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Research Article
Hannah E. Korah1, Kevin Cheng1, Stephanie M. Washington2, Matthew E. Flowers1, Harrison J. Stratton1, Amol Patwardhan5, Mohab M. Ibrahim*1,2,3,4, Laurent F. Martin*1,2
1Department of Pharmacology, College of Medicine,The University of Arizona, Tucson, 2Department of Anesthesiology, College of Medicine,The University of Arizona, Tucson, 3Neuroscience Graduate Interdisciplinary Program, College of Medicine,The University of Arizona, Tucson, 4Comprehensive Pain and Addiction Center,The University of Arizona, Tucson, 5Department of Anesthesiology and Pain Management,University of Texas Southwestern Medical Center
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
La ligadura parcial del nervio ciático induce dolor neuropático crónico de larga duración, caracterizado por respuestas exageradas a estímulos térmicos y mecánicos. Este modelo de ratón de dolor neuropático se usa comúnmente para estudiar terapias innovadoras para el manejo del dolor. Este artículo describe en detalle el procedimiento quirúrgico para mejorar la estandarización y la reproducibilidad.
El manejo del dolor crónico sigue siendo un desafío hasta el día de hoy, y los tratamientos actuales se asocian con efectos adversos, incluida la tolerancia y la adicción. El dolor neuropático crónico resulta de lesiones o enfermedades en el sistema somatosensorial. Para investigar posibles terapias con efectos secundarios reducidos, los modelos de dolor animal son el estándar de oro en los estudios preclínicos. Por lo tanto, los modelos bien caracterizados y bien descritos son cruciales para el desarrollo y la validación de terapias innovadoras.
La ligadura parcial del nervio ciático (pSNL) es un procedimiento que induce dolor neuropático crónico en ratones, caracterizado por hipersensibilidad mecánica y térmica, dolor continuo y cambios en la temperatura de las extremidades, lo que hace que este modelo sea ideal para estudiar el dolor neuropático preclínicamente. pSNL es un modelo ventajoso para estudiar el dolor neuropático, ya que reproduce muchos síntomas observados en humanos con dolor neuropático. Además, el procedimiento quirúrgico es relativamente rápido y sencillo de realizar. El pSNL unilateral de una extremidad permite la comparación entre las patas ipsilateral y contralateral, así como la evaluación de la sensibilización central.
Para inducir hipersensibilidad neuropática crónica, se utiliza un hilo de nylon 9-0 no absorbible para ligar el tercio dorsal del nervio ciático. Este artículo describe el procedimiento quirúrgico y caracteriza el desarrollo del dolor neuropático crónico a través de múltiples pruebas de comportamiento de uso común. Como una gran cantidad de terapias innovadoras se están investigando para tratar el dolor crónico, este artículo proporciona conceptos cruciales para la estandarización y una descripción precisa de las cirugías necesarias para inducir dolor neuropático.
El dolor crónico es un problema de salud importante en todo el mundo y es uno de los problemas de salud más costosos en los Estados Unidos. El dolor crónico se maneja mejor cuando las modalidades farmacológicas y no farmacológicas se utilizan de manera multidisciplinaria1. El manejo del dolor crónico es difícil y, en algunos casos, no trata adecuadamente el dolor2. Por lo tanto, se necesitan métodos nuevos y complementarios para mejorar el manejo del dolor crónico, y los modelos animales son cruciales para investigar terapias innovadoras.
