Messung von Veränderungen in Taktile Empfindlichkeit in der Hinterpfote von Mäusen unter Verwendung eines elektronischen von Frey Apparat
19. Dezember 2013
Elektronische von-Frey-Messungen sind eine effektive und verbesserte Alternative zu klassischen von-Frey-Filamenten, da sie eine schnelle und präzise Messung der Veränderungen der mechanischen Entnahmeschwellen von Nagetieren bei kontinuierlich angelegten Druckreizen vor und nach einem Entzündungsereignis ermöglichen.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, keine szeptiven Reaktionen auf mechanischen Druck in der Hinterpfote von Mäusen zu messen. Dies wird erreicht, indem die Tiere zunächst auf einen Drahtgitterboden gesetzt werden und sie sich gewöhnen können, wenn sie bereit sind. Eine Spitze aus Polypropylen wird auf die Unterseite der Hinterpfote aufgesetzt und der Druck wird allmählich erhöht.
Wenn die angemessene Verhaltensreaktion festgestellt wird, wird der Reiz zurückgezogen. Sobald die Ausgangswerte erhoben wurden, erhalten die Tiere eine experimentelle Intervention, bevor weitere Tests durchgeführt werden. Letztendlich werden Veränderungen der Rückzugsschwellen der Hinterpfoten zwischen den Behandlungsgruppen verglichen, um die Wirkung einer bestimmten Behandlung auf Veränderungen der taktilen Druckempfindlichkeit zu bestimmen.
Schmerzen sind ein wesentlicher Bestandteil von Entzündungen. Es ist wichtig, Schmerzen in verschiedenen Kontexten zu messen und zu charakterisieren. Diese relativ einfache Methode der Schmerzbeurteilung kann auf viele verschiedene Entzündungsmodelle angewendet werden.
Das Verfahren wird von Tiana und einer Forschungstechnikerin in meinem Labor, Madison Mack, die als Studentin an dieser Arbeit beteiligt war, und Akila Sykes demonstriert. Derzeit bin ich Studentin in meinem Labor. Beginnen Sie mit dem Einrichten des Prüfgeräts für einen einfachen Zugang zu den Hinterpfoten.
Platzieren Sie einzelne Kammern auf einem Gitterboden. Der Gitterboden sollte sich in angenehmer Höhe und auf einem stabilen Untergrund befinden. Stellen Sie dann das elektronische Von-Frey-Gerät auf die Arbeitsplatte.
Stellen Sie sicher, dass die Sonde und das Kabel ordnungsgemäß an die Anzeigeeinheit angeschlossen sind, und schalten Sie das Gerät im Setup-Modus ein. Stellen Sie die Anzeige auf Null und legen Sie das bereitgestellte Prüfgewicht vorsichtig auf den Konus der Von-Frey-Sonde. Notieren Sie die Anzeige und wiederholen Sie diesen Vorgang am Ende der Prüfung erneut. Wenn es eine Diskrepanz zwischen den beiden Werten gibt, muss das Gerät möglicherweise neu kalibriert werden.
Wählen Sie eine Polypropylenspitze in der richtigen Größe für das zu untersuchende Gewebe. Starre Spitzen eignen sich gut für das weniger empfindliche, härtere Gewebe der Hinterpfoten. Montieren Sie die Spitze vorsichtig auf dem Kegel der Sonde.
Wechseln Sie anschließend vom Setup-Modus in den Betriebsmodus. Dadurch wird der maximal ausgeübte Druck angezeigt, wenn die Sonde zurückgezogen wird. Zwei Untersucher werden benötigt, um die Rückzugsschwellen der Hinterpfoten zu messen.
Erstens, um das Gerät zu bedienen und die Messungen durchzuführen, und ein anderes, um diese Messungen aufzuzeichnen, um Verzerrungen zu reduzieren. Der Untersucher, der das Anästhesie-TER durchführt, sollte sowohl für die Behandlungen als auch für die aufgezeichneten Entzugsschwellenwerte verblindet sein. Um die Konsistenz zwischen den Messungen zu gewährleisten, sollte dieselbe Person außerdem alle Ausgangs- und Entnahmeschwellenwerte aufzeichnen.
48 Stunden vor der Behandlung werden die ersten Baseline-Messungen aufgezeichnet. Legen Sie saugfähiges Material unter den Ständer, um den ausgeschiedenen Abfall aufzufangen. Nach dem Montieren der Spitze und dem Nullstellen der Sonde sollte der Experimentator, der die Messungen aufzeichnet, die Mäuse in einzelne Kammern platzieren.
Decken Sie die Kammern mit perforierten Deckeln ab und legen Sie einen schweren Gegenstand darauf. Um zu verhindern, dass die Mäuse entkommen, lassen Sie die Mäuse 15 Minuten lang in der Kammer akklimatisieren, bevor Sie fortfahren. Im Allgemeinen haben Personen, die mit dieser Technik noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten mit der allmählichen Anwendung von erhöhtem Druck, und mit der Herstellung einer internen Konsistenz mit ihren eigenen Messungen ist Übung unerlässlich, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.
Wenn Sie bereit sind, heben Sie die Sonde mit beiden Händen langsam an und stimulieren Sie den Fußballen der linken oder rechten Hinterpfote. Erhöhen Sie den Druck allmählich, bis ein nozizeptives Verhalten beobachtet wird. Diese sind durch das Zurückziehen der Hinterpfoten, das Lecken der Hinterpfoten oder das Pfotenspringen gekennzeichnet.
