ここでは、早産ラットモデルを作成するための簡潔なプロトコルを提示し、出生後早期の疼痛管理に関する研究を促進します。この方法では、出産予定日の3日前に帝王切開を行い、子宮摘出術によって早産ラットの子犬を摘出し、代理母の生物学的子孫と統合します。
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ここでは、早産ラットモデルを作成するための簡潔なプロトコルを提示し、出生後早期の疼痛管理に関する研究を促進します。この方法では、出産予定日の3日前に帝王切開を行い、子宮摘出術によって早産ラットの子犬を摘出し、代理母の生物学的子孫と統合します。
この研究では、継続的なピンプリック刺激が早産児に及ぼす影響を掘り下げ、疼痛感受性に対する長期的な影響を確認します。このプロトコルの主な目的は、早産ラットモデルを使用して、新生児のピンプリック刺激が人生の後期の痛みの閾値に与える影響を調査することでした。このモデルを確立することにより、未熟児に関連する産後早期の痛みの理解と管理に関する研究を進めることを目指しています。この研究の結果は、機械的刺激に対するベースラインの閾値は影響を受けなかったが、成体ラットでのフロイントアジュバント(CFA)の完全注射後に機械的過敏症が顕著に増加したことを示しています。興味深いことに、雄ラットと比較して、雌ラットは炎症性過敏症の増加を示しました。特に、母親の行動、同腹児の体重、および子孫の成長軌道は、刺激によって変化しなかった。新生児の痛みを伴う刺激後の成人期における侵害受容反応の変化の発現は、感覚処理とグルココルチコイド受容体の機能の変化を示している可能性があります。.しかし、関与する根本的なメカニズムを理解し、成人の未熟児および新生児の痛みの結果に対する介入を開発するためには、さらなる研究が必要である。
新生児期には、侵害受容経路は構造的および機能的に著しい成熟を遂げ、組織損傷とそれに伴う疼痛の存在は、体性感覚処理の発達に深い影響を及ぼします1。
動物モデルを利用することで、ヒト以外の動物を実験的に制御して操作することが可能となり、新生児の痛みが後年の行動に及ぼす影響をより深く理解すると同時に、潜在的な交絡変数を軽減することができる2,3。一般的に観察される結果は、新生児の疼痛が成人期の痛み感受性の増加に及ぼす影響です2,4,5。新生児集中治療室(NICU)では、新生児の痛みが非常に一般的なストレスの原因であり、早産児は通常、1日あたり中央値10回の侵襲的処置を受けています6。NICUの未熟児は、痛み、母親との接触の制限、聴覚刺激、過度の照明など、さまざまなストレス要因に遭遇します7,8,9。
動物モデルの利用は、これらのプロセスに関与する根本的なメカニズムの理解を深め、この分野での新たな進歩を促進するために不可欠です。特に、早産動物モデルを研究に採用することは、未熟児に関する知識体系の拡大に大きく貢献し、早産児の疼痛管理介入に関する貴重な洞察を提供することができます10。
現在、未熟児を特に扱うげっ歯類モデルは限られており、これらの研究の大部分は主に未熟児が脳11、肺の発達12、壊死性腸炎13、または免疫栄養研究14に及ぼす影響を調査しています。しかし、これらのモデルのいずれも、未熟児の場合に特に脆弱である疼痛システムの成熟を調べていません。
早産とそれが産後早期の疼痛管理に及ぼす影響は、依然として重要な研究分野です。したがって、本研究は、早産ラットモデルを確立することにより文献に貢献することを目指しました。このモデルは、新生児のピンプリック刺激が人生の後期の痛みの閾値に与える影響についての洞察を提供し、未熟児関連の痛みについての理解を深めます。
すべての実験手順は、アルフェナス連邦大学の動物実験倫理委員会が採択した実験動物の手入れと使用に関するガイド(プロトコル32/2016)に従っていました。
1. 動物たち
2. 妊娠確認
3. 妊娠中の母子とその子孫の分類と管理
4.帝王切開手術
5.術後のケアと養子縁組のための子犬の準備
6. 早産児の養子縁組と母親の交流の里親
7.同腹児の標準化
8. 実験デザインとプロトコールの実装
注:このプロトコルの目的は、以下の実験手順の開発のために生存可能な早産児を取得することでした。
9.離乳後の評価と行動試験
10. 新生児疼痛誘発の繰り返し
11. 母性行動の評価
12. 母性行動と非母性行動の記録
13.同腹児体重評価
14.機械的しきい値テスト
15. データ分析