El dolor neuropático crónico resulta de lesiones o enfermedades en el sistema somatosensorial, incluyendo diabetes, infecciones, compresiones nerviosas o enfermedades autoinmunes3. El dolor neuropático se basa tanto en mecanismos de sensibilización periféricos como centrales y se origina a partir de una lesión de los nervios. Este dolor puede caracterizarse por hiperalgesia y alodinia evocadas tanto al tacto como térmicamente, dolor continuo y cambios en la temperatura de la extremidad afectada4. Para comprender mejor los mecanismos y avanzar en nuevos tratamientos, se han desarrollado varios modelos en roedores para imitar los síntomas y las causas del dolor neuropático5. Por ejemplo, el dolor neuropático se puede inducir con inyecciones de agentes quimioterapéuticos, ligadura del nervio espinal (SNL), lesión por constricción crónica (CCI) del nervio ciático, pSNL, lesión nerviosa preservada, transección del nervio ciático y trisección del nervio ciático6. Cabe destacar que la ligadura del nervio ciático reproduce múltiples características del dolor neuropático observado en humanos, como hipersensibilidad mecánica y térmica, o cambios en la temperatura del miembro afectado, característicos del síndrome de dolor regional complejo (SDRC)7. Por lo tanto, este modelo es adecuado para el estudio del CRPS o cualquier otra lesión nerviosa que induzca dolor neuropático crónico. El modelo fue desarrollado por primera vez por Seltzer en 19908, y es ampliamente utilizado en estudios de dolor para investigar nuevos compuestos analgésicos o evaluar los efectos cognitivos del dolor crónico 9,10,11,12,13. El modelo presenta alta reproducibilidad, y la ligadura parcial preserva las respuestas conductuales a estímulos periféricos6.
Muchos de los modelos utilizados actualmente tienen deficiencias no observadas en pSNL. El modelo CCI tiene una variabilidad mucho mayor de lesión entre cada animal dependiendo de la comodidad del constrictor, y la autotomía altera los dígitos de la pata trasera haciendo que el modelo no sea adecuado para el análisis del comportamiento6. El modelo SNL es una cirugía mucho más complicada y prolongada que no solo requiere habilidades técnicas avanzadas, sino que también conlleva un alto riesgo de déficits motores severos3. Estas deficiencias no se ven en el modelo pSNL. La facilidad de reproducibilidad, la corta duración de la cirugía y la reducción del riesgo de déficits motores observados en el postoperatorio hacen que este modelo sea valioso para el estudio del dolor neuropático periférico 8,14. Sin embargo, el procedimiento de ligadura parcial en sí puede tener variabilidad entre los experimentadores, lo que resulta en una menor consistencia en el número de fibras nerviosas ligadas. Por lo tanto, presentar los detalles de la cirugía es crucial para aumentar la reproducibilidad entre los estudios.
Para inducir la neuropatía crónica, se utiliza una sutura de nylon 9-0 no absorbible para ligar un tercio del ancho del nervio ciático. Después de la cirugía, las respuestas a los estímulos térmicos y mecánicos son exageradas, comenzando en el día 1 postoperatorio y durando más de 50 días8. Aquí, las sensibilidades térmicas y mecánicas se evaluaron durante 28 días utilizando pruebas de Hargreaves, placa caliente y filamento von Frey. Todos los ensayos de comportamiento demostraron la consistencia de la hipersensibilidad de larga duración. Se ha demostrado que este modelo tiene efectos dependientes de la dosis tanto de la morfina como del ibuprofeno, lo que confirma que es adecuado para estudios preclínicos sobre el dolor. En particular, este artículo describe las instrucciones para una herramienta de vidrio hecha a mano única, conocida como "gancho de vidrio nervioso". Esta herramienta se utiliza en lugar de fórceps para manipular el nervio y prevenir lesiones nerviosas adicionales no deseadas durante la cirugía.
Todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Arizona y se ajustan a las pautas para el uso de animales de laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud (publicación de los NIH no. 80-23, 1966). Los ratones adultos C57Bl6/J libres de patógenos (peso en el momento de la prueba: 22-28 g) se alojaron en jaulas de ratón de vivero estándar (cinco ratones por jaula) en habitaciones climatizadas en un ciclo de luz/oscuridad de 12 h y se les permitió el acceso a alimentos y agua ad libitum. Todos los experimentos conductuales fueron realizados por experimentadores cegados a las condiciones de tratamiento.
