Summary
En forbigående skåldskade (65 °C ± 0,5 °C, 3 s) av en bakpote reduserer terskelen (g) til von Frey filamentstimulering av den ipsilaterale siden og endrer gangmønsteret. Dessuten induserer brannskader depresjonslignende oppførsel i den tvungne svømmetesten.
Abstract
Skålding av vann er den vanligste årsaken til brannskader hos både eldre og unge. Det er en av de store kliniske utfordringene på grunn av den høye dødeligheten og oppfølgeren i lav- og mellominntektsland. Brannskader induserer ofte intens spontan smerte og vedvarende allodyni samt livstruende problem. Enda viktigere er at overdreven smerte ofte ledsages av depresjon, noe som kan redusere livskvaliteten betydelig. Denne artikkelen viser hvordan du utvikler en dyremodell for studiet av brennindusert smerte og depresjonslignende oppførsel. Etter anestesi ble brannskader indusert ved å dyppe musens ene bakpote i varmt vann (65 °C ± 0,5 °C) i 3 s. Von Frey-testen og automatisert ganganalyse ble utført annenhver dag etter brannskader. I tillegg ble depresjonslignende oppførsel undersøkt ved hjelp av tvungen svømmetest, og rota-stangtesten ble utført for å skille den unormale motorfunksjonen etter brannskader. Hovedformålet med denne studien er å beskrive utviklingen av en dyremodell for studiet av brannskadeindusert smerte og depresjonslignende oppførsel hos mus.
Introduction
Vevsskade, som forbrenning og traumer, er generelt forbundet med samtidig forekomst av akutt smerte. Brannskader og traumerelaterte symptomer er anslagsvis 1.80.000 dødsfall hvert år skyldes brannskader - de aller fleste forekommer i lav- og mellominntektsland fra ulike typer brannskader1. Ifølge en verdensomspennende rapport er brannskader vanlig hos barn og står for omtrent 40% -60% av innlagte pasienter 2,3. Disse spesifikke skadene er enda mer alvorlige, da de kan oppstå i hverdagen, for eksempel kokende eller badevann 4,5. Selv om akutt smerte kan løses spontant etter utvinning fra vevsskade i de fleste tilfeller, kan det være mulig å bli kronisk på grunn av unormale endringer i nervesystemet 6,7.
Nylig har det blitt antydet at akutt smerte kan indusere et deprimert humør, og kronisk smerte kan forårsake angst og depresjon 8,9,10,11. Sameksistensen av smerte og depresjon gjør det vanskeligere å behandle pasienten. Depresjon har også en tendens til å øke smertefølsomheten, noe som sannsynligvis vil indusere mer intens depresjon og smerte12. Komplikasjoner av smerte og depresjon er vist i dyremodeller av perifer betennelse 13,14,15,16. De detaljerte mekanismene som ligger til grunn for smerteindusert depresjon er ikke godt kjent før nå17. Dermed er det nødvendig å utvikle mer effektive behandlinger for brannskader for å lindre bivirkninger og symptomer.
Dermed ble den nåværende studien designet for å utvikle en dyremodell for å studere brannskadeindusert akutt smerte og depresjonslignende oppførsel hos mus. For dette ble det målt brannskadrelatert unormal taktil følsomhet, endret gangmønster og depresjonslignende oppførsel. I tillegg forsøker denne studien å validere modellen ved hjelp av NSAIDs.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle eksperimentelle protokoller ble gjennomgått og godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee ved Chungnam National University i Sør-Korea, og deretter utført basert på de etiske retningslinjene til International Association for the Study of Pain18.
1. Induksjon av skålding brannskader på bakpoten
- Hus de mannlige ICR-musene som veier 20-25 g i et lyst og temperaturkontrollert rom (12/12 t lys-mørk syklus, 22,5 °C ± 2,5 °C) med en fuktighet på 40% -60%.
MERK: Både hann- og hunnmus kan brukes til denne protokollen. - Gi dyret fri tilgang til mat og vann, og akklimatiser i minst 1 uke før du starter eksperimentet.
MERK: Alle dyrene var gruppehus for å utelukke variabler som isolasjonsstress. - Tilordne musene tilfeldig til eksperimentell eller kontrollgruppe og utfør blinde eksperimenter ved hjelp av dyrenumre som koder.
- På dagen for brenningsinduksjon bedøver du musen ved intraperitoneal (dvs.) injeksjon på 300 μL alfaksalon i en dose på 100 mg/kg. Bruk en kirurgisk kjole, hansker og maske mens du utfører brenninduksjonen.
