Оценка механической чувствительности спины у крыс для механистического исследования хронической боли в спине
30 августа 2022 г.
Для разработки новых терапевтических вмешательств для профилактики и лечения болей в спине необходимы животные модели для изучения механизмов и эффективности этих методов лечения с трансляционной точки зрения. В настоящем протоколе описывается тест BMS, стандартизированный метод оценки механической чувствительности спины у крыс.
Этот протокол полезен для проверки механической чувствительности в спине. Это особенно интересно для продольных конструкций на крысиных моделях хронической боли в спине, для которых цель состоит в том, чтобы изучить эффективность вмешательства для снижения чувствительности спины к вредным раздражителям. Метод прост, доступен и дает воспроизводимые результаты у обученных экспериментаторов.
Он в значительной степени основан на тесте фон Фрея, который обычно используется для оценки механической чувствительности задней лапы. Как и в случае с любым другим поведенческим тестом, экспериментаторы должны практиковаться в стандартизации применения нитей до тех пор, пока поведение, вызванное механическими стимулами, не будет легко отличаться от других видов поведения. В остальном тест простой, и особых трудностей с его использованием возникнуть не должно.
Продемонстрировать процедуру будет Насим Эскандари, аспирант из моей лаборатории. Чтобы вызвать хроническую боль в спине у крысы, выполните внутримышечную инъекцию адъюванта Фройнда, или CFA, в мышцы спины. Используя иглу 27 калибра, введите 150 микролитров готовой к использованию водомасляной эмульсии CFA в параспинальные мышцы в одностороннем или двустороннем порядке.
Держите иглу на месте не менее трех минут. Затем изготовьте тестовую клетку для двух животных, состоящую из одной камеры для каждого животного, установив две смежные камеры на четырех 33-сантиметровых ножках из плексигласа. Используйте прозрачное оргстекло для стенок камер и черное оргстекло для разделения камер, чтобы животные не видели друг друга.
Затем сделайте пол и потолок испытательной клетки, используя сетку из нержавеющей стали, изготовленную из одномиллиметровой проволоки с восьмимиллиметровым межпроволочным расстоянием. Знакомьте крысу с клеткой для испытаний в течение 30 минут в день в течение пяти-семи дней подряд перед первым тестом. В положении лежа под изофлурановой анестезией сбрейте волосы на спине в интересующей области примерно на 10 уровнях позвонков с помощью триммера для шерсти животных.
Для повторных измерений сбривайте волосы на спине каждые три дня без поведенческой оценки, чтобы гарантировать, что стимулы всегда применяются непосредственно к коже. Нарисуйте отметку на коже перманентным маркером, чтобы гарантировать, что нити всегда наносятся на одну и ту же область при повторении теста в разные дни. В день тестирования поместите крысу в тестовую клетку на 15-30 минут перед тестом, пока крыса не успокоится.
Затем нанесите нити фон Фрея перпендикулярно спине, всегда начиная с двухграммовой нити и используя метод вверх/вниз. Прикладывайте нить в течение двух секунд двусторонне к интересующей области в 10 миллиметрах от позвоночника обрабатывайте каждые 15-30 секунд, когда крыса бодрствует, стоит на четырех лапах и не двигается. Если реакция не наблюдается при применении нити, нанесите следующую нить с более высокой силой в серии.
Если наблюдается положительная реакция, такая как выгибание спины, облизывание, подергивание мышц, отход от нити или вращение, используйте следующую нить с меньшей силой в серии. Продолжайте процедуру до тех пор, пока не будут получены четыре показания после первого изменения поведения. В этом исследовании была исследована обратная механическая чувствительность между CFA и контрольными крысами.
В начале исследования механическая чувствительность была одинаковой между группами. Внутримышечное введение CFA в поясничные мышцы вызывало заметное повышение механической чувствительности от семи до 28 дней. Напротив, контрольные крысы не показали каких-либо существенных изменений.
Далее гистологическое исследование подтвердило наличие хронических воспалительных изменений в мышцах, которым вводили ЦФА с явной лейкоцитарной инфильтрацией. Здоровые мышцы спины у контролируемой крысы после внутримышечной инъекции физиологического раствора показаны в качестве эталона. Механическая гиперчувствительность наблюдалась на задней лапе со стандартным тестом фон Фрея, в дополнение к мышцам спины.
Очень важно следить за тем, чтобы нить всегда прикладывалась одинаково перпендикулярно спине, и чтобы животное не двигалось при ее нанесении. Экспериментатор также должен чувствовать уверенность в различении поведенческих реакций для современных движений.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном протоколе описывается тест BMS — стандартизированный метод оценки механической чувствительности спины у крыс. Он особенно полезен для лонгитюдных исследований на моделях хронической боли в спине с целью оценки эффективности терапевтических вмешательств.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Поведенческая наука
- Исследование хронической боли
Теоретическая часть
- Боль в спине — распространенное состояние, требующее эффективных стратегий лечения.
