Metingen van veranderingen in tactiele gevoeligheid in de achterpoot van muizen met behulp van een elektronisch von Frey-apparaat
19 december 2013
Elektronische von Frey metingen zijn een effectieve en verbeterde alternatief voor klassieke von Frey filamenten, omdat ze snelle en nauwkeurige meting van veranderingen in mechanische onttrekkingsdrempels bij knaagdieren mogelijk maken naar continu toegepaste drukstimulering vóór en na een ontstekingsgebeurtenis.
Het algemene doel van deze procedure is om geen vatbare reacties te meten op mechanische druk in de achterpoot van muizen. Dit wordt bereikt door de dieren eerst op een draadgaasvloer te plaatsen en ze de tijd te geven om te wennen wanneer ze er klaar voor zijn. Een polypropyleentip wordt op de onderkant van de achterpoot aangebracht en de druk wordt geleidelijk verhoogd.
Wanneer de juiste gedragsreactie wordt opgemerkt, wordt de stimulus teruggetrokken. Zodra de basiswaarden zijn verzameld, ontvangen de dieren een experimentele interventie voor verdere tests. Uiteindelijk worden veranderingen in de drempels voor het terugtrekken van de achterpoot vergeleken tussen behandelingsgroepen om het effect van een bepaalde behandeling op veranderingen in tactiele gevoeligheid voor druk te bepalen.
Pijn is een kardinaal onderdeel van ontsteking. Het is belangrijk om pijn in verschillende contexten te meten en te karakteriseren. Deze relatief eenvoudige methode van pijnbeoordeling kan op veel verschillende ontstekingsmodellen worden toegepast.
Het demonstreren van de procedure zal worden gedaan door Tiana ov een onderzoekstechnicus in mijn laboratorium, Madison Mack, die als student betrokken was bij dit werk en Akila Sykes. Momenteel een student in mijn laboratorium. Begin met het opzetten van de testapparatuur voor gemakkelijke toegang tot de achterpoten.
Plaats individuele kamers bovenop een gaasvloer. De gaasvloer moet op een comfortabele hoogte en op een stevige ondergrond staan. Plaats vervolgens het elektronische Von Frey-apparaat op de werktafel.
Zorg ervoor dat de sonde en kabel correct zijn aangesloten op de weergave-eenheid en zet het instrument aan in de setup-modus. Stel de aflezing op nul en plaats voorzichtig het meegeleverde testgewicht op de kegel van de Von Frey-sonde. Noteer de aflezing en herhaal deze procedure aan het einde van de test. Als er een verschil is tussen de twee waarden, moet het apparaat mogelijk opnieuw worden gekalibreerd.
Selecteer een polypropyleentip van de juiste grootte voor het te testen weefsel. Stijve tips werken goed voor het minder gevoelige, taaiere weefsel van de achterpoot. Monteer de tip voorzichtig op de kegel van de sonde.
Schakel vervolgens van de setup-modus over naar de bedrijfsmodus. Dit geeft de maximale toegepaste druk weer wanneer de sonde wordt teruggetrokken. Er zijn twee onderzoekers nodig om de drempels voor het terugtrekken van de achterpoot te meten.
Een, om het apparaat te bedienen en de metingen uit te voeren, en een andere om die metingen vast te leggen om vooringenomenheid te verminderen. De onderzoeker die het anesthesieter gebruikt, moet blind zijn voor de behandelingen en voor de opgenomen drempelwaarden voor het terugtrekken. Om consistentie tussen metingen te garanderen, moet dezelfde persoon alle basis- en drempelwaarden voor het terugtrekken noteren.
48 uur voor de behandeling worden de eerste set basismetingen vastgelegd. Plaats absorberend materiaal onder de standaard om uitgescheiden afval op te vangen. Nadat de tip is gemonteerd en de sonde op nul is gezet, moet de onderzoeker die de metingen vastlegt, de muizen in individuele kamers plaatsen.
