使用电子 von Frey 装置测量小鼠后爪触觉敏感性的变化
2013年12月19日
电子 von Frey 测量是传统 von Frey 细丝的有效和改进的替代方案，因为它们可以快速、精确地测量啮齿动物机械撤退阈值在炎症事件前后对持续施加压力刺激的变化。
该程序的总体目标是测量小鼠后爪对机械压力的无敏感反应。这是通过首先将动物放在金属丝网地板上并让它们在准备好时适应来实现的。将聚丙烯尖端应用于后爪的下侧，并逐渐增加压力。
当注意到适当的行为反应时，刺激就会被撤回。一旦收集到基线值，动物就会在进一步测试之前接受实验干预。最终，比较治疗组之间后爪撤退阈值的变化，以确定特定治疗对触觉对压力敏感性变化的影响。
疼痛是炎症的主要组成部分。在不同情况下测量和描述疼痛很重要。这种相对简单的疼痛评估方法可以应用于许多不同的炎症模型。
演示该程序的是我实验室的研究技术员 Tiana ov、本科时参与这项工作的 Madison Mack 和 Akila Sykes。目前是我实验室的一名本科生。首先设置测试设备，以便于接触后爪。
将各个腔室放在网状地板的顶部。网状地板应处于舒适的高度并位于坚固的表面上。接下来，将电子 Von Frey 装置放在工作台上。
确保探头和电缆正确连接到显示单元，并在设置模式下打开仪器。将读数设置为零，然后将提供的测试砝码轻轻放在 Von Frey 探头的锥体上。记录读数并在测试结束时再次重复此过程，如果两个值之间存在差异，则可能需要重新校准仪器。
为要测试的组织选择合适尺寸的聚丙烯尖端。刚性尖端适用于不太敏感、较坚韧的后爪组织。轻轻地将尖端安装到探头的锥体上。
接下来，从设置模式切换到作模式。这将显示探头缩回时的最大施加压力。需要两名研究人员来测量后爪退出阈值。
一个用于作设备并进行测量，另一个用于记录这些测量值以减少偏差。作麻醉剂 TER 的研究者应该对治疗以及记录的戒断阈值不知情。此外，为确保测量之间的一致性，同一个人应记录所有基线和戒断阈值。
治疗前 48 小时，记录第一组基线测量值。将吸收材料放在支架下方以收集排泄物。安装尖端并将探针归零后，记录测量值的实验者应将小鼠放入各个腔室中。
用多孔的盖子盖住腔室，并在上面放置一个重物。为防止小鼠逃脱，请让小鼠适应腔室 15 分钟，然后再继续。一般来说，刚接触这项技术的人会努力逐渐施加增加的压力，并且随着与自己的测量建立内部一致性，练习对于产生可重复的结果至关重要。
准备好后，用两只手慢慢抬起探头并刺激左后爪或右后爪的脚垫。逐渐增加压力，直到观察到伤害性行为。这些是通过后爪缩回、后爪舔或爪子跳跃来识别的。
指示另一名调查员记录引起观察到的行为的压力。测量时，通过将食物味颚放在腔室外或发出轻微的声音（例如在进行测量之前轻轻敲击）来鼓励鼠标保持静止是有用的。继续执行下一个鼠标，直到每个鼠标都测试过一次，然后再重复此过程四次。
收集五个基线值后，获得每只小鼠的平均值。24 小时后重复基线测量，并使用这些值计算另一个平均值。为确保所有小鼠具有一致的基线反应，请排除平均基线撤出阈值低于 3.5 克或基线阈值相差 2 克或更多的动物。
最后，将小鼠分配到单独的治疗组，以便每只小鼠的平均撤离基线尽可能相似 在这里，在后爪施用毒液 ROS raca 后测量撤退阈值。盐水处理的对照。与基线相比，小鼠在任何时候都几乎没有变化。
对治疗小鼠的伤害感受反应进行点测试后，明显维持长达 6 小时。此外，组织水肿，炎症特征在毒液中很明显，但在盐水处理的后爪中不明显。毒液诱导的触觉敏感性变化伴随着近 1000 倍的中性粒细胞流入。
与盐水处理的后爪相比，在盐水处理的爪子中，后爪组织中的足底肥大细胞基本完整或显示出轻微的脱颗粒。相比之下，在交配的后脑中，肥大细胞表现出 15% 至 20% 的中度和广泛脱颗粒。该技术可用于评估除后爪以外的各种组织的机械或触觉敏感性。
因此，这项技术可以纳入许多不同的炎症和疼痛啮齿动物模型中。
概览
本文介绍了一种使用电子von Frey测量法测量小鼠后爪对机械压力的伤害感知反应的方法。该技术允许在炎症干预前后快速且精确地评估机械撤退阈值的变化。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为评估
- 炎症模型
背景
- 测量疼痛对理解炎症至关重要。
- 电子von Frey装置比传统方法有优势。
- 准确测量撤退阈值对于重复性至关重要。
- 该方法可适用于各种啮齿动物模型。
研究目的
- 评估对压力刺激的机械敏感性。
- 评估治疗对伤害感知行为的影响。
- 建立研究中可靠的疼痛评估方法。
使用的方法
- 小鼠在金属网地板上适应。
- 使用聚丙烯尖端逐渐施加压力。
- 由两位盲法调查员记录撤退阈值。
- 比较基线和治疗后测量结果。
主要结果
- 治疗后观察到撤退阈值的显著变化。
- 炎症表现为组织水肿和中性粒细胞浸润。
- 肥大细胞脱颗粒在治疗组之间存在差异。
- 该方法对各种组织表现出适应性。
结论
- 电子von Frey方法有效评估啮齿动物的疼痛。
- 该技术可增强对炎症疼痛机制的理解。
- 它为未来关于疼痛和治疗效果的研究提供了基础。
常见问题
Executive Industry Relevance
Assessing tactile sensitivity changes in rodent models provides critical early-phase data for analgesic target validation and mechanistic de-risking in pain therapeutics development. The electronic von Frey method enables rapid, quantitative measurement of mechanical withdrawal thresholds, supporting reproducible preclinical evaluation of inflammatory and neuropathic pain models. This approach enhances predictive confidence in target engagement and treatment efficacy before advancing compounds into later-stage studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to nociceptive pathways and pain modulation mechanisms.
- Operational Value: Supports biological de-risking by providing quantifiable, internally controlled tactile sensitivity readouts across treatment groups.
