Het protocol beschrijft hoe kniehyperalgesie bij muizen kan worden gemeten. We laten voorbeelden zien in muismodellen van acute kniepijn en in modellen van artrose (OA).
Methodenartikel
Het protocol beschrijft hoe kniehyperalgesie bij muizen kan worden gemeten. We laten voorbeelden zien in muismodellen van acute kniepijn en in modellen van artrose (OA).
Beoordeling van hyperalgesie van de knie biedt een robuuste test voor het meten van perifere sensibilisatie in de knie en vertegenwoordigt een klinisch relevant pijnafhankelijk gedrag dat kan worden gebruikt in knaagdiermodellen van artritis. Er zijn verschillende methoden gerapporteerd om de drempel voor reacties op kniecompressie bij knaagdieren te bepalen. Hier wilden we bestaande methoden aanpassen om een gestandaardiseerde methode te ontwikkelen voor het beoordelen van hyperalgesie van de knie bij volwassen muizen, met behulp van een Pressure Application Measurement (PAM)-apparaat. Het protocol bevat gedetailleerde stappen, trainingsaanbevelingen voor nieuwe experimentatoren en tips voor het bereiken van consistente resultaten. We geven suggesties voor een optimale training van een nieuwe experimentator. Ten slotte worden representatieve resultaten verstrekt voor zowel acute modellen van voorbijgaande hyperalgesie als experimentele artrose (OA)-modellen, die worden gekenmerkt door chronische pijn. Deze methode is zeer gevoelig voor farmacologische interventies, waardoor het geschikt is voor het evalueren van de effecten van mediatoren zoals cytokines en voor medium-throughput screening van geneesmiddelen. Samenvattend biedt de beschreven benadering een robuuste en klinisch relevante methode voor het kwantificeren van kniehyperalgesie.
Artrose (OA), de meest voorkomende vorm van artritis, wordt gekenmerkt door progressieve afbraak van kraakbeen, synovitis, botremodellering en groei vanosteofyten1, en presenteert zich klinisch als pijn en verlies van gewrichtsfunctie. Artrose is een van de belangrijkste bronnen van chronische pijn in de wereld en heeft een grote impact op het leven van patiënten als gevolg van verminderde mobiliteit en bijbehorende gezondheidsproblemen zoals angst en depressie 2,3. Vaak voorgeschreven geneesmiddelen voor artrosepijn zijn onder meer niet-steroïde anti-inflammatoire geneesmiddelen (NSAID's), viscosuppletie, corticosteroïden en opioïden, maar hun werkzaamheid is beperkt en langdurig gebruik ervan gaat gepaard met ernstige bijwerkingen of het risico op verslaving 1,4.
In de afgelopen jaren hebben grote cohortstudies geprobeerd de pijn tijdens progressieve artrose5 zorgvuldig te beschrijven. Als onderdeel van deze inspanning hebben verschillende onderzoeken kwantitatieve sensorische tests (QST) uitgevoerd bij proefpersonen met artrose, met als algemeen doel sensibilisatie te identificeren en associaties te bepalen tussen QST-metingen en artrosesymptomen en ernst, evenals respons op behandeling (besproken in6). De International Association for the Study of Pain definieert sensibilisatie als een verhoogde respons van nociceptieve neuronen op hun normale input, en/of rekrutering van een respons op normaal gesproken subdrempel-inputs7. Het wordt steeds duidelijker dat sensibilisatie een belangrijk proces is dat ten grondslag ligt aan chronische pijn bij artrose. Een specifieke QST-bevinding die proefpersonen met symptomatische artrose robuust onderscheidt van controles, is een verlaging van de pijndrukdrempel (PPT). Een meta-analyse van PPT-waarden (zowel op de knie als op plaatsen ver van de knie) van 1.003 deelnemers met en zonder knieartrose rapporteerde een significant standaard gemiddeld verschil (SMD, verschil in gemiddelden gedeeld door standaarddeviatie) in PPT tussen personen met artrose en controles8.
De observatie dat artrosepatiënten sensibilisatie vertonen voor mechanische stimuli, die zich manifesteert als verlaagde pijndrukdrempels wanneer er een kracht op het gewricht wordt uitgeoefend, suggereert onderliggende mechanismen van perifere en centrale sensitisatie die het gevolg zijn van veranderingen in de pijnroute6. De moleculaire en cellulaire onderbouwing van deze veranderingen kan worden bestudeerd in knaagdiermodellen van artrose. In de afgelopen jaren zijn geavanceerde muismodellen ontwikkeld om de langzaam progressieve aard van knieartrose te modelleren, en deze benadering heeft aangetoond dat verschillende pijnmechanismen op een tijdsafhankelijke manier werken, wat een belangrijke translationele betekenis kan hebben9. Bijvoorbeeld, in de loop van chirurgisch geïnduceerde experimentele knieartrose ontwikkelen muizen al vroeg in het verloop van de ziekte mechanische allodynie in de geopereerde achterpoot, terwijl gewichtstekorten pas duidelijk worden in een laat stadium van de ziekte9.
