כאן, אנו מציגים פרוטוקול להערכת nociception בעכברים נגועים Trypanosoma evansi, באמצעות מכשיר פון פריי האלקטרוני ככלי, מדידת סף מכני של הכף האחורית ואת הקרביים.
מאמר שיטה
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להערכת nociception בעכברים נגועים Trypanosoma evansi, באמצעות מכשיר פון פריי האלקטרוני ככלי, מדידת סף מכני של הכף האחורית ואת הקרביים.
פתוגנזה של מחלות זיהומיות היא עדיין תחום מורכב למחקר. מהלך של מספר סימנים קליניים, כגון אלודיניה וכאב, ניתן לראות בחיות בית. עם זאת, הידע על המסלולים שלהם והטיפול הנכון דורשים ניסויים מבוקרים, רבים מהם באמצעות חיות מעבדה. מדידת שינויים בספים המכניים של הכף האחורית והקרביים היא טכניקה שימושית לצפייה בשינויים בתפיסת הכאב אצל מכרסמים. תגובת נסיגה יכולה להימדד תחילה בבדיקות בסיסיות, מה שיוצר שליטה טובה יותר בקבוצות הניסוי. ניתן לבצע בדיקות עוקבות לאחר גרימת זיהום והוספת תרופות לפרוטוקול. השימוש במכשיר פון פריי אלקטרוני הקשור לשימוש בסולם פנים כדי לצפות בשינויים דמויי כאב מאפשר הערכה פשוטה, מדויקת ועקבית להערכת אלודיניה וכאב בעכברים. לפיכך, ניסויים המשתמשים במתודולוגיה הנוכחית עבור זיהום Trypanosoma evansi מייצגים שיטה שימושית להערכת allodynia וכאב בבעלי חיים נגועים במעבדה, אשר ניתן ליישם על הטיפול הקונבנציונאלי עבור בעלי חיים.
Trypanosoma evansi הוא סוכן אטיולוגי של המחלה המכונה "surra" או "mal-das-cadeiras" בדרום אמריקה 1,2. זה בדרך כלל משפיע על סוסים ובקר, אבל גם בעלי חיים פראיים, להיות מועבר על ידי עטלפים hematophagous, tabanids, ו stomoxes עקיצות זבוב 1,3. סורה היא מחלה מרכזית בחיות בית, אשר יכולה להיות קטלנית בהיעדר הטיפול הנכון, הצגת סימנים קליניים לא ספציפיים כגון אנמיה, אובדן תיאבון ומשקל, חולשת שרירים והפלה, אשר עשויים להשתנות בהתאם המארח ואת האזור הגיאוגרפי 2,4,5,6.
הביטוי של אלודיניה וכאב בבעלי חיים נגועים במהלך המחלה הוא עדיין נושא חדש 2,7. הדחף להבין את הפתוגנזה שמאחורי סימנים אלה הוא צעד חשוב לשיפור ולשכלול הטיפול המשמש כיום על ידי הוספת תרופות משככות כאבים יעילות לפרוטוקול הטריפנוצידלי הקלאסי 5,6. בתרחיש זה, האפשרות לשכפל את המחלה באמצעות מודל מורין מהווה יתרון, שכן עכברים יכולים להישמר בקלות תחת סביבה מבוקרת במעבדה ולכן להניב תוצאות עקביות יותר מאשר ניסויי שדה באמצעות בעלי חיים.
סף מכני מתקבל בדרך כלל באמצעות מכשיר פון פריי אלקטרוני (EvF) להערכת אלודיניה במספר עצום של ניסויים 2,8,9. מכשיר זה משמש להערכת רגישות הרקמה לגירוי מכני: ברגע שהמנגנון נוגע בכפה של החיה, דרך קצה של 20-200 מיקרוליטר המחובר למכשיר, נרשם הכוח שבו החיה מושכת את הכפה.
