קביעה מהירה של סף nociceptive תרמי בעכברים סוכרתיים
17 במאי 2012
כאן אנו מתארים הליך אמין ופשוט מהירה כדי לקבוע את הטמפרטורה הנמוכה ביותר שבה חולדות או עכברים מראים התנהגות nocifensive, כלומר סף nociceptive תרמית (TNT). שיטה זו חל גירוי תרמית לאט להגדיל המאפשר הערכה מדויקת לשחזור של TNTs עם מינימום, אם בכלל, הלחץ על בעלי חיים.
המטרה הכללית של הליך זה היא לקבוע את סף הנוציספציה התרמית של חולדות ביקורת וחולדות סוכרתיות. השלב הראשון הוא הנחת בעל החיים על פלטת חימום הדרגתית ומד אנלגזיה. לאחר מכן, טמפרטורת פלטת החימום מועלית בהדרגה בזמן שהמשטח מתחמם.
הבעיר נצפה כדי לוודא שאינו מפגין התנהגויות של אי-נוחות. כאשר התנהגות זו נצפית, החימום מופסק וטמפרטורת הפלטה באותו רגע נרשמת. בסופו של דבר, ניתן להפיק תוצאות המראות שינויים בסף הנוציספציה התרמית בבעלי חיים שטופלו באנלגזיקה או הסובלים מנוירופתיה סוכרתית כואבת.
היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כמו הפלטה החמה, שבדרך כלל מוגדרת בטמפרטורה שמעל הסף, הוא ששיטותינו מעלות בהדרגה את טמפרטורת הפלטה, מה שמאפשר קביעה מדויקת של סף הנוציספציה התרמי. סף הנוציספציה התרמי, או TNT, נקבע באמצעות מד אנלגזיה של פלטה חמה עם עלייה הדרגתית, או IH pam. רכיבי מערכת זו כוללים תא תצפית מפרספקס, פלטת אלומיניום עם בקרת טמפרטורה, לוח מקשים המשמש לתכנות, ומתג רגל לשליטה מרחוק ביחידה.
הנתונים נאספים באמצעות תוכנה מותאמת אישית במחשב סמוך. לחלופין, ניתן להדפיס עותקים קשיחים באמצעות יציאת טורית הנמצאת ביחידה. הניחו מראה מאחורי תא הפרספקס כדי להגביר את נראות התנהגות בעל החיים.
בשלב הבא, הגדירו את קצבי החימום הרצויים וכן את טמפרטורות ההמתנה ההתחלתית והניתוק הסופית. לחצו על מתג הרגל כדי להפעיל ולעצור את המערכת. ודאו שטמפרטורות ההמתנה ההתחלתית והניתוק הסופית תועדו, וכן הזמן הנדרש להגעה לטמפרטורה הסופית.
אם חפץ בכך, יכול הנסיין לבחון את המערכת על עצמו, על ידי הסרת היד מהלוח המתכתי ברגע תחושת הכאב. התפיסה חייבת להיות כזו שאינה גורמת נזק לעור ואינה יוצרת אי-נוחות מאוחרת יותר.
התחילו את תקופת ההסתגלות בלילה שלפני הבדיקה על ידי הנחת הכלובים על השולחן שבו תתבצע הבדיקה. שעתיים לפני הבדיקה, הפעילו את ה-IH pan כדי להרגיל את בעלי החיים לרעש הרקע של המכשיר.
בשלב זה, ניתן להקים את המערכת ולבדוק אותה כפי שהוצג קודם לכן. לאחר שהבעליים הסתגלו לסביבה, מקמו בעדינות חולדה בתוך תא הפלקסיגלס שמעל למשטח החם. אפשרו לבעל החיים לחקור את התא במשך מספר דקות.
התחילו את הבדיקה. ברגע שהחיה נראית נינוחה מספיק כדי להתחיל בניסוי, לחצו על מתג הרגל כדי להתחיל בחימום הפלטה. עקבו אחר התנהגות החיה בזמן שהפלטה מתחממת.
בדרך כלל, אנשים שאינם בקיאים בשיטה זו יתקשו בביצועה, כיוון שזיהוי התנהגות התקפית המונית אינו תמיד פשוט ודורש תרגול. התנהגויות שאינן התקפיות מאופיינות בליקוק, ניעור או הרמה של אחת מנקבי העור האחוריות. כדאי לציין כי ההתנהגות הראשונה שנתבחן עשויה להיות ליקוק של ארבעת הנקבים, ולאחריה תגובה של הנקבים האחוריים.