Net als bij patiënten met artrose ontwikkelen muizen met experimentele artrose een verlaagde pijngrens voor pijn die al vroeg in de loop van experimentele knieartrose10 op de knie wordt toegepast. Dit is een indicatie van sensibilisatie van knie-innerverende nociceptoren, die inderdaad kan worden gevisualiseerd en gekwantificeerd door in vivo calciumbeeldvorming van de lumbale dorsale wortelganglia11. Beoordeling van hyperalgesie van de knie biedt een robuuste en relatief eenvoudige test voor het meten van perifere sensibilisatie, en vertegenwoordigt zo een klinisch relevant pijnafhankelijk gedrag dat kan worden gebruikt in knaagdiermodellen van artritis. Er zijn verschillende methoden gerapporteerd om de drempel voor reacties op kniecompressie bij knaagdieren te bepalen. Oudere studies melden dat de knie tussen de duim en de wijsvinger wordt samengedrukt en een subjectieve terugtrekkingsreactie of een vocalisatiereactie bij het dier wordt geregistreerd 12,13,14 In 2007 rapporteerden Barton et al. drukmeting (PAM) als een nieuwe gedragstechniek om mechanische overgevoeligheid aan de knie van de rat vast te leggen bij inflammatoire artritis 15. De methode werd vervolgens gevalideerd bij muizen met antigeen-geïnduceerde artritis van de knie 16. PAM is een techniek waarbij een krachttransducer wordt gebruikt om een toenemende kracht op de aangedane knie uit te oefenen en tegelijkertijd visuele feedback te geven, waardoor compressie van de knie op een reproduceerbare manier mogelijk wordt, wat de gevoeligheid en reproduceerbaarheid verhoogt. Deze twee eerder gepubliceerde studies richtten zich op modellen van inflammatoire artritis, waarbij zwelling van de knie prominent aanwezig is. Daarom hebben we ernaar gestreefd deze methoden15,16 aan te passen om een gestandaardiseerde methode te ontwikkelen voor het beoordelen van kniehyperalgesie bij muizen, die gemakkelijk kan worden toegepast op modellen van artrose en die zeer responsief is voor farmacologische interventie, zoals hier beschreven.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle experimentele protocollen werden goedgekeurd door de Rush University Institutional Animal Care and Use Committee. Het beschreven protocol is om hyperalgesie van de knie in de rechterknie te beoordelen als reactie op een mechanische stimulus bij volwassen C57BL/6-muizen (10 weken tot 2 jaar oud) van beide geslachten. Om hyperalgesie van de knie in de linkerknie te meten, wisselt u van hand.
1. Instellen van het Pressure Application Measurement (PAM) apparaat
2. Training voor het meten van hyperalgesie van de knie
3. Nulmeting van kniehyperalgesie met behulp van PAM
OPMERKING: Veel experimentele modellen van inflammatoire artritis of artrose zijn unilateraal (bijvoorbeeld chirurgisch geïnduceerde knieartrose). Om kniehyperalgesie in deze modellen te beoordelen, meten we altijd eerst de knieterugtrekkingsdrempel in de contralaterale knie van alle te testen muizen. Daarna testen we de ipsilaterale knie. Dit protocol kan bijvoorbeeld worden toegepast om kniehyperalgesie te meten bij experimentele artrose geïnduceerd door DMM. In dit model gaat gewrichtsschade gepaard met hyperalgesie van de knie, die zich ontwikkelt in week 2 na de operatie en aanhoudt tot week 1617.
4. Meten van kniehyperalgesie in een model van acute kniepijn
5. Longitudinale beoordeling van kniehyperalgesie in een langdurig model van artrose
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Tijdsverloop van kniehyperalgesie in een model van acute kniepijn
Alle getoonde resultaten zijn eerder gerapporteerd door onze groep en we verwijzen naar10voor een gedetailleerde beschrijving. Het eerste voorbeeld toont een model voor het induceren van acute, voorbijgaande kniehyperalgesie. In dit experiment injecteerden we Pam3CSK4, een synthetische toll-like receptor 2 (TLR2) ligand (1 μg of 3 μg, opgelost in steriel water) bij 5 μL, in de kn...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Meting van kniehyperalgesie bij muizen biedt een relatief snelle en eenvoudige manier om kniehyperalgesie geassocieerd met experimentele artritis te beoordelen. Zoals blijkt uit de getoonde representatieve resultaten, kan de test acute en voorbijgaande hyperalgesie detecteren (Figuur 2A). We hebben dit gedrag gerapporteerd als reactie op verschillende mediatoren die in het kniegewricht zijn geïnjecteerd, waaronder een aggrecanfragment10
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
AMM is consultant voor Novartis, Merck, Roivant en Averitas. Ze heeft onderzoeksondersteuning gekregen van Orion en Eli Lilly. SI en REM hebben niets te onthullen.
Ons onderzoek wordt gefinancierd door het National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases, Grant/Award Numbers: P30AR079206 (AMM), R01AR060364 (AMM), R01AR064251 (AMM), UC2AR082186 (AMM), R21AR085242-01 (AMM) en R01AR077019 (REM).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| C-C chemokine 2 receptor antagonist (CCR2RA) | Tocris | RS 504393 | |
| computer (any type) | windows 7 minimum | ||
| Lidocaine | Sigma | L5647 | |
| Pressure Application Measurement (P.A.M) | Ugo Basile | 38500 | included transducer, computer, cables |
| sandwich bag | whole food market | 6-1/2 x 5-7/8 | cover the transducer |
| toll-like receptor 2 ligand Pam3CSK4 | invitrogen | tlrl-pms |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen