Måltidsvarighet som mål på orofaciale nociceptive responser hos gnagere

Summary

En forlengelse i måltidsvarighet representerer orofacial nociceptiv oppførsel hos gnagere som ligner vokteradferden til mennesker med orofacial smerte. Å spise er en oppførsel som ikke krever trening eller dyremanipulasjon, krever kortikale deltakelse, og konkurrerer ikke med andre eksperimentelt induserte atferd, og skiller denne analysen fra alternative refleks- eller operantiske målinger.

Abstract

En forlengelse i måltidsvarigheten kan brukes til å måle en økning i orofacial mekanisk hyperalgesi som har likheter med vaktadferd hos mennesker med orofacial smerte. For å måle måltidsvarighet holdes uhemmede rotter kontinuerlig i lyddemping, datastyrte fôringsmoduler i dager til uker for å registrere fôringsadferd. Disse lyddempingskamrene er utstyrt med chow pellet dispensere. Dispenseren har en pelletsbakke med en fotostråle plassert på bunnen av troughen, og når en gnager fjerner en pellet fra materen gjennom denne strålen, er denne strålen ikke lenger blokkert, noe som signaliserer at datamaskinen skal slippe en annen pellets. Datamaskinen registrerer dato og klokkeslett da pelletsene ble tatt fra trough og fra disse dataene kan eksperimentet beregne måltidsparametrene. Ved beregning av måltidsparametere ble et måltid definert basert på tidligere arbeid og ble satt til 10 min (med andre ord når dyret ikke spiser i 10 minutter som ville være slutten på dyrets måltid) ble også minimum måltidsstørrelse satt til 3 pellets. Måltidsvarigheten, måltidsnummeret, matinntaket, måltidsstørrelsen og mellommåltidintervallet kan deretter beregnes av programvaren i en hvilken som helst tidsperiode som operatøren ønsker. Av fôringsparametrene som kan beregnes måltidsvarighet har vist seg å være en kontinuerlig ikke-invasiv biologisk markør for orofacial nociception hos hannrotter og mus og kvinnelige rotter. Måltidsvarighetsmålinger er kvantitative, krever ingen trening eller dyremanipulasjon, krever kortikale deltakelse, og konkurrerer ikke med andre eksperimentelt induserte atferd. Disse faktorene skiller denne analysen fra andre operant- eller refleksmetoder for opptak av orofacial nociception.

Introduction

Dyremodeller har blitt brukt til å studere smerte og nociception forbundet med orofacial skade og eller betennelse^1,2, men mangel på passende dyremodeller resulterer i en ufullstendig forståelse av mekanismene. Selv om nåværende modeller hjelper oss å forstå ulike mekanismer involvert i akutt og kronisk orofacial smerte, er det styrker og svakheter ved disse dyremodellene.

Mange modeller måler atferdsmessige nociceptive svar for korte varigheter. Ansiktspleie er en kjent atferdsrespons etter innsnevring av ansiktsnerver³. Andre studier målte ansikts gnidning med den ipsilaterale forgrunnen eller bakbenet, samt flinching av hodet etter administrering av formalininjeksjoner i temporomandibulærleddet (TMJ) eller leppe^4-7. Hodeuttaksforsinkelser er en annen modell for måling av nociceptiv oppførsel der en modifisert haleflikk analgesi meter brukes til å kvantisere den nociceptive responsen (dvs. hodeuttak) etter påføring av varme på den barberte vibrissae pad av en rotte⁸. Digastrisk og massør muskelaktivitet har også blitt registrert som en korrelasjon av smerte etter glutamat injeksjoner i TMJ⁹. En annen studie har målt endringer i søvnparametere for å vurdere nociceptive responser hos mannlige og kvinnelige rotter med en betent TMJ, disse parametrene inkluderte søvnforsinkelse, rask øyebevegelse (REM), prosentandel av ikke-REM-søvn og prosentandel av REM-søvn¹⁰. De fleste dyremodeller som måler atferdsmessige nociceptive svar, bruker en kort tidsramme, det vil si minutter til timer per dag^11-14. I tillegg oppstår de fleste dyremodeller testing i lysfasen og i et nattlig dyr, som en rotte, dette kan forårsake stress som kan forvirre de nociceptive resultatene^15-18. Ovennevnte analyser måler nociceptiv respons i varierende orofaciale forhold, men for kort varighet og kan derfor bare brukes til å studere akutte lidelser. En alternativ analyse har brukt ansiktsuttrykk som et mål på nociception av moderat varighet, men denne metoden kan være subjektiv¹⁹.

For å evaluere vedvarende eller kronisk orofacial nociception noen har brukt anvendelsen av en von Frey filament på overflaten av huden for å vurdere mekanisk følsomhet hos dyr utsatt for nerve innsnevring eller TMJ betennelse^3,20. Liverman et al. 2009 målte abstinensresponser ved hjelp av graderte monofilamenter etter CFA-injeksjoner i massermuskelen til rotter ^21,22. Yamazaki et al. 2008 injiserte TMJ med CFA og deretter over 14 dager kvantifisert nociceptiv oppførsel til mekanisk eller varme eller kald stimulering påført over TMJ-regionen. Dessverre involverer disse nociceptive atferdsanalysene dyrebeherskelse, som produserer stresshormoner, læring eller alternativ atferd som kan forstyrre de målte resultatene.

