltenstests im Tibianeurom-Transpositionsmodell bei Ratten

Published: January 06, 2023
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Summary

Dieses Protokoll beschreibt das Transpositionsmodell des Tibianeuroms, das eine Läsion des Nervus tibialis mit anschließender Transposition des proximalen Nervenendes in eine subkutane prätibiale oder laterale Position beinhaltet. Die Verhaltensdiagnostik von Neuromschmerzen und Plantarhyperalgesie wird mit Hilfe von Von-Frey-Monofilamenten quantifiziert.

Abstract

Die Tibianeuromtransposition (TNT) ist ein Rattenmodell, bei dem die Allodynie an der Stelle des Neuroms (Nervus tibialis) unabhängig von der Allodynie an der Plantaroberfläche der Hinterpfote beurteilt werden kann, die durch den intakten Nervus suralis innerviert wird. Dieses TNT-Modell eignet sich, um Therapien für Neuromschmerzen zu testen, wie z.B. die potenzielle Überlegenheit bestimmter chirurgischer Therapien, die bereits in der Klinik eingesetzt werden, oder um neue Medikamente und deren Wirkung auf beide Schmerzmodalitäten am selben Tier zu bewerten. In diesem Modell wird eine distale Läsion (Neurotmesis) im Nervus tibialis vorgenommen und das proximale Nervenende subkutan und prätibia transponiert und fixiert, um die Beurteilung der Neuromstelle mit einem 15 g Von-Frey-Monofilament zu ermöglichen. Zur Beurteilung der Allodynie über dem Nervus suralis können Von-Frey-Monofilamente über die Up-Down-Methode an der plantaren lateralen Region der Hinterpfote eingesetzt werden. Nach Durchtrennung des Schienbeinnervs entwickelt sich innerhalb von 1 Woche nach der Operation eine mechanische Überempfindlichkeit an der Stelle des Neuroms, die mindestens bis 12 Wochen nach der Operation anhält. Die Allodynie an der sural-innervierten Plantaroberfläche entwickelt sich innerhalb von 3 Wochen nach der Operation im Vergleich zur kontralateralen Extremität. Nach 12 Wochen bildet sich am proximalen Ende des durchtrennten Schienbeinnervs ein Neurom, das durch Streuung und Verwirbelung von Axonen angezeigt wird. Für die TNT-Modelloperation müssen mehrere kritische (mikro-)chirurgische Schritte befolgt werden, und einige chirurgische Übungen unter terminaler Anästhesie werden empfohlen. Im Vergleich zu anderen neuropathischen Schmerzmodellen, wie z.B. dem Modell der verschonten Nervenverletzung, kann die Allodynie über der Neuromstelle unabhängig von der Suralnervenüberempfindlichkeit im TNT-Modell getestet werden. Die Neuromstelle kann jedoch nur an Ratten getestet werden, nicht an Mäusen. Die Tipps und Anweisungen in diesem Protokoll können Forschungsgruppen, die sich mit Schmerzen befassen, dabei helfen, das TNT-Modell erfolgreich in ihrer Einrichtung zu implementieren.

Introduction

Jede Wunde, von einfachen Platzwunden bis hin zur Amputation ganzer Gliedmaßen, wird von unterschiedlichen Graden peripherer Nervenverletzungen begleitet. Eine solche Nervenverletzung kann zur Bildung eines Neuroms führen, einer unorganisierten Verstrickung sprießender Nervenfasern. Neurome werden bei 8 % bis 30 % der Patienten schmerzhaft und beeinträchtigen ihre Lebensqualitäterheblich 1,2,3,4,5. Nach einer Amputation der Gliedmaßen entwickeln sich bei 50 % der Patienten Neuromschmerzen 6,7,8. Zu den berichteten Symptomen gehören Druckempfindlichkeit, spontane Schmerzen, Allodynie, Hyperalgesie und mechanische oder thermische Überempfindlichkeit im innervierten Bereich9. Wenn Neuromschmerzen nicht innerhalb von 1 Jahr angemessen behandelt werden, können sie sich zu einem chronischen Schmerzzustand entwickeln, was zu einer hohen gesellschaftlichen Belastung und den damit verbundenen medizinischen Kosten führt 10,11,12,13,14. Aufgrund der geringen Wirksamkeit der derzeitigen pharmakologischen Interventionen werden Neuromschmerzen bevorzugt durch chirurgische Entfernung des schmerzhaften Neuroms und der Nerv durch verschiedene chirurgische Techniken behandelt, wie in der Literatur beschrieben15. Es ist wichtig zu beachten, dass eine vollständige Schmerzlinderung selten ist, sich die Schmerzen im Laufe der Zeit oft verschlimmern und 40 % der Patienten nicht von der Operation profitieren, was darauf hindeutet, dass neue Behandlungen erforderlich sind 1,16.

