Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Боль, вызванная ожоговой травмой, и депрессивное поведение у мышей

3.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/62817

⸱

29 сентября 2021 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physiology and Medical Science, College of Medicine and Brain Research Institute, Chungnam National University, 2Department of Pharmacology, Catholic Kwandong University College of Medicine

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

Преходящая ожоговая травма (65 °C ± 0,5 °C, 3 с) одной задней лапы снижает порог (g) к стимуляции нити фон Фрея ипсилатеральной стороны и изменяет рисунок походки. Кроме того, ожоговая травма вызывает депрессивное поведение в тесте на принудительное плавание.

Аннотация

Ошпаривание водой является наиболее распространенной причиной ожоговой травмы как у пожилых, так и у молодых людей. Это одна из основных клинических проблем из-за высокой смертности и последствий в странах с низким и средним уровнем дохода. Ожоги часто вызывают сильную спонтанную боль и постоянную аллодинию, а также опасную для жизни проблему. Что еще более важно, чрезмерная боль часто сопровождается депрессией, которая может значительно снизить качество жизни. В этой статье показано, как разработать животную модель для изучения боли, вызванной ожогом, и депрессивного поведения. После анестезии ожоговая травма была вызвана погружением одной задней лапы мыши в горячую воду (65 ° C ± 0,5 ° C) в течение 3 с. Тест фон Фрея и автоматический анализ походки проводились каждые 2 дня после ожоговой травмы. Кроме того, депрессивное поведение было исследовано с использованием теста принудительного плавания, и тест рота-стержня был выполнен для дифференциации аномальной двигательной функции после ожоговой травмы. Основной целью данного исследования является описание разработки животной модели для изучения боли, вызванной ожоговой травмой, и депрессивного поведения у мышей.

Введение

Повреждение тканей, такое как ожог и травма, как правило, связано с сопутствующим возникновением острой боли. По оценкам, 1 80 000 смертей каждый год вызваны ожогами - подавляющее большинство случаев происходит в странах с низким и средним уровнем дохода от различных типов ожогов1. Согласно всемирному отчету, ожоги распространены у детей и составляют около 40-60% госпитализированных пациентов 2,3. Эти специфические травмы еще более серьезны, так как они могут возникать в повседневной жизни, например, кипячение или купаниеводой 4,5. Хотя острая боль может быть устранена спонтанно после восстановления после повреждения тканей в большинстве случаев, она может стать хронической из-за аномальных изменений в нервной системе 6,7.

Недавно было высказано предположение, что острая боль может вызвать подавленное настроение, а хроническая боль может вызвать беспокойство и депрессию 8,9,10,11. Сосуществование боли и депрессии затрудняет лечение больного. Депрессия также имеет тенденцию увеличивать болевую чувствительность, что, вероятно, вызовет более интенсивную депрессию и боль12. Осложнения боли и депрессии показаны на животных моделях периферического воспаления 13,14,15,16. Подробные механизмы, лежащие в основе депрессии, вызванной болью, не очень хорошо известны до сих пор17. Таким образом, необходимо разработать более эффективные методы лечения ожогов, чтобы облегчить побочные эффекты и симптомы.

Таким образом, настоящее исследование было разработано для разработки животной модели для изучения острой боли, вызванной ожоговой травмой, и депрессивного поведения у мышей. Для этого были измерены аномальная тактильная чувствительность, связанная с ожоговой травмой, измененный характер походки и депрессивное поведение. Кроме того, в этом исследовании предпринимается попытка проверить модель с использованием НПВП.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Все экспериментальные протоколы были рассмотрены и одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию в Национальном университете Чуннам в Южной Корее, а затем проведены на основе этических принципов Международной ассоциации по изучению боли18.