Dek de kamers af met geperforeerde deksels en plaats een zwaar object erop. Om te voorkomen dat de muizen ontsnappen, laat de muizen 15 minuten wennen aan de kamer voordat u verdergaat. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn in deze techniek worstelen met de geleidelijke toepassing van verhoogde druk en met het vaststellen van interne consistentie met hun eigen metingen. Oefening is essentieel om reproduceerbare resultaten te genereren.
Wanneer u klaar bent, gebruikt u twee handen om de sonde langzaam te verhogen en de voetzool van de linker- of rechterachterpoot te stimuleren. Verhoog de druk geleidelijk totdat een nociceptief gedrag wordt waargenomen. Deze worden geïdentificeerd door het terugtrekken van de achterpoot, het likken van de achterpoot of het springen van de poot.
Instrueer de andere onderzoeker om de druk die het waargenomen gedrag heeft opgewekt, te registreren. Tijdens het meten is het handig om de muis aan te moedigen om stil te blijven door een voedselplaat net buiten de kamer te plaatsen of door een licht geluid te maken, zoals een zacht tikken, voordat de meting wordt uitgevoerd. Ga door naar de volgende muis totdat ze allemaal eenmaal zijn getest en herhaal deze procedure nog vier keer.
Na het verzamelen van vijf basiswaarden, berekent u een gemiddelde voor elke muis. Herhaal de basismetingen 24 uur later en gebruik deze waarden om een ander gemiddelde te berekenen. Om ervoor te zorgen dat alle muizen consistente basisreacties hebben, sluit u dieren uit met een gemiddelde basisdrempel voor het terugtrekken van minder dan 3,5 gram of met basisdrempels die met twee gram of meer verschillen.
Ten slotte verdeelt u de muizen in afzonderlijke behandelingsgroepen, zodat het gemiddelde drempelniveau voor het terugtrekken van elk muis zo gelijk mogelijk is. Hier werden de drempels voor het terugtrekken gemeten na de achterpoot, toediening van het gif, ROS raca. Saline behandelde controle. Muizen vertoonden weinig verandering vergeleken met de basislijn op alle tijdstippen.
Geteste punten toonden aan dat nociceptieve reacties bij behandelde muizen duidelijk werden gehandhaafd tot zes uur. Bovendien was weefseloedema, kenmerkend voor ontsteking, duidelijk zichtbaar bij het gif, maar niet bij de met saline behandelde achterpoten. Gif geïnduceerde veranderingen in de tactiele gevoeligheid gingen gepaard met een neutrofiele instroom van bijna 1000 keer.
In vergelijking met saline behandelde achterpoten in saline behandelde poten, waren plantaire mestcellen in het achterpootweefsel grotendeels intact of vertoonden zij milde degranulatie. In tegenstelling daarmee vertoonden samengebonden achterpoten 15 tot 20% matige en uitgebreide degranulatie van mestcellen. Deze techniek kan worden aangepast om mechanische of tactiele gevoeligheid te beoordelen in een breed scala aan weefsels buiten de achterpoot.
Daarom kan deze techniek worden geïntegreerd in veel verschillende knaagdiermodellen van ontsteking en pijn.
Overzicht
Dit artikel presenteert een methode voor het meten van nociceptieve reacties op mechanische druk in de achterpoot van muizen met behulp van elektronische von Frey-metingen. Deze techniek maakt een snelle en nauwkeurige beoordeling mogelijk van veranderingen in mechanische onttrekkingsdrempels voor en na inflammatoire interventies.
Belangrijkste onderdeel van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Gedragsbeoordeling
- Ontstekingsmodellen
Achtergrond
- Pijnmeting is cruciaal voor het begrijpen van ontstekingen.
- Elektronische von Frey-apparatuur biedt voordelen ten opzichte van klassieke methoden.
- Nauwkeurige meting van onttrekkingsdrempels is essentieel voor reproduceerbaarheid.