כאשר נצפית התנהגות פוגענית מרבית, לחצו על מתג הרגל כדי להפסיק את הניסוי והחזירו את החיה לכלוב המגורים שלה. הטמפרטורה שמעוררת התנהגות זו נחשבת כסף המגף הנוציצפטי התרמי או ה-TNT של חיית הביקורת. יש לנקות את היחידה ולחזור על הבדיקה עבור החיה הבאה.
להלן ספי הכאב התרמיים (thermal nociceptive thresholds) של חולדות ועכברים צעירים ובריאים. הנתונים המוצגים כאן מראים כי ה-TNT של החולדות לא השתנה כאשר הן נבדקו לאורך תקופה של ארבעה ימים. באופן דומה, ה-TNT של העכברים היה עקבי בין גילאים שונים.
בדוגמה זו, נמדדו באופן חוזר ספי TN TS של חולדות צעירות עם סוכרת המושרה על ידי STZ. ניתן להבחין בירידה עקבית בספי הנוציצפטיביים התרמיים החל משבועיים לאחר השראת הסוכרת. במקרה זה, נעשה שימוש ב-IH pam כדי לבחון את התכונות האנטי-נוציצפטיביות האקוטיות של התרכובת האנלגזית.
A, התרכובת ייצרה אפקט אנלגזי קל בבעלי חיים בקבוצת הביקורת בהשוואה לאלו שקיבלו נשאי תרופה (vehicles). עם זאת, האנלגזיה הייתה בולטת יותר בבעלי חיים סוכרתיים שקיבלו את התרכובת בהשוואה לביקורת שקיבלה נשאי תרופה. בעת ביצוע הליך זה, חשוב מאוד לזכור לנטר באופן רציף את התנהגות בעל החיים, ובמיוחד את זו המתרחשת בקרבת ה-cept T של בעל החיים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מתאר פרוצדורה פשוטה ואמינה לקביעת סף הנוציספציה התרמי (TNT) בחולדות ועכברים. השיטה כוללת הפעלת גירוי תרמי העולה בהדרגה כדי להעריך במדויק את ה-TNT תוך גרימת מינימום סטרס לבעלי החיים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי העצבים
- ניתוח התנהגותי
- נוציצפציה תרמית
רקע
- הבנת התנהגות נוציצפטיבית היא קריטית למחקר כאב.
- סף נוציצפטיבי תרמי הוא מדד מרכזי בהערכת רגישות לכאב.
- שיטות קיימות עלולות לגרום למתח (stress) בבעלי החיים, דבר המשפיע על התוצאות.
- מחקר זה שואף לספק חלופה עם רמת מתח נמוכה יותר.
מטרת המחקר
- לקביעת סף הנוציספציה התרמית בחולדות ביקורת וחולדות סוכרתיות.
- להערכת ההשפעה של משככי כאב על התנהגות נוציספטיבית.
- להערכת שינויים ב-TNT הקשורים לנוירופתיה סוכרתית כואבת.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- הנחת בעל החיים על פלטה חמה בעלת עלייה הדרגתית בטמפרטורה.
- העלאה הדרגתית של טמפרטורת הפלטה החמה.
- תצפית על בעל החיים לאיתור התנהגויות נוציפנסיביות (nocifensive behaviors).
- תיעוד הטמפרטורה שבה נצפתה התנהגות נוציפנסיבית.
תוצאות עיקריות
- מדידה מדויקת של TNT תוך הפעלת מינימום לחץ על בעלי החיים.
- יכולת לגילוי שינויים ב-TNT כתוצאה מטיפול אנאלגטי.
- תובנות לגבי השפעותיה של נוירופתיה סוכרתית על רגישות לכאב.
- הדירות של התוצאות לאורך ניסויים שונים.
מסקנות
- השיטה מספקת הערכה מהימנה של ספי תגובה נוציצפטיבית תרמית.
- ניתן להשתמש בה להערכת היעילות של אסטרטגיות לניהול כאב.
- גישה זו משפרת את ההבנה של מנגנוני כאב במודלים של בעלי חיים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מדידה מדויקת של סף nociceptive תרמי (TNT) מאפשרת הערכה אובייקטיבית של רגישות לכאב במודלים פרה-קליניים של נוירופתיה סוכרתית, ובכך תומכת בתיקוף של מטרות טיפוליות ובבדיקת יעילות של חומרי אלחוש. השחזוריות של השיטה והרגישות שלה למצבים של היפראלגזיה מספקות ביטחון ניבוי להפחתת סיכונים של מועמדים לאלחוש לפני המעבר לשלבי מחקר מאוחרים יותר. גישה זו נותנת מענה לאתגר מרכזי במחקר הכאב על ידי אספקת נקודת סיום כמותית ובעלת רלוונטיות תרגומית להערכה מכניסטית וטיפולית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות הקשורות למסלולי כאב והסרת סיכונים מכניסטיים של מטרות המעורבות ב-thermal hyperalgesia.
