부분 좌골 신경 결찰: 새로운 치료법의 항통각수용 효과를 연구하기 위한 만성 신경병성 통증의 마우스 모델
2022년 10월 6일
부분 좌골 신경 결찰술은 열 및 기계적 자극에 대한 과장된 반응을 특징으로 하는 오래 지속되는 만성 신경병성 통증을 유발합니다. 이 신경병성 통증 마우스 모델은 일반적으로 통증 관리를 위한 혁신적인 치료법을 연구하는 데 사용됩니다. 이 기사에서는 표준화 및 재현성을 개선하기 위한 수술 절차에 대해 자세히 설명합니다.
만성 통증을 치료하기 위해 수많은 혁신적인 치료법이 연구되고 있기 때문에 우리의 프로토콜은 신경병성 통증을 유발하는 데 필요한 수술의 표준화를 위한 중요한 개념을 제공합니다. 부분 좌골 신경 결찰술(PSNL)은 신경병성 통증이 있는 인간에게서 관찰되는 많은 증상을 재현하기 때문에 신경병성 통증을 연구하는 데 유리한 모델입니다. PSNL은 신경병성 통증이 있는 사람에게서 관찰되는 많은 증상을 재현하기 때문에 이 프로토콜은 새로운 통증 관리 요법을 연구하고 개발하는 데 중요한 개념을 제공합니다.
이 절차를 시연하는 것은 내 실험실의 MD 박사 과정 후보자 인 Kevin Cheng이 될 것입니다. 시작하려면 테스트실과 같은 방의 철망에 있는 투명한 플렉시 유리 상자에 마우스를 넣어 테스트하기 전에 1시간 동안 Von Frey 테스트 장치에 마우스를 습관화합니다. 매달린 철망 케이지에 고정된 동물의 PSNL 동측 뒷발의 화분 표면에 수직으로 보정된 일련의 미세 모노 필라멘트를 적용합니다.
필라멘트의 크기에 대응하는 자극 강도를 순차적으로 증가시키거나 감소시킴으로써 인출 역치를 결정한다. 반응이 음수일 때 필라멘트의 크기를 늘리고 동물이 발을 뺄 때 필라멘트의 크기를 줄입니다. 데이터 시트에 부정적인 반응과 긍정적인 반응을 보고하고 첫 번째 긍정적인 반응에 이어 다른 필라멘트로 동일한 발을 네 번 테스트합니다.
마우스를 시험실과 같은 방에 있는 투명 플렉시글라스 상자에 넣어 시험하기 전에 1시간 동안 Hargreaves 시험 장치에 익숙하게 합니다. Hargreaves 장치를 사용하여 기준 발 인출 대기 시간을 설정합니다. 복사열원을 PSNL과 동측인 뒷발의 화분 표면에 집중시키고 자극을 시작합니다.
동물이 발을 뺄 때 동작 감지기가 자극을 멈추고 타이머를 멈출 때까지 기다리십시오. 열원의 강도를 조정하여 약 10초의 발 철수 대기 시간을 얻습니다. 다음으로 출금 시간을 표에 기록하십시오.
열판을 섭씨 52도로 설정합니다. 동물을 실험실에 넣고 크로노 미터를 시작하십시오. 통각 행동을 관찰하고 통각 행동이 관찰되는 즉시 크로노미터를 중지하십시오.
그런 다음 챔버에서 동물을 제거하고이 행동에 대한 대기 시간을 기록하십시오. 열 자극의 온도에 영향을 미치지 않도록 테스트 된 각 동물 사이의 소변 장치를 청소하십시오. 냄새의 행동 영향을 줄이기 위해 동물 사이에 70% 에탄올로 테스트 챔버를 청소하십시오.
신경 유리 고리를 만들려면 분젠 버너를 켜십시오. 유리 막대의 한쪽 끝을 한 손으로 불에 대십시오. 이 유리 막대가 녹을 때 다른 손에 있는 다른 유리 막대를 사용하여 첫 번째 막대의 녹는 유리를 안내하고 당깁니다.
첫 번째 유리 막대를 불에서 꺼내고 녹은 부분의 끝이 자연스럽게 안쪽으로 굴러 두 번째 유리 막대를 사용하여 작은 공 모양을 형성하도록 합니다. 핀셋으로 뒷발에 발가락을 꼬집어 발 반사가 없는지 확인하고 윤활 안과 연고를 바르기 전에 각막 깜박임 반사를 확인하십시오. 수술을 수행 할 쪽을 선택하면 허벅지 부위 주위, 슬개골쪽으로 아래쪽, 엉덩이쪽으로 위쪽, 대퇴골 위쪽에 동물의 뒷다리 모양을 만듭니다.