מכרסמים משמשים בדרך כלל כבעלי חיים סטנדרטיים בניסויים אלה, ורוב התוצאות מוסקות למינים אחרים, מכיוון שרוב המחלות הנחקרות מגיעות ממינים אחרים שבהם יהיה קשה לערוך מחקר מבוקר. יתר על כן, אלודיניה וכאב קשורים זה לזה באופן הדוק. השימוש בסולם פנים ספציפי להערכת כאב בעכברים נגועים ממלא תפקיד חשוב כאדג'ובנט מאשר כדי לאשר את נוכחות הכאב במהלך זיהום T. evansi 2,10.
בפרוטוקול זה, אנו מדגימים מודל חדשני להערכת אלודיניה וכאב בעכברים שנדבקו בניסוי ב- T. evansi, המראה מתאם גבוה בין משתנים, ובכך הוכח כמודל חזק. יתר על כן, זה דורש מספר קטן של חוקרים לבצע את כל ההליך, להקטין את הסיכוי להתערבות אנושית במהלך הניסוי. היא גם מאפשרת לחוקר לשכפל את מחלת המטרה במהלך מהלך אקוטי ולהוסיף מספר תרופות טיפוליות שונות בתכנון הניסוי, ובכך לקבל תוצאות עקביות בתקופה קצרה.
כל הניסויים בוצעו באמצעות נקבות עכברים שוויצריות בוגרות בנות 10 שבועות (35-55 גרם). בעלי החיים שוכנו בכלובי פוליסולפון (3-5 בעלי חיים בכל כלוב) בחדר עם טמפרטורה מבוקרת (21 ± 1 מעלות צלזיוס), מחזור אור של 12 שעות / 12 שעות חושך, וצ'או מעבדה סטנדרטי ומים אד ליביטום. עשרה בעלי חיים הוקצו לכל קבוצה בכל ניסוי כדי להדגים את ההשפעות העקביות של טיפולים תרופתיים. תכנון הניסוי הוגש ואושר על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת סנטה קטרינה סטייט (CEUA) (מספר פרוטוקול: 6019201123). כל הניסויים בבעלי חיים עמדו בהנחיות ARRIVE (מחקר בבעלי חיים: דיווח על ניסויים in vivo ) ובוצעו בהתאם למדריך המועצה הלאומית למחקר לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.
1. הכנת טריפנוזומה אוונסי וחיסון
אזהרה: יש ללבוש מעיל מעבדה חד-פעמי, כפפות, מסכה והגנה על העיניים בעת טיפול בדגימות דם נגועות, ריאגנטים ותרכובות כימיות אחרות.
2. הקמה ותפעול של מנגנון פון פריי אלקטרוני
הערה: היזהר לגבי האופן שבו הנתונים המתקבלים נרשמים. לחלק מציוד EvF יש תוכניות ספציפיות להעברת הנתונים המתקבלים מהמנגנון למכשירים אלקטרוניים אחרים, כגון מחשבים, טאבלטים או סמארטפונים.
3. שיקולים כלליים להערכות סף מכניות
4. הערכת סף מכנית בסיסית ותגובת עכבר לגירויים
5. הערכת סף מכנית ניסיונית של כף ימין אחורית ואלודיניה קרבית
6. הערכת סולם עווית עכבר
ירידה בסף המכני עקב זיהום T. evansi כפי שהוערך על ידי מכשיר פון פריי אלקטרוני הן בכפה האחורית הימנית והן ברקמות הקרביות
הניסוי נערך במשך 5 ימים, על פי נתונים קודמים הקשורים למדגם T. evansi הזמין 2. עכברים נגועים החלו להראות הבדל משמעותי בסף המכני בכפה האחורית הימנית ביום 3 לאחר ההדבקה, ונשארו נמוכים משמעותית מקבוצת הביקורת במהלך היומיים הבאים לאחר ההדבקה (איור 1A) בהשוואה לעכברים לא נגועים. תוצאות דומות עבור רגישות למישוש הבטני הראו אלודיניה ויסצרלית בעכברים נגועים החל מהיום השלישי לאחר ההדבקה ונשארה נמוכה משמעותית מקבוצת הביקורת במהלך היומיים הבאים לאחר ההדבקה (איור 1B).