- Predictive Value: Facilitates portfolio triage through objective comparison of baseline and post-intervention withdrawal thresholds to assess target modulation.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream screening by establishing standardized baseline tactile sensitivity measurements.
- Reproducibility: Enables consistent, repeated measurements within short time periods, supporting assay standardization and cross-group comparability.
- Scalability: Allows multiple measurements per subject, increasing throughput and reliability for compound screening campaigns.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models inflammation-induced mechanical allodynia, aligning with clinical pain phenotypes in inflammatory and neuropathic conditions.
- Translational Continuity: Bridges discovery and preclinical workflows by providing mechanistically relevant, quantifiable pain sensitivity outcomes.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on reproducible changes in withdrawal thresholds following experimental interventions.
Pipeline & Workflow Integration
The electronic von Frey method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for pain-modulating compounds.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by measuring nociceptive responses to mechanical pressure as a functional readout of target engagement.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible quantitative outputs essential for reliable compound evaluation in pain models.
- Analytics: Provides precise withdrawal threshold measurements and statistical comparability across baseline and treatment conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical validation through disease-relevant mechanical sensitivity outcomes in inflammation models.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform capability across multiple inflammatory and neuropathic pain models, reducing redundant assay development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in pain pathway modulation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible tactile sensitivity measurements with minimal technical variability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality, enhancing capital efficiency and reducing late-stage attrition due to lack of target-mediated efficacy.
- Portfolio Impact: Enables risk-based prioritization of compounds based on quantifiable effects on mechanical withdrawal thresholds.
Implementation Considerations
- Requires training in behavioral observation and nociceptive response identification to ensure measurement consistency.
- Dependent on calibrated electronic von Frey apparatus and appropriate polypropylene tip selection for hind paw tissue.
- Necessitates blinding of operators and recorders to treatment conditions to minimize bias in threshold recording.
- Involves exclusion criteria based on baseline threshold variability to ensure group homogeneity and data integrity.
- Limited to measurable behavioral responses; requires clear nociceptive endpoints such as paw withdrawal, licking, or jumping.
