Forbrændingsskade-induceret smerte og depression-lignende adfærd hos mus
Summary
En forbigående skoldningsskade (65 °C ± 0,5 °C, 3 s) på den ene bagpote nedsætter tærsklen (g) til von Frey-filamentstimulering af den ipsilaterale side og ændrer gangmønsteret. Desuden inducerer forbrændingsskade depressionslignende adfærd i den tvungne svømmetest.
Abstract
Skoldning af vand er den mest almindelige årsag til forbrændingsskader hos både ældre og unge befolkninger. Det er en af de store kliniske udfordringer på grund af den høje dødelighed og følgevirkninger i lav- og mellemindkomstlande. Forbrændinger fremkalder ofte intens spontan smerte og vedvarende allodyni samt livstruende problem. Endnu vigtigere er overdreven smerte ofte ledsaget af depression, hvilket kan reducere livskvaliteten betydeligt. Denne artikel viser, hvordan man udvikler en dyremodel til undersøgelse af forbrændingsinduceret smerte og depressionslignende adfærd. Efter anæstesi blev forbrændingsskade induceret ved at dyppe musens bagpote i varmt vand (65 ° C ± 0,5 ° C) i 3 s. von Frey-testen og den automatiserede ganganalyse blev udført hver anden dag efter forbrændingsskade. Derudover blev depressionslignende adfærd undersøgt ved hjælp af den tvungne svømmetest, og rota-stangtesten blev udført for at differentiere den unormale motoriske funktion efter forbrændingsskade. Hovedformålet med denne undersøgelse er at beskrive udviklingen af en dyremodel til undersøgelse af forbrændingsskade-induceret smerte og depressionslignende adfærd hos mus.
Introduction
Vævsskade, såsom forbrænding og traumer, er generelt forbundet med samtidig forekomst af akut smerte. Brandskader og traumerelaterede symptomer anslås, at 1.80.000 dødsfald hvert år skyldes forbrændinger – langt de fleste forekommer i lav- og mellemindkomstlande fra forskellige typer forbrændinger1. Ifølge en verdensomspændende rapport er forbrændinger almindelige hos børn og tegner sig for ca. 40% -60% af de indlagte patienter 2,3. Disse specifikke skader er endnu mere alvorlige, da de kan forekomme i hverdagen, såsom koge- eller badevand 4,5. Selvom akutte smerter i de fleste tilfælde kan løses spontant efter genopretning fra vævsskade, kan det være muligt at blive kronisk på grund af unormale ændringer i nervesystemet 6,7.
For nylig er det blevet foreslået, at akut smerte kan fremkalde et deprimeret humør, og kronisk smerte kan forårsage angst og depression 8,9,10,11. Sameksistensen af smerte og depression gør det vanskeligere at behandle patienten. Depression har også en tendens til at øge smertefølsomheden, hvilket sandsynligvis vil fremkalde mere intens depression og smerte12. Komplikationer af smerte og depression er vist i dyremodeller af perifer inflammation 13,14,15,16. De detaljerede mekanismer, der ligger til grund for smerteinduceret depression, er ikke velkendte indtil nu17. Det er således nødvendigt at udvikle mere effektive behandlinger for forbrændinger for at lindre bivirkninger og symptomer.
Således blev den foreliggende undersøgelse designet til at udvikle en dyremodel til at studere forbrændingsskade-induceret akut smerte og depressionslignende adfærd hos mus. Til dette blev forbrændingsskaderelateret unormal taktil følsomhed, ændret gangmønster og depressionslignende adfærd målt. Derudover forsøger denne undersøgelse at validere modellen ved hjælp af NSAID’er.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den skoldningsforbrænding er en slags termisk forbrænding, der er forårsaget af opvarmede væsker. Det er blevet foreslået, at første- eller andengradsforbrændinger forekommer i de fleste tilfælde, men langvarig kontakt med varmekilder kan forårsage tredjegradsforbrændinger26. I den foreliggende undersøgelse blev forbrændingsskader induceret ved at udsætte musens højre bagpote i varmt vand ved 65 °C i 3 s 4,26. Vævsskade ble…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne forskning blev støttet af Chungnam National University og National Research Foundation of Korea (NRF) tilskud finansieret af Koreas regering (NRF-2019R1A6A3A01093963 og NRF-2021R1F1A1062509).