איור 1: הערכת אלודיניה של עכברים שנדבקו בניסוי על-ידי טריפנוזומה אוונסי. (A) אלודיניה של כף ימין אחורית ו-(B) אלודיניה ויסצרלית. הנתונים מבוטא כממוצע ± SD של עשרה בעלי חיים עבור כל קבוצת ניסוי. ניתוח סטטיסטי: מבחן t של התלמיד, ניתוח אחד לא מזווג לכל נקודת זמן. כוכביות מראות הבדלים משמעותיים בין קבוצות הניסוי בהתחשב באותה נקודת זמן שנותחה (p < 0.05). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
השראת תווי פנים הקשורים לכאב עכבר על ידי זיהום T. evansi ופרשנות מספרית על ידי Mouse Grimace Scale הערכת כאב
עכברים נגועים החלו להראות סימנים משמעותיים של תווי פנים הקשורים לכאב ביום 3 לאחר ההדבקה, והראו ציון ממוצע של 0.4 [0-1] בנקודת הזמן שהופנתה. אותה נטייה נצפתה במהלך הניסוי, שבו הקבוצה שנדבקה הראתה הבדלים משמעותיים בהשוואה לקבוצת הביקורת, והציגה ציונים ממוצעים של 0.6 [0-1] ו-1.3 [0-2] בימים 4 ו-5 לאחר ההדבקה, בהתאמה. קבוצת הביקורת לא קיבלה ציון בסולם גרימס העכבר, כצפוי. הניתוח הסטטיסטי בוצע באמצעות מבחן t של סטודנט, ניתוח אחד לא מזווג לכל נקודת זמן, בהתחשב בערך משמעותי של p < 0.05. יתר על כן, מקדם המתאם של פירסון (r) זיהה דפוסי אינטראקציה בין הערכת הכאב של סולם גרימס עכבר לבין אלודיניה של כף ימין אחורית או בין אותו סולם לבין אלודיניה ויסצרלית, שערכיה היו -96.35% ו-84.08%-, בהתאמה. בנוסף, מקדמי הקביעה (R2) עבור הערכת כאב בסולם גרימס עכבר ואלודיניה של כף ימין אחורית או אלודיניה ויסצרלית היו 0.9283 ו- 0.7070, בהתאמה.
המחקר הנוכחי מסכים עם נתונים קודמים, אשר אישרו את נוכחותם של דלקת וכאב במהלך זיהום T. evansi 2,3,7,12. יתר על כן, השיטה המתוארת מספקת מתודולוגיה מדויקת לזיהוי ומדידה של אלודיניה וכאב בעכברים. יתר על כן, השימוש בהערכת כאב בסולם גרימס עכבר בעכברים נגועים הצביע על r שלילי גבוה מאוד (90 עד 100%) בהשוואה לתוצאות שהובעו על ידי הערכת אלודיניה של כף ימין אחורית ו- r שלילי גבוה (70 עד 89%) עבור הערכת אלודיניה ויסצרלית של בעלי החיים בהתאמה13. באופן דומה, השימוש בהערכת כאב בסולם גרימס עכבר בעכברים נגועים הצביע על R2 חזק מאוד (0.90 עד 1.00) בהשוואה לתוצאות שהובעו על ידי הערכת אלודיניה של כף ימין אחורית ו- R2 חזק (0.70 עד 0.89) להערכת אלודיניה ויסצרלית של אותם בעלי חיים14.
