Częściowe podwiązanie nerwu kulszowego: mysi model przewlekłego bólu neuropatycznego w celu zbadania antynocyceptywnego działania nowych terapii
6 października 2022
Częściowe podwiązanie nerwu kulszowego wywołuje długotrwały przewlekły ból neuropatyczny, charakteryzujący się przesadnymi reakcjami na bodźce termiczne i mechaniczne. Ten mysi model bólu neuropatycznego jest powszechnie stosowany do badania innowacyjnych terapii leczenia bólu. W tym artykule szczegółowo opisano procedurę chirurgiczną w celu poprawy standaryzacji i odtwarzalności.
Ponieważ obecnie bada się mnóstwo innowacyjnych terapii w leczeniu bólu przewlekłego, nasz protokół zawiera kluczowe koncepcje dotyczące standaryzacji operacji wymaganych do wywołania bólu neuropatycznego. Częściowe podwiązanie nerwu kulszowego (PSNL) jest korzystnym modelem do badania bólu neuropatycznego, ponieważ odtwarza wiele objawów obserwowanych u ludzi z bólem neuropatycznym. Ponieważ PSNL odtwarza wiele objawów obserwowanych u ludzi z bólem neuropatycznym, protokół ten dostarcza kluczowych koncepcji do badania i opracowywania nowych terapii leczenia bólu.
Procedurę zademonstruje Kevin Cheng, doktorant medycyny w moim laboratorium. Na początek przyzwyczaj myszy do aparatury testowej Von Freya na godzinę przed badaniem, umieszczając je w przezroczystych pudełkach z pleksiglasu na siatce drucianej w tym samym pomieszczeniu, w którym znajduje się pomieszczenie testowe. Nałóż serię skalibrowanych cienkich włókien mono prostopadle do powierzchni sadzarki tylnej łapy PSNL ipsilateralnej zwierząt trzymanych w zawieszonych klatkach z siatki drucianej.
Określ próg wycofania, kolejno zwiększając lub zmniejszając siłę bodźca odpowiadającą rozmiarowi włókna. Zwiększ rozmiar włókna, gdy odpowiedź jest ujemna i zmniejsz rozmiar włókna, gdy zwierzę wycofa łapę. Proszę zgłosić odpowiedzi negatywne i pozytywne w karcie danych i przetestować tę samą łapę cztery razy za pomocą różnych włókien po pierwszej pozytywnej odpowiedzi.
Przyzwyczaj myszy do aparatury testowej Hargreaves na godzinę przed badaniem, umieszczając je w przezroczystych pudełkach z pleksiglasu w tym samym pomieszczeniu co pomieszczenie testowe. Ustal wyjściowe opóźnienia wycofywania łapy za pomocą aparatu Hargreavesa. Skoncentruj promiennikowe źródło ciepła na powierzchni sadzarki tylnej łapy w kierunku PSNL i rozpocznij stymulację.
Kiedy zwierzę cofnie łapę, poczekaj, aż czujnik ruchu zatrzyma bodziec i zatrzyma stoper. Dostosuj intensywność źródła ciepła, aby uzyskać linię bazową opóźnienia wycofania łapy wynoszącą około 10 sekund. Następnie zapisz czas wypłaty w tabeli.
Ustaw płytę grzejną na 52 stopnie Celsjusza. Umieść zwierzę w komorze testowej i uruchom chronometr. Obserwuj zachowania nocyfencyjne i zatrzymaj chronometr, gdy tylko zaobserwujesz zachowanie nocyfencyjne.
Następnie wyjmij zwierzę z komory i zapisz opóźnienie tego zachowania. Upewnij się, że oczyściłeś aparat z moczu między każdym badanym zwierzęciem, aby uniknąć wpływu na temperaturę bodźca cieplnego. Wyczyść komorę testową 70% etanolem między zwierzętami, aby zmniejszyć behawioralny wpływ zapachów.
Aby zrobić haczyk ze szkła nerwowego, włącz palnik Bunsena. Przytrzymaj jeden koniec szklanego pręta do ognia w jednej ręce. Gdy ten szklany pręt topi się, użyj innego szklanego pręta w drugiej ręce, aby poprowadzić i pociągnąć za topiące się szkło na pierwszym pręcie.
Zdejmij pierwszy szklany pręt z ognia i pozwól, aby koniec stopionej części naturalnie toczył się do wewnątrz, tworząc mały kształt kuli za pomocą drugiego szklanego pręta. Uszczypnij palce u nóg tylnej łapy pęsetą, aby upewnić się, że nie ma odruchu łapy i sprawdź odruch mrugania rogówki przed nałożeniem nawilżającej maści okulistycznej. Po wybraniu strony, na której chcesz wykonać operację, uformuj tylną nogę zwierzęcia wokół uda, niżej w kierunku rzepki, wyżej w kierunku biodra i powyżej kości udowej.
Następnie przetrzyj trzy razy chlorheksydyną w jednym kierunku trzema oddzielnymi gazami na przemian z ciepłą sterylną solą fizjologiczną. Następnie wsuń nogę przez szczelinę wykonaną w sterylnej serwecie o wymiarach 10 na 10 centymetrów, aby stworzyć sterylne pole wokół wybranej nogi. Za pomocą cienkich nożyczek chirurgicznych wykonaj małe dwumilimetrowe nacięcie skóry w linii środkowej bocznej części uda.
Wsuń nożyczki pod skórę okrężnymi ruchami, aby przebić się przez powięź i utworzyć prześwit, powiększając przestrzeń nacięcia. Następnie za pomocą kleszczy do wiązania wykonaj ostre nacięcie o głębokości jednego centymetra w pionie pod kątem 90 stopni w mięśniach ud. Następnie włóż cienkie małe nożyczki w to samo nacięcie, również pod kątem 90 stopni i delikatnie je rozłoż, aby rozdzielić mięśnie, aż do uwidocznienia nerwu kulszowego.