1. Línea de base: la medida de la sensibilidad mecánica
2. Línea de base: la medida de sensibilidad térmica utilizando la prueba de Hargreaves
3. Línea de base: la medida de sensibilidad térmica utilizando la prueba de placa caliente
4. Preparación preoperatoria
NOTA: Asegúrese de que haya jaulas limpias disponibles para recuperar a los ratones después de la cirugía. Limpie el área quirúrgica con etanol al 70%, desinfecte las manos con etanol al 70%, use guantes estériles, use el equipo de protección personal (EPP) adecuado (bata de laboratorio, red para el cabello, cubiertas para zapatos) y practique técnicas estériles durante toda la cirugía.
5. Procedimiento quirúrgico
6. Procedimiento quirúrgico simulado para animales control
7. Pruebas conductuales postquirúrgicas
NOTA: Asegúrese de que el experimentador esté cegado a cualquier tratamiento. El dolor neuropático crónico se desarrollará durante 2 semanas después de la cirugía, después de lo cual se pueden realizar pruebas de comportamiento después de la administración de compuestos de interés.
8. Análisis de datos
9. Instrucciones sobre cómo hacer el gancho de vidrio nervioso
NOTA: Practique la seguridad contra incendios durante todo este proceso. Use la protección adecuada, como guantes resistentes al calor o gafas, según sea necesario.
El dolor neuropático crónico se indujo mediante la ligadura parcial del nervio ciático de ratones machos C57Bl6/J (Figura 1A). La sensibilidad mecánica se evaluó utilizando filamentos de von Frey y el método "arriba y abajo". La sensibilidad térmica al calor se evaluó mediante las pruebas de Hargreaves y placas calientes. Todos los datos se analizaron con un ANOVA bidireccional de medidas repetidas con corrección Geisser-Invernadero, para comparar el efecto de la cirugía de pSNL con animales simulados a lo largo del tiempo o los efectos de diferentes dosis de morfina e ibuprofeno.
Los ratones que se sometieron a cirugía de pSNL demostraron umbrales más bajos para los estímulos mecánicos en comparación con los animales simulados durante 28 días (Figura 1B). Se obtuvieron resultados similares con la evaluación de hipersensibilidad térmica; Las latencias de extracción de la pata después de la exposición al estímulo de calor radiante aumentaron en los animales pSNL (Figura 1C), así como las latencias de extracción cuando los animales se colocaron en una placa de 52 °C (Figura 1D).
Tras el establecimiento de dolor neuropático crónico, 14 días después de la cirugía, evaluamos los efectos antinociceptivos de diferentes dosis de morfina o ibuprofeno. A los ratones se les inyectó por vía intraperitoneal solución salina o dos dosis diferentes de morfina (1 y 5 mg / kg). Ambos grupos inyectados con morfina mostraron una reversión de la hipersensibilidad inducida por pSNL, que duró de 1 (1 mg/kg) a 2 h (5 mg/kg) (Figura 2A). La hipersensibilidad mecánica volvió al valor basal 4 h después de la inyección de morfina. Cuando se administraron dos dosis diferentes de ibuprofeno (10 y 30 mg / kg) por vía intraperitoneal a los ratones, los resultados demostraron una disminución de la hipersensibilidad mecánica en comparación con los ratones inyectados con solución salina (Figura 2B). Los efectos antinociceptivos del ibuprofeno duraron hasta 2 h. En general, los resultados demostraron que la cirugía de pSNL induce dolor neuropático crónico de larga duración. Además, pudimos demostrar que este modelo es sensible a diferentes dosis de analgésicos.

