Kirurgi och beteendetestning i tibial neurom-transponeringsmodellen hos råttor
Summary
Detta protokoll beskriver tibial neurom-transponeringsmodellen, vilket innebär en lesion av tibialnerven med efterföljande transponering av den proximala nervänden mot en subkutan pretibial eller lateral position. Beteendetestning av neuromsmärta och plantar hyperalgesi kvantifieras med användning av Von Frey-monofilament.
Abstract
Tibial neurom transposition (TNT) är en råttmodell där allodyni vid neuromstället (tibialnerven) oberoende kan utvärderas från allodyni vid plantarytan på bakpoten som innerveras av den intakta sura nerven. Denna TNT-modell är lämplig för att testa terapier för neuromsmärta, såsom den potentiella överlägsenheten hos vissa kirurgiska terapier som redan används i kliniken, eller för att utvärdera nya läkemedel och deras effekt på båda smärtmodaliteterna i samma djur. I denna modell görs en distal lesion (neurotmesis) i tibialnerven, och den proximala nervänden transponeras och fixeras subkutant och pretibiellt för att möjliggöra bedömningar av neuromstället med en 15 g Von Frey-monofilament. För att bedöma allodyni över den sura nerven kan Von Frey-monofilament användas via upp-ner-metoden på baktassens plantarlaterala region. Efter skärning av tibialnerven utvecklas mekanisk överkänslighet vid neuromstället inom 1 vecka efter operationen och kvarstår åtminstone till 12 veckor efter operationen. Allodyni vid den sura innerverade plantarytan utvecklas inom 3 veckor efter operationen jämfört med den kontralaterala extremiteten. Vid 12 veckor bildas ett neurom på den proximala änden av den avskurna tibialnerven, indikerad av dispersion och virvling av axoner. För TNT-modellkirurgi måste flera kritiska (mikro) kirurgiska steg följas, och viss kirurgisk praxis under terminal anestesi rekommenderas. Jämfört med andra neuropatiska smärtmodeller, såsom den sparade nervskademodellen, kan allodyni över neuromstället testas oberoende från sural nervöverkänslighet i TNT-modellen. Neuromplatsen kan dock endast testas hos råttor, inte hos möss. Tipsen och anvisningarna i detta protokoll kan hjälpa forskargrupper som arbetar med smärta att framgångsrikt implementera TNT-modellen i sin anläggning.
Introduction
Varje sår, varierande från enkla lacerationer till hela lemmar amputation, åtföljs av varierande grader av perifer nervskada. Sådan nervskada kan resultera i bildandet av ett neurom, en oorganiserad intrassling av spirande nervfibrer. Neurom blir smärtsamma hos 8% -30% av patienterna, vilket allvarligt påverkar deras livskvalitet 1,2,3,4,5. Efter amputation av lemmar utvecklas neuromsmärta hos 50% av patienterna 6,7,8. Rapporterade symtom inkluderar ömhet, spontan smärta, allodyni, hyperalgesi och mekanisk eller termisk överkänslighet i det innerverade området9. När neuromsmärta inte behandlas tillräckligt inom 1 år kan den avancera till ett kroniskt smärttillstånd, vilket resulterar i hög samhällsbörda och tillhörande medicinska kostnader 10,11,12,13,14. På grund av den dåliga effekten av nuvarande farmakologiska ingrepp behandlas neuromsmärta företrädesvis genom kirurgiskt avlägsnande av det smärtsamma neuromet och nerven behandlas med olika kirurgiska tekniker, som beskrivs i litteraturen15. Det är viktigt att notera att fullständig smärtlindring är sällsynt, smärta förvärras ofta med tiden och 40% av patienterna har inte nytta av operationen, vilket indikerar att nya behandlingar behövs 1,16.
En standardiserad råttmodell av neuromsmärta hjälper till att förstå de mekanismer som driver neuromsmärta och kan hjälpa till att identifiera nya behandlingar eller utvärdera befintliga som används i kliniken. Tibial neuroma transposition (TNT) -modellen beskrevs först av Dorsi et al. 200817 och har använts av olika forskargrupper18,19,20. Det övergripande målet med denna metod är att kunna testa olika behandlingstekniker för neuromsmärta. Fördelen med modellen jämfört med till exempel den förskonade nervskadan (SNI) modell21, är att den gör det möjligt att testa allodyni på neuromplatsen. Detta beror på att modellen involverar transponering av tibialnervens proximala nervänd till en subkutan pretibial position, där den kan undersökas med von Frey-monofilament. Dessutom utvecklas allodyni vid bakpotens plantaryta som innerveras av den intakta sura nerven, som kan bedömas oberoende av neuromsmärtan hos samma djur. Detta liknar symtom på neuromsmärta hos patienter, där ihållande neuropatisk smärta efter avlägsnande av ett smärtsamt neurom ibland orsakas av närliggande nerver22. Dessutom är allodyni över en avskuren nerv med ett neurom en annan smärtmodalitet än allodyni över den intakta angränsande nerven. Således underlättar denna modell bedömningen av effekten av nya terapier på både allodyni närvarande vid neuromstället och mer utbredd neuropatisk smärta testad i bakpotens plantaryta. Eftersom operationen som utförs för att skapa TNT-modellen kan vara utmanande, utarbetar detta dokument proceduren för att stödja forskare som implementerar modellen i sin anläggning.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritiska steg i protokollet
TNT-modellen innebär att tibialnerven skärs och transponeras lateralt och subkutant till en pretibial plats för att möjliggöra känslighetstestning av neuromet, förutom plantarhyperalgesi över den sura nerven. I TNT-modellen är det viktigt att neuromets plats är synlig för forskarna. Därför föredras en albino råttstam eftersom subkutana suturer är lätt synliga genom huden och suturens färg bör helst vara mörkblå eller svart.