- Deze methode kan worden aangepast voor verschillende knaagdiermodellen.
Doel van het onderzoek
- Om mechanische gevoeligheid in reactie op drukstimulatie te beoordelen.
- Om de effecten van behandelingen op nociceptief gedrag te evalueren.
- Om een betrouwbare methode voor pijnbeoordeling in onderzoek te vestigen.
Gebruikte methoden
- Habituatie van muizen op een draadgaasvloer.
- Geleidelijk toepassen van druk met behulp van een polypropyleentip.
- Opname van onttrekkingsdrempels door twee blinde onderzoekers.
- Vergelijking van baseline en post-behandeling metingen.
Belangrijkste resultaten
- Er werden significante veranderingen in onttrekkingsdrempels waargenomen na de behandeling.
- Ontsteking werd gekenmerkt door weefseloedeem en neutrofiele instroom.
- Mastceldegranulatie varieerde tussen behandelingsgroepen.
- De methode toonde aanpasbaarheid voor verschillende weefsels.
Conclusies
- De elektronische von Frey-methode is effectief voor het beoordelen van pijn bij knaagdieren.
- Deze techniek kan de begrip van inflammatoire pijnmechanismen verbeteren.
- Het biedt een basis voor toekomstige studies over pijn en behandelingseffectiviteit.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Assessing tactile sensitivity changes in rodent models provides critical early-phase data for analgesic target validation and mechanistic de-risking in pain therapeutics development. The electronic von Frey method enables rapid, quantitative measurement of mechanical withdrawal thresholds, supporting reproducible preclinical evaluation of inflammatory and neuropathic pain models. This approach enhances predictive confidence in target engagement and treatment efficacy before advancing compounds into later-stage studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to nociceptive pathways and pain modulation mechanisms.
- Operational Value: Supports biological de-risking by providing quantifiable, internally controlled tactile sensitivity readouts across treatment groups.
- Predictive Value: Facilitates portfolio triage through objective comparison of baseline and post-intervention withdrawal thresholds to assess target modulation.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream screening by establishing standardized baseline tactile sensitivity measurements.
- Reproducibility: Enables consistent, repeated measurements within short time periods, supporting assay standardization and cross-group comparability.
- Scalability: Allows multiple measurements per subject, increasing throughput and reliability for compound screening campaigns.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models inflammation-induced mechanical allodynia, aligning with clinical pain phenotypes in inflammatory and neuropathic conditions.
- Translational Continuity: Bridges discovery and preclinical workflows by providing mechanistically relevant, quantifiable pain sensitivity outcomes.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on reproducible changes in withdrawal thresholds following experimental interventions.
Pipeline & Workflow Integration
The electronic von Frey method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for pain-modulating compounds.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by measuring nociceptive responses to mechanical pressure as a functional readout of target engagement.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible quantitative outputs essential for reliable compound evaluation in pain models.
- Analytics: Provides precise withdrawal threshold measurements and statistical comparability across baseline and treatment conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical validation through disease-relevant mechanical sensitivity outcomes in inflammation models.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform capability across multiple inflammatory and neuropathic pain models, reducing redundant assay development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in pain pathway modulation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible tactile sensitivity measurements with minimal technical variability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality, enhancing capital efficiency and reducing late-stage attrition due to lack of target-mediated efficacy.
- Portfolio Impact: Enables risk-based prioritization of compounds based on quantifiable effects on mechanical withdrawal thresholds.
Implementation Considerations
- Requires training in behavioral observation and nociceptive response identification to ensure measurement consistency.
- Dependent on calibrated electronic von Frey apparatus and appropriate polypropylene tip selection for hind paw tissue.
- Necessitates blinding of operators and recorders to treatment conditions to minimize bias in threshold recording.
- Involves exclusion criteria based on baseline threshold variability to ensure group homogeneity and data integrity.
- Limited to measurable behavioral responses; requires clear nociceptive endpoints such as paw withdrawal, licking, or jumping.