1. Индукция ожоговой травмы задним лапой

  1. Размещать самцов мышей ICR весом 20-25 г в светлом и температурно-контролируемом помещении (цикл 12/12 ч светло-темный, 22,5 °C ± 2,5 °C) с влажностью 40%-60%.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для этого протокола могут использоваться как самцы, так и самки мышей.
  2. Предоставьте животному свободный доступ к пище и воде и акклиматизируйтесь не менее чем за 1 неделю до начала эксперимента.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все животные были размещены в группе, чтобы исключить такие переменные, как стресс изоляции.
  3. Назначайте мышей случайным образом в экспериментальную или контрольную группу и проводите слепые эксперименты, используя номера животных в качестве кодов.
  4. В день индукции ожога обезболивают мышь внутрибрюшинной (в т.п.) инъекцией 300 мкл альфаксалона в дозе 100 мг/кг. Наденьте хирургический халат, перчатки и маску во время выполнения индукции ожога.
  5. После глубокого обезболивания мыши продезинфицируйте вокруг правой задней лапы 70% этанолом.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Проверьте отсутствие реакции на стимуляцию защемления, применяемую к задним пальцам ног или хвосту, чтобы подтвердить состояние глубокой анестезии.
  6. Нанесите офтальмологическую мазь на глаза, чтобы предотвратить пересыхание роговицы после индукции анестезии.
  7. Погрузите правую заднюю лапу глубоко обезболенной мыши в горячую воду при температуре 65 °C ± 0,5 °C в течение 3 с. Сделайте отметку на лодыжке каждой мыши, прежде чем погружать заднюю лапу в горячую воду, чтобы сохранить консистенцию в обожженной области.
  8. После индукции ожогов приведите мышей в чистую домашнюю клетку и поместите их на грелку до тех пор, пока животные не восстановятся после анестезии.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Обезболивающее средство, ацетаминофен (200 мг/кг), вводили внутрибрюшинно один раз в день в течение 7 дней, начиная со дня ожоговой травмы (группа только ожог + ацетаминофен). Группа Burn была обработана физиологическим раствором в качестве управления транспортным средством. Эксперимент проводили по методу, описанному в предыдущем исследовании4.

2. Измерение механической аллодинии

  1. Приведите мышей в комнату поведенческого тестирования и дайте им акклиматизироваться, по крайней мере, за 30 минут до теста. Наденьте хирургический халат, перчатки и маску во время выполнения теста.
  2. Поместите мышей в квадратную коробку (диаметр: 13 см, высота: 12 см) на металлический сетчатый пол (размер сетки: 0,7 см х 0,7 см) и дайте им акклиматизироваться не менее 30 минут.
  3. Оцените механический порог задней лапы с помощью метода восходящего стимула19,20.
  4. Аккуратно проткните серию нитей фон Фрея с интервалом 5-8 с, чтобы стимулировать заднюю подошвенную. Получите исходные значения за день до индукции ожога.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Нити фон Фрея весом 0,16-1,2 г использовались в тесте для измерения порога изъятия лап у всех животных, соответственно. Тест реакции на вывод лапы был начат с наименьшей изгибающей силой нити фон Фрея (0,16 г в этом протоколе). Если ответа не было, то прикладывалась нить накал со следующей изгибающей силой.
  5. Проведите пять испытаний для оценки механических порогов для каждой ипсилатеральной (травмированной) задней лапы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Изгибающая сила нити фон Фрея, которая производит ответ более чем в три раза из пяти испытаний у каждого животного, была выражена как порог изъятия лапы (PWT, g). Механические пороги измеряли за сутки до и через 1, 3, 5 и 7 дней после ожоговой травмы. Обезболивающий эффект оценивали через 1 ч после введения ацетаминофена животному.