Figura 1: Hipersensibilidad térmica y mecánica de larga duración en ratones debido a la ligadura parcial del nervio ciático. Se evaluaron la sensibilidad térmica al calor (prueba de Hargreaves y placa caliente) y la sensibilidad mecánica a los filamentos de von Frey para examinar la inducción y persistencia de la hipersensibilidad en un modelo de dolor neuropático crónico (pSNL). Los valores basales se midieron antes de la ligadura del nervio ciático, y la hipersensibilidad se evaluó durante 28 días después de la cirugía. (A) La ilustración representa la ligadura parcial del nervio ciático. (B) Se compararon umbrales de retirada mecánica entre ratones simulados y pSNL en cada punto de tiempo. Las medidas repetidas de ANOVA bidireccional con corrección Geisser-Greenhouse revelaron un efecto significativo de pSNL (F(1, 10) = 222.3, p < 0.0001, n = 5-7 por condición). La prueba de comparaciones múltiples de Sidak demostró un aumento significativo de la hipersensibilidad entre los días 1 y 28 (p < 0,05). (C) Las latencias de retirada térmica, medidas por la prueba de Hargreaves, se compararon entre ratones simulados y pSNL. El ANOVA bidireccional de medidas repetidas con corrección Geisser-Greenhouse reveló un efecto significativo de pSNL (F(1, 8) = 113.8; p < 0,0001, n = 4-6 por condición). La prueba de comparaciones múltiples de Sidak demostró un aumento significativo de la hipersensibilidad en los días 2 y 14 (p < 0,05). (D) Las latencias de retiro térmico, medidas por la prueba de placa caliente, se compararon entre ratones simulados y pSNL. El ANOVA bidireccional ordinario reveló un efecto significativo de pSNL (F(1, 32) = 19,10, p = 0,0001, n = 4-6 por condición). La prueba de comparaciones múltiples de Sidak demostró un aumento significativo de la sensibilidad al calor a las 4 semanas después de la cirugía de pSNL (p = 0,0026). Los datos se presentan como media ± S.E.M. Abreviaturas: pSNL = ligadura parcial del nervio ciático; BL = línea base. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Reversión dependiente de la dosis de hipersensibilidad mecánica inducida por pSNL mediante inyección intraperitoneal de morfina o ibuprofeno. Se evaluó la hipersensibilidad mecánica (utilizando filamentos de von Frey) para examinar los posibles efectos antinociceptivos de la morfina o el ibuprofeno en un modelo de ratón de pSNL. Los valores basales (pre-pSNL) se adquirieron antes de la ligadura del nervio ciático. Tras el establecimiento del dolor neuropático crónico, el día 14 los animales fueron referenciados por segunda vez para asegurar la hipersensibilidad inducida por pSNL (post-pSNL). Luego, se inyectaron dos dosis de morfina (1/5 mg/kg) o ibuprofeno (10/30 mg/kg) por vía intraperitoneal. La posible reversión de la hipersensibilidad mecánica se evaluó durante 4 h después de las inyecciones. (A) Se compararon umbrales de abstinencia mecánica entre la condición salina y las dos dosis de morfina. El ANOVA bidireccional de medidas repetidas con corrección Geisser-Greenhouse reveló un efecto significativo de 1 mg/kg de morfina (F(1, 11) = 11,16, p = 0,0066, n = 6-7 por condición) y un efecto significativo de 5 mg/kg de morfina (F(1, 10) = 21,78, p = 0,0009, n = 6 por condición). La prueba de comparaciones múltiples de Sidak demostró una disminución significativa de la hipersensibilidad mecánica 1 h después de la inyección para ambas dosis, pero solo un efecto significativo para la condición de 5 mg / kg a las 2 h (* p < 0.05). (B) Se compararon los umbrales de abstinencia mecánica entre la condición salina y las dos dosis de ibuprofeno. El ANOVA bidireccional de medidas repetidas con corrección