다음으로, 따뜻한 멸균 식염수와 번갈아 가며 3 개의 분리 된 거즈로 한 방향으로 클로르헥시딘으로 3 번 닦으십시오. 그런 다음 10 x 10 센티미터 멸균 드레이프로 만든 슬릿을 통해 다리를 밀어 넣어 선택한 다리 주위에 멸균 필드를 만듭니다. 미세한 수술 가위를 사용하여 허벅지 측면의 정중선에서 피부를 2mm 작게 자릅니다.
가위를 피부 아래로 원을 그리며 밀어 근막을 뚫고 틈을 만들어 절개 공간을 넓힙니다. 다음으로, 묶는 집게를 사용하여 허벅지 근육에 90도 각도로 수직으로 날카로운 1cm 깊이의 절개를 만듭니다. 그런 다음 가늘고 작은 가위를 같은 절개 부위에 90도 각도로 삽입하고 좌골 신경이 시각화 될 때까지 근육을 분리하기 위해 부드럽게 펼칩니다.
엉덩이에서 무릎 방향으로 수직 허벅지와 평행하게 달리는 좌골 신경을 찾습니다. 계속하기 전에 묶는 집게의 가위를 몸에서 제거하십시오. 신경 유리 고리에 있는 매우 미세한 집게를 사용하여 신경을 아래에서 분리합니다.
엉덩이에 가장 가깝고 무릎에서 가장 먼 대퇴골 기병 근처 부위에서 주변 결합 조직에서 신경을 조심스럽게 제거합니다. 신경이 유리 막대에 놓이도록 하고 막대 끝이 신경이 굴러가는 것을 방지하는지 확인합니다. 좌골 신경 너비의 1/3을 9 제로 나일론 봉합사를 사용하여 좌골 신경 너비의 1/3을 묶은 후 일반적인 비골, 경골 및 비복 신경 가지로 나눕니다.
매듭이 완성되면 유리 막대에서 신경을 조심스럽게 빼내고 분리된 근육 아래 수준의 원래 위치로 다시 밀어 넣습니다. 다음으로, 흡수성 폴리글리콜릭 오제로 봉합사를 이용하여 절개한 근육을 봉합한다. 별도로, 비흡수성 폴리프로필렌 육제로 봉합사를 사용하여 피부를 봉합한다.
그런 다음 수술 및 마취 중지 시간을 기록합니다. 마우스를 새로운 깨끗한 케이지로 되돌리기 전에 복구 케이지에서 혼자 깨어나도록 합니다. Von Frey, Hargreaves 또는 열판 테스트를 사용하여 열적 및 기계적 과민증과 잠재적 반전을 평가하십시오.
PSNL 수술을 받은 마우스는 28일 동안 가짜 동물에 비해 기계적 자극에 대한 역치가 더 낮은 것으로 나타났습니다. 열 과민성 평가에서도 유사한 결과가 얻어졌다. 복사열 자극에 노출된 후 발 금단 잠복기는 PSNL 동물에서 증가했으며 동물을 섭씨 52도 플레이트에 놓았을 때 금단 잠복기가 증가했습니다.
두 가지 다른 용량의 모르핀을 주사 한 그룹은 1 시간에서 2 시간 동안 지속되는 과민증의 역전을 나타냈다. 기계적 과민증은 모르핀 주사 4시간 후에 기준선으로 돌아왔습니다. 두 가지 다른 용량의 이부프로펜을 생쥐에게 복강 내 투여했을 때, 결과는 식염수 주사 생쥐에 비해 기계적 과민증이 감소한 것으로 나타났습니다.
신경에 대한 추가 손상을 제한하는 것은 통증 감각 역치에 영향을 줄 수 있으므로 필수적입니다. 실험자는 의도하지 않은 손상을 줄이기 위해 특별한 주의를 기울이고 유리 고리를 사용해야 합니다. 이 절차에 따라 이 만성 신경병성 통증 모델을 사용하여 새로운 통증 관리 요법의 개발로 이어지는 약물의 항통각 수용 효과를 식별하고 특성화할 수 있습니다.