- Животные модели имеют важное значение для тестирования новых методов терапии.
- Тест BMS основан на общепринятых методах, таких как тест фон Фрея.
- Стандартизация тестирования имеет решающее значение для воспроизводимости результатов.
Цель исследования
- Разработать и валидировать метод оценки чувствительности спины у крыс.
- Облегчить оценку вмешательств, направленных на уменьшение боли в спине.
- Предоставить надежный инструмент для исследователей, изучающих хроническую боль.
Используемые методы
- Применение механических нитей (филаментов) для оценки чувствительности.
- Обучение экспериментаторов для обеспечения стандартизированного применения.
- Лонгитюдный дизайн для оценки хронической боли.
- Сравнение с другими поведенческими тестами для валидации.
Основные результаты
- Тест BMS дает воспроизводимые результаты при надлежащей стандартизации.
- Он эффективно позволяет отличить реакции на механические стимулы от других форм поведения.
- Результаты могут быть использованы для разработки терапевтических методов лечения.
- Простота методологии обеспечивает широкую доступность метода в исследовательских условиях.
Выводы
- Тест BMS является ценным инструментом для изучения болей в спине на моделях крыс.
- Он способствует трансляционным исследованиям терапевтических вмешательств.
- Будущие исследования могут опираться на этот метод для совершенствования стратегий купирования боли.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Стандартизированные поведенческие тесты на механическую чувствительность в моделях боли в спине у грызунов необходимы для снижения рисков при изучении механизмов и обеспечения трансляционной преемственности в исследованиях хронической боли. Тест на механическую чувствительность спины (BMS) позволяет проводить воспроизводимую количественную оценку локальной гиперчувствительности, что способствует валидации мишеней и оценке эффективности вмешательств в рамках доклинических исследований. Эта возможность повышает прогностическую достоверность при разработке терапевтических средств и приоритизации портфеля проектов в программах исследования боли.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишеней
- Позволяет исследовать механизмы проводящих путей боли и проводить функциональную валидацию мишеней в моделях хронической боли в спине.
- Способствует снижению биологических рисков путем подтверждения локальной ноцицептивной гиперчувствительности в системах, имеющих значение для данного заболевания.
- Повышает прогностическую достоверность при продвижении мишеней для терапии боли за счет количественных поведенческих конечных точек.
Скрининг и разработка анализа
- Предлагает валидированный поведенческий тест для воспроизводимого измерения механической чувствительности в лонгитюдных исследованиях.
- Стандартизирует подачу стимула и критерии отклика, обеспечивая надежность анализа и сопоставимость результатов между исследованиями.
- Позволяет создавать надежные доклинические модели для последующего скрининга соединений и оценки эффективности вмешательств.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет доклинические конечные точки с клиническими фенотипами боли путем моделирования локальной гиперчувствительности в области спины.
- Обеспечивает преемственность от поиска механизмов к тестированию вмешательств и изучению биомаркеров.
- Поддерживает принятие решений о продвижении с учетом рисков, предоставляя количественные показатели, релевантные данной патологии.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Тест BMS интегрируется в континуум от этапа поиска до доклинических исследований, связывая механистические исследования и оценку эффективности вмешательств на моделях хронической боли.
- Открывательная биология: способствует проверке гипотез и уточнению путей передачи механизмов боли.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные поведенческие результаты для подготовки анализа и оценки соединений.
- Аналитика: предоставляет стандартизированные измерения для статистического сравнения эффектов вмешательства.
- Трансляционные исследования: связывает доклинические конечные точки чувствительности со стратегиями клинической оценки боли.
- Корпоративное повторное использование: предлагает многократно используемую стандартизированную платформу анализа для различных программ исследований боли.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации мишеней боли.
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость поведенческих тестов на боль.
- Стратегическая ценность: повышает качество принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и эффективность использования капитала в пайплайнах терапевтических средств для лечения боли.
- Влияние на портфель: способствует приоритезации с учетом рисков и продвижению кандидатов на терапевтическое вмешательство при боли.
Особенности реализации
- Требуется квалифицированный персонал для стандартизации применения стимула и оценки поведения.
- Необходимы специализированные тестовые клетки и оборудование с волокнами фон Фрея для обеспечения постоянства условий анализа.
- Требуется междисциплинарная стандартизация критериев ответа и протоколов сбора данных.
- Метод адаптируется к различным моделям боли в спине у грызунов с учетом анатомических и поведенческих нюансов.
- Результат зависит от опыта экспериментатора в различении специфических болевых реакций и не связанных с болью движений.