שלב קריטי בניסויים בבעלי חיים נגועים הוא שליטה ברמות הטפילות. זנים שונים של T. evansi עשויים להתנהג בדרכים שונות בעכברים, מה שמוביל מזיהומים חריפים לכרוניים 2,4,5,6. יתר על כן, שינויים במינון הזיהום עשויים להפחית או להאריך את זמן ההישרדות של עכברים. לכן, מומלץ להשיג עקומת הישרדות לפני הניסויים כדי לקבוע את התקופה הנכונה של הניסוי ולמנוע תסכול מאירועי מוות בלתי צפויים של עכברים15,16. בנוסף, נתונים אלה עשויים לקבוע נקודות קצה אנושיות עבור הניסוי, אם רלוונטי.
בנוסף, יש להשתמש באותו מבודד כדי להדביק את כל העכברים בניסוי כדי לכבד מספר שווה של מעברי דם, כפי שמוסבר בסעיף הפרוטוקול. באותו אופן, דם נגוע בהקפאה או טרי יכול לשמש כדי להדביק את העכברים, כמו כמה דגימות cryopreserved עשוי להיות מושבת לאחר הפשרה באמבט מים. עם זאת, דם נגוע טרי עלול לייצר טפיל מהיר יותר, ולכן, אירועי מוות מוקדמים יותר 17,18.
שינויים בניסוי, כגון תוספת של תרופות טריפנוצידליות או משככי כאבים, הם קיימא. קבוצות חדשות פירושן יותר בעלי חיים וחשוב לזכור שגם קבוצות ביקורת לתרופות שנבחרו חייבות להיות מוגשות למדידות בסיסיות. מניסיוננו, כ-20-25% מהעכברים אינם נכללים בניסוי לאחר מדידת קו הבסיס השני, דבר העולה בקנה אחד עם נתונים קודמים8. משמעות הדבר היא כי המספר הראשוני של בעלי חיים חייב להיות גבוה יותר מאשר מספר הניסוי של בעלי חיים, אשר יכול להיות בעיה כאשר קבוצות נוספות מוערכות וכתוצאה מכך מספר גבוה יותר של עכברים מוערך.
פרמקוקינטיקה ופרמקודינמיקה חייבות להילקח בחשבון עבור מודל זה. תרופות מסוימות לוקחות תקופות ממושכות כדי להפעיל את הפעולה הפרמקולוגית שלהן, מה שעשוי להשפיע על התכנון הניסויי של מודל שבו עכברים בדרך כלל מתים בממוצע של 4 עד 5 ימים 2,6. בנוסף, אם בעלי חיים צמים עבור הטיפול שנבחר, תקופת ההתאקלמות עשויה להיות גורם חשוב שיש לקחת בחשבון, שכן היא תשפיע הן על הדינמיקה של התרופות והן על לוח הזמנים וההליך של הניסויים, כפי שדווח בסעיף הפרוטוקול.
שיפור גדול בשיטה הנוכחית הוא שחוקר אחד מיומן היטב יכול לבצע את כל הליך הקריאה של EvF (הן מדידות בסיסיות והן מדידות ניסיוניות) תוך שהוא נשאר עיוור לזיהום או לטיפולים. חוקר אחר חייב לבצע את ההדבקה בתחילת הניסוי. זה לא הכרחי לאחר הליך הזיהום, כמו מנגנון EvF יש ספציפי פון פריי Wi-Fi מדידה תוכנית המאפשרת רק אדם אחד להפעיל באופן מלא את הציוד. יתר על כן, שיטה זו מהירה יותר מציוד פילמנט פון פריי רגיל וקל יותר לביצוע 8,19.
עם זאת, עייפות עשויה להיות סיבוך, כמו אותו חוקר חייב לבצע את כל הקריאות בעלי חיים עלול לפתח תשישות עקב התנועה חוזרת לאחר זמןמה 8. בהתחשב בצפי ההישרדות של עכברים שנדבקו ב- T. evansi, מספר גבוה של קבוצות בתכנון הניסוי אינו מעודד. מניסיוננו, ניתן למדוד בממוצע 10 עכברים בכל פעם (תלוי בתכנון הניסוי) בפחות מ-30 דקות. יתר על כן, בכל ניסוי יש לבחור רקמת מטרה אחת בלבד לכל עכבר כדי שבעלי החיים לא יתרגלו להיבדק, כפי שמוסבר בסעיף הפרוטוקול, מה שגם מקטין את הסיכוי להתפתחות עייפות על ידי החוקר.