- Etter dypt bedøvelse av musen, desinfiser rundt høyre bakpote med 70% etanol.
MERK: Kontroller mangelen på respons på klypestimulering påført baktærne eller halen for å bekrefte tilstanden til dypbedøvelse. - Påfør en oftalmisk salve på øynene for å forhindre hornhinnen tørking etter induksjon av anestesi.
- Senk den høyre bakpoten til den dypt bedøvede musen i varmt vann ved 65 °C ± 0,5 °C i 3 s. Lag et merke på ankelen på hver mus før du nedsenker bakpoten i varmt vann for å opprettholde konsistens i det brente området.
- Etter induksjon av brannskader, ta musene i et rent hjemmebur og legg dem på en varmepute til dyrene gjenoppretter fra anestesi.
MERK: Smertestillende middel, acetaminophen (200 mg/kg), ble administrert intraperitonealt én gang daglig i 7 dager fra og med dagen for brannskader (Only Burn + Acetaminophen group). Burn-gruppen ble behandlet med saltvann som kjøretøykontroll. Eksperimentet ble utført i henhold til metoden beskrevet i en tidligere studie4.
2. Måling av mekanisk allodyni
- Ta musene til atferdstestingsrommet og la dem akklimatisere minst 30 minutter før testen. Bruk en kirurgisk kjole, hansker og maske mens du utfører testen.
- Plasser musene i en firkantet boks (diameter: 13 cm, høyde: 12 cm) på et metallnettgulv (maskestørrelse: 0,7 cm x 0,7 cm) og la dem akklimatisere i minst 30 minutter.
- Vurder den mekaniske terskelen til bakpoten ved hjelp av den stigende stimulansmetoden19,20.
- Stikk forsiktig en serie von Frey filamenter med 5-8 s intervaller for å stimulere bakplantaren. Hent grunnlinjeverdiene dagen før brenningsinduksjon.
MERK: 0,16-1,2 g von Frey-filamentene ble brukt i testen for å måle poteuttaksterskelen hos alle dyr. Paw withdrawal response test ble startet med den laveste bøyekraften til von Frey filament (0,16 g i denne protokollen). Hvis det ikke var noe svar, ble det påført en filament med neste bøyekraft. - Utfør fem forsøk for å evaluere mekaniske terskler for hver ipsilaterale (skadede) bakpote.
MERK: Bøyekraften til von Frey filament som produserer respons mer enn tre ganger av de fem forsøkene i hvert dyr ble uttrykt som poteuttaksterskel (PWT, g). Mekaniske terskler ble målt en dag før og ved 1, 3, 5 og 7 dager etter brannskader. Smertestillende effekt ble vurdert 1 time etter administrering av acetaminophen i dyret.
3. Automatisert ganganalyse
- Akklimatisere musene i ganganalysesystemet en gang daglig i 10-15 min fra 5 dager før brannskaden. Bruk en kirurgisk kjole, hansker og maske mens du utfører ganganalyse.
- På testdagen, ta musene til atferdstestrommet og akklimatiser dem i minst 30 minutter før testen.
MERK: Utfør akklimatiserings- og ganganalysetester i et mørkt miljø. Angi betingelsene for programmenyen på følgende måte.- Etter å ha kjørt programmet, klikker du på Opprett nytt eksperiment - menyen for å angi mappen for å lagre dataene.
- Etter betegnelsen setter du maksimal kjøretid til 5 s og maksimalt tillatte hastighetsvariasjoner til 50%.
- Velg et registrert kamera og sett gangveilengden til 30 cm i kategorien Oppsett i programmet.
- Velg Åpne anskaffelse på Fanebladet Anskaffelse på programmenyen.
- Basert på statusmeldingene klikker du på Fest bakgrunn-knappen for å få et bakgrunnsbilde av en tom gangvei.
- Klikk på Start anskaffelse-knappen , og plasser deretter musen ved inngangen til den venstre høyre traverserbare gangveien. Opptaket vil automatisk begynne å følge den frie bevegelsen til musen.
MERK: Hvis dyrets gang har blitt registrert og alle fotspor er oppdaget, vil det bli merket som Kompatibel kjøring med et grønt ikon. Hvis programvaren ikke oppdager noen fotspor, vises et rødt ikon, i så fall anbefales det å utføre innspillingen igjen. Forfatterne anbefaler å samle og analysere minst fem vellykkede kompatible løp utført med lignende kjørehastigheter. - Velg Klådd på programmenyen i kategorien Hent.
