Protokół opisuje, jak mierzyć hiperalgezję kolana u myszy. Pokazujemy przykłady ostrego bólu kolana na mysich oraz modeli choroby zwyrodnieniowej stawów (OA).
Artykuł metodologiczny
Protokół opisuje, jak mierzyć hiperalgezję kolana u myszy. Pokazujemy przykłady ostrego bólu kolana na mysich oraz modeli choroby zwyrodnieniowej stawów (OA).
Ocena hiperalgezji kolana stanowi solidny test do pomiaru peryferyjnej wrażliwości kolana i stanowi klinicznie istotne zachowanie zależne od bólu, które można wykorzystać w modelach artretyzmu u gryzoni. Zgłoszono kilka metod określających próg reakcji na ucisk kolana u gryzoni. Naszym celem było dostosowanie istniejących metod do opracowania standaryzowanej metody oceny hiperalgezji kolana u dorosłych myszy, wykorzystując urządzenie do pomiaru stosowania ciśnienia (PAM). Protokół zawiera szczegółowe kroki, zalecenia szkoleniowe dla nowych eksperymentatorów oraz wskazówki dotyczące osiągania spójnych wyników. Przedstawiamy sugestie dotyczące optymalnego szkolenia nowego eksperymentatora. Wreszcie, reprezentatywne wyniki przedstawiono zarówno dla ostrych modeli przejściowej hiperalgezji, jak i eksperymentalnych modeli zwyrodnieniowego stawów (OA), które charakteryzują się przewlekłym bólem. Metoda ta jest bardzo wrażliwa na interwencje farmakologiczne, co czyni ją odpowiednią do oceny efektów mediatorów, takich jak cytokiny, oraz do średnioprzepustowych testów przesiewowych na leki. Podsumowując, opisane podejście stanowi solidną i klinicznie istotną metodę ilościowego określania hiperalgezji kolana.
Choroba zwyrodnieniowa stawów (OA), najczęstsza postać artretyzmu, charakteryzuje się postępującą degradacją chrząstki, zapaleniem mazi, przebudową kości oraz wzrostem osteofitów1, a klinicznie objawia się bólem i utratą funkcji stawów. OA jest jednym z głównych źródeł przewlekłego bólu na świecie, głęboko wpływającym na życie pacjentów z powodu ograniczonej mobilności i powiązanych problemów zdrowotnych, takich jak lęk i depresja 2,3. Często przepisywane leki na ból związanego z OA to niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ), suplementacja wisko-suplementacja, kortykosteroidy oraz opioidy, jednak ich skuteczność jest ograniczona, a długotrwałe stosowanie wiąże się z poważnymi skutkami niepożądanymi lub ryzykiem uzależnienia 1,4.
W ostatnich latach badania kohortowe starały się dokładnie opisać ból doświadczany podczas postępującej OA5. W ramach tych działań kilka badań przeprowadziło ilościowe testy sensoryczne (QST) u osób z OA, z ogólnym celem identyfikacji sensytyzacji oraz ustalenia zależności między miarami QST a objawami i nasileniem OA, a także odpowiedzią na leczenie (omówione w6). Międzynarodowe Stowarzyszenie Badań Bólu definiuje sensytyzację jako zwiększoną reakcję neuronów nocyceptywnych na ich normalne bodźce i/lub rekrutację odpowiedzi na zwykle subprogowe bodźce7. Coraz wyraźniej widać, że uwrażliwienie jest kluczowym procesem leżącym u podstaw przewlekłego bólu u OA. Jednym z konkretnych odkryć QST, które wyraźnie odróżnia osoby z objawową OA od grup kontrolnych, jest obniżenie progu ciśnienia bólowego (PPT). Metaanaliza wartości PPT (zarówno w kolanie, jak i w miejscach oddalonych od kolana) 1 003 uczestników z i bez OA kolana wykazała istotną średnią różnicę standardową (SMD, różnica średnich podzielonych przez odchylenie standardowe) w PPT między osobami z OA a kontrolą8.
Obserwacja, że pacjenci z OA wykazują uczulenie na bodźce mechaniczne, które objawia się obniżeniem progu ciśnienia bólowego pod wpływem siły na staw, sugeruje mechanizmy peryferyjnej i centralnej sensytyzacji wynikające ze zmian w szlaku bólowym6. Molekularne i komórkowe podstawy tych zmian można badać w modelach gryzoni z OA. W ostatnich latach opracowano zaawansowane modele myszy, które modelują powoli postępujący charakter OA w kolanie, a podejście to wykazało, że różne mechanizmy bólu działają w sposób zależny od czasu, co może mieć istotne znaczenie translacyjne9. Na przykład podczas chirurgicznie wywołanej eksperymentalnej OA kolana myszy rozwijają mechaniczną allodynię w operowanej tylnej łapie na wczesnym etapie choroby, podczas gdy deficyty obciążenia pojawiają się dopiero w późnym stadium choroby9.