- ערך תפעולי: מספק מדד כמותי רגיש להערכת מעורבות המטרה (target engagement) במודלים של נוירופתיה סוכרתית.
- ערך ניבוי: תומך במיון הפורטפוליו על ידי זיהוי שינויים ב-TNT הקשורים לטיפול משככי כאבים, ובכך מסייע בקבלת החלטות של go/no-go.
סקר ופיתוח בדיקה
- מוכנות הבדיקה: מבססת פלטפורמה סטנדרטית וניתנת לשחזור להערכת השפעות של תרכובות על נוציספציה תרמית.
- פלט כמותי: מייצרת מדידות TNT רציפות המאפשרות ניתוח תגובה-מנה ודירוג תרכובות.
- יכולת הרחבה: תואמת לבדיקות בסביבה של תפוקה גבוהה הודות לפרוטוקולים אוטומטיים של העלאת טמפרטורה ותצפית התנהגותית.
מחקר תרגומי ופרקליני
- רלוונטיות למחלה: ממדל באופן ישיר היפראלגזיה בנוירופתיה סוכרתית כואבת, תסמין מרכזי של PDN.
- המשכיות תרגומית: מגשר בין שלב הגילוי לאימות פרה-קליני על ידי אספקת מדד רגישות לכאב שמור בין מינים שונים.
- קידום מותאם סיכון: תומך בקבלת החלטות אובייקטיבית לגבי התקדמות תרכובות בהתבסס על שינויים ב-TNT בבעלי חיים סוכרתיים לעומת קבוצת ביקורת.
שילוב של תהליכי עבודה וצינור עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מתיקוף המטרה, דרך זיהוי מובילים ועד לבדיקת יעילות פרה-קלינית, במיוחד עבור תוכניות למערכת העצבים המרכזית (CNS) ואנלגזיה המתמקדות בכאב נוירופתי.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערות לגבי מסלולים נוציצפטיביים ובצמצום סיכונים ביולוגיים של מטרות המעורבות בהיפראלגזיה סוכרתית.
- סריקה: מספק נתוני רגישות תרמית הניתנים לשחזור ומוכנים לבדיקה עבור קמפיינים של סריקת תרכובות.
- אנליטיקה: מייצר ערכי TNT כמותיים המאפשרים השוואה סטטיסטית של יעילות אנלגזיה והתקדמות נוירופתיה.
- מחקר תרגומי: עולה בקנה אחד עם אסטרטגיות של סמנים ביולוגיים על ידי אספקת מתאם תפקודי של רגישות לכאב במודלים סוכרתיים.
- שימוש חוזר ארגוני: משמש כפלטפורמה רב-פעמית עבור תוכניות לגילוי תרופות משככות כאבים הדורשות מדידה אובייקטיבית של נקודת קצה של כאב.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי באישור המטרה על ידי הפחתת העמימות המכנית בוויסות נתיבי כאב.
- ערך תפעולי: מבטיח סטנדרטיזציה והדירות בין מעבדות ואתרי מחקר.
- ערך אסטרטגי: משפר את יעילות ההון על ידי מתן אפשרות לזיהוי מוקדם יותר של משככי כאבים לא יעילים באמצעות זיהוי רגיש של TNT.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף של תרכובות מותאם סיכונים, בהתבסס על השפעות מוכחות במודלים של נוירופתיה סוכרתית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במדעי המוח ההתנהגותיים ובזיהוי התנהגות נוציפנסיבית (nocifensive behavior).
- תלוי במדד אנלגזיה של פלטה חמה עם עלייה מדורגת ומכוילת ובמערכות בקרת טמפרטורה.
- מחייב הכשרה סטנדרטית של הצופה כדי להבטיח זיהוי עקבי של תגובות נוציפנסיביות.
- כולל פרוטוקולי הסתגלות להפחתת סטרס סביבתי ושונות בערכי הבסיס.
- מוגבל למודאליות תרמית; אינו מעריך נוציספציה מכנית או כימית ללא בדיקות משלימות.