MERK: Etter å ha valgt dataene som er hentet fra den vellykkede overholdelseskjøringen ovenfor, går du til videoanalyseskjermen der musenes gangmønstre ble registrert. - Velg kjøringen som skal analyseres, og klikk på Auto Classify-knappen .
- Etter å ha utført automatisk klassifisering, fjern nese, kjønnsgjenkjenning og feilgjenkjennelse av poter til søppeldata i hver kjøring, og analyser deretter dataene.
MERK: Alle statistiske parametere analyseres og lagres automatisk i programmet, og rådataverdier finnes i eksperimentets analysemeny. Automatisk ganganalyse ble utført før og ved 1, 3, 5 og 7 dager etter brannskader. Evalueringen ble utført 30 min etter administrering av acetaminophen i Burn + Acetaminophen-gruppen og 30 min etter saltvannsbehandling i Burn-gruppen. Dette eksperimentet ble utført i henhold til metoden beskrevet i de tidligere studiene 4,21,22.
4. Måling av depresjonslignende oppførsel
MERK: Fortvilelsesbasert oppførsel, immobilitetstid i vannet ble målt ved tvungen svømmetest.
- Ta musene til atferdstestrommet og akklimatiser dem i minst 30 minutter før testen. Bruk en kirurgisk kjole, hansker og maske mens du utfører tvungen svømmetest.
- Sett musen i en klar plexiglasssylinder (10 cm x 25 cm) som inneholder 15 cm vann (25 °C ± 0,5 °C) i 15 minutter.
- Etter 24 timer, sett musen inn i sylinderen med samme forhold og mål immobilitetstiden.
MERK: Immobilitetstiden ble målt i 5 min testtid, og tiden da mus sluttet å klatre eller svømme og bare fløt for å holde hodet over vannoverflaten ble registrert. Den tvungne svømmetesten ble utført på dag 7 etter brannskaden. Evalueringen ble utført 1 time etter administrering av acetaminophen i Burn + Acetaminophen-gruppen, og 1 time etter saltvannsbehandling i Burn-gruppen. Eksperimentet ble utført i henhold til metoden beskrevet i tidligere studier 23,24.
5. Måling av normal motorisk funksjon
MERK: Rota-rod-testen ble utført for å differensiere den unormale motorfunksjonen etter brannskader.
- Ta musene til atferdstestrommet og akklimatiser dem i minst 30 minutter før testen. Bruk en kirurgisk kjole, hansker og maske mens du utfører tvungen svømmetest.
- Plasser dyrene på en rullende sylindrisk plattform (5,7 cm bred; 3 cm diameter) suspendert 16 cm over bunnen av apparatet.
- La hvert dyr trene en gang om dagen på en rota-stang i minst 5 dager før induksjon av brannskader.
- Utfør rota-rod testen hver 20 min i 2 timer etter administrering av stoffet. Sett avskjæringstiden til 2 min.
- Mål varigheten av tiden musen kjører på en roterende stang med en konstant hastighet på 15 omdreininger per minutt uten å falle.
MERK: Rota-rod-testen ble utført 7 dager etter induksjon av brannskader. Evalueringen ble utført umiddelbart etter administrering av acetaminophen i Burn + Acetaminophen-gruppen og etter saltvannsbehandling i Burn-gruppen. Alfaxalone ble brukt som en positiv kontroll for eksperimentelt behandlede legemidler i denne testen. Under rotarodtesten måles varigheten av tiden musen kjører på den roterende stangen uten å falle. Eksperimentet ble utført i henhold til metoden beskrevet i tidligere studier 22,25.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
For å minimere dyrelidelse og redusere antall dyr som brukes i henhold til retningslinjene for tre R-er (erstatning, reduksjon og raffinement), ble denne studien designet med det minste antall dyr for innsamling av betydelige data etablert gjennom foreløpig eksperiment. I denne studien ble atferdseksperimenter uavhengig utført to ganger som følger. Ganganalysen, mekanisk allodyni og depresjonslignende atferdstester ble utført med control (n = 5), Burn (n = 7; kjøretøykontroll, saltvann) og Burn + Acetaminophen (n = 7) grupper. I rota-rod testen, Kontroll (n = 3), Brenn (n = 4; kjøretøy kontroll; saltvann), Brenn + Acetaminophen (n = 4), Positiv kontroll (n = 4; Alfaxalone) grupper ble designet. Alfaxalone er en type nevroaktiv steroid og bedøvelse som for tiden brukes i veterinærmedisin som en injiserbar generell bedøvelsesinduser. I denne studien ble alfaxalon brukt i animalsk anestesi for brenninduksjon og brukt som et positivt kontrollmedikament for motoriske svekkelser i rota-rod-testen.