Geisser-Greenhouse reveló un efecto significativo de 10 mg/kg de iburofeno (F(1, 11) = 7,788, p = 0,0176, n = 6-7 por condición) y un efecto significativo de 30 mg/kg de ibuprofeno (F(1, 10) = 18,79, p = 0,0015, n = 6 por condición). La prueba de comparaciones múltiples de Sidak demostró una disminución significativa de la hipersensibilidad mecánica 1 y 2 h después de la inyección para ambas dosis (*p < 0,05). Los datos se presentan como media ± S.E.M. Abreviaturas: pSNL = ligadura parcial del nervio ciático; IP = intraperitoneal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura complementaria S1: Herramientas quirúrgicas. Las dos imágenes ilustran las diferentes herramientas utilizadas para la cirugía. (A) Portaagujas finas Castroviejo; (B) portaagujas Castroviejo; c) Pinzas Micro Adson; (D) pinzas Graefe extra finas; (E) gancho de vidrio nervioso; (F) tijeras finas (11,5 cm); (G) tijeras finas (9 cm); H) atar fórceps; (I) fórceps del iris. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Figura suplementaria S2: Patrón representativo de las respuestas de retirada de la pata medido por la prueba del filamento de von Frey. Para este ensayo, el ratón no respondió a las tres primeras estimulaciones, sino que retiró su pata en la cuarta estimulación con el filamento 4.56. Después de la respuesta positiva (x), se utilizó un filamento más delgado (4.31), seguido de filamentos de tamaños más pequeños hasta que el ratón no respondió a otro filamento (en este caso, 4.08). El experimentador debe disminuir el tamaño de los filamentos, uno por uno, hasta una ausencia de respuesta (o). Después de una ausencia de respuesta, el experimentador utilizó un filamento más grueso hasta obtener una respuesta positiva y disminuyó su tamaño después de la respuesta positiva (obtenida aquí con el filamento 4.31). Se realizaron cuatro estímulos después de la primera respuesta positiva; el patrón cronológico de cada estimulación se anota con números en rojo en el panel A. En este caso, nunca se utilizaron filamentos de 2,44 a 3,22 ya que el animal no mostró una respuesta positiva con el filamento 3,61. (B) El patrón de respuestas se completó en el software Allodynia, informado en el mismo orden en que se aplicaron los filamentos (000xx0x0), en el cuadro resaltado en blanco. El umbral resultante fue calculado por el software (2.60839). Haga clic aquí para descargar este archivo.
Tabla complementaria S1: Hoja de recolección de datos para las pruebas de von Frey. Esta tabla permite a los experimentadores completar patrones de respuestas cuando usan filamentos de von Frey. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Los autores no tienen ningún conflicto de intereses que informar. Ninguno de los autores del manuscrito recibió ninguna remuneración o reembolso u honorarios de ninguna otra manera. Los autores no están afiliados a ningún proveedor o compañía farmacéutica asociada con este estudio.
La ligadura parcial del nervio ciático induce dolor neuropático crónico de larga duración, caracterizado por respuestas exageradas a estímulos térmicos y mecánicos. Este modelo de ratón de dolor neuropático se usa comúnmente para estudiar terapias innovadoras para el manejo del dolor. Este artículo describe en detalle el procedimiento quirúrgico para mejorar la estandarización y la reproducibilidad.
Esta investigación fue apoyada por el Centro Nacional de Salud Complementaria e Integrativa [R01AT009716, 2017] (M.M.I.), el Centro Integral de Dolor Crónico y Adicción-Universidad de Arizona (M.M.I.) y el Programa de Capacitación de Científicos Médicos (MSTP) en la Universidad de Arizona, Facultad de Medicina, Tucson.
