Summary

Dolore indotto da ustioni e comportamento simile alla depressione nei topi

Published: September 29, 2021
doi:

Summary

Una lesione transitoria da scottatura (65 °C ± 0,5 °C, 3 s) di una zampa posteriore riduce la soglia (g) alla stimolazione del filamento di von Frey del lato ipsilaterale e altera il modello dell’andatura. Inoltre, la lesione da ustione induce un comportamento simile alla depressione nel test di nuoto forzato.

Abstract

L’acqua scottante è la causa più comune di ustioni sia nelle popolazioni anziane che in quelle giovani. È una delle principali sfide cliniche a causa dell’alta mortalità e delle sequele nei paesi a basso e medio reddito. Le ustioni spesso inducono intenso dolore spontaneo e allodinia persistente, nonché problemi potenzialmente letali. Ancora più importante, il dolore eccessivo è spesso accompagnato da depressione, che può ridurre significativamente la qualità della vita. Questo articolo mostra come sviluppare un modello animale per lo studio del dolore indotto da ustioni e del comportamento simile alla depressione. Dopo l’anestesia, la lesione da ustione è stata indotta immergendo una zampa posteriore del topo in acqua calda (65 ° C ± 0,5 ° C) per 3 s. Il test di von Frey e l’analisi automatizzata dell’andatura sono stati eseguiti ogni 2 giorni dopo la lesione da ustione. Inoltre, il comportamento simile alla depressione è stato esaminato utilizzando il test di nuoto forzato e il test a rotazione è stato eseguito per differenziare la funzione motoria anormale dopo la lesione da ustione. Lo scopo principale di questo studio è descrivere lo sviluppo di un modello animale per lo studio del dolore indotto da ustioni e del comportamento simile alla depressione nei topi.

Introduction

Il danno tissutale, come ustioni e traumi, è generalmente associato alla co-occorrenza di dolore acuto. Le ustioni e i sintomi legati al trauma sono stimati in 1.80.000 morti ogni anno causati da ustioni: la stragrande maggioranza si verifica nei paesi a basso e medio reddito da diversi tipi di ustioni1. Secondo un rapporto mondiale, le ustioni sono comuni nei bambini e rappresentano circa il 40% -60% dei pazienti ospedalizzati 2,3. Queste lesioni specifiche sono ancora più gravi in quanto possono verificarsi nella vita di tutti i giorni, come l’ebollizione o l’acqua di balneazione 4,5. Sebbene il dolore acuto possa essere risolto spontaneamente dopo il recupero dal danno tissutale nella maggior parte dei casi, può essere possibile diventare cronico a causa di cambiamenti anormali nel sistema nervoso 6,7.

Recentemente, è stato suggerito che il dolore acuto può indurre uno stato d’animo depresso e il dolore cronico può causare ansia e depressione 8,9,10,11. La coesistenza di dolore e depressione rende più difficile trattare il paziente. La depressione tende anche ad aumentare la sensibilità al dolore, che è probabile che induca depressione e dolore più intensi12. Le complicanze del dolore e della depressione sono mostrate in modelli animali di infiammazione periferica 13,14,15,16. I meccanismi dettagliati alla base della depressione indotta dal dolore non sono ben noti fino ad ora17. Pertanto, è necessario sviluppare trattamenti più efficaci per le ustioni per alleviare gli effetti collaterali e i sintomi.

Pertanto, il presente studio è stato progettato per sviluppare un modello animale per studiare il dolore acuto indotto da ustioni e il comportamento simile alla depressione nei topi. Per questo, sono stati misurati la sensibilità tattile anormale correlata alle ustioni, il modello di andatura alterato e il comportamento simile alla depressione. Inoltre, questo studio tenta di convalidare il modello utilizzando i FANS.

Protocol

Tutti i protocolli sperimentali sono stati esaminati e approvati dall’Institutional Animal Care and Use Committee presso la Chungnam National University in Corea del Sud, e quindi condotti sulla base delle linee guida etiche dell’Associazione internazionale per lo studio del dolore18. 1. Induzione di lesioni da ustione scottante sulla zampa posteriore Ospitare i topi ICR maschi del peso di 20-25 g in una stanza luminosa e a temperatura control…

Representative Results

Al fine di ridurre al minimo la sofferenza animale e ridurre il numero di animali utilizzati secondo le linee guida Three R (Replacement, Reduction, and Refinement), questo studio è stato progettato con il numero minimo di animali per la raccolta di dati significativi stabiliti attraverso esperimenti preliminari. In questo studio, gli esperimenti comportamentali sono stati condotti in modo indipendente due volte come segue. L’analisi dell’andatura, l’allodinia meccanica e i test di comportamento simile alla depressione …