Data ble uttrykt som gjennomsnittlig ± S.E.M. I tillegg ble eksperimentelle data innhentet på forskjellige tidspunkter analysert uavhengig. Smerte atferdsresponser ble beregnet som området under kurven (AUC). Toveis gjentatte tiltak ANOVA ble utført for å bestemme forskjeller i dataene fra mekanisk allodyniatest, ganganalyse og rota-stangtest over tid. Dunnetts test ble brukt til post hoc-analyse for å bestemme P-verdien blant eksperimentelle grupper. P-verdier under 0,05 ble ansett som signifikante. GraphPad Prism 6.0-programvare ble brukt til å analysere denne statistiske gyldigheten. Alle statistiske analyseprosedyrer ble utført blindt i forhold til de eksperimentelle forholdene. En figur som illustrerer brannskadeindusert vevsskade er vist i supplerende figur 1.
Tidsforløpendringer i potensuttaksterskelen (PWT, g) etter brannskader er vist i figur 1. PWT (g) av brannskadede mus ble redusert 1 dag etter brenninduksjon og opprettholdt i 7 dager sammenlignet med kontrollgruppens. Administrering av acetaminophen (200 mg/kg, dvs. én gang daglig i 7 dager fra og med dagen for brenningsinduksjon) reduserte den brentinduserte reduksjonen i PWT betydelig (figur 1A, ** p < 0,01 versus Burn-gruppen). I tillegg viste AUC-analysen (i 7 dager) at administrering av acetaminophen betydelig reduserte den brannskadeinduserte mekaniske allodyniaen (figur 1B, *** p < 0,001 versus kontrollgruppen, ** p < 0,01 versus Burn-gruppen).
Endringer i bakre potetrykkområde etter brannskader over tid er vist i figur 2. Brannskader reduserte det ipsilaterale bakre potetrykkområdet betydelig fra dagen etter induksjon og vedvarte i 7 dager. Bakre potetrykkområde ble betydelig forbedret ved å administrere acetaminophen (200 mg/kg, dvs. en gang daglig i 7 dager fra brenninduksjonsdagen) sammenlignet med den kjøretøybehandlede gruppen (figur 2A, B, * p < 0,05 og ** p < 0,01 versus Burn-gruppen).
Tidsforløpet endres i én enkelt stilling etter at brannskader er vist i figur 3. Brannskader reduserte den enkle holdningen (%) av den ipsilaterale bakpoten 1 dag etter brenninduksjon, og denne reduksjonen ble opprettholdt i 7 dager. Bakre pote enkeltstilling ble forbedret ved administrering av acetaminophen (200 mg/kg, dvs. én gang daglig i 7 dager fra og med brenningsdagen) sammenlignet med den kjøretøybehandlede gruppen (figur 3A, B, * p < 0,05 versus Burn-gruppen).
Endringer i immobilitetstiden oppnådd fra den tvungne svømmetesten er vist i figur 4. Immobilitetstiden til de brannskadende musene ble økt 7 dager etter brenninduksjon sammenlignet med kontrollgruppens. Ved brennskadeinduserte mus reduserte acetaminophen-administrering (200 mg/kg, dvs. én gang daglig i 7 dager fra brenninduksjonsdagen) signifikant den brannskadede økningen i immobilitetstid (** p < 0,01 og *** p < 0,001 versus Burn-gruppen).
Den normale motorfunksjonen ble vurdert ut fra endringene i driftstiden på rotastangen, som vist i figur 5. Kjøretiden til de brannskadede musene endret seg ikke på 7 dager etter brenninduksjon sammenlignet med kontrollgruppens. Til sammenligning ble kjøretiden til alfaxalonebehandlede mus (positiv kontroll) betydelig redusert i løpet av ca. 60 minutter. Dette resultatet indikerer at en brannskade som brukes i denne studien ikke forårsaker motorisk svekkelse (*** p < 0,001 versus Burn-gruppen).