この研究では、新生児期にピンプリック実験を受けたか、早産児か正期産児かに関係なく、母親間の母性行動または非母性行動に差はありませんでした(図1)。早産児の養母の母性行動に関して、二元配置ANOVAは、午前8時に観察された母性行動の評価において、PND(出生後日)の影響はあるが、ピンプリック刺激の影響や2つの因子間の相互作用はないことを示した[PND因子:F(13, 140) = 6.31, p < 0.001; ピンプリック刺激因子: F(1, 140) = 1.04, p = 0.30;ピンプリック刺激 x PND 相互作用: F(13, 140) = 0.55, p = 0.88; 図1A];または午後3時[PND因子:F(13, 140) = 16.97, p < 0.001; ピン刺し刺激因子: F(1, 140) = 3.27, p = 0.07; ピン刺し刺激 x PND相互作用: F(13, 140) = 1.82, p = 0.04; 図1C]。非母性行動に関しては、PNDによる顕著な影響があったが、午前8時のピン刺し刺激またはこれら2つの因子間の相互作用による有意な影響はなかった[PND因子:F(13, 140) = 6.31, p < 0.001; ピン刺し刺激因子: F(1, 140) = 1.04, p = 0.30; ピン刺し刺激とPNDとの間の相互作用: F(13, 140) = 0.55, p = 0.88; 図1Bを参照]。同様に、PND効果は持続したが、ピン刺し刺激の影響およびPNDとの相互作用は、午後3時の時点で統計的に有意ではなかった[PND因子:F(13, 140) = 16.97, p < 0.001; ピン刺し刺激因子: F(1, 140) = 3.27, p = 0.07.二元配置分散分析は、PNDの注目すべき効果、そして重要なことに、ピン刺し刺激とPNDとの間に午後3:00の有意な相互作用を明らかにしました(PND因子(F(13, 182) = 13.82, p < 0.001; ピン刺し刺激因子)F(1, 182) = 3.78, p = 0.05;PND x ピンプリック刺激相互作用: F(13, 182) = 1.82, p = 0.04; 図1Dを参照してください]。この相互作用は、ピンプリック刺激が非母親の行動に与える明確な影響を強調しており、特に午後の評価で明らかです。

図1:新生児期(PND 2-15)におけるピンチングが早産児の養母の母性行動に及ぼす影響 (A)午前8時に評価された母親以外の行動の記録数 (B)午前8時に評価された母親以外の行動の記録数 (C)午後3時に評価された母親以外の行動の記録数 (D)午後3時に評価された母親以外の行動の記録数各点は SEM ±平均を表しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2 は、ピンプリック刺激が適用された期間中の早産児の体重増加を示しています(PND 2-15)。CC(対照)群とPP(ピンプリック)群の間で同腹児体重の変化は観察されませんでした。二元配置ANOVAはPNDの有意な効果を明らかにしましたが、ピン刺し刺激または2つの因子間の相互作用が同腹児体重に有意な影響を与えませんでした[PND因子:F(13, 140) = 247.5、p < 0.001;ピン刺し刺激因子:F(1, 140) = 0.89、p = 0.34;ピン刺し刺激×PND相互作用:F(13, 140) = 0.05、p = 1.00]。

図2 - 新生児期(PND 2-15)のピンチングが早産児の体重に及ぼす影響(グラム単位)。 各点は、8匹の動物の平均±SEMを表しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
ピンプリック刺激とCFAが足の離脱閾値に及ぼす有意な主影響が観察され、CC/CFAおよびPP/CFAグループの雄の仔犬では、CC/SalおよびPP/Sal群の子犬と比較して、すべての時点で大幅な減少(p < 0.001)が認められました(図3A)。このことは、ピンプリック刺激とCFAの両方が雄の子犬の侵害受容反応に強い影響を与えることを強調しています。特に、CFA注入の4時間後、CC/CFA群と比較して、PP/CFA群ではPWTの有意な減少(p < 0.001)が観察されました[CFA係数:F(4,112) = 13.12、p < 0.001; ピン刺し刺激因子:F(3,112) = 14.45、p < 0.05;CFA x ピンプリック刺激相互作用: F(12,112) = 5.14, p < 0.05]。雌の任犬(図3B)については、CC/CFA群およびPP/CFA群において、CC/Sal群およびPP/Sal群と比較して、すべての時点で離脱閾値(p < 0.001)の低下が認められた。具体的には、CFA注射の4時間後、CC/CFA群と比較して、PP/CFA群で離脱閾値(p < 0.05)の有意な低下が観察されました[CFA因子:F(4,112) = 31.16、p < 0.001;ピン刺し刺激因子:F(3,112) = 18.22、p < 0.01;CFA x ピンプリック刺激の相互作用: F(12,112) = 58.13, p < 0.01]。男性と女性の両方の成人は、4 時間のマークから始まるすべての時点で、PP/CFA グループと CC/CFA グループの間で足の引き出し閾値の低下を示しました。