Discussion

La scottatura è una sorta di bruciatura termica causata da liquidi riscaldati. È stato suggerito che le ustioni di primo o secondo grado si verificano nella maggior parte dei casi, ma il contatto a lungo termine con fonti di calore può causare ustioni di terzo grado26. Nel presente studio, la lesione da ustione è stata indotta esponendo la zampa posteriore destra dei topi in acqua calda a 65 ° C per 3 s 4,26. Il danno tissutale è sta…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questa ricerca è stata sostenuta dalla Chungnam National University e dalla sovvenzione della National Research Foundation of Korea (NRF) finanziata dal governo della Corea (NRF-2019R1A6A3A01093963 e NRF-2021R1F1A1062509).

Materials

1 mL syringe BD 307809
1.5 mL tube Axygen MCT-150-C
50 mL tube SPL 50050
Acetaminophen BioXtra, ≥99.0% Sigma-Aldrich A7085-100G Positive control (The analgesic agent, acetaminophen (200 mg/kg) was administered intraperitoneally once-daily for 7 days starting from the day of after burn injury (Only Burn + Acetaminophen group. (von-Frey test, gait analysis, and forced swimming test: Used for drug-dependent behavioral testing after burn injury), (Rota-rod test: It was used to investigate the motor and functional impairments of the drug in animals after burn injury).
Alfaxan multidose (Alfaxalone) JUROX Pty.Limited In this experiment, this material used for animal anesthesia, and was used as a positive control for experimentally treated drugs in the rota-rod test.
CatWalk automated gait analysis system Noldus CatWalk XT Gait analysis in freely walking rodents is used to study the changes in limb movement and positioning in models with sensory-motor dysfunction
OPTISHIELD (Cyclosporin ophthalmic ointment) Ashish Life Science In this experiment, this material was used for an ointment to prevent corneal drying after induction of anesthesia.
Plexiglass cylinder SCITECH KOREA custom made products Used in forced swimming test
Rota-rod system SCITECH KOREA Accelerating rota rod Used in the measurement of Normal Motor Function
von Frey filaments North Coast Medical NC12775 Used in the measurement of Mechanical Allodynia
Waterbath CHANGSHIN SCIENCE C-WBE Used in the burn injury induction