Figur 1: Mekanisk allodynia vurdert av von Frey-test hos brennende skadeinduserte mus. (A) Poteuttaksterskelen (PWT, g) i musenes ipsilaterale bakpote ble redusert 1 dag etter brannskader og opprettholdt i 7 dager sammenlignet med kontrollgruppen. Acetaminophen administrasjon (200 mg/kg, dvs. en gang daglig i 7 dager fra dagen for brenningsinduksjon) reduserte den brannskadede mekaniske allodyniaen betydelig. (B) PWT ble analysert som området under kurven (AUC). Piler indikerer dagen for legemiddeladministrasjon. p < 0,001 versus kontrollgruppe, ** p < 0,01 versus Burn-gruppen. Toveis gjentatte tiltak ANOVA ble utført for å bestemme de samlede effektene i tidsforløpet til von Frey-testen. Post-hoc-analyse ble utført ved hjelp av Dunnetts test for å bestemme P-verdien. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Potetrykkområde hentet fra automatisert ganganalyse i brennende skadeinduserte mus. (A) Representative bilder av både ipsilaterale og kontralaterale bakpoter av mus ble fanget av ganganalyseprogramvaren. Kontaktstørrelsen på poten reduseres etter brannskader sammenlignet med kontrollgruppens. Denne reduksjonen ble delvis gjenvunnet ved å administrere acetaminophen (200 mg/kg, dvs. en gang daglig i 7 dager fra dagen for brenningsinduksjon). Hvite rektangler indikerer bakpotene analysert av programvaren, (B) en graf viser tidskursendringene i potetrykkområdet (%). Data beregnes som prosentandelen av endringer i utskriftsområdet mellom de ipsilaterale (høyre) og kontralaterale (venstre) bakpotene (f.eks. verdien på 50% indikerer de samme poteutskriftsområdene i høyre og venstre bakpote). Piler indikerer dagen for legemiddeladministrasjon. * p < 0,05 og ** p < 0,01 versus Burn-gruppen. Toveis gjentatte tiltak ANOVA ble utført for å bestemme generelle effekter i løpet av utskriftsområdet på ganganalyse. Post-hoc-analyse ble utført ved hjelp av Dunnetts test for å bestemme P-verdien. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: En enkelt holdning hentet fra automatisert ganganalyse i brennende skadeinduserte mus. (A) Representative bilder av en enkelt holdning ble fanget opp av ganganalyseprogramvaren. Ulike farger indikerte holdningen til hver pote: blå, høyre fremadrettet pote; rosa, høyre bakpote; gul, venstre fremadet pote; grønn, venstre bakpote. Den enkle holdningen til den ipsilaterale bakpoten ble forkortet etter brannskader. Denne endringen ble delvis gjenvunnet ved administrering av acetaminophen (200 mg/kg, dvs. en gang daglig i 7 dager fra dagen for brenningsinduksjon). (B) En graf viser endringer i tidsforløpet i den enkelte stilling (%). Data summeres som en linjegraf etter beregning av prosentandelen av endringer i enkeltstilling mellom ipsilaterale (høyre) og kontralaterale (venstre) bakpoter (f.eks. verdien på 50% indikerer samme enkeltstilling i høyre og venstre bakpote). Piler indikerer dagen for legemiddeladministrasjon. * p < 0,05 versus Burn gruppe. Toveis gjentatte tiltak ANOVA ble utført for å bestemme generelle effekter i løpet av enkeltstilling på ganganalyse. Post-hoc-analyse ble utført ved hjelp av Dunnetts test for å bestemme P-verdien. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Immobilitetstiden for den tvungne svømmetesten hos brennende skadeinduserte mus. Immobilitetstiden til de brannskadende musene ble økt 7 dager etter brenninduksjon sammenlignet med kontrollgruppens. Ved brannskadeinduserte mus lindret acetaminophen administrasjon (200 mg/kg, dvs. en gang daglig i 7 dager fra dagen for brenningsinduksjon) signifikant forbrenning av skadeindusert forbedret immobilitetstid. p < 0,001 versus kontrollgruppe, ** p < 0,01 versus Burn-gruppen. Enveis gjentatte tiltak ANOVA ble utført for å bestemme generelle effekter i løpet av tvungen svømmetest. Post-hoc-analyse ble utført ved hjelp av Dunnetts test for å bestemme P-verdien. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Den normale motorfunksjonsvurderingen basert på endringene i driftstiden til rota-stangtesten hos brennende skadeinduserte mus. Det var ingen endring i kjøretiden til de brannskadede musene på 7 dager etter brenninduksjon sammenlignet med de av kontroll- og acetaminophenbehandlede brannskadegrupper. Kjøretiden til alfaxalonebehandlede mus (Positiv kontroll) ble imidlertid betydelig redusert til ~ 60 s. Dette resultatet indikerer at en brannskade som brukes i denne studien ikke forårsaker motorisk svekkelse. p < 0,001 versus Burn-gruppen. Toveis gjentatte tiltak ANOVA ble utført for å bestemme de samlede effektene i løpet av rota-rod-testen. Post-hoc-analyse ble utført ved hjelp av Dunnetts test for å bestemme P-verdien. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Supplerende figur 1: Endringer i vevsskade over tid etter induksjon av brannskader. Etter skålding brenning induksjon, ble det observert betydelig vevsskade, som økte gradvis over tid. I denne studien har Acetaminophen, brukt som et positivt kontrollmedikament, vist en beskyttende effekt på vevsskader. Klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Skåldingsforbrenningen er en slags termisk brenning som skyldes oppvarmede væsker. Det har blitt antydet at første- eller andregradsforbrenning forekommer i de fleste tilfeller, men langvarig kontakt med varmekilder kan forårsake tredjegradsforbrenning26. I den nåværende studien ble brannskader indusert ved å utsette høyre bakpote av mus i varmt vann ved 65 °C i 3 s 4,26. Vevsskade ble oppdaget i den brannskadde poten, som viser vanlige symptomer på brannskader som rødhet, peeling av huden og hevelse (Supplerende figur 1)4.