図3 - 早産児の新生児期(PND 2-15)におけるピン刺しが侵害受容に及ぼす影響 足底内CFAまたは生理食塩水の注射前後のフォンフレイテストによる 。(A)雄ラットまたは(B)雌ラットにおける足の離脱閾値(グラム単位)。各点は、8匹の動物の平均±SEMを表しています。* p < 0.05 および *** p < 0.001 対照群および PP/生理食塩水群と対照群および PP/CFA 群と比較。# p < 0.01 Control CFA グループと PP/CFA グループの比較。BASALは、CFAまたは生理食塩水の足底内注射前に測定された侵害受容閾値を表します。矢印は、CFAまたは生理食塩水の足底内注射の時間を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
この調査では、母親の母性行動と非母性行動が新生児ピンプリック実験の影響を受けないことを観察しました。この傾向は、非母親の行動にも広がりました。さらに、ピンプリック刺激期間中の早産児の体重増加は、対照群とピンプリック群の間で有意差はありませんでした。足の離脱閾値分析では、ピンプリック群とCFA群の雄と雌の両方の子犬が、対照群の子犬と比較して顕著な減少であることが明らかになりました。特に印象的だったのは、対照/CFA群と比較して、ピンプリック/CFA群でCFA注射後4時間で足の引き出し閾値がさらに減少したことでした。これらの微妙な結果は、新生児のピンプリック刺激が母親の行動、同腹児の体重増加、および仔の侵害受容反応に対する多面的な影響を強調しており、結果を解釈する際に早産と正期産の両方の条件を考慮することの重要性を強調しています。
侵害受容反応に関する私たちの調査は、早産児の反復的なピンプリック刺激に起因する成人期の侵害受容反応と炎症性過敏症の変化を報告したde Carvalhoらの調査結果と一致し、拡張されています。この結果の収束は、新生児の経験が侵害受容経路に与える永続的な影響を強調しており、これらの結果が研究間で頑健であることを強調しています。新生児のピンプリック刺激を受けた雄と雌の両方の子犬で有害刺激に対する感受性の増加が観察されたことは、侵害受容反応の調節に一貫した傾向があることを示唆しており、幼少期のストレッサーの長期的な影響の理解にさらに貢献しています。
この研究の結果は、新生児の母体分離後の成体ラットの侵害受容性過敏を調査したGieréらの研究27とも一致しています。彼らの研究は、侵害受容性過敏症の中心的な起源を示唆し、幼少期のストレッサーが痛みの処理メカニズムの永続的な変化を誘発する可能性があるという考えを強化しました。結果の収束は、幼少期の出来事と侵害受容反応との間の複雑な相互作用を強調しており、痛みの感受性の長期的な変化に寄与する中心的なメカニズムを包括的に理解する必要性をさらに強調しています。
幼少期の経験が侵害受容経路に及ぼす影響は、幼少期の痛みの経験に続くラットの体性感覚および内側前頭前皮質の機能的疼痛接続性の変化を調査したChangらの知見によってさらに裏付けられています28。彼らの研究は、幼少期のストレッサーによって引き起こされる疼痛処理メカニズムの長期的な変化を強調し、侵害受容反応の神経相関を理解することの重要性を強調しました。これらの結果を、新生児のピンプリック刺激を受けた早産児における有害刺激に対する感受性の高まりの観察と統合することで、成人の疼痛回路に対する早期の疼痛体験の永続的な影響をより包括的に理解することに貢献します。
さらに、van den Hoogen et al.29 は、新生児期に繰り返し触れたり針刺しを刺激したりすると、成人の脊椎感覚ニューロンのベースラインの機械的感度と損傷後の過敏性が増加することを示しました。今回の知見は、これまでの研究と一致しており、新生児の疼痛体験が侵害受容経路に及ぼす永続的な影響を強調しています。これらの研究は、幼少期の経験が成人の疼痛感受性に対する長期的な影響を認識することの重要性を強調しており、新生児の刺激と侵害受容反応との間の複雑な相互作用の包括的な理解に貢献しています。