Materials
| 1 mL syringe | BD | 307809 | |
| 1.5 mL tube | Axygen | MCT-150-C | |
| 50 mL tube | SPL | 50050 | |
| Acetaminophen BioXtra, ≥99.0% | Sigma-Aldrich | A7085-100G | Positive control (The analgesic agent, acetaminophen (200 mg/kg) was administered intraperitoneally once-daily for 7 days starting from the day of after burn injury (Only Burn + Acetaminophen group. (von-Frey test, gait analysis, and forced swimming test: Used for drug-dependent behavioral testing after burn injury), (Rota-rod test: It was used to investigate the motor and functional impairments of the drug in animals after burn injury). |
| Alfaxan multidose (Alfaxalone) | JUROX Pty.Limited | In this experiment, this material used for animal anesthesia, and was used as a positive control for experimentally treated drugs in the rota-rod test. | |
| CatWalk automated gait analysis system | Noldus | CatWalk XT | Gait analysis in freely walking rodents is used to study the changes in limb movement and positioning in models with sensory-motor dysfunction |
| OPTISHIELD (Cyclosporin ophthalmic ointment) | Ashish Life Science | In this experiment, this material was used for an ointment to prevent corneal drying after induction of anesthesia. | |
| Plexiglass cylinder | SCITECH KOREA | custom made products | Used in forced swimming test |
| Rota-rod system | SCITECH KOREA | Accelerating rota rod | Used in the measurement of Normal Motor Function |
| von Frey filaments | North Coast Medical | NC12775 | Used in the measurement of Mechanical Allodynia |
| Waterbath | CHANGSHIN SCIENCE | C-WBE | Used in the burn injury induction |
References
- Peck, M. D. Epidemiology of burns throughout the World. Part II: intentional burns in adults. Burns. 38 (5), 630-637 (2012).
- Tracy, L. M., Cleland, H. Pain assessment following burn injury in Australia and New Zealand: Variation in practice and its association on in-hospital outcomes. Australasian Emergency Care. 24 (1), 73-79 (2021).
- Montgomery, R. K. Pain management in burn injury. Critical Care Nursing Clinics of North America. 16 (1), 39-49 (2004).
- Kang, D. W., Choi, J. G. Bee venom reduces burn-induced pain via the suppression of peripheral and central substance P expression in mice. Journal of Veterinary Science. 22 (1), 9 (2021).
- Abdi, S., Zhou, Y. Management of pain after burn injury. Current Opinion in Anaesthesiology. 15 (5), 563-567 (2002).
- Ullrich, P. M., Askay, S. W. Pain, depression, and physical functioning following burn injury. Rehabilitation Psychology. 54 (2), 211-216 (2009).
- Patwa, S., Benson, C. A. Spinal cord motor neuron plasticity accompanies second-degree burn injury and chronic pain. Physiological Reports. 7 (23), 14288 (2019).
- Michaelides, A., Zis, P. Depression, anxiety and acute pain: links and management challenges. Postgraduate Medicine. 131 (7), 438-444 (2019).
- Doan, L., Manders, T., Wang, J. Neuroplasticity underlying the comorbidity of pain and depression. Neural Plasticity. 2015, 504691 (2015).
- Vachon-Presseau, E., Centeno, M. V. The emotional brain as a predictor and amplifier of chronic pain. Journal of Dental Research. 95 (6), 605-612 (2016).
- Apkarian, A. V., Baliki, M. N. Predicting transition to chronic pain. Current Opinion in Neurology. 26 (4), 360-367 (2013).