3. Автоматизированный анализ походки

  1. Акклиматизируйте мышей в системе анализа походки один раз в день в течение 10-15 мин за 5 дней до ожоговой травмы. Наденьте хирургический халат, перчатки и маску при выполнении анализа походки.
  2. В день теста приведите мышей в комнату поведенческих тестов и акклиматизируйте их не менее чем за 30 минут до теста.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Выполняйте тесты акклиматизации и анализа походки в темной среде. Задайте условия меню программы следующим образом.
    1. После запуска программы нажмите на меню Создать новый эксперимент , чтобы назначить папку для сохранения данных.
    2. После обозначения установите максимальное время работы на 5 с и максимально допустимые изменения скорости на 50%.
    3. Выберите зарегистрированную камеру и установите длину прохода на 30 см на вкладке Настройка программы.
    4. На вкладке Приобретение в меню программы выберите Команду Открыть приобретение.
    5. Основываясь на сообщениях о состоянии, нажмите кнопку Snap Background , чтобы получить фоновое изображение пустой дорожки.
  3. Нажмите кнопку «Начать сбор», а затем поместите мышь на вход в лево-правую проходимую дорожку. Запись начнется автоматически после свободного движения мыши.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если походка животного была успешно записана и все шаги были обнаружены, она будет помечена как Compliant Run с зеленым значком. Если программа не обнаруживает никаких шагов, отображается красный значок, и в этом случае рекомендуется выполнить запись снова. Авторы рекомендуют собирать и анализировать не менее пяти успешных совместимых прогонов, выполненных с одинаковыми скоростями бега.
  4. На вкладке Приобретение меню программы выберите Классифицировать запуски.
    ПРИМЕЧАНИЕ: После выбора данных, полученных в результате успешного выполнения соответствия выше, перейдите на экран видеоанализа, где были записаны паттерны походки мышей.
  5. Выберите прогон для анализа и нажмите кнопку Автоклассификация .
  6. После выполнения автоматической классификации удалите нос, распознавание гениталий и неправильное распознавание лап мусорными данными в каждом прогоне, а затем проанализируйте данные.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все статистические параметры автоматически анализируются и сохраняются в программе, а необработанные значения данных можно найти в меню анализа экспериментатора. Автоматический анализ походки проводился до и через 1, 3, 5 и 7 дней после ожоговой травмы. Оценку проводили через 30 мин после введения ацетаминофена в группе Ожог + Ацетаминофен и через 30 мин после лечения физиологическим раствором в группе Ожога. Этот эксперимент проводили по методу, описанному в предыдущих исследованиях 4,21,22.

4. Измерение депрессивного поведения

ПРИМЕЧАНИЕ: Поведение, основанное на отчаянии, время неподвижности в воде измерялось тестом на принудительное плавание.

  1. Приведите мышей в комнату поведенческих тестов и акклиматизируйте их не менее чем за 30 минут до теста. Наденьте хирургический халат, перчатки и маску во время выполнения теста на принудительное плавание.
  2. Поместите мышь в прозрачный цилиндр из плексигласа (10 см х 25 см), содержащий 15 см воды (25 °C ± 0,5 °C) в течение 15 минут.
  3. Через 24 ч поместите мышь в цилиндр тех же условий и измерьте время неподвижности.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Время неподвижности измерялось в течение 5 минут тестового времени, и было зарегистрировано время, когда мыши переставали лазать или плавать и просто плавали, чтобы держать голову над поверхностью воды. Тест на принудительное плавание был выполнен на 7 день после ожоговой травмы. Оценку проводили через 1 ч после введения ацетаминофена в группе Ожог + Ацетаминофен и 1 ч после лечения физиологическим раствором в группе Ожога. Эксперимент проводили по методу, описанному в предыдущих исследованиях23,24.

5. Измерение нормальной двигательной функции

ПРИМЕЧАНИЕ: Тест рота-стержня был проведен для дифференциации аномальной двигательной функции после ожоговой травмы.

