Duración de la comida como medida de las respuestas nociceptivas orofaciales en roedores

Summary

Un alargamiento en duración de la comida representa comportamiento nociceptivo orofacial en roedores similares al comportamiento de guarda de seres humanos con dolor orofacial. Comer es un comportamiento que no requiere entrenamiento ni manipulación animal, requiere participación cortical y no compite con otros comportamientos inducidos experimentalmente, distinguiendo este ensayo de mediciones alternativas de reflejos u operandos.

Abstract

Un alargamiento en duración de la comida se puede utilizar para medir un aumento en hiperalgesia mecánica orofacial que tiene semejanzas al comportamiento de guarda de seres humanos con dolor orofacial. Para medir la duración de la comida, las ratas desenfrenadas se mantienen continuamente en módulos de alimentación computarizados atenuados por sonido durante días o semanas para registrar el comportamiento de alimentación. Estas cámaras atenuadas por sonido están equipadas con dispensadores de pellets chow. El dispensador tiene un abrevadero de pellets con un fotohae colocado en la parte inferior del canal y cuando un roedor elimina un pellet del comedero, este haz ya no se bloquea, lo que indica a la computadora que deje caer otro pellet. La computadora registra la fecha y hora en que se tomaron los pellets del canal y a partir de estos datos el experimentador puede calcular los parámetros de la comida. Al calcular los parámetros de la comida, una comida se definió en base al trabajo anterior y se fijó en 10 min (en otras palabras, cuando el animal no come durante 10 min, que sería el final de la comida del animal) también el tamaño mínimo de la comida se estableció en 3 pellets. La duración de la comida, el número de comida, la ingesta de alimentos, el tamaño de la comida y el intervalo entre comidas pueden ser calculados por el software para cualquier período de tiempo que el operador desee. De los parámetros de alimentación que pueden ser calculados la duración de la comida se ha mostrado para ser un marcador biológico no invasor continuo del nociception orofacial en ratas y ratones masculinos y ratas femeninas. Las mediciones de la duración de las comidas son cuantitativas, no requieren entrenamiento ni manipulación animal, requieren participación cortical y no compiten con otros comportamientos inducidos experimentalmente. Estos factores distinguen este análisis de otros métodos operante o reflejos para registrar la nocicepción orofacial.

Introduction

Se han utilizado modelos animales para estudiar el dolor y la nocicepción asociados con el daño orofacial y/o la inflamación^1,2,pero la falta de modelos animales apropiados resulta en una comprensión incompleta de los mecanismos. Aunque los modelos actuales nos ayudan a comprender diversos mecanismos implicados en el dolor orofacial agudo y crónico, existen fortalezas y debilidades en estos modelos animales.

Muchos modelos miden las respuestas nociceptivas conductuales para duraciones cortas. El acicalamiento facial es una respuesta conductual conocida después de la constricción de los nervios faciales³. Otros estudios midieron el frotamiento facial con la proa ipsolateral o la parte posterior, así como, el desliceo de la cabeza después de administrar inyecciones de formol en la articulación temporomandibular (ATM) o el labio^4-7. Las latencias de retirada de la cabeza es otro modelo para medir el comportamiento nociceptivo en el que se utiliza un medidor de analgesia de movimiento de cola modificado para cuantificar la respuesta nociceptiva (esdecir, la retirada de la cabeza) después de aplicar calor a la almohadilla vibrissae afeitada de una rata^8. La actividad muscular digásttrica y masetera también se ha registrado como un correlato del dolor después de las inyecciones de glutamato en la ATM^9. Otro estudio ha medido los cambios en los parámetros del sueño para evaluar las respuestas nociceptivas en ratas masculinas y femeninas con una ATM inflamada, estos parámetros incluyeron latencia del sueño, movimiento ocular rápido (REM), porcentaje de sueño no REM y porcentaje de sueño REM^10. La mayoría de los modelos animales que miden las respuestas nociceptivas conductuales utilizan un marco de tiempo corto, es decir, minutos a horas por día^11-14. Además, la mayoría de las pruebas con modelos animales ocurren durante la fase de luz y en un animal nocturno, como una rata, esto puede causar estrés que puede confundir los resultados nociceptivos^15-18. Los ensayos anteriores miden la respuesta nociceptiva en diferentes condiciones orofaciales, pero por corta duración y, por lo tanto, solo se pueden usar para estudiar trastornos agudos. Un ensayo alternativo ha utilizado la expresión facial como medida de nocicepción de duración moderada, pero esta metodología puede ser subjetiva¹⁹.

Para evaluar la nocicepción orofacial persistente o crónica algunos han utilizado la aplicación de un filamento de von Frey en la superficie de la piel para evaluar la sensibilidad mecánica de animales sometidos a constricción nerviosa o inflamación de la ATM^3,20. Liverman et al. 2009 midieron las respuestas de abstinencia utilizando monofilamentos graduados después de las inyecciones de CFA en el músculo masetero de ratas ^21,22. 2008 inyectaron la ATM con CFA y luego durante 14 días cuantificaron comportamientos nociceptivos a la estimulación mecánica o de calor o frío aplicada sobre la región de la ATM. Desafortunadamente, estos ensayos de comportamiento nociceptivos implican restricción animal, que producen hormonas del estrés, aprendizaje o comportamientos alternativos que pueden interferir con los resultados medidos.