Riferimenti

  1. Peck, M. D. Epidemiology of burns throughout the World. Part II: intentional burns in adults. Burns. 38 (5), 630-637 (2012).
  2. Tracy, L. M., Cleland, H. Pain assessment following burn injury in Australia and New Zealand: Variation in practice and its association on in-hospital outcomes. Australasian Emergency Care. 24 (1), 73-79 (2021).
  3. Montgomery, R. K. Pain management in burn injury. Critical Care Nursing Clinics of North America. 16 (1), 39-49 (2004).
  4. Kang, D. W., Choi, J. G. Bee venom reduces burn-induced pain via the suppression of peripheral and central substance P expression in mice. Journal of Veterinary Science. 22 (1), 9 (2021).
  5. Abdi, S., Zhou, Y. Management of pain after burn injury. Current Opinion in Anaesthesiology. 15 (5), 563-567 (2002).
  6. Ullrich, P. M., Askay, S. W. Pain, depression, and physical functioning following burn injury. Rehabilitation Psychology. 54 (2), 211-216 (2009).
  7. Patwa, S., Benson, C. A. Spinal cord motor neuron plasticity accompanies second-degree burn injury and chronic pain. Physiological Reports. 7 (23), 14288 (2019).
  8. Michaelides, A., Zis, P. Depression, anxiety and acute pain: links and management challenges. Postgraduate Medicine. 131 (7), 438-444 (2019).
  9. Doan, L., Manders, T., Wang, J. Neuroplasticity underlying the comorbidity of pain and depression. Neural Plasticity. 2015, 504691 (2015).
  10. Vachon-Presseau, E., Centeno, M. V. The emotional brain as a predictor and amplifier of chronic pain. Journal of Dental Research. 95 (6), 605-612 (2016).
  11. Apkarian, A. V., Baliki, M. N. Predicting transition to chronic pain. Current Opinion in Neurology. 26 (4), 360-367 (2013).
  12. Yin, W., Mei, L. A Central amygdala-ventrolateral periaqueductal gray matter pathway for pain in a mouse model of depression-like behavior. Anesthesiology. 132 (5), 1175-1196 (2020).
  13. Deng, Y. T., Zhao, M. G., Xu, T. J. Gentiopicroside abrogates lipopolysaccharide-induced depressive-like behavior in mice through tryptophan-degrading pathway. Metabolic Brain Disease. 33 (5), 1413-1420 (2018).
  14. Zhang, G. F., Wang, J. Acute single dose of ketamine relieves mechanical allodynia and consequent depression-like behaviors in a rat model. Neuroscience Letters. 631, 7-12 (2016).
  15. Edwards, R. R., Smith, M. T. Symptoms of depression and anxiety as unique predictors of pain-related outcomes following burn injury. Annals of Behavioral Medicine. 34 (3), 313-322 (2007).
  16. Pincus, T., Vlaeyen, J. W. Cognitive-behavioral therapy and psychosocial factors in low back pain: directions for the future. Spine. 27 (5), 133-138 (2002).
  17. Laumet, G., Edralin, J. D. CD3(+) T cells are critical for the resolution of comorbid inflammatory pain and depression-like behavior. Neurobiology of Pain. 7, 100043 (2020).
  18. Zimmermann, M. Ethical guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16 (2), 109-110 (1983).
  19. Deuis, J. R., Dvorakova, L. S. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
  20. Scholz, J., Broom, D. C. Blocking caspase activity prevents transsynaptic neuronal apoptosis and the loss of inhibition in lamina II of the dorsal horn after peripheral nerve injury. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 25 (32), 7317-7323 (2005).
  21. Kang, D. W., Choi, J. G. Automated gait analysis in mice with chronic constriction injury. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56402 (2017).
  22. Kang, D. W., Moon, J. Y. Antinociceptive profile of levo-tetrahydropalmatine in acute and chronic pain mice models: Role of spinal sigma-1 receptor. Scientific Reports. 6, 37850 (2016).
  23. Huang, W., Chen, Z. Piperine potentiates the antidepressant-like effect of trans-resveratrol: involvement of monoaminergic system. Metabolic Brain Disease. 28 (4), 585-595 (2013).
  24. Can, A., Dao, D. T. The mouse forced swim test. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (59), e3638 (2012).
  25. Choi, J. G., Kang, S. Y. Antinociceptive effect of Cyperi rhizoma and Corydalis tuber extracts on neuropathic pain in rats. Korean Journal of Physiology & Pharmacology. 16 (6), 387-392 (2012).
  26. Mosby’s. . Mosby’s Dictionary of Medicine, Nursing & Health Professions – Seventh edition, Nursing Standard. 20 (22), 36 (2006).
  27. Vandeputte, C., Taymans, J. M. Automated quantitative gait analysis in animal models of movement disorders. BMC Neuroscience. 11, 92 (2010).
  28. Isvoranu, G., Manole, E. Gait analysis using animal models of peripheral nerve and spinal cord injuries. Biomedicines. 9 (8), 1050 (2021).
  29. Yankelevitch-Yahav, R., Franko, M. The forced swim test as a model of depressive-like behavior. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (97), e52587 (2015).
  30. Yan, H. C., Cao, X. Behavioral animal models of depression. Neuroscience Bulletin. 26 (4), 327-337 (2010).
  31. Papp, M., Willner, P. An animal model of anhedonia: attenuation of sucrose consumption and place preference conditioning by chronic unpredictable mild stress. Psychopharmacology. 104 (2), 255-259 (1991).
  32. Seminowicz, D. A., Laferriere, A. L. MRI structural brain changes associated with sensory and emotional function in a rat model of long-term neuropathic pain. Neuroimage. 47 (3), 1007-1014 (2009).
  33. Yalcin, I., Barthas, F. Emotional consequences of neuropathic pain: insight from preclinical studies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 47, 154-164 (2014).
  34. Choi, J. W., Kang, S. Y. Analgesic effect of electroacupuncture on paclitaxel-induced neuropathic pain via spinal opioidergic and adrenergic mechanisms in mice. American Journal of Chinese Medicine. 43 (1), 57-70 (2015).

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Citazione di questo articolo
Choi, J., Kang, D., Kim, J., Lee, M., Choi, S., Park, J. B., Kim, H. Burn Injury-Induced Pain and Depression-Like Behavior in Mice. J. Vis. Exp. (175), e62817, doi:10.3791/62817 (2021).

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