Chirurgie und Verhaltenstests im Tibianeurom-Transpositionsmodell bei Ratten
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
Representative Results
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 …
Declarações
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 |
Referências
- 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).
