ここでは、尿中プラスミノーゲン活性化因子の靭帯内注射を用いて、マウスの腰痛モデルを簡便かつ迅速に誘導する方法を提供する。
Method Article
ここでは、尿中プラスミノーゲン活性化因子の靭帯内注射を用いて、マウスの腰痛モデルを簡便かつ迅速に誘導する方法を提供する。
持続性腰痛のモデルは、本明細書に記載の簡便な方法論を用いてマウスにおいて誘導することができる。ここでは、ヒトや他の動物に存在するセリンプロテアーゼであるウロキナーゼ型プラスミノーゲンアクチベーター(ウロキナーゼ)の注射を用いて、マウスの持続性腰痛モデルを簡便かつ迅速に誘導するための段階的な方法を提供します。マウスの持続性腰痛を誘発するための方法論は、腰椎の靭帯挿入領域に沿ってウロキナーゼを単純に注射することを含む。ウロキナーゼ炎症剤はプラスミンにプラスミノーゲンを活性化します。通常、モデルは 10 分以内に誘発され、過敏症は少なくとも 8 週間持続します。
過敏症、歩行障害、およびその他の標準的な不安および抑うつ様の測定は、持続モデルでテストできます。背中の痛みは最も一般的なタイプの痛みです。腰痛に対する意識を高めるため、国際疼痛学会(IASP)は、2021年を「腰痛に関するグローバル年」、2022年を「疼痛に関する知識を実践に翻訳するグローバル年」と名付けました。疼痛治療薬の治療的進歩の限界の1つは、持続性疼痛や慢性疼痛をテストするための適切なモデルがないことです。このモデルの特徴は、腰痛の軽減を目的とした潜在的な治療法とその補助的な特性をテストするのに適しており、IASPが2022年を「疼痛の知識を実践に翻訳する世界年」と名付けたことに貢献しています。
腰痛は障害の最も一般的な原因の1つであり、世界中で5人に1人が苦しんでいます1。これらの努力にもかかわらず、腰痛の動物研究、特にマウスの疼痛分野で一般的に使用されている信頼できる腰痛の動物モデルはほとんどありません。以前のモデルでは、腰椎椎間関節への尿中プラスミノーゲン活性化因子(uPA)の注射2,3、体幹の筋肉組織への神経成長因子(NGF)の注射4、またはヨード酢酸ナトリウム(MIA)5またはインターロイキン-1ベータ6によって誘発されるような慢性腰痛(CBP)の誘発にラットがほぼ独占的に使用されていました椎間板への注射。もちろん、ラットは、主にサイズが大きく、炎症性物質の注射へのアクセスが容易であるため、これらのモデルに好まれます。
誤解のないように言っておくと、腰痛のマウスモデルは、長年用いられてきた椎間板変性症のSPARC-nullマウスモデル7のように存在するが、これらは注射ベースのモデルよりも確立にコストと時間がかかる。最近のマウス研究では、腰の筋肉へのNGF注射と垂直の慢性拘束ストレスを組み合わせることにより、腰痛のモデルが確立されました8。以下のプロトコルでは、ラットのuPA誘導CBPモデルをマウス2に適合させました。過敏症は1週間以内に確立され、6〜8週間持続します。さらに、マウスが不安や抑うつのような行動を発達させることも明らかにした。腰痛の有病率と分子性疼痛研究におけるマウスのより一般的な使用を考えると、この耐久性のあるモデルは、腰痛緩和のための新しい治療戦略の開発に使用するために容易に確立されます。
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記載されているすべての動物手順は、実験動物のケアと使用に関するNIHガイドに準拠しています。研究は、ニューメキシコ大学健康科学センターの地元の施設ケアおよび使用委員会(IACUC #23-201364-HSC)によって承認されました。すべての研究は、パートIIIに記載されているように、研究における動物の使用に関するOLAWコンプライアンス保証(A3002-01)の後援の下でのポリシーに準拠しています。II. 保証と認証。動物は、実験室のスタッフと実験動物資源部門(DLAR)のスタッフによって管理されている動物資源センター(ARC)の収容施設に収容されています。安楽死の方法(100 μLの59 mg/mLペントバルビタール注射)は迅速で信頼性が高く、さらなる研究のためにさまざまな組織を解剖および収集することができます。
1.動物
2. モデル帰納法

図1:ウロキナーゼCBP誘導のセットアップ。 (A)マウス手術に推奨されるFine Science Toolsのベースプレート。リブのあるエッジには、マウスを所定の位置に保持するためのフック付き紐を付けることができます。(B)リカバリステーション。空のハウジングケージをお勧めし、半分は加熱パッドの上に、半分はオフにします。底面には清潔な布が敷かれ、マウスが快適に休むことができます。(C)麻酔器のセットアップの推奨事項。2チャンネルのデリバリーシステムを使用して、1本のホースをインダクションチャンバーに、もう1本のホースを手術ステーションに設置します。(D)マウス拘束の図。2本の紐をベースプレートのリブ付きの端に結び、マウスの首と背面をそれぞれそっと引っ張ります。マウスが正常に呼吸できるように、マウスを強く拘束しすぎないように注意してください。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