Ein standardisiertes Rattenmodell für Neuromschmerzen hilft beim Verständnis der Mechanismen, die Neuromschmerzen verursachen, und kann helfen, neue Behandlungen zu identifizieren oder bestehende, die in der Klinik eingesetzt werden, zu bewerten. Das Modell der Tibianeurom-Transposition (TNT) wurde erstmals 2008 von Dorsi et al.beschrieben 17 und wurde von verschiedenen Forschungsgruppen verwendet18,19,20. Das übergeordnete Ziel dieser Methode ist es, verschiedene Behandlungstechniken für Neuromschmerzen testen zu können. Der Vorteil des Modells gegenüber z.B. dem Modell21 (Schoned Nerve Injury) besteht darin, dass es ermöglicht, Allodynie an der Neuromstelle zu testen. Denn bei dem Modell wird die proximale Nervenendigung des Nervus tibialis in eine subkutane prätibiale Position transponiert, wo sie mit von-Frey-Monofilamenten sondiert werden kann. Darüber hinaus entwickelt sich eine Allodynie an der Plantaroberfläche der Hinterpfote, die durch den intakten Nervus suralis innerviert wird, was unabhängig vom Neuromschmerz beim selben Tier beurteilt werden kann. Dies ähnelt den Symptomen von Neuromschmerzen bei Patienten, bei denen anhaltende neuropathische Schmerzen nach Entfernung eines schmerzhaften Neuroms manchmal durch die benachbarten Nerven verursacht werden22. Darüber hinaus ist die Allodynie über einem durchtrennten Nerv mit einem Neurom eine andere Schmerzmodalität als die Allodynie über den intakten Nachbarnerv. Somit erleichtert dieses Modell die Beurteilung der Wirkung neuer Therapien sowohl auf die Allodynie an der Neuromstelle als auch auf ausgedehntere neuropathische Schmerzen, die in der Plantaroberfläche der Hinterpfote getestet werden. Da die Operationen, die zur Erstellung des TNT-Modells durchgeführt werden, eine Herausforderung darstellen können, wird in diesem Artikel das Verfahren erläutert, um Forscher bei der Implementierung des Modells in ihrer Einrichtung zu unterstützen.

Protocol

Diese Forschung wurde in Übereinstimmung mit dem IVD (Instantie voor Dierenwelzijn Utrecht) und den Richtlinien für Tierversuche, Projektnummer AVD1150020198824, durchgeführt. 1. Von-Frey-Basismessungen Führen Sie vor der Operation Ausgangsmessungen gemäß dem Von-Frey-Testverfahren durch, das unten in Abschnitt 5 und Abschnitt 6 beschrieben wird. 2. Anästhesie und Vorbereitung HINWEIS…

Representative Results

Die Untersuchung an der Stelle des Neuroms zeigte eine erhöhte Sensitivität gegenüber der Anwendung des 15 g von Frey-Monofilaments. Zu Studienbeginn reagierten die Ratten in der Regel auf 10 % bis 15 % (± 13 %) der 25 Anwendungen eines 15 g schweren Monofilaments. Die Ansprechrate stieg 1 Woche nach der TNT-Operation auf 45%-50% (± 24%). Auf der kontralateralen Seite war die Anzahl der Reaktionen nach der Operation ähnlich wie zu Beginn der Operation (Abbildung 2A). Etwa 20% der Ratte…

Discussion

Kritische Schritte im Protokoll
Das TNT-Modell beinhaltet die Durchtrennung des Nervus tibialis und die laterale und subkutane Übertragung auf eine prätibiale Lokalisation, um neben der plantaren Hyperalgesie über dem Nervus suralis auch einen Sensitivitätstest des Neuroms zu ermöglichen. Im TNT-Modell ist es wichtig, dass der Ort des Neuroms für die Forscher sichtbar ist. Daher wird ein Albino-Rattenstamm bevorzugt, da subkutane Nähte durch die Haut leicht sichtbar sind und die Farbe der Naht …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir bedanken uns bei Sabine Versteeg für die Unterstützung bei der Mikrochirurgie und bei Anja van der Sar und Trudy Oosterveld-Romijn vom Gemeenschappelijk Dieren Laboratorium für ihre Hilfe bei der Vorbereitung des Mikroskops und des Operationssaals sowie bei der Betreuung der Tiere.

Diese Forschung wurde von Axogen finanziert.

Materials

Aesthesio Linton Instrumentation 514007 until 514015 0.6 g until 15 g monofilaments
Carprofen Local Veterinary Pharmacy n/a The local veterinary pharmacy makes caprofen dilution
Cotton swabs Nobamed 974255
Electrocautery Fine Science Tools 18010-00
Ethanol 70% Interchema BV 400406
Ethilon 4.0 Johnson & Johnson 1854G IMPORTANT: the color should be blue or black
Ethilon 8.0 Johnson & Johnson BV130-5
Isoflo, isoflurane Zoetis Dechra Veterinary Products B506
Mesh bottom cages StoeltingCo 57816 and 57824
Micro forceps Fine Science Tools 11251-35
Micro needle holder  Fine Science Tools 12076-12
Micro scissors Fine Science Tools 15019-10
Micro tweezers Fine Science Tools 11254-20
NaCl 0.9% Trademed H7 1000-FRE
Needle holder Fine Science Tools 12004-16
Ophthalmic ointment  Local Veterinary Pharmacy n/a The local veterinary pharmacy makes the ophthalmic ointment
Scalpel Fine Science Tools 10003-12
Scissors Fine Science Tools 14001-12
Stereo surgical microscope Leica A60 F
Sterile sheet with hole Evercare OneMed 1555-01
Surgical blade nr.15 Fine Science Tools 10015-00
Tweezers Fine Science Tools 11617-12

References

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Cite This Article
Brakkee, E. M., DeVinney, E., Eijkelkamp, N., Coert, J. H. Surgery and Behavioral Testing in the Tibial Neuroma Transposition Model in Rats. J. Vis. Exp. (191), e64659, doi:10.3791/64659 (2023).

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