Misurazione dei cambiamenti nella sensibilità tattile nella zampa posteriore dei topi utilizzando un apparecchio elettronico di von Frey
19 dicembre 2013
Le misurazioni elettroniche di von Frey sono un'alternativa efficace e migliorata ai classici filamenti di von Frey, in quanto consentono una misurazione rapida e precisa dei cambiamenti nelle soglie di prelievo meccanico dei roditori agli stimoli di pressione applicati continuamente prima e dopo un evento infiammatorio.
L'obiettivo generale di questa procedura è quello di misurare l'assenza di risposte suscettibili alla pressione meccanica nella zampa posteriore dei topi. Ciò si ottiene posizionando prima gli animali su un pavimento di rete metallica e consentendo loro di abituarsi quando sono pronti. Una punta in polipropilene viene applicata sul lato inferiore della zampa posteriore e la pressione viene gradualmente aumentata.
Quando si nota la risposta comportamentale appropriata, lo stimolo viene ritirato. Una volta raccolti i valori di base, gli animali ricevono un intervento sperimentale prima di ulteriori test. In definitiva, i cambiamenti nelle soglie di ritiro della zampa posteriore vengono confrontati tra i gruppi di trattamento per determinare l'effetto di un particolare trattamento sui cambiamenti nella sensibilità tattile alla pressione.
Il dolore è una componente cardinale dell'infiammazione. È importante misurare e caratterizzare il dolore in diversi contesti. Questo metodo relativamente semplice di valutazione del dolore può essere applicato a molti modelli diversi di infiammazione.
A dimostrare la procedura saranno Tiana ov, un tecnico di ricerca nel mio laboratorio, Madison Mack, che è stata coinvolta in questo lavoro come studente universitario, e Akila Sykes. Attualmente sono uno studente universitario nel mio laboratorio. Inizia impostando l'apparato di prova per un facile accesso alle zampe posteriori.
Posizionare le singole camere sopra un pavimento in rete. Il pavimento in rete deve essere a un'altezza comoda e su una superficie robusta. Quindi posizionare l'apparecchio elettronico Von Frey sul piano di lavoro.
Assicurarsi che la sonda e il cavo siano collegati correttamente all'unità display e accendere lo strumento in modalità di configurazione. Impostare la lettura su zero e posizionare delicatamente il peso di prova fornito sul cono della sonda Von Frey. Registrare la lettura e ripetere nuovamente questa procedura al termine del test, se c'è una discrepanza tra i due valori, potrebbe essere necessario ricalibrare l'apparecchiatura.
Selezionare una punta in polipropilene della dimensione appropriata per il tessuto da testare. Le punte rigide funzionano bene per il tessuto della zampa posteriore meno sensibile e più duro. Montare delicatamente la punta sul cono della sonda.
Quindi passare dalla modalità di configurazione alla modalità di funzionamento. Questo visualizzerà la pressione massima applicata quando la sonda è retratta. Sono necessari due investigatori per misurare le soglie di ritiro della zampa posteriore.
Uno, per far funzionare l'apparecchio ed eseguire le misurazioni, e un altro per registrare tali misurazioni al fine di ridurre le distorsioni. Lo sperimentatore che esegue l'anestesia TER deve essere all'oscuro dei trattamenti e dei valori soglia di sospensione registrati. Inoltre, per garantire la coerenza tra le misurazioni, la stessa persona dovrebbe registrare tutti i valori di soglia di riferimento e di prelievo.
48 ore prima del trattamento, viene registrata la prima serie di misurazioni basali. Posizionare del materiale assorbente sotto il supporto per raccogliere i rifiuti escreti. Dopo aver montato la punta e azzerato la sonda, lo sperimentatore che registra le misurazioni dovrebbe posizionare i topi in camere individuali.
Copri le camere con coperchi perforati e posiziona sopra un oggetto pesante. Per evitare che i topi scappino, lasciare che i topi si acclimatino alla camera per 15 minuti prima di procedere. In generale, gli individui che si avvicinano per la prima volta a questa tecnica avranno difficoltà con l'applicazione graduale di una maggiore pressione e con la coerenza interna con le proprie misurazioni, la pratica è essenziale per generare risultati riproducibili.