図2:CBPのウロキナーゼ注射誘導。 (A)注射部位配置の図。図のように、マウスの胸郭の底を指で触って、L4-L5の基準点を見つけます。(B)適切な射出のための角度を示す射出プロセスの図。(C)ここでは45°の角度が望ましいですが、針が必要な場所に届くように必要に応じて調整します。必要に応じて、注射部位を剃って視覚化します。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

図3:注射部位の図。 (A)注射部位の位置の写真。ここでは、液体がL2椎骨とL3椎骨の間の棘間靭帯に入る場所を示すために使用されます。(b)針の適正な位置と注射部位の位置を側面図から示す図。(c)椎骨の上から下へ見た図、及び棘間靭帯の注入部位を示す図。注射は通常、脊椎の隣の棘間靭帯に行われますが、針は椎骨と横椎の間のスペースにも挿入できます。(A)に示すように、パイロット試験での青色染料の使用が推奨されます。この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
3. 行動アッセイ

図4:CBP導入後の機械的および熱過敏症。 痛みはモデル導入の1週間後に測定可能であり、8週間持続します。(A)フォン・フレイ検定。機械的閾値テストは、フォン・フレイ・フィラメントをメッシュトップテーブルを介してフットパッドに塗布し、ここに示されているようにアップダウン方式で4週間にわたって実施されます。ナイーブなオスの閾値(緑)は、ナイーブなメスのマウスの青い線の下に隠れています。CBPマウス(n = 雄4匹、雌4匹)は、ナイーブコントロール(n = 雄2匹、雌2匹)と比較して、機械的感受性が有意に高かった。二元配置分散分析(Dunnettの多重比較検定)は、これらのデータに対して実行されました:グループあたりn = 4。 事後 分析では、CBPとナイーブの週ごとの比較のためにすべての P値に対するボンフェローニ調整は、0.0011<11の値すべてをもたらしました。 p < 0.0001 です。(B)ハーグリーブステスト。熱閾値は、ハーグリーブステスト(50°C)でフットパッドでテストされました。CBPマウス(n = 雄12匹、雌12匹)は、ナイーブコントロール(n = 雄6匹、雌6匹)と比較して、熱感受性が有意に高かった。有意性を検定するために、Mann-Whitneyの両側 t検定<実施されました(p 0.0001)。(C)冷え性。コールドプローブ試験は、-9°Cに冷却したコールドプレート装置にマウスを載せて行った。 撤回までの待ち時間は、マウスを装置に置いてから、マウスが足を持ち上げたり、舐めたり、または振ったりし始めるまでの秒単位の時間として記録されました。示したデータでは、-9°Cに冷却したコールドプローブをマウスの後ろ足の下に置き、マウスを金網の上にケージに入れました。すべてのマウスは、注射後1〜3週間でテストされました。.CBPマウス(n = 雄4匹、雌6匹)は、ナイーブコントロール(n = 雄2匹、雌4匹)と比較して、寒冷感受性が有意に高かった。有意性を検定するために、Mann-Whitneyの両側 t検定を実行しました(p = 0.0002)。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
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侵害受容関連の行動検査とデータ解析
誘発された対策
フットパッドの過敏症は、ウロキナーゼ注射の1日以内に発症します。1週間以内に、離脱の閾値は大幅に減少し、安楽死まで持続します。これは術後4週目まで示されています(図4A)。足の引き抜きの待ち時間は、フォン・フレイ・アップダウン法9 とハーグリーブス検定を用いて分析されます。プロットされた例では、CBPを有するマウス(n = 雄4匹、雌4匹)は、対照(n = 雄2匹、雌2匹)と比較して、機械的感受性が有意に増加した。モデルは6〜7週目に消散します。この時間経過により、臨床患者の長年の疼痛経験に相当する慢性的な時点で過敏症を弱める化合物の評価が可能になります。再帰的フォン・フレイ試験は、短時間持続する化合物の有効性が決定されるときに、1日に数回繰り返すことができます。
フォン・フレイの機械的感受性試験
フットパ...
