概要

マウスにおける火傷誘発性疼痛およびうつ病様行動

Published: September 29, 2021
doi:

概要

片方の後足の一時的な頭皮損傷(65°C±0.5°C、3秒)は、同側側のフォンフレイフィラメント刺激に対する閾値(g)を減少させ、歩行パターンを変化させる。その上、火傷は強制水泳試験においてうつ病のような行動を誘発する。

Abstract

熱傷水は、高齢者と若者の両方における火傷の最も一般的な原因です。これは、低所得国および中所得国における高い死亡率および後遺症のために、主要な臨床的課題の1つである。火傷は、しばしば激しい自発的な痛みおよび持続的なアロディニアならびに生命を脅かす問題を誘発する。さらに重要なことに、過度の痛みはしばしばうつ病を伴い、生活の質を著しく低下させる可能性がある。この記事では、火傷誘発性疼痛およびうつ病様行動の研究のための動物モデルを開発する方法を示す。麻酔後、マウスの後肢の片足を温水(65°C±0.5°C)に3秒間浸漬することにより火傷を誘発した。フォン・フライ試験および自動歩行分析は、火傷傷害後2日ごとに実施した。また、強制遊泳試験を用いてうつ病様挙動を調べ、火傷後の運動機能異常を鑑別するためにロタロッド試験を行った。この研究の主な目的は、マウスにおける火傷誘発性疼痛およびうつ病様行動の研究のための動物モデルの開発を記述することである。

Introduction

火傷および外傷などの組織損傷は、一般に、急性疼痛の同時発生と関連している。火傷および外傷関連症状は、毎年推定1,80,000人の死亡が火傷によって引き起こされている – 大多数は、火傷の異なるタイプから低所得国および中所得国で発生します1.世界的な報告によると、火傷は小児に一般的であり、入院患者の約40%〜60%を占めています2,3。これらの特定の傷害は、沸騰または入浴水4,5などの日常生活で起こり得るため、さらに深刻である。急性疼痛は、ほとんどの場合、組織損傷からの回復後に自発的に解決することができるが、神経系6,7の異常な変化のために慢性化することができるかもしれない。

最近、急性疼痛が抑うつ気分を誘発し、慢性疼痛が不安や抑うつを引き起こす可能性があることが示唆されている8,9,10,11。痛みとうつ病の共存は、患者の治療をより困難にする。うつ病はまた、疼痛感受性を増大させる傾向があり、これは、より強いうつ病および疼痛を誘発する可能性が高い12。疼痛およびうつ病の合併症は、末梢炎症の動物モデル13141516に示されている。疼痛誘発性うつ病の根底にある詳細なメカニズムは、これまであまり知られていません17。したがって、副作用および症状を緩和するために、火傷のためのより効果的な治療法を開発する必要がある。

したがって、本研究は、マウスにおける火傷誘発性急性疼痛およびうつ病様行動を研究するための動物モデルを開発するために設計された。このために、火傷に関連する異常な触覚感受性、歩行パターンの変化、およびうつ病様行動を測定した。さらに、この研究では、NSAIDを使用してモデルを検証しようとしています。

Protocol

すべての実験プロトコルは、韓国の忠南国立大学の施設動物ケアおよび使用委員会によってレビューおよび承認され、その後、国際疼痛研究協会の倫理ガイドラインに基づいて実施されました18。 1.後足のやけど火傷の誘発 体重20〜25gの雄ICRマウスを、湿度40%〜60%の明温室(12/12時間明暗サイクル、22.5°C±2.5°C)に収容する。注:この?…

Representative Results

動物の苦しみを最小限に抑え、3つのRs(置換、削減、および改良)ガイドラインに従って使用される動物の数を減らすために、この研究は予備実験によって確立された重要なデータを収集するために最小限の動物数で設計されました。本研究では、行動実験を以下のように2回独自に行った。歩行分析、機械的異痛症、およびうつ病様挙動試験を、対照群(n = 5)、Burn(n = 7;車両制御;生理食塩水)、?…

Discussion

やけど火傷は、加熱された液体によって引き起こされる熱火傷の一種です。ほとんどの場合、第1度または第2度の火傷が起こることが示唆されているが、熱源との長期的な接触は第3度の火傷を引き起こす可能性がある26。本研究では、マウスの右後肢を65°Cの温水に3秒426暴露することにより火傷を誘発した。火傷を負った足に組…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、忠南大学校と韓国政府(NRF)の資金提供を受けた韓国国立研究財団(NRF)の助成金(NRF-2019R1A6A3A01093963およびNRF-2021R1F1A1062509)の支援を受けました。

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

参考文献

  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).

Play Video

記事を引用
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).

View Video