- Yin, W., Mei, L. A Central amygdala-ventrolateral periaqueductal gray matter pathway for pain in a mouse model of depression-like behavior. Anesthesiology. 132 (5), 1175-1196 (2020).
- Deng, Y. T., Zhao, M. G., Xu, T. J. Gentiopicroside abrogates lipopolysaccharide-induced depressive-like behavior in mice through tryptophan-degrading pathway. Metabolic Brain Disease. 33 (5), 1413-1420 (2018).
- Zhang, G. F., Wang, J. Acute single dose of ketamine relieves mechanical allodynia and consequent depression-like behaviors in a rat model. Neuroscience Letters. 631, 7-12 (2016).
- Edwards, R. R., Smith, M. T. Symptoms of depression and anxiety as unique predictors of pain-related outcomes following burn injury. Annals of Behavioral Medicine. 34 (3), 313-322 (2007).
- Pincus, T., Vlaeyen, J. W. Cognitive-behavioral therapy and psychosocial factors in low back pain: directions for the future. Spine. 27 (5), 133-138 (2002).
- Laumet, G., Edralin, J. D. CD3(+) T cells are critical for the resolution of comorbid inflammatory pain and depression-like behavior. Neurobiology of Pain. 7, 100043 (2020).
- Zimmermann, M. Ethical guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16 (2), 109-110 (1983).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- Scholz, J., Broom, D. C. Blocking caspase activity prevents transsynaptic neuronal apoptosis and the loss of inhibition in lamina II of the dorsal horn after peripheral nerve injury. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 25 (32), 7317-7323 (2005).
- Kang, D. W., Choi, J. G. Automated gait analysis in mice with chronic constriction injury. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56402 (2017).
- Kang, D. W., Moon, J. Y. Antinociceptive profile of levo-tetrahydropalmatine in acute and chronic pain mice models: Role of spinal sigma-1 receptor. Scientific Reports. 6, 37850 (2016).
- Huang, W., Chen, Z. Piperine potentiates the antidepressant-like effect of trans-resveratrol: involvement of monoaminergic system. Metabolic Brain Disease. 28 (4), 585-595 (2013).
- Can, A., Dao, D. T. The mouse forced swim test. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (59), e3638 (2012).
- Choi, J. G., Kang, S. Y. Antinociceptive effect of Cyperi rhizoma and Corydalis tuber extracts on neuropathic pain in rats. Korean Journal of Physiology & Pharmacology. 16 (6), 387-392 (2012).
- Mosby’s. . Mosby’s Dictionary of Medicine, Nursing & Health Professions – Seventh edition, Nursing Standard. 20 (22), 36 (2006).
- Vandeputte, C., Taymans, J. M. Automated quantitative gait analysis in animal models of movement disorders. BMC Neuroscience. 11, 92 (2010).
- Isvoranu, G., Manole, E. Gait analysis using animal models of peripheral nerve and spinal cord injuries. Biomedicines. 9 (8), 1050 (2021).
- Yankelevitch-Yahav, R., Franko, M. The forced swim test as a model of depressive-like behavior. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (97), e52587 (2015).
- Yan, H. C., Cao, X. Behavioral animal models of depression. Neuroscience Bulletin. 26 (4), 327-337 (2010).
- Papp, M., Willner, P. An animal model of anhedonia: attenuation of sucrose consumption and place preference conditioning by chronic unpredictable mild stress. Psychopharmacology. 104 (2), 255-259 (1991).
- Seminowicz, D. A., Laferriere, A. L. MRI structural brain changes associated with sensory and emotional function in a rat model of long-term neuropathic pain. Neuroimage. 47 (3), 1007-1014 (2009).
- Yalcin, I., Barthas, F. Emotional consequences of neuropathic pain: insight from preclinical studies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 47, 154-164 (2014).
- Choi, J. W., Kang, S. Y. Analgesic effect of electroacupuncture on paclitaxel-induced neuropathic pain via spinal opioidergic and adrenergic mechanisms in mice. American Journal of Chinese Medicine. 43 (1), 57-70 (2015).