Mekanisk allodynimåling er en ofte brukt smerteresponsidentifikasjonsmetode i dyresmerter og ble målt ved hjelp av von-Frey filamenter i denne studien. Den stigende stimulansmetoden med von Frey-filamentene brukes til å bestemme den mekaniske terskelen som kreves for å indusere et dyrs poteuttaksrespons19,20. Eksperimentet startet med filamentet med minst stimulans. Bøyekraften til filamentet som svarte på et bestemt tall (tre ganger i denne protokollen) ble oppnådd som en poteuttaksterskelverdi.
Ganganalyse av gnagere under fri gange brukes til å studere Parkinsons sykdom eller lemmerbevegelser og posisjonsendringer i sensoriske motoriske svekkelsesmodeller, inkludert ryggmargsskade og slag27,28. Ganganalysesystemet analyserer automatisk ulike gangparametere, inkludert poteintensitet, potetrykk, holdningsfase, etc. Endringer av parametere som ganganalysesystemet kan analysere, kan brukes som smerterelaterte indikatorer i ganganalysen av smertedyrmodeller. Derfor kan ganganalyse brukes som en eksperimentell metode for ikke-invasivt kvantifisere spontan smerte i dyremodeller 4,21,22. Basert på tidligere funn om at gangparametrene ble redusert på den smerteinduserte siden i dyremodeller av smerte21,22, presenterte denne protokollen kvantifisert hver gangparameter som forholdet mellom den brenninduserte ipsilaterale og kontralaterale siden. I denne protokollen ble potetrykkområde og enkeltposisjonsdata konvertert til endringshastigheten mellom ipsilaterale (skadede) og kontralaterale (ikke-skadede) bakpoter. Verdien på 50% betyr at potensutskriftsstørrelsen og tiden for å nå gulvet er den samme i både den ipsilaterale og kontralaterale, mens verdien mindre enn 50% indikerer at disse parametrene reduseres i den brenninduserte ipsilaterale bakpoten. De prosentvise endringene mellom de ipsilaterale og kontralaterale bakpotene ble brukt til å skaffe alle dataene (dvs. normale mus viste ~ 50%, noe som betyr at det ipsilaterale: kontralateralt forhold var 50:50). I normale dyr vises parametrene relatert til hver bakre lem det samme på begge sider når de går fritt. Analysen av denne protokollen er imidlertid fokusert på det faktum at parametrene på den ipsilaterale siden reduseres etter smerteinduksjon. I tillegg er det individuell variasjon i hvert dyr; nøyaktige data kan ikke innhentes når rådataene analyseres som de er. Derfor ble hver gangparameterverdi konvertert til et forhold for å oppnå mer nøyaktige resultater under analysen. Den nåværende studien har vist at størrelsen på utskriftsområdet og den eneste holdningstiden til den ipsilaterale bakpoten ble redusert etter brannskader, og denne reduksjonen ble gjenopprettet ved gjentatt intraperitoneal acetaminophen administrasjon. Disse endringene sammenfalt med et lignende mønster av tidsforløpendringer i smerteatferd etter brannskader og legemiddeladministrasjon.
Selv om den er kontroversiell, er den tvungne svømmetesten den mest brukte metoden for å studere oppførselen til deprimerte gnagere. Dyrene forsøker å unnslippe fra beholderen full av vann, men til slutt beveger seg ikke, og induserer fortvilelse29. Det hevdes imidlertid at immobilitet er vanskelig å evaluere som et mål på depresjon fordi denne testen er forbundet med utholdenhet så vel som følelser av fortvilelse. For å støtte resultatene av det tvungne svømmeeksperimentet, kan andre metoder for å evaluere depresjon, for eksempel halefjæringstesten, nyhet-undertrykt fôringstest og sukroseforbrukstest, betraktes som30,31. I den nåværende studien ble immobiliseringstiden økt etter brannskader, og denne økningen ble gjenopprettet ved administrering av acetaminophen.