Zlokalizuj nerw kulszowy biegnący równolegle do pionowego uda w kierunku od biodra do kolana. Przed kontynuowaniem usuń nożyczki z kleszczy do wiązania z ciała. Użyj bardzo cienkich kleszczyków w haczyku ze szkła nerwowego, aby odizolować nerw od spodu.
Ostrożnie uwolnij nerwy z otaczających tkanek łącznych w miejscu w pobliżu krętarza kości udowej, które znajduje się najbliżej biodra i najdalej od kolana. Pozwól nerwowi spocząć na szklanym pręcie i upewnij się, że koniec pręta zapobiega staczaniu się nerwu. Umieść węzeł chirurgiczny, aby związać jedną trzecią szerokości nerwu kulszowego za pomocą nylonowego szwu z dziewięcioma zerami, zanim podzieli się na wspólne gałęzie nerwu strzałkowego, piszczelowego i łydkowego.
Ostrożnie zsuń nerw ze szklanego pręta, gdy węzeł jest już gotowy, i wsuń go z powrotem w pierwotne miejsce na poziomie poniżej oddzielonych mięśni. Następnie zszyj nacięcie mięśnia za pomocą wchłanialnego poliglikolowego szwu pięciu zerowych. Oddzielnie zszyj skórę za pomocą niewchłanialnego polipropylenu six zero szew.
Następnie nagraj czas zatrzymania operacji i znieczulenia. Pozwól myszy obudzić się samą w klatce odzyskiwania przed powrotem do nowej, czystej klatki. Użyj testu Von Freya, Hargreavesa lub testu płyty grzejnej, aby ocenić zarówno nadwrażliwość termiczną, jak i mechaniczną oraz jej potencjalne odwrócenie.
Myszy, które przeszły operację PSNL, wykazywały niższe progi bodźców mechanicznych w porównaniu ze zwierzętami pozorowanymi przez 28 dni. Podobne wyniki uzyskano przy ocenie nadwrażliwości termicznej. Opóźnienia wycofania łap po ekspozycji na bodziec cieplny promieniowania były zwiększone u zwierząt PSNL, a także opóźnienia wycofania, gdy zwierzęta umieszczono na talerzu o temperaturze 52 stopni Celsjusza.
Grupy, którym wstrzyknięto dwie różne dawki morfiny, wykazywały odwrócenie nadwrażliwości, które trwało od jednej do dwóch godzin. Nadwrażliwość mechaniczna powróciła do wartości wyjściowej cztery godziny po wstrzyknięciu morfiny. Gdy myszom podawano dootrzewnowo dwie różne dawki ibuprofenu, wyniki wykazały zmniejszoną nadwrażliwość mechaniczną w porównaniu z myszami, którym wstrzyknięto sól fizjologiczną.
Ograniczenie dodatkowych uszkodzeń nerwu jest niezbędne, ponieważ może wpływać na progi czuciowe bólu. Eksperymentator powinien zwrócić szczególną uwagę i użyć szklanego haczyka, aby zmniejszyć niezamierzone uszkodzenia Zgodnie z tą procedurą, ten model przewlekłego bólu neuropatycznego może być wykorzystany do identyfikacji i scharakteryzowania antynocyceptywnego działania leków, co prowadzi do opracowania nowych terapii przeciwbólowych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Ten artykuł szczegółowo opisuje procedurę częściowej zwęźlizny nerwu kulszowego (PSNL), szeroko stosowany model myszy do badań nad przewlekłymi bólami neuropatycznymi. Model ten skutecznie naśladuje objawy ludzkiego bólu neuropatycznego, co sprawia, że jest niezbędny do opracowywania nowych terapii zarządzania bólem.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Badania nad przewlekłym bólem
- Modele zwierzęce
Tło
- Przewlekły ból neuropatyczny charakteryzuje się podwyższoną wrażliwością na bodźce.
- PSNL jest powszechnym modelem do badania mechanizmów i terapii bólu.
- Standaryzacja procedur chirurgicznych jest kluczowa dla reprodukowalności.
- Ten model odbija objawy obserwowane u ludzkich pacjentów z bólem neuropatycznym.
Cel badania
- Dostarczyć standaryzowany protokół chirurgiczny do wywoływania neuropatycznego bólu.
- Ułatwienie badań nad innowacyjnymi terapiami zarządzania bólem.
- Poprawa reprodukowalności w eksperymentalnych badaniach nad bólem.
Stosowane metody
- Przyzwyczajenie myszy do urządzenia do testów Von Frey.
- Zastosowanie skalibrowanych monofilamentów do oceny reakcji na ból.
- Zastosowanie PSNL do wywoływania przewlekłego bólu neuropatycznego u myszy.
- Obserwacja reakcji behawioralnych na bodźce mechaniczne.
Główne wyniki
- PSNL skutecznie wywołuje trwałe, przewlekłe bóle neuropatyczne.
- Myszy wykazują nadmiernie zaostrzone reakcje na bodźce termiczne i mechaniczne.
- Protokół poprawia standaryzację badań nad bólem.
- Wyniki wspierają rozwój nowych strategii zarządzania bólem.
Wnioski
- PSNL jest wiarygodnym modelem do badania mechanizmów przewlekłego bólu.
- Standaryzowane procedury poprawiają wiarygodność badań nad bólem.
- Ten model może pomóc w odkryciu skutecznych terapii przeciwbólowych.
Często zadawane pytania
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
