Kronisk Konstriktion Skade af rottens infraorbitale Nerve (Ion-CCI) at undersøge Trigeminal neuropatiske smerter
Summary
This manuscript describes a rodent model to study trigeminal neuropathic pain. The methods described include surgical procedures to perform a chronic constriction injury of the rat’s infraorbital nerve and the post-surgical behavioral tests to measure the changes in spontaneous and evoked behavior that are indicative of persistent pain and allodynia.
Abstract
Dyremodeller er vigtige redskaber til at studere patofysiologien og farmakologi af neuropatisk smerte. Dette manuskript beskriver de kirurgiske og adfærdsmæssige procedurer til at studere trigeminus neuropatiske smerter hos rotter. For at imødekomme den specificitet trigeminale neuropatisk smerte syndromer, er infraorbitale nerven (ion) udsættes for en kronisk indsnævring skade (CCI) ved løst ligere nerven. Præsenteres en intra-orbital tilgang her for at afsløre og ligere ion i orbital hulrum. Efter ion ligation, rotter udviser ændringer i spontan adfærd og som reaktion på von Frey hår stimulation, der er tegn på vedvarende smerter og mekanisk allodyni. To faser kan defineres i udviklingen af de adfærdsmæssige ændringer. I den første uge efter Ion-CCI (fase 1), rotter viser en øget og asymmetrisk ansigt grooming aktivitet, dvs., med ansigt vask slagtilfælde primært rettet til nerven-skadet ion område. Der skelnes mellem ansigt grooming adfærd, der er en del af en mere generel krop grooming adfærd, som stadig er stort set upåvirket af Ion-CCI, og ansigt plejemidler der hverken forud eller efterfulgt af kroppen grooming, som er væsentligt forøget efter Ion-CCI. I denne periode er at reagere på mekanisk stimulering af ionen område reduceres. Denne mindre reaktivitet er brat erstattet af en ekstrem hyperresponsivitet hvorved endog meget svage stimulus intensiteter provokere nocifensive adfærd (fase 2). Den fænomenologiske ligheder mellem disse adfærdsændringer og rapporteret tegn på smerter i ansigtet (dvs. reaktioner på skadelig stimulering af ansigtet) antyder tilstedeværelsen af dysæstesi / paræstesi og mekanisk allodyni i den ligerede ion område.
Introduction
Skader på somatosensoriske nerver fører oftest til tab af følelse. Det er ikke særlig godt forstået, hvorfor og hvordan, i nogle tilfælde, perifer nerveskade fører til kronisk smerte. Som et resultat, forbliver en udfordrende tilstand at behandle 1 og medføre betydelige reduktioner i patienternes livskvalitet 2-3 smertefulde neuropatier. Dyremodeller er et vigtigt redskab til at undersøge effekten af eksisterende og nyudviklede medicin og til at identificere de patofysiologiske mekanismer, der er involveret i udvikling og vedligeholdelse af neuropatisk smerte. Blandt de centrale udfordringer for translationel smerter forskning er at identificere og måle spontane smerter hos dyr (dvs. fysiologiske, adfærdsmæssige eller andre manifestationer, der indikerer tilstedeværelsen af smerte hos dyr, der ikke bliver udfordret med sondering stimulationer der er akut oven på fagets basale tilstand ). Det overordnede mål med denne procedure er at kirurgisk fremkalde eninfraorbitale nerveskade i en rotte, der fører til udvikling af både spontane og fremkaldte nocifensive adfærd, der kan bruges til at studere de mekanismer, der er involveret i trigeminus neuropatisk smerte og dens behandling.