Protokollene i denne studien ble designet for å etablere en modell for akutt smerte som følger med depresjonslignende oppførsel etter brannskader. Den depresjonslignende oppførselen i denne studien kan være de sekundære effektene av fysisk svekkelse og endringer i termisk følsomhet etter brannskade 15,32,33. Resultatene kan tyde på at mus med indusert akutt smerte etter brannskader viste depresjonslignende oppførsel. Det har vist seg å forbedre smerteresponsen og følgelig depresjonslignende atferd ved eksperimentelt behandlede legemidler.
Rota-rod-testen er en ytelsestest basert på en rotasjonsbelastning som vanligvis påføres gnagere med atletisk aktivitet. Testen måler parametere som kjøretid og utholdenhet. Noen av testfunksjonene inkluderer blant annet effekten av et eksperimentelt stoff eller balansen mellom forsøkspersoner i nevropatisk smertemodell, grepstyrke og motorisk koordineringsvurdering 22,25,34. Som vist i resultatene av denne studien, var det ingen endring i rota-rod kjøretid etter brannskader eller acetaminophen behandling sammenlignet med kontrollgruppen.
Denne studien demonstrerer utviklingen av en dyremodell for å studere brannskadeindusert smerte og depresjonslignende oppførsel hos mus. I denne forbindelse har denne studien vist at skålding av brannskader induserte mekanisk allodyni, endringer av gangparametere og depresjonslignende oppførsel som immobilitetstid. Denne modellen er egnet for forskning på de ulike aspektene og resultatene av brannskader og dens behandling og forventes å bringe viktig informasjon til dette forskningsfeltet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Denne forskningen ble støttet av Chungnam National University og National Research Foundation of Korea (NRF) stipend finansiert av regjeringen i Korea (NRF-2019R1A6A3A01093963 og NRF-2021R1F1A1062509).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1 mL syringe | BD | 307809 | |
| 1.5 mL tube | Axygen | MCT-150-C | |
| 50 mL tube | SPL | 50050 | |
| Acetaminophen BioXtra, ≥99.0% | Sigma-Aldrich | A7085-100G | This analgesic agent is used as a positive control. |
| Alfaxan multidose (Alfaxalone) | JUROX Pty.Limited | In this experiment, this material was used for animal anesthesia, and was used as a positive control for experimentally treated drugs in the rota-rod test. | |
| CatWalk automated gait analysis system | Noldus | CatWalk XT | Gait analysis in freely walking rodents is used to study the changes in limb movement and positioning in models with sensory-motor dysfunction |
| OPTISHIELD (Cyclosporin ophthalmic ointment) | Ashish Life Science | This material was used for an ointment to prevent corneal drying after induction of anesthesia. | |
| Plexiglass cylinder | SCITECH KOREA | custom made products | Used in forced swimming test |
| Rota-rod system | SCITECH KOREA | Accelerating rota rod | Used in the measurement of Normal Motor Function |
| von Frey filaments | North Coast Medical | NC12775 | Used in the measurement of Mechanical Allodynia |
| Waterbath | CHANGSHIN SCIENCE | C-WBE | Used in the burn injury induction |
References
- Peck, M. D. Epidemiology of burns throughout the World. Part II: intentional burns in adults. Burns. 38 (5), 630-637 (2012).
- Tracy, L. M., Cleland, H. Pain assessment following burn injury in Australia and New Zealand: Variation in practice and its association on in-hospital outcomes. Australasian Emergency Care. 24 (1), 73-79 (2021).
- Montgomery, R. K.
- Kang, D. W., Choi, J. G. Bee venom reduces burn-induced pain via the suppression of peripheral and central substance P expression in mice. Journal of Veterinary Science. 22 (1), 9 (2021).
- Abdi, S., Zhou, Y.
- Ullrich, P. M., Askay, S. W. Pain, depression, and physical functioning following burn injury. Rehabilitation Psychology. 54 (2), 211-216 (2009).
- Patwa, S., Benson, C. A. Spinal cord motor neuron plasticity accompanies second-degree burn injury and chronic pain. Physiological Reports. 7 (23), 14288 (2019).
- Michaelides, A., Zis, P. Depression, anxiety and acute pain: links and management challenges. Postgraduate Medicine. 131 (7), 438-444 (2019).
