이 프로토콜은 마우스에서 무릎 통각 과민을 측정하는 방법을 설명합니다. 우리는 급성 무릎 통증의 마우스 모델과 골관절염(OA) 모델의 예를 보여줍니다.
방법 논문
이 프로토콜은 마우스에서 무릎 통각 과민을 측정하는 방법을 설명합니다. 우리는 급성 무릎 통증의 마우스 모델과 골관절염(OA) 모델의 예를 보여줍니다.
무릎 통각 과민 평가는 무릎의 말초 민감성을 측정하기 위한 강력한 분석을 제공하며, 관절염의 설치류 모델에서 사용할 수 있는 임상적으로 관련된 통증 의존적 행동을 나타냅니다. 설치류의 무릎 압박에 대한 반응 임계값을 결정하기 위해 몇 가지 방법이 보고되었습니다. 여기에서는 PAM(Pressure Application Measurement) 장치를 사용하여 성체 마우스의 무릎 통각과민을 평가하기 위한 표준화된 방법을 개발하기 위해 기존 방법을 조정하는 것을 목표로 했습니다. 이 프로토콜에는 자세한 단계, 새로운 실험자를 위한 교육 권장 사항 및 일관된 결과를 달성하기 위한 팁이 포함되어 있습니다. 새로운 실험자에 대한 최적의 교육을 위한 제안을 제공합니다. 마지막으로, 일과성 통각과민의 급성 모델과 만성 통증을 특징으로 하는 실험적 골관절염(OA) 모델 모두에 대한 대표적인 결과가 제공됩니다. 이 방법은 약리학적 중재에 매우 민감하여 사이토카인과 같은 매개체의 효과를 평가하고 중간 처리량의 약물 스크리닝 분석에 적합합니다. 요약하면, 설명된 접근법은 무릎 통각과민을 정량화하기 위한 강력하고 임상적으로 유의미한 방법을 제공합니다.
관절염의 가장 흔한 형태인 골관절염(OA)은 진행성 연골 저하, 활막염, 뼈 재형성 및 골 성장1을 특징으로 하며, 임상적으로 통증 및 관절 기능 상실로 나타납니다. 골관절염은 전 세계 만성 통증의 주요 원인 중 하나로, 거동이 불편하고 불안 및 우울증과 같은 관련 건강 문제로 인해 환자의 삶에 지대한 영향을 미칩니다 2,3. 골관절염 통증에 대해 일반적으로 처방되는 약물로는 비스테로이드성 항염증제(NSAIDs), 점성 보충제, 코르티코스테로이드, 오피오이드 등이 있지만, 그 효능은 제한적이며, 장기간 복용은 심각한 부작용 또는 중독 위험과 관련이 있다 1,4.
최근 몇 년 동안, 진행성 골관절염5 기간 동안 경험하는 통증을 주의 깊게 설명하기 위한 대규모 코호트 연구가 진행되고 있습니다. 이러한 노력의 일환으로 여러 연구에서 골관절염 환자를 대상으로 정량적 감각 검사(QST)를 수행했으며, 전반적인 목표는 감작을 확인하고 QST 측정과 골관절염 증상 및 중증도 간의 연관성, 치료에 대한 반응을 결정하는 것입니다(6에서 검토). 국제통증연구협회(International Association for the Study of Pain)는 감작을 정상 입력에 대한 통각 수용성 뉴런의 반응 증가 및/또는 정상 임계값 미만 입력에 대한 반응의 동원으로 정의합니다7. 감작이 골관절염의 만성 통증의 기저에 있는 핵심 과정이라는 것이 점점 더 분명해지고 있습니다. 증상이 있는 골관절염이 있는 피험자와 대조군을 강력하게 구별하는 QST의 발견 중 하나는 통증 압력 역치(PPT)의 감소입니다. 무릎 골관절염이 있는 사람과 없는 참가자 1,003명의 PPT 값(무릎과 무릎에서 멀리 떨어진 부위 모두)을 메타 분석한 결과, 골관절염 환자와 대조군 8 간에 PPT에서 유의한 표준 평균 차이(SMD, 평균의 차이를 표준 편차로 나눈 값)가 보고되었습니다.