N…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vill tacka Sabine Versteeg för att ha hjälpt till under mikrokirurgi och Anja van der Sar och Trudy Oosterveld-Romijn från Common Animal Laboratory (Gemeenschappelijk Dieren Laboratorium) för deras hjälp med att förbereda mikroskopet och operationsrummet och ta hand om djuren.
Denna forskning finansierades av Axogen.
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
- Stokvis, A., vander Avoort, D. J., van Neck, J. W., Hovius, S. E., Coert, J. H. Surgical management of neuroma pain: a prospective follow-up study. Pain. 151 (3), 862-869 (2010).
- Domeshek, L. F., et al. Surgical treatment of neuromas improves patient-reported pain, depression, and quality of life. Plastic and Reconstructive Surgery. 139 (2), 407-418 (2017).
- Lame, I. E., Peters, M. L., Vlaeyen, J. W., Kleef, M., Patijn, J. Quality of life in chronic pain is more associated with beliefs about pain, than with pain intensity. European Journal of Pain. 9 (1), 15-24 (2005).
- Koch, H., Haas, F., Hubmer, M., Rappl, T., Scharnagl, E. Treatment of painful neuroma by resection and nerve stump transplantation into a vein. Annals of Plastic Surgery. 51 (1), 45-50 (2003).
- Fisher, G. T., Boswick, J. A. Neuroma formation following digital amputations. Journal of Trauma. 23 (2), 136-142 (1983).
- Bowen, J. B., Ruter, D., Wee, C., West, J., Valerio, I. L. Targeted muscle reinnervation technique in below-knee amputation. Plastic and Reconstructive Surgery. 143 (1), 309-312 (2019).
- Jensen, T. S., Krebs, B., Nielsen, J., Rasmussen, P. Phantom limb, phantom pain and stump pain in amputees during the first 6 months following limb amputation. Pain. 17 (3), 243-256 (1983).
- Woo, S. L., et al. Regenerative peripheral nerve interfaces for the treatment of postamputation neuroma pain: a pilot study. Plastic and Reconstructive Surgery Global Open. 4 (12), 1038 (2016).
- Arnold, D. M. J., et al. Diagnostic criteria for symptomatic neuroma. Annals of Plastic Surgery. 82 (4), 420-427 (2019).
- Liedgens, H., Obradovic, M., De Courcy, J., Holbrook, T., Jakubanis, R. A burden of illness study for neuropathic pain in Europe. Clinicoeconomics and Outcomes Research. 8, 113-126 (2016).
- Langley, P. C., Van Litsenburg, C., Cappelleri, J. C., Carroll, D. The burden associated with neuropathic pain in Western Europe. Journal of Medical Economics. 16 (1), 85-95 (2013).
- Dworkin, R. H., et al. Interpreting the clinical importance of group differences in chronic pain clinical trials: IMMPACT recommendations. Pain. 146 (3), 238-244 (2009).
- Mackinnon, S. E., Dellon, A. L. Results of treatment of recurrent dorsoradial wrist neuromas. Annals of Plastic Surgery. 19 (1), 54-61 (1987).
- Harden, R. N. Chronic neuropathic pain. Mechanisms, diagnosis, and treatment. Neurologist. 11 (2), 111-122 (2005).
- Poppler, L. H., et al. Surgical interventions for the treatment of painful neuroma: a comparative meta-analysis. Pain. 159 (2), 214-223 (2018).
- Eberlin, K. R., Ducic, I. Surgical algorithm for neuroma management: a changing treatment paradigm. Plastic and Reconstructive Surgery Global Open. 6 (10), 1952 (2018).
- Dorsi, M. J., et al. The tibial neuroma transposition (TNT) model of neuroma pain and hyperalgesia. Pain. 134 (3), 320-334 (2008).
- Tork, S., et al. Application of a porcine small intestine submucosa nerve cap for prevention of neuromas and associated pain. Tissue Engineering Part A. 26 (9-10), 503-511 (2020).
- Miyazaki, R., Yamamoto, T. The efficacy of morphine, pregabalin, gabapentin, and duloxetine on mechanical allodynia is different from that on neuroma pain in the rat neuropathic pain model. Anesthesia and Analgesia. 115 (1), 182-188 (2012).
- Tian, J., et al. Swimming training reduces neuroma pain by regulating neurotrophins. Medicine and Science in Sports Exercise. 50 (1), 54-61 (2018).
- Decosterd, I., Woolf, C. J. Spared nerve injury: an animal model of persistent peripheral neuropathic pain. Pain. 87 (2), 149-158 (2000).
- Poublon, A. R., et al. The anatomical relationship of the superficial radial nerve and the lateral antebrachial cutaneous nerve: A possible factor in persistent neuropathic pain. Journal of Plastic, Reconstructive and Aesthetic Surgery. 68 (2), 237-242 (2015).
- Dixon, W. J. Efficient analysis of experimental observations. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 20 (1), 441-462 (1980).
- Austin, P. J., Wu, A., Moalem-Taylor, G. Chronic constriction of the sciatic nerve and pain hypersensitivity testing in rats. Journal of Visualized Experiments. (61), e3393 (2012).