  1. Приведите мышей в комнату поведенческих тестов и акклиматизируйте их не менее чем за 30 минут до теста. Наденьте хирургический халат, перчатки и маску во время выполнения теста на принудительное плавание.
  2. Поместите животных на прокатную цилиндрическую платформу (ширина 5,7 см; диаметр 3 см), подвешенную на 16 см выше дна аппарата.
  3. Позвольте каждому животному тренироваться один раз в день на рота-стержне в течение не менее 5 дней до индукции ожоговой травмы.
  4. Выполняйте рота-стержневой тест каждые 20 мин в течение 2 ч после введения препарата. Установите время отсечки равным 2 мин.
  5. Измерьте продолжительность времени, в течение которого мышь работает на вращающемся стержне с постоянной скоростью 15 оборотов в минуту без падения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рота-стержневой тест проводился через 7 дней после индукции ожоговой травмы. Оценка проводилась сразу после введения ацетаминофена в группе Ожог + Ацетаминофен и после физиологического раствора в группе Ожога. Альфаксалон использовался в качестве положительного контроля для экспериментально обработанных препаратов в этом тесте. Во время теста ротарода измеряется продолжительность времени, в течение которого мышь работает на вращающемся стержне без падения. Эксперимент проводили по методу, описанному в предыдущих исследованиях22,25.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Чтобы свести к минимуму страдания животных и уменьшить количество животных, используемых в соответствии с руководящими принципами трех R (замена, сокращение и уточнение), это исследование было разработано с минимальным количеством животных для сбора значительных данных, установленных в ходе предварительного эксперимента. В этом исследовании поведенческие эксперименты проводились независимо дважды следующим образом. Анализ походки, механической аллодинии и депрессивного поведения проводились с группами Control (n = 5), Bu...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Ожог ожога – это разновидность термического ожога, который вызывается нагретыми жидкостями. Было высказано предположение, что ожоги первой или второй степени возникают в большинстве случаев, но длительный контакт с источниками тепла может вызвать ожоги третьей степени26. В настоящем исследовании ожоговая травма была вызвана воздействием правой задней лапы мышей в горячую воду при 65 ° C в течение 3 с 4,26. Повреждение тканей было обнаружен...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным университетом Чуннама и грантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемым правительством Кореи (NRF-2019R1A6A3A01093963 и NRF-2021R1F1A1062509).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
1 мл шприцBD307809
1,5 мл тубаAxygenMCT-150-C
50 мл тубаSPL50050
Acetaminophen BioXtra, ≥ 99,0%Sigma-AldrichA7085-100GЭто обезболивающее средство используется в качестве положительного контроля.
Алфаксан многодозовый (Alfaxalone)JUROX Pty.LimitedВ этом эксперименте этот материал использовался для анестезии животных и использовался в качестве положительного контроля для экспериментально обработанных препаратов в тесте рота-стержня.
Автоматизированная система анализа походки CatWalkNoldusCatWalk XTАнализ походки у свободно гуляющих грызунов используется для изучения изменений движения и положения конечностей у моделей с сенсомоторной дисфункцией
OPTISHIELD (Циклоспорин офтальмологическая мазь)Ashish Life ScienceЭтот материал был использован для мази для предотвращения высыхания роговицы после индукции анестезии.
Цилиндр из плексигласаSCITECH KOREAизготовлен на заказИспользуется в тесте принудительного плавания
Система Rota-rodSCITECH KOREAУскоряющийся вращающийся стерженьИспользуется при измерении нормальной двигательной функции
нитей фон ФреяNorth Coast MedicalNC12775Используется при измерении механической аллодинии
Водяная баняCHANGSHIN SCIENCEC-WBEИспользуется в индукции ожоговой травмы