Rettet, isoleret face grooming er et unikt mål for spontan neuropatisk smerte hos rotter. Efter kronisk konstriktion skade (CCI) af det infraorbitale nerve (ion), rotter udviser ændringer i spontan adfærd og som reaktion på taktil stimulation, der er tegn på vedvarende smerter og mekanisk allodyni 4. Efter Ion-CCI, rotter viser en øget og asymmetrisk ansigt grooming aktivitet, dvs med ansigt vask slagtilfælde primært rettet til nerven-skadede ion territorium. I modsætning til skadelig stimulering af ansigtet (f.eks formalin injektion) 5, ikke-smertefuld sensoriske forstyrrelser (dvs. ensidige vibrissae klipning, bedøvende infraorbitale nerveblokade, anvendelsen af mineralsk olie på vibriSSAE) ikke eller kun meget kort (dvs. de første minutter efter indtræden) medføre en betydelig ændring i ansigtet soigneringsadfærd 6. Det blev konkluderet, at denne unormale pelspleje efter Ion-CCI er en adfærdsmæssig manifestation af spontane, stærkt afskrækningsmiddel fornemmelser i den skadede nerve territorium. Denne adfærd i Ion-CCI rotter bærer stærk lighed med spontane smerter hos patienter. Yderligere undersøgelser har identificeret en vigtig forskel mellem ansigt grooming adfærd, der er en del af en mere generel krop grooming adfærd (dvs. "ansigt grooming under kroppen grooming"), som stort set er upåvirket af Ion-CCI og nocifensive ansigt grooming som hverken forud heller ikke efterfulgt af kroppen grooming (dvs. "isoleret ansigt grooming"), som er væsentligt forøget efter Ion-CCI 7-9. Farmakologisk, ansigt grooming under kroppen grooming udgør en fremragende måling kontrol for ikke-specifikke lægemiddelvirkninger ( <em> fx sedation), som kan forringe motorisk funktion. Bevægelser forlemmerne i de to typer af ansigtet grooming er nøjagtigt de samme.
Efter ion-CCI, rotter udviser også ændringer som reaktion på taktil stimulering, der er indikative for mekanisk allodyni 4, 10. I den første uge (r) efter Ion-CCI, rotter ikke længere svare mild eller moderat taktilt (dvs. Von Frey- ) stimuli. Denne hyporesponsiv derefter brat erstattet af en ekstrem hyperresponsivitet hvorved selv meget svage stimulus intensiteter provokere nocifensive adfærd. Starten på hyperreaktivitet kan variere mellem rotter, men de fleste rotter er blevet hyperreaktiv efter tre til fire uger efter operation.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det mest interessante aspekt af ionen-CCI-modellen er, at den giver en enestående grad af spontan, ikke-fremkaldt (neuropatisk) smerter. De fleste dyreforsøg af neuropatisk smerte, ved hjælp af spinal nerve modeller, udelukkende behandle nocifensive adfærd (f.eks., Vokalisering og tilbagetrækning reaktioner), hvilket afspejler overfølsomhed over for mekaniske eller termiske stimuleringer 12. Men chefen klinisk klage hos patienter pågår smerte, ikke hyperalgesi eller allodyni 13. </…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge the work that was done by the first author of the IoN-CCI model, Bart Vos†.
Materials
| Chromic catgut | Dynek | CG504 | |
| Nembutal (pentobarbital) | Pharmacy | ||
| Atropine | Pharmacy | ||
| Clippers for small animals – Favorita II | Aesculap | GT104 | |
| Stereotaxic instrument | Stoelting | 51600 | |
| Ophthalmic ointment (Liposic) | Pharmacy | ||
| Homeothermic monitor system | Harvard Apparatus | PY8 50-7221-F | |
| Cotton applicator | Pharmacy | ||
| Precision cotton swab | Qosina | 10225 | |
| Operation microscope | Kaps | SOM 62 | |
| Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
| Dumont forceps – Micro-blunted tips (#5/45) | Fine Science Tools | 11253-25 | |
| Scissors – blunt tips | Fine Science Tools | 14574-09 | |
| Polyester sutures – Mersilene (4-0) | Ethicon | R871H | |
| Digital video camera | Sony | HDR-CX330E | |
| Semmes-Weinstein Von Frey Aesthesiometer kit | Stoelting | 58011 |
References
- Jensen, T. S., Gottrup, H., Sindrup, S. H., Bach, F. W. The clinical picture of neuropathic pain. Eur J Pharmacol. 429 (1-3), 1-11 (2001).