Modeller for å måle nociception i tennene bruker kjeveåpningsrefleksen, men denne metoden kan være upålitelig²³ eller upresis²⁴. Elektromyografisk aktivitet har blitt brukt til å måle tannknusing²⁵, men denne metoden krever vanligvis at dyret er bevisstløs, men i en studie tann nociception ble undersøkt i fritt bevegelige rotter²⁶. I 2008 studerte Khan forholdet mellom tann nociception og masticatory funksjon ved hjelp av en sensitiv belastningsmåler^27, men denne bitevarighetsmodellen krever å begrense dyret fra normal aktivitet ²⁸. Bite force er et pålitelig mål på tannsmerter hos mennesker, men fordi rotter krever trening og / eller selvbeherskelse for å måle bitekraft, innføres en kilde til stress som kan produsere funn med tvilsom fysiologisk betydning^29-31

Noen begrensninger av selvbeherskelse og stress kan overvinnes ved å bruke en operant design for å vurdere nociceptive atferd. En operant modell bruker unngåelse av en ubehagelig temperatur for å evaluere og karakterisere orofacial nociception^32-35. Denne belønningskonfliktmodellen er basert på en belønning av søtet melk for å få gnageren til å plassere ansiktet frivillig mot en oppvarmet eller avkjølt termisk sonde^34,36. Testen krever imidlertid dyretrening, men en styrke av analysen er at dataene samles inn på en automatisert måte.

Enda en dyremodell brukte nociception-indusert gnage dysfunksjon som en indeks av orofacial nociception³⁷. Imidlertid er gnageren begrenset til et rør, og den eneste flukten er å gnave gjennom en dowel for å gå ut. En fordel med denne modellen er at den måler kjevefunksjon etter akutt eller kronisk kjeveskade hos mus. Imidlertid er gnageren begrenset, noe som gir en forvirrende alternativ konkurrerende oppførsel, det vil si flukt, noe som ville være stressende og dermed kunne påvirke nociception-analyseresultatene.

Måltidsvarighet har blitt brukt til å måle nociception hos dyr med TMJ leddgikt^38-41,tannmasse eksponering⁴², og muskelskade⁴³. En gnager som opplevde orofacial nociception spiste saktere etter at dyret initierte et måltid. Pasienter som opplever TMJ smerte tar også lengre tid å tygge maten og sykluslengden forkortes når TMJ smerte er redusert^44-46. Forlengelsen av måltidsvarigheten når TMJ smerte er til stede forventes å være en “vaktadferd”, operasjonelt definert som nociceptiv oppførsel⁴⁷.

Måltidsvarighet måler TMJ-nociception ved hjelp av en ikke-invasiv metode i opptil 19 dager hos hann- og hunnrotter og 6 dager (lengste periode testet) hos hannmus og kan beskrives som en biologisk markør for nociception^38-41. Til støtte for at måltidsvarighet måler nociceptive svar, kan nociception reduseres ved farmakologisk inngrep som fører til at dyrets måltidsvarighet går tilbake til normale^38,40,41. Dette ble også bekreftet når nociceptive nevroner ble ødelagt ved hjelp av capsaicin; etter nervedestruksjon ble dyrenes måltidsvarighet ikke økt etter injeksjon av CFA i TMJ 40.

Nedenfor er protokollen om hvordan du får tak i og statistisk analyserer måltidsvarighetsdata.

Protocol

I denne modellen ble rotter eller mus gitt mat og vann ad libitum. Texas A&M University Baylor College of Dentistry Institutional Animal Care and Use Committee godkjente alle eksperimentelle protokoller. Nedenfor spesifikke innstillinger er vist i kursiv og brukes spesielt for rotte TMJ leddgikt modell. Mus kan også brukes i denne modellen og alternative tannsmerter og myogene orofacial smerte dyremodeller kan også brukes42,43. 1. Programvareinnstillinger Last i…

Representative Results

Måltidsvarighet er en atferdsmessig korrelasjon av orofacial smerte og måltidsvarighetsmålinger er brukt på dyr med TMJ-leddgikt (figur 2) og tannråte (figur 3). I ett eksperiment hadde rotter TMJ-leddgikt etter administrering av en høy 250 mg dose CFA, og denne behandlingen førte til en betydelig økning i måltidsvarigheten i 19 dager (figur 2). En lavere dose CFA (10 mg) injisert i hvert TMJ ledd ga en mindre økning i måltidsvarigheten i bare 2-3 dager52…

Discussion

TMJ-pasienter med orofacial smerte rapporterer økt smerte med økt tyggetid, slik at tyggesyklusen forlenger jo lenger personen har tygget^45,53-56. Vår atferdsanalyse muliggjør lignende testing hos rotter og mus når du måler måltidsvarighet³⁹. En nylig upublisert studie antydet at von Frey filament testing hadde større følsomhet enn måltid varighet målinger, viser en betydelig endring i en lengre periode, men von Frey filament testing kan ha en refleks respons komponent mens måltid varigh…

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