Quando è pronto, usa due mani per sollevare lentamente la sonda e stimolare il cuscinetto del piede della zampa posteriore sinistra o destra. Aumentare gradualmente la pressione fino a quando non si osserva un comportamento nocicettivo. Questi sono identificati dalla retrazione della zampa posteriore, dal leccamento della zampa posteriore o dal salto della zampa.
Istruire l'altro investigatore a registrare la pressione che ha suscitato il comportamento osservato. Durante la misurazione, è utile incoraggiare il mouse a rimanere fermo posizionando un palato appena fuori dalla camera o emettendo un leggero rumore, come un leggero colpetto prima di eseguire la misurazione. Continuare con il mouse successivo fino a quando ciascuno non è stato testato una volta e ripetere questa procedura altre quattro volte.
Dopo aver raccolto cinque valori di base, ottenere una media per ciascun topo. Ripetere le misurazioni di base 24 ore dopo e utilizzare questi valori per calcolare un'altra media. Per garantire che tutti i topi abbiano risposte di base coerenti, escludere gli animali con una soglia di astinenza media al basale inferiore a 3,5 grammi o con soglie basali che differiscono di due grammi o più.
Infine, assegnare i topi in gruppi di trattamento separati in modo che il basale medio di astinenza di ciascuno sia il più simile possibile Qui, le soglie di astinenza sono state misurate dopo la zampa posteriore, la somministrazione del veleno, ROS raca. Controllo trattato con soluzione salina. I topi hanno mostrato pochi cambiamenti rispetto al basale in ogni momento.
Le risposte nocicettive dei punti testati nei topi trattati sono state chiaramente mantenute fino a sei ore. Inoltre, l'edema tissutale, caratteristico dell'infiammazione, era evidente nel veleno, ma non nelle zampe posteriori trattate con soluzione salina. I cambiamenti indotti dal veleno nella sensibilità tattile sono stati accompagnati da un afflusso di neutrofili di quasi 1000 volte.
Rispetto alle zampe posteriori trattate con soluzione salina nelle zampe trattate con soluzione salina, i mastociti plantari nel tessuto della zampa posteriore erano in gran parte intatti o mostravano una lieve degranulazione. Al contrario, nella cerva accoppiata ha mostrato una degranulazione moderata ed estesa dei mastociti dal 15 al 20%. Questa tecnica può essere adattata per valutare la sensibilità meccanica o tattile in un'ampia gamma di tessuti diversi dalla zampa posteriore.
Pertanto, questa tecnica può essere incorporata in molti diversi modelli di infiammazione e dolore dei roditori.
Panoramica
Questo articolo presenta un metodo per misurare le risposte nocicettive alla pressione meccanica sull'arto posteriore dei topi utilizzando misurazioni elettroniche von Frey. Questa tecnica consente una valutazione rapida e precisa dei cambiamenti nelle soglie di ritiro meccanico prima e dopo interventi infiammatori.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Neuroscienze
- Valutazione comportamentale
- Modelli di infiammazione
Contesto
- La misurazione del dolore è cruciale per comprendere l'infiammazione.
- L'apparato elettronico von Frey offre vantaggi rispetto ai metodi classici.
- Una misurazione accurata delle soglie di ritiro è essenziale per la riproducibilità.
- Questo metodo può essere adattato per vari modelli di roditori.
Obiettivo dello studio
- Valutare la sensibilità meccanica in risposta agli stimoli di pressione.
- Valutare gli effetti dei trattamenti sul comportamento nocicettivo.
- Stabilire un metodo affidabile per la valutazione del dolore nella ricerca.
Metodi utilizzati
- Abitudine dei topi su un pavimento a rete metallica.
- Applicazione graduale della pressione utilizzando una punta in polipropilene.
- Registrazione delle soglie di ritiro da parte di due investigatori in doppio cieco.
- Confronto tra le misurazioni di base e post-trattamento.
Risultati principali
- Sono stati osservati cambiamenti significativi nelle soglie di ritiro dopo il trattamento.
- L'infiammazione era caratterizzata da edema tissutale e afflusso di neutrofili.
- La degranulazione dei mastociti variava tra i gruppi di trattamento.
- Il metodo ha dimostrato adattabilità per vari tessuti.
Conclusioni
- Il metodo elettronico von Frey è efficace per valutare il dolore nei roditori.
- Questa tecnica può migliorare la comprensione dei meccanismi del dolore infiammatorio.
- Fornisce una base per futuri studi sul dolore e l'efficacia del trattamento.
Domande frequenti
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.