골관절염 환자가 관절에 힘이 가해졌을 때 통증 압력 역치가 낮아지는 기계적 자극에 대한 감작을 보인다는 관찰은 통증 경로의 변화로 인한 말초 및 중추 감작의 기저에 있는 메커니즘을 시사한다6. 이러한 변화의 분자 및 세포 토대는 OA의 설치류 모델에서 연구할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 무릎 골관절염의 천천히 진행되는 특성을 모델링하기 위해 정교한 마우스 모델이 개발되었으며, 이 접근법은 뚜렷한 통증 메커니즘이 시간에 따라 작동하는 방식으로 작동한다는 것을 밝혀냈으며, 이는 중요한 병행적 중요성을 가질 수 있습니다9. 예를 들어, 외과적으로 유도된 실험적 무릎 골관절염 과정에서, 생쥐는 질병 진행 초기에 수술된 뒷발에 기계적 이질통이 발생하는 반면, 체중 부하 결핍은 말기 질환에서만 뚜렷하게 나타납니다9.
골관절염 환자에서와 마찬가지로, 실험적 골관절염이 있는 마우스는 실험적 무릎 골관절염10 과정에서 초기에 무릎에 가해지는 통증에 대한 통증 역치가 낮아집니다. 이는 무릎 신경 분포 통각(nociceptor)의 감작을 나타내며, 이는 실제로 요추 등쪽 뿌리 신경절11의 생체 내 칼슘 이미징에 의해 시각화되고 정량화될 수 있습니다. 무릎 통각과민 평가는 말초 민감성을 측정하기 위한 강력하고 비교적 간단한 분석을 제공하므로 관절염의 설치류 모델에서 사용할 수 있는 임상적으로 관련된 통증 의존적 행동을 나타냅니다. 설치류의 무릎 압박에 대한 반응 임계값을 결정하기 위해 몇 가지 방법이 보고되었습니다. 이전 연구에서는 엄지와 검지 사이의 무릎을 꽉 쥐고 동물의 주관적 금단 반응 또는 발성 반응을 기록한다고 보고했습니다 12,13,14 2007년 Barton 등은 염증성 관절염에서 쥐의 무릎에서 기계적 과민성을 기록하는 새로운 행동 기술로 압력 응용 측정(PAM)을 보고했습니다 15. 이 방법은 이후 항원 유발 무릎 관절염이 있는 마우스에서 검증되었습니다 16. PAM은 힘 변환기를 사용하여 시각적 피드백을 제공하면서 영향을 받는 무릎에 더 많은 힘을 가하는 기술로, 재현 가능한 방식으로 무릎을 압박할 수 있도록 하여 감도와 재현성을 높입니다. 이전에 발표된 이 두 연구는 무릎 부종이 두드러지는 염증성 관절염 모델에 초점을 맞췄다. 따라서, 우리는 이러한 방법을 채택하여15,16 마우스의 무릎 통각 과민을 평가하기 위한 표준화된 방법을 개발하고자 했으며, 이는 골관절염 모델에 쉽게 적용할 수 있고 여기에 설명된 바와 같이 약리학적 개입에 매우 민감합니다.
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모든 실험 프로토콜은 Rush University 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다. 설명된 프로토콜은 남녀 모두의 성인 C57BL/6 마우스(10주-2세)에서 기계적 자극에 대한 반응으로 오른쪽 무릎의 무릎 통각 과민을 평가하는 것입니다. 왼쪽 무릎의 무릎 통각 과민 상태를 측정하려면 손을 바꾸십시오.