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개요
이 기사는 만성 신경병증성 통증 연구에 널리 사용되는 생쥐 모델인 부분 좌골 신경 결찰(PSNL) 절차에 대해 설명합니다. 이 모델은 인간 신경병증성 통증 증상을 효과적으로 모방하여 새로운 통증 관리 치료법을 개발하는 데 필수적입니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 만성 통증 연구
- 동물 모델
배경
- 만성 신경병증성 통증은 자극에 대한 민감도가 증가한 것을 특징으로 합니다.
- PSNL은 통증 메커니즘과 치료법을 연구하는 일반적인 모델입니다.
- 수술 절차의 표준화는 재현성을 위해 매우 중요합니다.
- 이 모델은 신경병증성 통증이 있는 인간 환자에서 보이는 증상을 반영합니다.
연구 목적
- 신경병증성 통증을 유도하기 위한 표준화된 수술 프로토콜을 제공합니다.
- 혁신적인 통증 관리 치료법에 대한 연구를 촉진합니다.
- 실험 통증 연구에서의 재현성을 향상시킵니다.
사용된 방법
- Von Frey 시험 장치에 대한 생쥐의 습관화.
- 통증 반응을 평가하기 위해 보정된 단일 필라멘트의 적용.
- 생쥐에 만성 신경병증성 통증을 유도하기 위한 PSNL의 사용.
- 기계적 자극에 대한 행동 반응의 관찰.
주요 결과
- PSNL은 오래 지속되는 만성 신경병증성 통증을 성공적으로 유도합니다.
- 생쥐는 열 및 기계적 자극에 대해 과장된 반응을 보입니다.
- 프로토콜은 통증 연구의 표준화를 향상시킵니다.
- 결과는 새로운 통증 관리 전략의 개발을 지원합니다.
결론
- PSNL은 만성 통증 메커니즘을 연구하기 위한 신뢰할 수 있는 모델입니다.
- 표준화된 절차는 통증 연구의 타당성을 향상시킵니다.
- 이 모델은 효과적인 통증 치료법의 발견을 돕습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Chronic neuropathic pain remains a major translational challenge, with current therapies limited by adverse effects and incomplete efficacy. The partial sciatic nerve ligation (pSNL) mouse model enables rigorous preclinical evaluation of novel antinociceptive agents in a system that recapitulates key human pain phenotypes. Standardized, reproducible pain models like pSNL are essential for de-risking early-stage analgesic portfolios and informing go/no-go decisions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of therapeutic hypotheses targeting neuropathic pain mechanisms.
- Supports biological de-risking by modeling central and peripheral sensitization.
- Facilitates functional target validation through quantifiable behavioral endpoints.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for evaluating candidate analgesics' efficacy.
- Standardizes behavioral assays (Von Frey, Hargreaves, hot plate) for reproducible, quantitative outputs.
- Enables cross-comparison of compound effects on mechanical and thermal hypersensitivity.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical pain phenotypes with human neuropathic pain symptoms for translational relevance.
- Supports continuity from discovery through preclinical efficacy validation of novel therapies.
- Enables risk-adjusted advancement of analgesic candidates based on robust in vivo data.
Pipeline & Workflow Integration
The pSNL model is positioned at the interface of early discovery and preclinical efficacy, bridging target validation and lead identification for pain therapeutics.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and mechanistic de-risking in neuropathic pain pathways.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative behavioral readouts for compound triage.
- Analytics: Provides withdrawal thresholds and latency measurements for statistical comparison of treatment effects.
- Translational Research: Models disease-relevant pain phenotypes to inform biomarker and endpoint selection.
- Enterprise Reuse: Serves as a standardized platform for iterative evaluation of diverse analgesic modalities.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in pain target validation.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization across preclinical pain studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and optimizes resource allocation in analgesic pipelines.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of novel pain therapeutics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgical techniques and behavioral pain assays.
- Demands access to specialized instrumentation for precise nerve ligation and behavioral testing.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of surgical and testing protocols.
- Adaptation may be needed for different mouse strains or pain modalities.
- Careful technique is critical to avoid confounding nerve damage and ensure data integrity.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:57
First Step: Measure the Baseline of Mechanical Sensitivity Using the Von Frey Test
1:53
Second Step: Measure the Baseline of Thermal Sensitivity Using the Hargreaves Test
2:41
Measuring the Baseline of Thermal Sensitivity Using the Hot Plate Test
3:47
Preoperative Preparation
4:30
Surgical Procedure and Postsurgical Behavioral Tests
6:38
Results: Dose‐Dependent Reversal of pSNL‐Induced Mechanical Hypersensitivity by Intraperitoneal Injection of Morphine or Ibuprofen
7:36
Conclusion
