Geautomatiseerde ganganalyse in muizen met chronische vernauwing blessure
Summary
De precieze evaluatie van pijn reactie in een neuropatische diermodel is cruciaal voor de pathofysiologie van pijn ziekten onderzoeken en ontwikkelen van nieuwe analgetica. Presenteren we een gevoelige en objectieve methode om te bepalen van de zintuiglijke functie van het knaagdier hind paw door een geautomatiseerde gait analysesysteem.
Abstract
De von Frey-test is een klassieke methode die wijd verbeid gebruikt is te onderzoeken van de zintuiglijke functie van neuropatische pijn dieren. Nochtans, heeft enkele nadelen zoals subjectieve gegevens en de eis van een geschoolde, ervaren experimentator. Tot op heden, een aantal wijzigingen hebben verbeterd de von Frey-methode, maar heeft nog een paar beperkingen. Recente rapporten hebben gesuggereerd dat ganganalyse meer nauwkeurige en objectieve gegevens van de neuropathische dieren produceert. Dit protocol laat zien hoe uit te voeren van de geautomatiseerde ganganalyse om te bepalen van de mate van neuropatische pijn in muizen. Na enkele dagen van acclimatisering mochten de muizen lopen vrij op de glazen vloer tot verlichting van voetafdrukken. Vervolgens, kwantificering van de voetafdrukken en gait werden uitgevoerd via videoclips met automatische analyse van diverse wandel parameters, zoals gebied van paw print, schommel tijd, hoek van paw, enz.
Het belangrijkste doel van deze studie is om te beschrijven van de methodologie van geautomatiseerde ganganalyse en kort vergelijken met gegevens uit de klassieke zintuiglijke test met von Frey gloeidraad.
Introduction
Pathologische veranderingen van zenuwstelsel veroorzaakt door trauma, metabole stoornissen, ontsteking, infectie, ischemie, of auto-immune ziekte af en toe leiden tot neuropathische pijn, die is gedefinieerd als een pijn ontstaan als een rechtstreeks gevolg van een letsel of ziekte gevolgen voor de somatosensorische systeem1. Neuropatische pijn is meestal ondraaglijk en helaas, conventionele analgetica over het algemeen niet produceren voldoende pijn verlichting2. Een belangrijk kenmerk van neuropatische pijn bevat spontane en stimulatie-opgeroepen (dat wil zeggen, allodynia en hyperalgesia) pijn. Allodynia is een Nociceptieve reactie die op normaal niet-pijnlijke stimuli, zoals lichte aanraking of warme stimulatie optreedt. Hyperalgesia geeft een verbeterde pijn reactie op schadelijke stimuli van mechanische en/of thermische3. Hoewel deze twee symptomen zowel kritisch afbreuk doen aan de levenskwaliteit van de patiënt, is mechanische allodynia opgeroepen door zachte tactiele stimulatie de meest verzwarende symptoom omdat zachte contact moeilijk is te voorkomen in het dagelijks leven.
Om te onderzoeken het onderliggende mechanisme en nieuwe analgetica voor de behandeling van neuropatische pijn, is de nauwkeurige meting van de respons van de pijn essentieel. Talrijke neuropatische pijn dierlijke modellen hebben ontwikkeld Nociceptieve reacties op de hind paw gebied vanwege haar hoge toegankelijkheid4,5,6,7. Dus, de meeste pijn reactie evaluaties zijn uitgevoerd op de plantaire of dorsale oppervlak van de achterste poot door mechanische stimuli met behulp van speciale instrumenten, zoals von Frey filamenten toe te passen. Een van de meest gebruikte methode is de up en down, methode beschreven door Dixon8 en de latere gemodificeerde versies9,10. Echter zeer bekwaam, ervaren onderzoekers zijn vereist voor het uitvoeren van de test von Frey en de resultaten kunnen subjectief.
Het systeem van de analyse van de geautomatiseerde gang kan onderzoeken neurologische en neuromusculaire aandoeningen door het meten van de diverse parameters van het lopen in de vrij bewegende knaagdieren. In een verscheidenheid van zenuw schade diermodellen, kunnen de mate van Nociceptie en het antinociceptive effect van verschillende behandelingen worden geëvalueerd zonder toevoeging van een pijn stimulatie11,12,13, 14. deze analysesysteem kan detecteren gait van statische en dynamische parameters, zoals: afdrukbereik (het gebied van de volledige paw afdruk die met de vloer contact) paw, paw intensiteit (de gemiddelde intensiteit van de contactmogelijkheden paw-gebied), paslengte (de de afstand tussen opeenvolgende plaatsingen voor de dezelfde paw), houding fase (de duur van de grond contact voor een enkele hind poot), stap sequentie (de volgorde waarin de vier paws zijn geplaatst op de verdieping), swing (de duur van de swing-fase) en snelheid (berekend swing van de paslengte en duur swing en uitgedrukt in pixels per seconde). Deze paper toont de toepassing een analysesysteem en biedt een korte vergelijking van gegevens met de test van de von Frey met chronische vernauwing letsel (CCI) neuropatische muizen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Meting van de mechanische allodynia met behulp van von Frey filamenten is momenteel de meest gebruikte methode van pijn diermodellen om aan te tonen van tactiele overgevoeligheid. Zoals dierlijke modellen voor neuropathische pijn hebben voortgezet worden ontwikkeld, de methodologie van de evaluatie voor de zintuiglijke functie geweest ook verbeterde8,9,10,15. In die verslagen, is er gesuggereer…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek werd gesteund door Chungnam nationale universiteit, Korea Instituut voor oosterse geneeskunde (KIOM) en een subsidie van de Korea Health Technology R & D Project via de Korea gezondheid industrie Development Institute (KHIDI), gefinancierd door het ministerie van volksgezondheid & Welzijn, Republiek Korea (verlenen van nummer: 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).