Ссылки

  1. Peck, M. D. Epidemiology of burns throughout the World. Part II: intentional burns in adults. Burns. 38 (5), 630-637 (2012).
  2. Tracy, L. M., Cleland, H. Pain assessment following burn injury in Australia and New Zealand: Variation in practice and its association on in-hospital outcomes. Australasian Emergency Care. 24 (1), 73-79 (2021).
  3. Montgomery, R. K. Pain management in burn injury. Critical Care Nursing Clinics of North America. 16 (1), 39-49 (2004).
  4. Kang, D. W., Choi, J. G. Bee venom reduces burn-induced pain via the suppression of peripheral and central substance P expression in mice. Journal of Veterinary Science. 22 (1), 9(2021).
  5. Abdi, S., Zhou, Y. Management of pain after burn injury. Current Opinion in Anaesthesiology. 15 (5), 563-567 (2002).
  6. Ullrich, P. M., Askay, S. W. Pain, depression, and physical functioning following burn injury. Rehabilitation Psychology. 54 (2), 211-216 (2009).
  7. Patwa, S., Benson, C. A. Spinal cord motor neuron plasticity accompanies second-degree burn injury and chronic pain. Physiological Reports. 7 (23), 14288(2019).
  8. Michaelides, A., Zis, P. Depression, anxiety and acute pain: links and management challenges. Postgraduate Medicine. 131 (7), 438-444 (2019).
  9. Doan, L., Manders, T., Wang, J. Neuroplasticity underlying the comorbidity of pain and depression. Neural Plasticity. 2015, 504691(2015).
  10. Vachon-Presseau, E., Centeno, M. V. The emotional brain as a predictor and amplifier of chronic pain. Journal of Dental Research. 95 (6), 605-612 (2016).
  11. Apkarian, A. V., Baliki, M. N. Predicting transition to chronic pain. Current Opinion in Neurology. 26 (4), 360-367 (2013).
  12. Yin, W., Mei, L. A Central amygdala-ventrolateral periaqueductal gray matter pathway for pain in a mouse model of depression-like behavior. Anesthesiology. 132 (5), 1175-1196 (2020).
  13. Deng, Y. T., Zhao, M. G., Xu, T. J. Gentiopicroside abrogates lipopolysaccharide-induced depressive-like behavior in mice through tryptophan-degrading pathway. Metabolic Brain Disease. 33 (5), 1413-1420 (2018).
  14. Zhang, G. F., Wang, J. Acute single dose of ketamine relieves mechanical allodynia and consequent depression-like behaviors in a rat model. Neuroscience Letters. 631, 7-12 (2016).
  15. Edwards, R. R., Smith, M. T. Symptoms of depression and anxiety as unique predictors of pain-related outcomes following burn injury. Annals of Behavioral Medicine. 34 (3), 313-322 (2007).
  16. Pincus, T., Vlaeyen, J. W. Cognitive-behavioral therapy and psychosocial factors in low back pain: directions for the future. Spine. 27 (5), 133-138 (2002).
  17. Laumet, G., Edralin, J. D. CD3(+) T cells are critical for the resolution of comorbid inflammatory pain and depression-like behavior. Neurobiology of Pain. 7, 100043(2020).
  18. Zimmermann, M. Ethical guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16 (2), 109-110 (1983).
  19. Deuis, J. R., Dvorakova, L. S. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284(2017).
  20. Scholz, J., Broom, D. C. Blocking caspase activity prevents transsynaptic neuronal apoptosis and the loss of inhibition in lamina II of the dorsal horn after peripheral nerve injury. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 25 (32), 7317-7323 (2005).
  21. Kang, D. W., Choi, J. G. Automated gait analysis in mice with chronic constriction injury. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56402(2017).
  22. Kang, D. W., Moon, J. Y. Antinociceptive profile of levo-tetrahydropalmatine in acute and chronic pain mice models: Role of spinal sigma-1 receptor. Scientific Reports. 6, 37850(2016).
  23. Huang, W., Chen, Z. Piperine potentiates the antidepressant-like effect of trans-resveratrol: involvement of monoaminergic system. Metabolic Brain Disease. 28 (4), 585-595 (2013).
  24. Can, A., Dao, D. T. The mouse forced swim test. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (59), e3638(2012).
  25. Choi, J. G., Kang, S. Y. Antinociceptive effect of Cyperi rhizoma and Corydalis tuber extracts on neuropathic pain in rats. Korean Journal of Physiology & Pharmacology. 16 (6), 387-392 (2012).
  26. Mosby's. Mosby's Dictionary of Medicine, Nursing & Health Professions - Seventh edition, Nursing Standard. 20 (22), RCN Publishing Company Ltd. 36(2006).
  27. Vandeputte, C., Taymans, J. M. Automated quantitative gait analysis in animal models of movement disorders. BMC Neuroscience. 11, 92(2010).
  28. Isvoranu, G., Manole, E. Gait analysis using animal models of peripheral nerve and spinal cord injuries. Biomedicines. 9 (8), 1050(2021).
  29. Yankelevitch-Yahav, R., Franko, M. The forced swim test as a model of depressive-like behavior. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (97), e52587(2015).
  30. Yan, H. C., Cao, X. Behavioral animal models of depression. Neuroscience Bulletin. 26 (4), 327-337 (2010).
  31. Papp, M., Willner, P. An animal model of anhedonia: attenuation of sucrose consumption and place preference conditioning by chronic unpredictable mild stress. Psychopharmacology. 104 (2), 255-259 (1991).
  32. Seminowicz, D. A., Laferriere, A. L. MRI structural brain changes associated with sensory and emotional function in a rat model of long-term neuropathic pain. Neuroimage. 47 (3), 1007-1014 (2009).
  33. Yalcin, I., Barthas, F. Emotional consequences of neuropathic pain: insight from preclinical studies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 47, 154-164 (2014).
  34. Choi, J. W., Kang, S. Y. Analgesic effect of electroacupuncture on paclitaxel-induced neuropathic pain via spinal opioidergic and adrenergic mechanisms in mice. American Journal of Chinese Medicine. 43 (1), 57-70 (2015).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Модель ожоговой травмыоценка болиповеденческое тестирование мышейтест фон Фреяанализ походкитест принудительного плаваниятест на ротародемеханическая аллодиниялечение ацетаминофеном
Боль, вызванная ожоговой травмой, и депрессивное поведение у мышей
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.