Kronisk Förträngning Skada på råttans infraorbital Nerve (Ion-CCI) att studera Trigeminal neuropatisk smärta
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
Djurmodeller är viktiga verktyg för att studera patofysiologi och farmakologi av neuropatisk smärta. Detta manuskript beskriver de kirurgiska och beteende förfaranden för att studera trigeminal neuropatisk smärta hos råttor. För att möta den särskilda karaktären hos trigeminala neuropatisk smärta syndrom, är det infraorbital nerven (jon) utsattes för en kronisk sammandragning skada (CCI) genom löst ligering nerven. En intra-orbital tillvägagångssätt presenteras här för att exponera och ligera jon i omlopps kaviteten. Efter Ion ligering, råttor uppvisar förändringar i spontanbeteende och som svar på von Frey hår stimulans som indikerar ihållande smärta och mekanisk allodyni. Två faser kan definieras i utvecklingen av beteendeförändringar. Under den första veckan efter Ion-CCI (fas 1), råttor visar en ökad och asymmetrisk ansikte grooming verksamhet, det vill säga med Face Wash stroke främst inriktad på nervskadade Ion territorium. En skillnad görs mellan ansikte grooming beteende som är en del av en mer allmän trimning av kroppshår beteende, vilket är i stort sett opåverkad av Ion-CCI, och ansikts grooming som varken föregås eller följs av kroppen grooming, vilket avsevärt ökar efter Ion-CCI. Under denna period är känslighet för mekanisk stimulering av jonen territorium minskas. Detta hyporespons abrupt ersättas med en extrem hyperreaktivitet innebär även mycket svaga stimulans intensiteter provocera nocifensiva beteende (fas 2). De fenomenologiska likheterna mellan dessa beteendeförändringar och rapporterade tecken på ansiktssmärta (dvs. svar på skadlig stimulering av ansiktet) tyder på förekomsten av dysestesi / parestesier och mekanisk allodyni i det ligerade Ion territorium.
Introduction
Skador på somatosensoriska nerver leder oftast till förlust av känsel. Det är inte mycket väl förstått varför och hur, i vissa fall, leder perifer nervskada till kronisk smärta. Som ett resultat, smärtsamma neuropatier förbli en utmanande förutsättning för att behandla en och leda till betydande minskningar i patienternas livskvalitet 2-3. Djurmodeller är ett viktigt verktyg för att undersöka effekten av befintliga och nyutvecklade läkemedel och för att identifiera de patofysiologiska mekanismer som är involverade i utveckling och underhåll av neuropatisk smärta. Bland de viktigaste utmaningarna för translationell smärtforskning är att identifiera och mäta spontan smärta hos djur (dvs, fysiologisk, beteendemässiga eller andra manifestationer som tyder på förekomsten av smärta hos djur som inte utmanas med sondering stimuli som akut överlagras på motivets basala tillstånd ). Det övergripande målet med detta förfarande är att kirurgiskt inducera ettinfraorbital nervskada i en råtta som leder till utveckling av både spontana och framkallade nocifensiva beteende som kan användas för att studera de mekanismer som är involverade i trigeminala neuropatisk smärta och dess behandling.
Riktad, isolerade ansikte grooming är en unik åtgärd för spontan neuropatisk smärta hos råttor. Efter kronisk sammandragning skada (CCI) i infraorbital nerven (Ion), råttor uppvisar förändringar i spontanbeteende och som svar på taktil stimulering som indikerar ihållande smärta och mekanisk allodyni 4. Efter Ion-CCI, råttor visar en ökad och asymmetrisk ansikte grooming verksamhet, det vill säga med Face Wash stroke främst inriktad på nervskadade Ion territorium. I motsats till skadliga stimulering av ansiktet (t.ex. formalin injektion) 5 icke-smärtsam känselstörningar (dvs ensidig vibrissae klippning, bedövningsmedel infraorbital nervblockad, tillämpning av mineralolja på vibriSSAE) inte eller endast mycket kortfattat (dvs de första minuterna efter starten) inducera en betydande förändring i ansiktet grooming beteende 6. Det konstaterades att denna onormala grooming efter Ion-CCI är en beteende manifestation av spontana, starkt aversiva känsla i den skadade nerven territorium. Detta beteende i jon-CCI-råttor bär starka likheter med spontan smärta hos patienter. Ytterligare studier har identifierat en viktig skillnad mellan ansikte grooming beteende som är en del av en mer allmän trimning av kroppshår beteende (dvs "ansikte grooming under kropp grooming"), vilket är i stort sett opåverkad av Ion-CCI, och nocifensiva ansikte grooming som varken föregås eller följt av trimning av kroppshår (dvs "isolerade ansikte grooming"), vilket avsevärt ökar efter Ion-CCI 7-9. Farmakologiskt, ansikte grooming under kropp grooming utgör en utmärkt kontrollmätning för icke-specifika läkemedelseffekter ( <em> t.ex. sedering) som kan försämra motoriken. Rörelser hos frambenen under de två typerna av ansiktet trimning är exakt desamma.
Efter Ion-CCI, råttor uppvisar också förändringar som svar på taktil stimulering som indikerar mekanisk allodyni 4, 10. Under den första veckan (s) efter Ion-CCI, råttor inte längre svarar på mild eller måttlig taktil (dvs, von Frey ) stimuli. Detta hyporespons sedan plötsligt ersatts av en extrem hyperreaktivitet innebär även mycket svaga stimulans intensiteter provocera nocifensiva beteende. Uppkomsten av hyperreaktivitet kan variera mellan råttor, men de flesta råttor har blivit hyperresponsive efter tre till fyra veckor efter operation.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den mest intressanta aspekten av Ion-CCI modellen är att den ger en unik mått på spontan, icke-framkallade (neuropatisk) smärta. De flesta djurstudier av neuropatisk smärta med spinal nerv modeller, uteslutande riktar nocifensiva beteenden (t ex., Läte och uttags svar), vilket återspeglar överkänslighet mot mekaniska eller termiska stimuleringar 12. Men är den främsta kliniska klagomål hos patienter pågående smärta, inte hyperalgesi eller allodynia 13.
<p class="jove_con…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).