1. PAM(Pressure Application Measurement) 장치 설정
2. 무릎 통각 과민 측정을 위한 교육
3. PAM을 사용한 무릎 통각과민의 기준선 측정
참고: 염증성 관절염 또는 골관절염의 많은 실험 모델은 편측성입니다(예: 외과적으로 유도된 무릎 골관절염). 이러한 모델에서 무릎 통각 과민을 평가하기 위해 항상 테스트할 모든 마우스의 반대쪽 무릎에서 무릎 철수 임계값을 먼저 측정합니다. 그 후, 동측 무릎을 테스트합니다. 예를 들어, 이 프로토콜은 DMM에 의해 유도된 실험적 골관절염에서 무릎 통각과민을 측정하는 데 적용될 수 있습니다. 이 모델에서 관절 손상은 무릎 통각 과민을 동반하며, 수술 후 2주차까지 진행되며 16주차까지 유지된다17.
4. 급성 무릎 통증 모델에서 무릎 통각 과민 측정
5. OA의 장기 모델에서 무릎 통각과민의 종단 평가
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급성 무릎 통증 모델에서 무릎 통각 과민의 시간 경과
표시된 모든 결과는 우리 그룹에서 이전에 보고한 것이며 자세한 설명은10을 참조합니다. 첫 번째 예는 급성, 일시성 무릎 통각과민을 유발하는 모델을 보여줍니다. 이 실험에서는 이소플루란 마취 하에 30G 바늘이 달린 해밀턴 주사기를 사용하여 5μL의 합성 톨 유사 수용체 2(TLR2) 리간드(1μg 또는 3μg, 멸균수에 용해됨)인 Pam3CSK4를 10주 된 순진한 수컷 C57BL/6 마우스의 무릎강에 주입했습니다. 이로 인해 용량 의존적 방식으로 무릎 통각 과민이 발생했으며(그림 2A), 주사 후 4시간 후에 최고조에 달했다가 24시간 후에 기준선으로 복귀했습니다. 이러한 행동이 관절내 통각(nociceptor)에 의해 매개된다는 것을 보여주기 위해, 우리는 Pam3CSK4 유발 무...
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생쥐의 무릎 통각 과민 측정은 실험적 관절염과 관련된 무릎 통각 과민을 평가하는 비교적 빠르고 간단한 방법을 제공합니다. 표시된 대표적인 결과에서 확인할 수 있듯이 이 분석은 급성 발병 및 일과성 통각과민을 검출할 수 있습니다(그림 2A). 우리는 무릎 관절에 주입된 아그레칸 단편(aggrecan fragment10), 신경 영양 영양 호르몬(neurotrophin, nerve growth factor, NGF)19 및 TLR4 리간드, 지질다당류(lipopolysaccharide, LPS)20를 포함한 여러 매개체에 대한 반응으로 이러한 행동을 보고했습니다. 중요한 것은 이 분석법이 그림 3A와 같이 실험적 OA 모델에서 무릎 통각과민...
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AMM은 Novartis, Merck, Roivant 및 Averitas의 컨설턴트입니다. 그녀는 Orion과 Eli Lilly로부터 연구 지원을 받았습니다. SI 및 REM은 공개할 내용이 없습니다.
본 연구는 미국 국립관절염 및 근골격계 및 피부 질환 연구소(National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases)의 지원을 받았으며, 보조금/수상 번호는 P30AR079206(AMM), R01AR060364(AMM), R01AR064251(AMM), UC2AR082186(AMM), R21AR085242-01(AMM) 및 R01AR077019(REM)입니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| C-C 케모카인 2 수용체 길항제 (CCR2RA) | 토크리스 | RS 504393 | |
| 컴퓨터 (모든 종류) | Windows 7 최소 버전 | ||
| 리도카인 | 시그마 | L5647 | |
| 압력 적용 측정(P.A.M) | 우고 바질 | 38500 | 변환기, 컴퓨터, 케이블 포함 |
| 샌드위치 가방 | 홀푸드 마켓 | 6-1/2 x 5-7/8 | 트랜스듀서를 덮어 |
| 톨 유사 수용체 2 리간드 Pam3CSK4 | 인비트로젠 | TLRL-PMS |
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