Podobnie jak u pacjentów z OA, myszy z eksperymentalną OA rozwijają obniżony próg bólu dla bólu aplikowanego na kolano na wczesnym etapie eksperymentalnego OA10. Jest to oznaką uczulenia nocyceptorów unerwiających kolano, które można rzeczywiście zobrazować i ilościowo określić za pomocą obrazowania wapnia in vivo zwojów korzenia grzbietowego lędźwiowego11. Ocena hiperalgezji kolana stanowi solidny i stosunkowo prosty test do pomiaru uczulenia obwodowego, reprezentując tym samym klinicznie istotne zachowanie zależne od bólu, które można wykorzystać w modelach artretyzmu u gryzoni. Zgłoszono kilka metod określających próg reakcji na ucisk kolana u gryzoni. Starsze badania odnotowują ściskanie kolana między kciukiem a palcem wskazującym oraz rejestrowanie subiektywnej reakcji odstawienia lub odpowiedzi wokalizacyjnej u zwierzęcia 12,13,14 W 2007 roku Barton i in. opisali pomiar stosowania ciśnienia (PAM) jako nowatorską technikę behawioralną do rejestrowania nadwrażliwości mechanicznej w kolanie szczura w zapalnym zapaleniu stawów 15. Metoda została następnie zatwierdzona u myszy z zapaleniem stawów kolana wywołanym antygenem, 16. PAM to technika wykorzystująca przetwornik siły do wywierania większej siły na dotknięte kolano, jednocześnie zapewniając sprzężenie zwrotne wzrokowe, umożliwiając tym samym powtarzalny ucisk kolana, co zwiększa jego czułość i powtarzalność. Te dwa wcześniej opublikowane badania koncentrowały się na modelach zapalnego zapalenia stawów, gdzie wyraźny jest obrzęk kolana. Dlatego dążyliśmy do dostosowania tych metod15,16, aby opracować standaryzowaną metodę oceny hiperalgezji kolana u myszy, którą można łatwo zastosować do modeli OA i jest bardzo podatna na interwencje farmakologiczne, jak opisano tutaj.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie protokoły eksperymentalne zostały zatwierdzone w kategorii E przez Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt Uniwersytetu Rush. Opisany protokół polega na ocenie hiperalgezji kolana w prawym kolanie w odpowiedzi na bodziec mechaniczny u dorosłych myszy C57BL/6 (10 tygodni–2 lata) obu płci. Aby zmierzyć hiperalgezję kolana w lewym kolanie, należy zmienić ręce.
1. Montaż urządzenia do pomiaru ciśnienia (PAM)
2. Trening do pomiaru hiperalgezji kolana
3. Pomiar bazowy hiperalgezji kolana za pomocą PAM
UWAGA: Wiele eksperymentalnych modeli zapalnego zapalenia stawów lub choroby zwyrodnieniowej stawów jest jednostronnych (na przykład chirurgicznie wywołane OA kolana). Aby ocenić hiperalgezję kolana w tych modelach, zawsze najpierw mierzymy próg cofnięcia kolana w przeciwległym kolanie wszystkich testowanych myszy. Następnie badamy kolano po stronie włócznej. Na przykład ten protokół może być stosowany do pomiaru hiperalgezji kolana w eksperymentalnej OA indukowanej przez DMM. W tym modelu uszkodzenie stawów towarzyszy hiperalgezji kolana, która rozwija się do 2. tygodnia po operacji i utrzymuje się do tygodnia 16–17.
4. Pomiar hiperalgezji kolana w modelu ostrego bólu kolana
5. Podłużna ocena hiperalgezji kolana w modelu przedłużonym OA
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przebieg czasu hiperalgezji kolana w modelu ostrego bólu kolana
Wszystkie przedstawione wyniki zostały wcześniej przedstawione przez naszą grupę, a szczegółowy opis przedstawiamydo 10. Pierwszy przykład pokazuje model indukowania ostrej, przejściowej hiperalgezji kolana. W tym eksperymencie wstrzyknęliśmy Pam3CSK4, syntetyczny ligand receptora toll-like receptor 2 (TLR2) (1 μg lub 3 μg, rozpuszczony w wodzie sterylnej) o pojemności 5 μL, do jamy kolanowej 10-tygodniowego naiw...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pomiar hiperalgezji kolana u myszy oferuje stosunkowo szybki i prosty sposób oceny hiperalgezji kolana związanej z eksperymentalnym artretyzmem. Jak można zaobserwować na podstawie reprezentatywnych wyników, test może wykrywać ostry początek i przejściową hiperalgezję (Rysunek 2A). Zgłaszaliśmy takie zachowanie w odpowiedzi na kilka mediatorów wstrzykniętych do stawu kolana, w tym fragment aggrekanu10, neurotrofynę, czynnik wzrostu nerwów (NGF)19
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
AMM jest konsultantką dla Novartis, Merck, Roivant i Averitas. Otrzymała wsparcie badawcze od Orion i Eli Lilly. SI i REM nie mają nic do ujawnienia.
Nasze badania są finansowane przez National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases, numery grantów/nagród: P30AR079206 (AMM), R01AR060364 (AMM), R01AR064251 (AMM), UC2AR082186 (AMM), R21AR085242-01 (AMM) oraz R01AR077019 (REM).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Antagonista receptora C-C chemokiny 2 (CCR2RA) | Tocris | RS 504393 | |
| Komputer (dowolnego typu) | Minimum Windows 7 | ||
| Lidokainy | Sigma | L5647 | |
| Pomiar ciśnienia (P.A.M) | Ugo Basile | 38500 | zawierał przetwornik, komputer, kable |
| Torba na kanapki | Whole Food Market | 6-1/2 x 5-7/8 | Okryj przetwornik |
| Ligand receptora podobnego do cyklu 2 Pam3CSK4 | invitrogen | tlrl-pms |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie