Brandwonden-geïnduceerde pijn en depressie-achtig gedrag bij muizen
Summary
Een voorbijgaande broeiwond (65 °C ± 0,5 °C, 3 s) van één achterpoot verlaagt de drempel (g) tot von Frey filamentstimulatie van de ipsilaterale zijde en verandert het looppatroon. Bovendien veroorzaakt brandwonden depressie-achtig gedrag in de gedwongen zwemtest.
Abstract
Broeiwater is de meest voorkomende oorzaak van brandwonden bij zowel oudere als jonge populaties. Het is een van de grootste klinische uitdagingen vanwege de hoge mortaliteit en gevolgen in lage- en middeninkomenslanden. Brandwonden veroorzaken vaak intense spontane pijn en aanhoudende allodynie, evenals levensbedreigende problemen. Wat nog belangrijker is, overmatige pijn gaat vaak gepaard met depressie, wat de kwaliteit van leven aanzienlijk kan verminderen. Dit artikel laat zien hoe een diermodel te ontwikkelen voor de studie van brandwonden-geïnduceerde pijn en depressie-achtig gedrag. Na anesthesie werd brandwonden veroorzaakt door één achterpoot van de muis gedurende 3 s in heet water (65 °C ± 0,5 °C) te dompelen. De von Frey-test en geautomatiseerde loopanalyse werden om de 2 dagen na brandwonden uitgevoerd. Daarnaast werd depressie-achtig gedrag onderzocht met behulp van de geforceerde zwemtest en werd de rota-staaftest uitgevoerd om de abnormale motorische functie na brandwonden te differentiëren. Het belangrijkste doel van deze studie is het beschrijven van de ontwikkeling van een diermodel voor de studie van door brandwonden veroorzaakte pijn en depressie-achtig gedrag bij muizen.
Introduction
Weefselschade, zoals brandwonden en trauma, wordt over het algemeen geassocieerd met het gelijktijdig optreden van acute pijn. Brandwonden en traumagerelateerde symptomen zijn naar schatting 1.80.000 sterfgevallen per jaar worden veroorzaakt door brandwonden – de overgrote meerderheid komt voor in lage- en middeninkomenslanden van verschillende soorten brandwonden1. Volgens een wereldwijd rapport komen brandwonden vaak voor bij kinderen en zijn ze goed voor ongeveer 40% -60% van de gehospitaliseerde patiënten 2,3. Deze specifieke verwondingen zijn nog ernstiger omdat ze in het dagelijks leven kunnen voorkomen, zoals kokend of zwemwater 4,5. Hoewel acute pijn in de meeste gevallen spontaan kan worden opgelost na herstel van weefselbeschadiging, kan het mogelijk zijn om chronisch te worden als gevolg van abnormale veranderingen in het zenuwstelsel 6,7.
Onlangs is gesuggereerd dat acute pijn een depressieve stemming kan veroorzaken en chronische pijn kan angst en depressie veroorzaken 8,9,10,11. Het naast elkaar bestaan van pijn en depressie maakt het moeilijker om de patiënt te behandelen. Depressie heeft ook de neiging om de pijngevoeligheid te verhogen, wat waarschijnlijk intensere depressie en pijn zal veroorzaken12. Complicaties van pijn en depressie worden getoond in diermodellen van perifere ontsteking 13,14,15,16. De gedetailleerde mechanismen die ten grondslag liggen aan door pijn geïnduceerde depressie zijn tot nu toe niet goed bekend17. Het is dus noodzakelijk om effectievere behandelingen voor brandwonden te ontwikkelen om de bijwerkingen en symptomen te verlichten.
De huidige studie was dus ontworpen om een diermodel te ontwikkelen om door brandwonden veroorzaakte acute pijn en depressie-achtig gedrag bij muizen te bestuderen. Hiervoor werden brandwondengerelateerde abnormale tactiele gevoeligheid, veranderd looppatroon en depressie-achtig gedrag gemeten. Bovendien probeert deze studie het model te valideren met behulp van NSAID’s.
Protocol
Representative Results
Discussion
De broeibrand is een soort thermische verbranding die wordt veroorzaakt door verwarmde vloeistoffen. Er is gesuggereerd dat eerste- of tweedegraads brandwonden in de meeste gevallen voorkomen, maar langdurig contact met warmtebronnen kan derdegraads brandwonden veroorzaken26. In de huidige studie werd brandwondenletsel geïnduceerd door de rechterachterpoot van muizen bloot te stellen aan heet water bij 65 °C gedurende 3 s 4,26. Weefselbe…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek werd ondersteund door de Chungnam National University en de National Research Foundation of Korea (NRF) subsidie gefinancierd door de regering van Korea (NRF-2019R1A6A3A01093963 en 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).