Weisen Sie den anderen Untersucher an, den Druck aufzuzeichnen, der das beobachtete Verhalten ausgelöst hat. Während der Messung ist es sinnvoll, die Maus zum Stillhalten zu animieren, indem Sie einen Speisegaumen direkt außerhalb der Kammer platzieren oder ein leichtes Geräusch von sich geben, z. B. ein sanftes Klopfen, bevor die Messung durchgeführt wird. Fahren Sie mit der nächsten Maus fort, bis jede Maus einmal getestet wurde, und wiederholen Sie diesen Vorgang noch viermal.
Nachdem Sie fünf Basiswerte erfasst haben, erhalten Sie einen Durchschnitt für jede Maus. Wiederholen Sie die Basismessungen 24 Stunden später, und verwenden Sie diese Werte, um einen weiteren Durchschnitt zu berechnen. Um sicherzustellen, dass alle Mäuse konsistente Ausgangsreaktionen aufweisen, schließen Sie Tiere mit einer durchschnittlichen Ausgangsentzugsschwelle von weniger als 3,5 Gramm aus oder mit einer um zwei Gramm oder mehr abweichenden Ausgangsschwellen aus.
Ordnen Sie die Mäuse schließlich in separate Behandlungsgruppen ein, so dass die durchschnittliche Entzugslinie jeder Gruppe so ähnlich wie möglich ist. Hier wurden die Entzugsschwellen nach Hinterpfote, Verabreichung des Giftes, ROS raca, gemessen. Mit Kochsalzlösung behandelte Kontrolle. Die Mäuse zeigten zu keinem Zeitpunkt eine geringe Veränderung im Vergleich zum Ausgangswert.
Die getesteten Punkte nozizeptiven Reaktionen bei behandelten Mäusen wurden eindeutig bis zu sechs Stunden aufrechterhalten. Darüber hinaus war das für eine Entzündung charakteristische Gewebeödem bei Gift, nicht aber bei mit Kochsalzlösung behandelten Hinterpfoten nachweisbar. Giftinduzierte Veränderungen der taktilen Empfindlichkeit wurden von einem Neutrophileneinstrom von fast 1000-fach begleitet.
Im Vergleich zu mit Kochsalzlösung behandelten Hinterpfoten waren die plantaren Mastzellen im Hinterpfotengewebe weitgehend intakt oder zeigten eine leichte Degranulation. Im Gegensatz dazu zeigte die verpaarte Hinterhand eine 15 bis 20%ige moderate und ausgedehnte Degranulation der Mastzellen. Diese Technik kann angepasst werden, um die mechanische oder taktile Empfindlichkeit in einer Vielzahl von Geweben außer der Hinterpfote zu beurteilen.
Daher kann diese Technik in viele verschiedene Nagetiermodelle für Entzündungen und Schmerzen integriert werden.
Überblick
Dieser Artikel stellt eine Methode zur Messung nozizeptiver Reaktionen auf mechanischen Druck in der Hinterpfote von Mäusen mittels elektronischer von Frey-Messungen vor. Diese Technik ermöglicht eine schnelle und präzise Beurteilung von Veränderungen der mechanischen Entzugsschwellen vor und nach entzündlichen Interventionen.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Verhaltensbeurteilung
- Entzündungsmodelle
Hintergrund
- Die Messung von Schmerzen ist entscheidend für das Verständnis von Entzündungen.
- Der elektronische von Frey-Apparat bietet Vorteile gegenüber klassischen Methoden.
- Eine genaue Messung der Entzugsschwellen ist für die Reproduzierbarkeit unerlässlich.
- Diese Methode kann für verschiedene Nagetiermodelle angepasst werden.
Zweck der Studie
- Um die mechanische Empfindlichkeit als Reaktion auf Druckreize zu beurteilen.
- Um die Auswirkungen von Behandlungen auf nozizeptives Verhalten zu bewerten.
- Um eine zuverlässige Methode zur Schmerzbeurteilung in der Forschung zu etablieren.
Verwendete Methoden
- Habituierung von Mäusen auf einem Drahtgitterboden.
- Grausames Aufbringen von Druck mittels einer Polypropylenspitze.
- Aufzeichnung der Entzugsschwellen durch zwei blinde Untersucher.
- Vergleich von Basislinien und Nachbehandlungsmessungen.
Hauptergebnisse
- Es wurden signifikante Veränderungen der Entzugsschwellen nach der Behandlung beobachtet.
- Entzündung war durch Gewebeödem und Neutrophileninflux gekennzeichnet.
- Die Degranulation der Mastzellen variierte zwischen den Behandlungsgruppen.
- Die Methode zeigte Anpassungsfähigkeit für verschiedene Gewebe.
Schlussfolgerungen
- Die elektronische von Frey-Methode ist effektiv zur Beurteilung von Schmerzen bei Nagetieren.
- Diese Technik kann das Verständnis der Mechanismen der Entzündungsschmerzen verbessern.
- Sie bietet eine Grundlage für zukünftige Studien zu Schmerz und Behandlungseffizienz.
Häufig gestellte Fragen
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.