- Doan, L., Manders, T., Wang, J. Neuroplasticity underlying the comorbidity of pain and depression. Neural Plasticity. 2015, 504691 (2015).
- Vachon-Presseau, E., Centeno, M. V. The emotional brain as a predictor and amplifier of chronic pain. Journal of Dental Research. 95 (6), 605-612 (2016).
- Apkarian, A. V., Baliki, M. N. Predicting transition to chronic pain. Current Opinion in Neurology. 26 (4), 360-367 (2013).
- Yin, W., Mei, L. A Central amygdala-ventrolateral periaqueductal gray matter pathway for pain in a mouse model of depression-like behavior. Anesthesiology. 132 (5), 1175-1196 (2020).
- Deng, Y. T., Zhao, M. G., Xu, T. J. Gentiopicroside abrogates lipopolysaccharide-induced depressive-like behavior in mice through tryptophan-degrading pathway. Metabolic Brain Disease. 33 (5), 1413-1420 (2018).
- Zhang, G. F., Wang, J. Acute single dose of ketamine relieves mechanical allodynia and consequent depression-like behaviors in a rat model. Neuroscience Letters. 631, 7-12 (2016).
- Edwards, R. R., Smith, M. T. Symptoms of depression and anxiety as unique predictors of pain-related outcomes following burn injury. Annals of Behavioral Medicine. 34 (3), 313-322 (2007).
- Pincus, T., Vlaeyen, J. W. Cognitive-behavioral therapy and psychosocial factors in low back pain: directions for the future. Spine. 27 (5), 133-138 (2002).
- Laumet, G., Edralin, J. D. CD3(+) T cells are critical for the resolution of comorbid inflammatory pain and depression-like behavior. Neurobiology of Pain. 7, 100043 (2020).
- Zimmermann, M. Ethical guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16 (2), 109-110 (1983).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- Scholz, J., Broom, D. C. Blocking caspase activity prevents transsynaptic neuronal apoptosis and the loss of inhibition in lamina II of the dorsal horn after peripheral nerve injury. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 25 (32), 7317-7323 (2005).
- Kang, D. W., Choi, J. G. Automated gait analysis in mice with chronic constriction injury. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56402 (2017).
- Kang, D. W., Moon, J. Y. Antinociceptive profile of levo-tetrahydropalmatine in acute and chronic pain mice models: Role of spinal sigma-1 receptor. Scientific Reports. 6, 37850 (2016).
- Huang, W., Chen, Z. Piperine potentiates the antidepressant-like effect of trans-resveratrol: involvement of monoaminergic system. Metabolic Brain Disease. 28 (4), 585-595 (2013).
- Can, A., Dao, D. T. The mouse forced swim test. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (59), e3638 (2012).
- Choi, J. G., Kang, S. Y. Antinociceptive effect of Cyperi rhizoma and Corydalis tuber extracts on neuropathic pain in rats. Korean Journal of Physiology & Pharmacology. 16 (6), 387-392 (2012).
- Mosby's. Mosby's Dictionary of Medicine, Nursing & Health Professions - Seventh edition, Nursing Standard. 20 (22), RCN Publishing Company Ltd. 36 (2006).
- Vandeputte, C., Taymans, J. M. Automated quantitative gait analysis in animal models of movement disorders. BMC Neuroscience. 11, 92 (2010).
- Isvoranu, G., Manole, E. Gait analysis using animal models of peripheral nerve and spinal cord injuries. Biomedicines. 9 (8), 1050 (2021).
- Yankelevitch-Yahav, R., Franko, M. The forced swim test as a model of depressive-like behavior. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (97), e52587 (2015).
- Yan, H. C., Cao, X.
- Papp, M., Willner, P. An animal model of anhedonia: attenuation of sucrose consumption and place preference conditioning by chronic unpredictable mild stress. Psychopharmacology. 104 (2), 255-259 (1991).
- Seminowicz, D. A., Laferriere, A. L. MRI structural brain changes associated with sensory and emotional function in a rat model of long-term neuropathic pain. Neuroimage. 47 (3), 1007-1014 (2009).
- Yalcin, I., Barthas, F. Emotional consequences of neuropathic pain: insight from preclinical studies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 47, 154-164 (2014).
- Choi, J. W., Kang, S. Y. Analgesic effect of electroacupuncture on paclitaxel-induced neuropathic pain via spinal opioidergic and adrenergic mechanisms in mice. American Journal of Chinese Medicine. 43 (1), 57-70 (2015).