| 5/0, FS-2, 30" Sin Teñir PGA Trenzado Ácido Poliglicólico Sutura Absorbible Sintética | CP Medical | 421A | https://cpmedical.com/suturesearch/product/421a-visorb-50-fs-2-30/ |
| 6/0, P-1, 18" Azul Polipropileno Monofilamento Sutura No Absorbible | CP Medical | 8697P | https://cpmedical.com/suturesearch/product/8697p-polypro-60-p-1-18/ |
| 9/0 (0.3 métrico) Nylon Negro Monofilamento Sutura | Crestpoint Ophthalmics | MANI 1407 https://crestpointophthalmics.com/mani-1407-suture-trape-spatula-nylon-black-mono-box-of-12.html | |
| Allodynia Software | National Instruments, LabView 2015 | Cuantificación de umbrales medios de extracción (datos de Von Frey) | |
| C57Bl6/J ratones | El Laboratorio Jackson, Bar Harbor, ME | 000664 | https://www.jax.org/strain/000664 |
| Portaagujas Castroviejo | Fine Science Tools | 12565-14 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Wound-Closure/Needle-Holders/Castroviejo-Needle-Holder/12565-14 |
| Prueba de placa caliente fría | Bioseb | BIO-CHP | https://www.bioseb.com/en/pain-thermal-allodynia-hyperalgesia/563-cold-hot-plate-test.html |
| Soporte de malla metálica elevado para Von Frey | Bioseb | BIO-STD2-EVF | https://www.bioseb.com/en/pain-mechanical-allodynia-hyperalgesia/1689-elevated-metal-mesh-stand-30-cm-height-to-fit-up-to-2-pvf-cages.html |
| Pinzas Graefe extrafinas | Fine Science Tools | 11152-10 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-curved-medium-point-general-purpose-forceps/16100110 |
| Portaagujas Castroviejo Fino | Simovision/Geuder | 17565 | https://simovision.com/assets/Uploads/Brochure-Geuder-Ophthalmic-Surgical-Instruments-EN2.pdf |
| Tijeras finas (11,5 cm) | Fine Science Tools | 14558-11 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Scissors/Standard-Scissors/Fine-Scissors-Tungsten-Carbide-ToughCut%C2%AE/14558-11 |
| Tijeras finas (9 cm) | Fine Science Tools | 14558-09 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Scissors/Standard-Scissors/Fine-Scissors-Tungsten-Carbide-ToughCut%C2%AE/14558-09 |
| Pinzas de iris | Fine Science Tools | 11064-07 | Pinza https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Fine-Forceps/Iris-Forceps/11064-07 |
| Micro Adson | Herramientas de Fine Science 392487 | https://www.fishersci.com/shop/products/micro-adson-tissue-forceps-1x2-teeth-german-steel/13820072#?keyword=adson%20forceps | |
| Jaulas de soporte modulares para ratas y ratones | Bioseb | BIO-PVF | https://www.bioseb.com/en/pain-mechanical-allodynia-hyperalgesia/1206-modular-holder-cages-for-rats-and-mice.html |
| Moretti/Effetre #240 Varillas de vidrio azul cobalto claro 4 mm | Ebay | N/A | https://www.ebay.com/itm/402389491328?hash=item5db0485e80:g:agYAAOS w9CtfnIVJ& amdata=enc %3AAQAHAAAAwCoqvgWRo NTe5Vq8PWOgfE4ygWeW4tL k81J1AFu%2Fkcbsk6pxYtJi6 digE5TL9SzlgMzYUMNDr%2B dku2%2B%2FEvB1qXqFmebE 020SGs9LPDXLL5w21un7jrM0 9xfWYv IzBYQYh6FRWyUJngC uuA9Bkjb9lxtZoYlg5y6PyFR2P 34xFk5xaNC5ib65M1%2Fr%2F 4w2Iw45QqsSyXH2cuUKRom0 AGBoBaIr%2BbJw1VnlMjGuc9dtx 4fbPbqoBNSWjj3RbZPOPTYS8Q %3D%3D%7Ctkp% 3ABk9SR4q6- 6LfYA |
| Prueba plantar para estimulación térmica - Aparato Hargreaves | Ugo Basile | 37570 | https://ugobasile.com/products/categories/pain-and-inflammation/plantar-test-for-thermal-stimulation |
| Evaluadores sensoriales de prueba táctil, juego de 20 monofilamentos | North Coast Medical | NC12775-99 | https://www.ncmedical.com/products/touch-test-sensory-evaluators_1278.html |
| Pinzas de atar | Duckworth & Kent | 2-504ER8 | https://duckworth-and-kent.com/product/tying-forceps-9/ |