以摄食持续时间作为啮齿类动物口面部伤害性反应的测量指标

摘要

进食时间延长代表了啮齿类动物类似于人类口面部疼痛时保护行为的口面部伤害性行为。进食是一种无需训练或动物操作的行为，需要大脑皮层的参与，并且不会与其他实验诱导的行为产生竞争，这使得该检测方法区别于其他反射性或操作性测量方法。

摘要

进餐时间延长可用于测量与人类口面部疼痛时保护性行为相似的口面部机械性痛觉过敏。为测量进餐时间，将未受束缚的大鼠持续饲养在隔音的、配备计算机化喂食模块的环境中数天至数周，以记录其摄食行为。这些隔音箱配备有饲料颗粒分配器。分配器具有一个颗粒槽，槽底部设有光束传感器；当啮齿类动物从喂食槽中取走颗粒时，光束不再被遮挡，从而向计算机发出信号，触发投放下一颗颗粒。计算机记录颗粒被取走的日期和时间，研究者可据此数据计算进餐参数。在计算进餐参数时，进餐的定义基于先前研究，设定为10分钟（即当动物连续10分钟未进食，则视为本次进餐结束），同时设定最小进餐量为3颗颗粒。随后，软件可根据操作者指定的任意时间段自动计算进餐持续时间、进餐次数、食物摄入量、进餐量及餐间间隔。在可计算的摄食参数中，进餐持续时间已被证实是雄性大鼠、小鼠以及雌性大鼠口面部伤害感受的一种连续、无创的生物学标志物。进餐持续时间的测量具有定量性，无需训练或对动物进行干预，需要皮层参与，且不会与其他实验诱导的行为产生竞争。这些特点使该检测方法区别于其他用于记录口面部伤害感受的操作性或反射性方法。

引言

动物模型已被用于研究与口面部损伤或炎症相关的疼痛和伤害感受^1,2，但合适的动物模型的缺乏导致对相关机制的理解尚不完整。尽管现有的模型有助于我们理解急性与慢性口面部疼痛中的多种机制，但这些动物模型仍存在各自的优点与局限性。

许多模型仅在短时间内测量行为性伤害感受反应。面部理毛是面部神经受压后已知的行为反应³。其他研究测量了在向颞下颌关节（TMJ）或嘴唇注射福尔马林后，动物使用同侧前肢或后肢摩擦面部以及头部抽搐的行为^4-7。头部回缩潜伏期是另一种测量伤害感受行为的模型，该模型使用改良的尾部甩动镇痛仪，在对大鼠剃毛后的须垫施加热刺激后，定量评估其伤害感受反应（即 头部回缩）⁸。在向TMJ注射谷氨酸后，二腹肌和咬肌的活动也已被记录作为疼痛的相关指标⁹。另一项研究通过测量睡眠参数的变化来评估患有TMJ炎症的雄性和雌性大鼠的伤害感受反应，这些参数包括入睡潜伏期、快速眼动（REM）睡眠时间、非REM睡眠所占百分比以及REM睡眠所占百分比¹⁰。大多数用于测量行为性伤害感受反应的动物模型仅在较短的时间范围内进行，即 每天数分钟至数小时^11-14。此外，大多数动物实验在光照期进行，而对于大鼠等夜行性动物而言，这可能引起应激反应，从而干扰伤害感受的检测结果^15-18。上....

方案

在此模型中，大鼠或小鼠可自由获取食物和水 随意德克萨斯州A&M大学贝勒牙科学院机构动物护理和使用委员会批准了所有实验方案。以下特定设置以斜体显示，专用于大鼠颞下颌关节炎模型。小鼠也可用于此模型，也可采用其他牙齿疼痛及肌源性口面部疼痛动物模型^42,43.

1. 软件设置

1. 将饲喂单元的动物监测软件加载到计算机上。
2. 通过点击图标打开动物监测软件，在文件菜单中选择"配置"下拉选项。
3. 在"动物监测配置"窗口中，取消勾选名为"饲料丸投放输入"的复选框（图1A）。
   注意：此选项默认情况下通常在出厂时已勾选。请取消选择该选项。一旦研究者取消此选项，系统将根据饲料丸从食槽中被移除的时刻记录结果，而非根据饲料丸被投放的时刻记录。
   注意：当"自动文件命名"复选框被勾选时，软件将自动为文件命名（图 1A）。该选项默认情况下通常在出厂时已勾选。
4. 设置定时灯光在06:00（早上6:00）开启，在20:00（晚上8:00）关闭。
   注意：饲喂单元的硬件已进行改装，箱体内的灯光不再由软件控制，而是连接至一个独立的24小时 定时器。因此，在这些示例中，配置软件上显示的"环境灯"....

结果

进食持续时间是口面部疼痛的行为相关指标，该指标已应用于颞下颌关节炎（图2）和龋齿（图3）动物模型的研究。在一项实验中，大鼠经注射高剂量（250 mg）完全弗氏佐剂（CFA）后诱发颞下颌关节炎，该处理导致进食持续时间显著延长，持续达19天（图2）。向每侧颞下颌关节注射较低剂量CFA（10 mg）仅引起进食持续时间轻微增加，且持续时间仅为2-3天⁵²，表明在此进食持续时间检测中，CFA的作用具有剂量依赖性。进食持续时间可反映口面部区域的伤害性感受反应，但无法检测膝关节内关节炎所引发的反应（图2）。

在另一项实验中，进餐持续时间也被用于检测牙髓暴露大鼠的伤害性反应（图 3）。牙髓暴露会导致牙齿腐烂，是人类牙痛的模型⁴²。其他摄食模式，如食物摄入量、进餐次数和每餐食量，其变化程度较小且持续时间较短，表明这些摄食模式作为伤害性反应的检测指标不如进餐持续时间敏感³⁹

讨论

伴有口面部疼痛的颞下颌关节紊乱（TMJ）患者在咀嚼时间延长时报告疼痛加剧，即个体咀嚼时间越长，咀嚼周期也随之延长^45,53-56。我们的行为学检测方法可用于大鼠和小鼠进餐持续时间的类似评估³⁹。一项近期未发表的研究提示，与进餐持续时间测量相比，von Frey纤维丝测试具有更高的敏感性，能够更长时间地显示显著变化；但von Frey纤维丝测试可能包含反射性反应成分，而进餐持续时间的测量则需要中枢神经系统区域的参与处理。因此，尽管von Frey纤维丝测试的敏感性可能更高，但其反应可能部分反映了一种反射机制。然而，使用具有中枢作用的药物进行治疗可改变纤维丝测试的结果，表明该检测方法也反映了中枢疼痛处理的某些方面⁵⁷。

在摄食持续时间实验中，应每天监测所分配的颗粒总数。雄性大鼠通常会摄入400–800粒45 mg的颗粒，而雌性大鼠会摄入300–600粒。如果每日颗粒数量低于这些典型值，实验人员应检查喂食装置；若从食槽中取出一粒颗粒时，颗粒分配器掉落了5粒颗粒，则靠近颗粒料斗（不在食槽内）的颗粒传感器可能积尘，需要清洁。尽.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
动物监测软件	Med Assoc. Inc	SOF-710	East Fairfield, VT
无尘精密颗粒饲料，啮齿类动物用，谷物基	Bio-Serv	F0165	45 mg 颗粒，每盒 50,000 粒
无尘精密颗粒饲料，啮齿类动物用，谷物基	Bio-Serv	FO163	20 mg 颗粒
完全弗氏佐剂	Chondrex, Inc.	7001	不再提供 5 mg/mL 浓度。  可使用其他来源的完全弗氏佐剂，前提是研究者始终使用同一来源