בנוסף, הן EvF (מדידות כף אחורית ימנית וקרביים) והן הערכות Mouse Grimace Scale זקוקות לחוקרים מאומנים היטב. לפני ביצוע הניסויים, על החוקר לבלות תקופות ארוכות בתרגול. כדי להעריך נכונה את השינויים בהבעת הפנים בעכברים, על החוקר לדעת לא רק את השינויים הצפויים, אלא גם את הבעת הפנים הרגילה של עכבר רגיל ואת וריאציות הנורמליות וההתנהגויות שלו10,20. יתר על כן, כדי להעריך נכונה את הסף המכני של עכברים באמצעות מכשיר EvF, על החוקר לחזור על מספר מדידות בסיסיות עד שתגובת העכבר לגירויי הגשושית מזוהה בקלות ומושגת עקביות 2,8.
יישומים עתידיים של הפרוטוקול כוללים הערכה של אלודיניה וכאב, כמו גם הטיפול בו, על עכברים נגועים על ידי T. evansi. המודל הנוכחי מאפשר לחוקרים מדעיים להעריך את הפתוגנזה הקשורה לכאב של מחלה הנפוצה בבעלי חיים, בעכברים בסביבה מבוקרת במעבדה.
למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.
המחברים מודים במיוחד לאוניברסיטת סנטה קטרינה על התמיכה הכספית, למעבדה לפרמקולוגיה לבעלי החיים ולחלל, ולמעבדה לביוכימיה של המופרזיטים ווקטורים על דגימת הדם השמורה בהקפאה הנגועה ב - T. evansi ששימשה בניסויים אלה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מחט 26 גרם 1/2 אינץ' מחוברת למזרק אינסולין | TKL | 80288090100 | משמש למימון פתרונות בחיות מעבדה |
| אביזרים לאנלגסימטר פון פריי | INSIGHT | EFF 303 | קופסת בלימה עם תמיכה להערכת אנלגסימטר דיגיטלי |
| D-(+)-גלוקוז | SIGMA-ALDRICH | G7021 | חד סוכר שהוא מקור האנרגיה העיקרי בצורת ATP לאורגניזמים חיים |
| אנלגסימטר דיגיטלי | INSIGHT | von Frey Wi-Fi | פון פריי Wi-Fi הוא מכשיר נייד המשמש להערכת רגישות רקמות לגירויים מכניים |
| גילסון סוג 10 ומיקרו; L קצה פוליפרופילן | CRALPLAST | 18261 | פוליפרופילן לשימוש במכשיר פון פריי אלטרוני, מומלץ להערכת כף אחורית אלודיניה |
| אמבט מים במעבדה | BEING INSTRUMENT | BW-22P | משמש לחימום חומרים נוזליים ומוצקים למחצה הכלולים בנמענים מתאימים לטמפרטורה ספציפית |
| פוספט חוצץ | מלח SIGMA-ALDRICH | 806552 | מאגר תמיסת מלח מאוזן המשמש למגוון יישומי תרבית תאים |
| עכברים שוויצריים (Mus musculus) משני המינים | UFSC | וובסטר השוויצריות | המשמשות לניסויים מבוקרים |
| Trypanosoma evansi cryioדגימה משומרת | UDESC-דגימה | המשמשת להדבקת כל העכברים, שנמסרה על ידי המעבדה | |
| לביוכימיה של המופרזיטים ווקטוריםאוניברסלי סוג 10 ומיקרו; L קצה פוליפרופילן | CRALPLAST | 18171 | פוליפרופילן לשימוש במכשיר פון פריי אלטרוני, מומלץ להערכת אלודיניה קרבית |