大鼠脊髓损伤后急性期与慢性期触觉感觉功能检测

摘要

我们介绍了两种用于大鼠脊髓损伤急性期或慢性期的触觉感觉测试方法。这些经过验证的实验步骤能够检测类似异常性疼痛感觉的发生和维持。

摘要

脊髓损伤（SCI）会损害感觉系统，导致异常性疼痛^1-8。为了确定异常性疼痛的细胞和分子机制，需要在大鼠SCI模型中进行敏感且有效的感觉测试。然而，直到最近，尚无单一测试方法在SCI模型中得到验证，导致各实验室之间未能实施标准化的方法。此外，现有的测试方法无法在急性期或存在严重运动功能障碍时使用，从而阻碍了对SCI诱导的异常性疼痛发展过程的研究³。本文介绍了两种经过验证的感觉测试方法，使用冯·弗雷毛（von Frey Hair, VFH）单丝来量化SCI后触觉感觉阈值的变化^4-5。其中一种是已广泛使用的上下法测试，在慢性期测试时，该方法在不同严重程度的SCI中均表现出高敏感性和特异性⁵。另一种是新开发的背侧VFH测试，可在SCI急性期、异常性疼痛出现但运动功能尚未恢复之前应用^4-5。每根VFH单丝在接触后肢足底皮肤并弯曲时施加已校准的力。在上下法中，交替使用较大力量或较小力量的VFH作用于足底L5皮节，以确定屈肌回缩阈值。依次施加逐渐增大的力直至出现回缩反应，随后改用较小力的VFH直至回缩反应停止。触觉阈值定义为在50%刺激中引发回缩反应所需的力。对于新测试方法，将每根VFH施加于足背L5皮节，同时由实验者支撑大鼠。VFH刺激按力的大小升序进行，直到在某一特定力下至少3次中有2次引发足部回缩。触觉感觉阈值定义为在66%的情况下引发回缩反应的最小力。本文详细描述了适应、测试和评分流程，并定义了需要重测的异常试验和典型试验。动物实验已获得俄亥俄州立大学动物护理与使用委员会的批准。

方案

1. 足底向上/向下Von Frey检测

该实验的目的是通过测量引发动物足爪回缩反应所需的力来评估触觉敏感性。使用商业化的校准Von Frey单丝纤维，其数值范围在4.56至6.10之间，对足爪进行刺激。其他感觉输入（如对刺激物的视觉感知或本体感觉）可能干扰触觉阈值的测量，因此基于视觉或本体感觉的反应无效。为防止动物看到单丝纤维接触皮肤，仅在大鼠进食谷物时进行测试。这种认知分散手段还可确保所有大鼠均在相似的基础舒适状态下接受测试。为避免因本体感觉而非触觉输入引发反应，不将单丝纤维抬高或移动足爪的试验次数纳入结果分析。

A. 上升-下降法的适应程序

1. 在饲养笼内提供水果麦片，使大鼠能够识别并主动寻找该食物奖励。在整个驯化或测试过程中，大鼠无需进行任何程度的食物剥夺。
2. 当大鼠能够在饲养笼内进食水果麦片后，即可开始适应测试环境和操作流程。适应过程至少需要进行4次，每次10分钟，但部分大鼠可能需要更多次数。采用10分钟的会话时长，以确保大鼠在会话结束前不会因饱食而停止活动。
3. 将大鼠放入测试装置中，并放置三片水果麦片。当大鼠吃完后，陆续补充一至两片麦片。在第三次适应会话中，当大鼠进食时，在金属网底下方做出缓慢的手部移动，使其逐渐适应足下区域的运动刺激。在第四次会话中，约每分钟一次，使用5.18单纤维丝轻触大鼠足底约10次。未经处理的大鼠应对该低于阈值的刺激无反应。
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讨论

本文介绍的VFH检测方法代表了两种对大鼠脊髓损伤（SCI）模型敏感且有效的检测范式。重要的是，背侧VFH测试旨在评估中胸段SCI后急性期大鼠后肢触觉感知的恢复情况，此时大鼠尚无法用后肢直立站立。该检测范式也可用于大鼠恢复体重支撑能力后，以及颈段SCI后的后肢功能评估。

本文展示的两种实验范式利用经过校准的VFH（Von Frey纤毛）来测定每只后肢爪垫的触觉阈值。其他方法则是通过记录动物对通常无害或通常有害刺激的回缩反应频率来评估痛觉。我们先前的研究表明，触觉阈值的微小改善可能意味着慢性神经病理性疼痛的存在与否，以及正常触觉感知之间的差异。因此，采用能够测定疼痛阈值的实验检测方法，可能有助于将潜在的治疗干预手段转化为临床应用。

与所有行为学测试一样，必须尽量减少测试环境中可能影响行为测试结果的混杂因素⁹。因此，每次测试应在每天的同一时间、在温度和湿度受控的同一房间内进行。此外，由于大鼠通过超声波范围进行声音交流，因此在测试开始前，应将等待测试的大鼠安置在另一个独立的房间中。Langford et .......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Semmes-Weinstein 单丝纤维	Stoelting 公司	58011
鱼类繁殖盒	任意供应商		侧面钻孔用于输送谷物
抬高的金属丝网（1/4" × 1/4" 网格）	五金商店
用于固定鱼类繁殖盒的弹性带	任意供应商
含糖谷物	杂货店
外科纱布巾 16" × 23"	医疗器械商店