Chirurgie en gedragstesten in het tibiale neuroomtranspositiemodel bij ratten
Summary
Dit protocol beschrijft het tibiale neuroomtranspositiemodel, dat een laesie van de tibiale zenuw inhoudt met daaropvolgende transpositie van het proximale zenuwuiteinde naar een subcutane pretibiale of laterale positie. Gedragstesten van neuroompijn en plantaire hyperalgesie worden gekwantificeerd met behulp van Von Frey monofilamenten.
Abstract
De tibiale neuroomtranspositie (TNT) is een rattenmodel waarbij allodynie op de plaats van het neuroom (tibiale zenuw) onafhankelijk kan worden geëvalueerd van allodynie aan het plantaire oppervlak van de achterpoot geïnnerveerd door de intacte surale zenuw. Dit TNT-model is geschikt om therapieën voor neuroompijn te testen, zoals de potentiële superioriteit van bepaalde chirurgische therapieën die al in de kliniek worden gebruikt, of om nieuwe geneesmiddelen en hun effect op beide pijnmodaliteiten bij hetzelfde dier te evalueren. In dit model wordt een distale laesie (neurotmesis) gemaakt in de tibiale zenuw en wordt het proximale zenuwuiteinde getransponeerd en subcutaan en pretibiaal gefixeerd om beoordelingen van de neuroomplaats met een 15 g Von Frey-monofilament mogelijk te maken. Om allodynie over de surale zenuw te beoordelen, kunnen Von Frey monofilamenten worden gebruikt via de up-down methode op het plantaire laterale gebied van de achterpoot. Na het doorsnijden van de tibiale zenuw ontwikkelt zich mechanische overgevoeligheid op de neuroomplaats binnen 1 week na de operatie en blijft ten minste tot 12 weken na de operatie bestaan. Allodynie aan het surale geïnnerveerde plantaire oppervlak ontwikkelt zich binnen 3 weken na de operatie in vergelijking met de contralaterale ledemaat. Na 12 weken vormt zich een neuroom aan het proximale uiteinde van de doorgesneden tibiale zenuw, aangegeven door dispersie en werveling van axonen. Voor de TNT-modelchirurgie moeten meerdere kritische (micro)chirurgische stappen worden gevolgd en wordt enige chirurgische praktijk onder terminale anesthesie geadviseerd. In vergelijking met andere neuropathische pijnmodellen, zoals het gespaard zenuwbeschadigingsmodel, kan allodynie over de neuroomplaats onafhankelijk worden getest van surale zenuwovergevoeligheid in het TNT-model. De neuroomsite kan echter alleen bij ratten worden getest, niet bij muizen. De tips en aanwijzingen in dit protocol kunnen onderzoeksgroepen die werken aan pijn helpen om het TNT-model met succes in hun faciliteit te implementeren.
Introduction
Elke wond, variërend van eenvoudige scheuren tot amputatie van de hele ledematen, gaat gepaard met verschillende gradaties van perifeer zenuwletsel. Dergelijk zenuwletsel kan resulteren in de vorming van een neuroom, een ongeorganiseerde verstrengeling van ontkiemende zenuwvezels. Neuromen worden pijnlijk bij 8%-30% van de patiënten, wat een ernstige invloed heeft op hun kwaliteit van leven 1,2,3,4,5. Na amputatie van de ledematen ontwikkelt neuroompijn zich bij 50% van de patiënten 6,7,8. Gemelde symptomen zijn gevoeligheid, spontane pijn, allodynie, hyperalgesie en mechanische of thermische overgevoeligheid in het geïnnerveerde gebied9. Wanneer neuroompijn niet binnen 1 jaar adequaat wordt behandeld, kan het zich ontwikkelen tot een chronische pijntoestand, wat resulteert in een hoge maatschappelijke last en bijbehorende medische kosten 10,11,12,13,14. Vanwege de slechte werkzaamheid van de huidige farmacologische interventies wordt neuroompijn bij voorkeur behandeld door chirurgische verwijdering van het pijnlijke neuroom en de zenuw behandeld met verschillende chirurgische technieken, zoals beschreven in de literatuur15. Het is belangrijk op te merken dat volledige pijnverlichting zeldzaam is, pijn vaak in de loop van de tijd verergert en 40% van de patiënten geen baat heeft bij de operatie, wat aangeeft dat nieuwe behandelingen nodig zijn 1,16.
Een gestandaardiseerd rattenmodel van neuroompijn helpt bij het begrijpen van de mechanismen die neuroompijn veroorzaken en kan helpen bij het identificeren van nieuwe behandelingen of het evalueren van bestaande behandelingen die in de kliniek worden gebruikt. Het tibiale neuroomtranspositie (TNT) model werd voor het eerst beschreven door Dorsi et al. in 200817 en is gebruikt door verschillende onderzoeksgroepen18,19,20. Het algemene doel van deze methode is om verschillende behandeltechnieken voor neuroompijn te kunnen testen. Het voordeel van het model ten opzichte van bijvoorbeeld het gespaard zenuwletsel (SNI) model21, is dat het het mogelijk maakt om allodynie op de neuroomplaats te testen. Dit komt omdat het model gaat om het transponeren van het proximale zenuwuiteinde van de tibiale zenuw naar een onderhuidse preibiale positie, waar het kan worden onderzocht met von Frey monofilamenten. Bovendien ontwikkelt allodynie zich aan het plantaire oppervlak van de achterpoot geïnnerveerd door de intacte surale zenuw, die onafhankelijk van de neuroompijn bij hetzelfde dier kan worden beoordeeld. Dit is vergelijkbaar met symptomen van neuroompijn bij patiënten, waarbij aanhoudende neuropathische pijn na verwijdering van een pijnlijk neuroom soms wordt veroorzaakt door de naburige zenuwen22. Bovendien is allodynie over een doorgesneden zenuw met een neuroom een andere pijnmodaliteit dan allodynie over de intacte naburige zenuw. Dit model vergemakkelijkt dus de beoordeling van het effect van nieuwe therapieën op zowel allodynie aanwezig op de neuroomplaats als meer wijdverspreide neuropathische pijn getest in het plantaire oppervlak van de achterpoot. Omdat de operatie die wordt uitgevoerd om het TNT-model te maken een uitdaging kan zijn, gaat dit artikel dieper in op de procedure om onderzoekers te ondersteunen bij het implementeren van het model in hun faciliteit.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritieke stappen in het protocol
Het TNT-model omvat het doorsnijden van de tibiale zenuw en het lateraal en subcutaan transponeren naar een pretibiale locatie om gevoeligheidstests van het neuroom mogelijk te maken, naast plantaire hyperalgesie over de surale zenuw. In het TNT-model is het belangrijk dat de plaats van het neuroom zichtbaar is voor de onderzoekers. Daarom heeft een albino-rattenstam de voorkeur omdat onderhuidse hechtingen gemakkelijk zichtbaar zijn door de huid en de kleur van de hec…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We willen Sabine Versteeg bedanken voor het assisteren bij de microchirurgie en Anja van der Sar en Trudy Oosterveld-Romijn van het Gemeenschappelijk Dieren Laboratorium voor hun hulp bij het klaarmaken van de microscoop en operatiekamer en het verzorgen van de dieren.
Dit onderzoek werd gefinancierd door Axogen.
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 |
References
- 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).