- Meyer Rosberg, K., et al. Neuropathic pain a multidimensional burden for patients. Eur J Pain. 5 (4), 379-389 (2001).
- Meyer Rosberg, K., et al. Comparison of the SF 36 and Nottingham Health Profile in patients with chronic neuropathic pain. Eur J Pain. 5 (4), 391-403 (2001).
- Vos, B. P., Strassman, A. M., Maciewicz, R. J. Behavioral evidence of trigeminal neuropathic pain following chronic constriction injury to the rats infraorbital nerve. J Neurosci. 14, 2708-2723 (1994).
- Clavelou, P., Pajot, J., Dallel, R., Raboisson, P. Application of the formalin test to the study of orofacial pain. Neurosci Lett. 103, 349-353 (1989).
- Vos, B. P., Hans, G., Adriaensen, H. Behavioral assessment of facial pain in rats face grooming patterns after painful and non-painful sensory disturbances in the territory of the rats infraorbital nerve. Pain. 76 (1-2), 173-178 (1998).
- Deseure, K. R., Adriaensen, H. F. Comparison between two types of behavioral variables of non evoked facial pain after chronic constriction injury to the rat infraorbital nerve. Comp Med. 52 (1), 44-49 (2002).
- Deseure, K., Adriaensen, H. Nonevoked facial pain in rats following infraorbital nerve injury a parametric analysis. Physiol Behav. 81 (4), 595-604 (2004).
- Deseure, K., Hans, G. Behavioral study of non evoked orofacial pain following different types of infraorbital nerve injury in rats. Physiol Behav. 138, 292-296 (2015).
- Deseure, K., Koek, W., Adriaensen, H., Colpaert, F. C. Continuous administration of the 5 hydroxytryptamine1A agonist (3-Chloro-4-fluoro-phenyl)-[4-fluoro-4-[[(5-methyl-pyridin-2-ylmethyl) -amino]-methyl]piperidin-1-yl]-methadone (F 13640) attenuates allodynia like behavior in a rat model of trigeminal neuropathic pain. J Pharmacol Exp Ther. 306 (2), 505-514 (2003).
- Zimmerman, M. Ethical Guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16, 109-110 (1983).
- Mogil, J. S., Crager, S. E. What should we be measuring in behavioral studies of chronic pain in animals. Pain. 112 (1-2), 12-15 (2004).
- Backonja, M. M., Stacey, B. Neuropathic pain symptoms relative to overall pain rating. J Pain. 5 (9), 491-497 (2004).
- Imamura, Y., Kawamoto, H., Nakanishi, O. Characterization of heat hyperalgesia in an experimental trigeminal neuropathy in rats. Exp Brain Res. 116, 97-103 (1997).
- Chichorro, J. G., Zampronio, A. R., Souza, G. E., Rae, G. A. Orofacial cold hyperalgesia due to infraorbital nerve constriction injury in rats reversal by endothelin receptor antagonists but not non steroidal anti inflammatory drugs. Pain. 123 (1-2), 64-74 (2006).
- Kramer, P. R., Bellinger, L. L. Meal Duration as a Measure of Orofacial Nociceptive Responses in Rodents. J Vis Exp. (83), e50745 (2014).
- Rossi, H. L., et al. Characterization of bilateral trigeminal constriction injury using an operant facial pain assay. Neuroscience. 224, 294-306 (2012).
- Anderson, E. M., et al. Use of the Operant Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) to Measure Changes in Nociceptive Behavior. J Vis Exp. (76), 50336 (2013).