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この慢性腰痛モデルは誘発が簡単で、1週間以内に確立された過敏症は最大8週間(場合によってはそれ以上)続く可能性があります。これにより、1〜2週間しか続かない他の急性モデルとは対照的に、慢性疼痛の状態を正確に研究することができます。このモデルはマウスで示していますが、uPA誘導CBPモデルはラットでも確立できます2。このモデルの利点は、長期の経過が不安や抑うつのような行動の発達を引き起こすことであり、これは慢性腰痛の患者に見られます。腰痛16の有病率を考えると、分子性疼痛研究においてより一般的に使用されるマウスモデルで実施できることは利点である。
uPAを用いた疼痛モデルの誘導は、変形性関節症を誘発するための関節内注射と同様に行われてきた3が、ここに示されている方法(靭帯内)は、マウスへの損傷のリスクがはるかに低く、より迅速に行うことができる。縫合の必要はなく、関節腔の穿刺による出血のリスクもありません。準備作業がほとんどない単回注射であるた...
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著者らは、競合する金銭的利益がないことを宣言します。KNWは、NeuroChronix、Bessor Pharma、およびUSA Elixeria BioPharm, Inc.との無償のコンサルテーションを認めています。
助成金はNIH HEAL UG3 NS123958から提供されました。住宅設備はAAALACによって検査され、認定されました。動物は、実験室のスタッフと実験動物資源部門(DLAR)のスタッフによって管理されている動物資源センター(ARC)の収容施設に収容されました。行動テストの手順は、米国疼痛学会および国際疼痛学会によって承認された現場での標準的な方法です。安楽死の方法は、米国獣医師会の安楽死に関するパネルの勧告と一致しています。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 動物および消耗品 | |||
| 70%エタノール | ローカルソース | ||
| BALB/cマウス | Envigo | 20-25 g | |
| コットンボール | フィッシャーサイエンティフィック | 19-090-702 | |
| コットンチップアプリケーター | フィッシャーサイエンティフィ | 19-062-616 | |
| イソフルラン吸入剤麻酔薬 | MedVet | RXISO-250 | |
| ラベリングテープ | フィッシャー・サイエンティフィック | ・サイエン | |
| ニトリル検査用手袋 | フィッシャー・サイエンティフィック | ||
| 酸素タンク | ローカルソース | ||
| 外科用ドレープ、ステリ・ドレープ・ユーティリティシート、吸収防止 | VWR | 76246-788 | 15×15cmにカット |
| 3mmのタイゴンチューブ内径 | グレインジャー | 22XH87 | |
| Equipment | |||
| #11 炭素鋼メス ブレード | VWR | 21909-612 | |
| 麻酔誘導室 | Summit Medical Equipment Company | AS-01-0530-LG | |
| Autoclave | Local Unit | ||
| Biology Dumont #5 鉗子 | Fine Science Tools | 11252-30 | |
| ガラスビーズ滅菌器 Germinator 500 | VWR | 102095-946 | |
| IITC Life Sciences Series 8 Model PE34 Hot/Cold Plate Analgesia Meter | IITC | PE34 | |
| インテグラ ミルテックス コットン &ドレッシングペンチ | Safco Dental Supply | 66-317 | |
| OPTIKA CL31 ダブルアーム LED イルミネーター | New York Microscope Company | OPCL-31 | |
| Plantar Test System with InfraRed Emitter, i. e. Hargreaves Apparatus | Ugo Basile | 37370-001 and 37370-002 | |
| Scalpel Handle No. 3 | VWR | 25607-947 | |
| Small animal heating pad | Valley Vet Supply | 47375 | |
| 学生バンナススプリングはさみ、ストレートブレード | ファインサイエンスツール | 91500-09 | |
| 卓上動物研究ポータブル麻酔ワークステーション "PAM」 | パターソンサイエンティフィック | AS-01-0007 | |
| フォンフレイフィラメント | ウーゴバジーレ | 37450-275 |
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