Los modelos para medir la nocicepción en los dientes utilizan el reflejo de apertura de la mandíbula, pero este método puede ser poco fiable²³ o impreciso²⁴. La actividad electromiográfica se ha utilizado para medir la nocicepción dental^25,pero este método típicamente requiere que el animal esté inconsciente, aunque en un estudio se investigó la nocicepción dental en ratas que se movían libremente^26. En 2008, Khan estudió la relación entre la nocicepción dental y la función masticatoria utilizando un medidor de tensión sensible^27, pero este modelo de duración de la mordedura requiere restringir al animal de la actividad normal ^28. La fuerza de mordida es una medida confiable del dolor de dientes en humanos, pero debido a que las ratas requieren entrenamiento y/o restricción para medir la fuerza de mordedura se introduce una fuente de estrés que puede producir hallazgos con importancia fisiológica cuestionable^29-31

Algunas limitaciones de la restricción y el estrés se pueden superar mediante el uso de un diseño de operando para evaluar los comportamientos nociceptivos. Un modelo operante utiliza la evitación de una temperatura incómoda para evaluar y caracterizar la nocicepción orofacial^32-35. Este modelo de recompensa-conflicto se basa en una recompensa de leche endulzada para inducir al roedor a posicionar su rostro voluntariamente contra una sonda térmica calentada o enfriada^34,36. Sin embargo, la prueba requiere entrenamiento con animales, pero una fortaleza del ensayo es que los datos se recopilan de manera automatizada.

Otro modelo animal utilizó la disfunción de roedura inducida por la nocicepción como índice de nocicepción orofacial³⁷. Sin embargo, el roedor está confinado a un tubo y su único escape es roer a través de una espiga para salir. Una ventaja de este modelo es que mide la función de la mandíbula después de una lesión de mandíbula aguda o crónica en ratones. Sin embargo, el roedor está confinado, lo que agrega un comportamiento competidor alternativo de confusión, es decir, escape, que sería estresante y, por lo tanto, podría influir en los resultados del ensayo de nocicepción.

La duración de la comida se ha utilizado para medir la nocicepción en animales con artritis de la ATM^38-41,exposición a la pulpa dental⁴²y daño muscular^43. Un roedor que experimentó la nocicepción orofacial comieron más lentamente después de que el animal iniciara una comida. Los pacientes que experimentan dolor de la ATM también tardan más en masticar sus alimentos y la duración del ciclo se acorta cuando el dolor de la ATM disminuye^44-46. Se espera que el alargamiento de la duración de las comidas cuando el dolor de la ATM está presente sea un “comportamiento de protección”, definido operacionalmente como comportamiento nociceptivo^47.

La duración de la comida mide la nocicepción de la ATM utilizando un método no invasivo durante un máximo de 19 días en ratas macho y hembra y 6 días (período más largo probado) en ratones machos y podría describirse como un marcador biológico de nocicepción^38-41. En apoyo de que la duración de la comida mide respuestas nociceptivas, la nocicepción puede reducirse mediante una intervención farmacológica que hace que la duración de la comida del animal vuelva a la normalidad^38,40,41. Esto también se confirmó cuando las neuronas nociceptivas fueron destruidas con capsaicina; después de la destrucción del nervio la duración de la comida de los animales no fue aumentada después de la inyección de CFA en el TMJ 40.

A continuación se muestra el protocolo sobre cómo obtener y analizar estadísticamente los datos de duración de las comidas.

Protocol

En este modelo a las ratas o ratones se les dio alimento y agua ad libitum. El Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Facultad de Odontología baylor de la Universidad de Texas A&M aprobó todos los protocolos experimentales. A continuación, los ajustes específicos se muestran en cursiva y se utilizan específicamente para el modelo de artritis de la ATM de rata. Los ratones también se pueden utilizar en este modelo y el dolor dental alternativo y el dolor orofacial miogénico modelos animal…

Representative Results

La duración de la comida es un correlato conductual del dolor orofacial y las mediciones de la duración de la comida se han aplicado a animales con artritis de la ATM(Figura 2)y caries dental(Figura 3). En un experimento, las ratas tenían artritis de TMJ después de administrar una alta dosis del magnesio 250 de CFA y este tratamiento indujo un aumento significativo en la duración de la comida por 19 días(cuadro 2). Una dosis más baja de CFA (magnesio 10) inyectado…

Discussion

Los pacientes de TMJ con dolor orofacial reportan un aumento del dolor con un aumento del tiempo de masticación, de modo que, el ciclo de masticación se alarga cuanto más tiempo el individuo ha estado masticando^45,53-56. Nuestro ensayo de comportamiento permite pruebas similares en ratas y ratones al medir la duración de la comida³⁹. Un estudio inédito reciente sugirió que la prueba del filamento de von Frey tenía mayor sensibilidad que medidas de la duración de la comida, mostrando un cambi…

Materials

Animal Monitor software	Med Assoc. Inc	SOF-710	East Fairfield, VT
Dustless Precision Pellets, Rodent, Grain-Based	Bio-Serv	F0165	45 mg pellets, 50,000/box
Dustless Precision Pellets, Rodent, Grain-Based	Bio-Serv	FO163	20 mg pellets
Complete Freund's Adjuvant	Chondrex, Inc.	7001	No loger provides the 5 mg/ml concentration.  Can use CFA from other sources as long as the investigator consistently uses this source