早産と新生児期の痛みを伴う刺激への曝露を組み合わせることにより、未熟児が必要とする集中治療の緊急の必要性を考慮して、人間の早産児の早期の経験を厳密に模倣するモデルを開発しました。それにもかかわらず、このモデルの翻訳的関連性、特に早産児のNICU経験との関連では、さらなる解明が必要である。特に、本研究で利用されたものと同様の未熟児モデルを採用した研究は特定されませんでした。しかし、生後1-2日を未熟児の表象として考えると、先行研究では、この臨界期にオスはメスよりも侵害受容刺激に対してより大きな脆弱性を示すことが示されています。この脆弱性は、成人期に適用された侵害受容検査を通じて確認され、この研究の観察結果に部分的な正当性を提供します30。
本研究は、妊娠19日で帝王切開で生まれた早産動物を用いて、成人期の侵害受容閾値を評価するための先駆者となった。早産児の痛みを研究するためのこの新しいモデルは、この集団に独自の視点を提供します。このモデルは、フォン・フレイ試験のようなフォン・フレイ試験のような、雌雄の成体動物における侵害受容性試験、および新生児期であろうと成人期であろうと、これらの動物の侵害受容閾値に関与するすべての側面に関して新たな疑問を提起する。
現在の研究は主に新生児のピンプリック刺激が人生の後期の痛みの閾値に与える影響に焦点を当てていますが、この研究を介入と出生後の鎮痛戦略に拡張するための有望な道があります。今後の研究では、早産ラットモデルにおけるさまざまな疼痛管理介入の有効性を評価し、新生児疼痛の長期的な影響を軽減するための潜在的な道筋を探ることができるかもしれない。これには、新しい鎮痛アプローチの調査、必要な介入の期間と強度の評価、およびこれらの介入の有効性に影響を与える根本的なメカニズムの調査が含まれる場合があります。
結論として、この研究で実施された包括的な調査は、新生児のピンプリック刺激、母親の行動、および早産状態が子孫の侵害受容反応に対する複雑な相互作用を分析することを目的としていました。母親の行動の詳細な分析と、早産や養子縁組などの潜在的な交絡因子の排除により、投与された侵害受容刺激に対する母親の行動の回復力が再確認されました。早産児の体重増加は影響を受けず、成人期に観察された侵害受容反応の変化は、母親のケアや子孫の発達よりも、早期のピンプリック刺激に起因する可能性が高いことを示しています。この研究の結果は、新生児の疼痛経験の永続的な結果に関する文献と一致しており、成人期の有害な刺激に対する感受性の高まりを強調しています。さらに、神経処理やグルココルチコイド受容体機能の変化など、潜在的なメカニズム理論の探求は、侵害受容の変化に寄与する根本的な経路への貴重な洞察を提供します。今回紹介した結果と先行研究の結果は、侵害受容経路における幼少期の経験の複雑さを強調しており、新生児の刺激が成人の疼痛回路に及ぼす永続的な影響を明らかにしています。関与する微妙な根底にあるメカニズムを解明するには、さらなる研究が必要ですが、この研究は、成人の子孫の侵害受容反応に対する幼少期のイベントの長期的な影響を明らかにすることを目的とした知識の増加に貢献しています。
私たちには開示するものは何もありません。
この研究は、アルフェナス連邦大学(UNIFAL-MG)およびブラジル連邦大学(CAPESフェローシップ、Laura Pereira Generoso;ナタリー・ランゲ・カンディドとマリア・ガブリエラ・マジエロ・カペッロ) - ファイナンスコード001。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 0.9% NaCl溶液 | Concare, ブラジル | ||
| アクリルケージ (42 cm × 24 cm & 15 cm) with wire grid floors Insight | Equipamentos, Brazil | ||
| Complete Freund's Adjuvant (CFA) | Sigma Aldrich, Brazil | ||
| Electronic von Frey,Insight | Equipamentos, Brazil | ||
| H2O2 (過酸化水素) | ACS Cientifica, Brazil | ||
| 赤外線照明 | Carci, Brazil | ||
| Isoflurane (2%) | Cristália, Brazil | ||
| 直立顕微鏡 | Nikon, Brazil | ECLIPSE Ei | 顕微鏡 10倍と40倍の対物レンズ |
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