Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Maaltijdduur als maat voor orofaciale nociceptieve reacties bij knaagdieren

Published: January 10, 2014 doi: 10.3791/50745
Automatic Translation
1, 1
1Department of Biomedical Sciences, Texas A&M University Baylor College of Dentistry

Summary

Een verlenging in maaltijdduur vertegenwoordigt orofaciaal nociceptief gedrag bij knaagdieren vergelijkbaar met het bewakingsgedrag van mensen met orofaciale pijn. Eten is een gedrag dat geen training of dierlijke manipulatie vereist, corticale participatie vereist en niet concurreert met ander experimenteel geïnduceerd gedrag, waardoor deze test wordt onderscheiden van alternatieve reflex- of operantmetingen.

Abstract

Een verlenging van de maaltijdduur kan worden gebruikt om een toename van orofaciale mechanische hyperalgesie te meten die overeenkomsten vertoont met het bewakingsgedrag van mensen met orofaciale pijn. Om de maaltijdduur te meten, worden ongeremde ratten dagen tot weken continu in geluidsverzwakkingsmodules gehouden om het voedingsgedrag vast te leggen. Deze geluiddempende kamers zijn uitgerust met chow pellet dispensers. De dispenser heeft een pellettrog met een fotobeam op de bodem van de trog geplaatst en wanneer een knaagdier een pellet uit de feederbak verwijdert, wordt deze balk niet langer geblokkeerd, wat de computer aangeeft om een andere pellet te laten vallen. De computer registreert de datum en tijd waarop de pellets uit de trog zijn gehaald en uit deze gegevens kan de experimenteerder de maaltijdparameters berekenen. Bij het berekenen van maaltijdparameters werd een maaltijd gedefinieerd op basis van eerder werk en werd ingesteld op 10 minuten (met andere woorden wanneer het dier 10 minuten niet eet, dat zou het einde van de maaltijd van het dier zijn), ook werd de minimale maaltijdgrootte vastgesteld op 3 pellets. De maaltijdduur, het maaltijdnummer, de voedselinname, de maaltijdgrootte en het interval tussen de maaltijden kunnen vervolgens door de software worden berekend voor elke periode die de exploitant wenst. Van de voedingsparameters die de maaltijdduur kunnen worden berekend, is aangetoond dat het een continue niet-invasieve biologische marker is van orofaciale nociceptie bij mannelijke ratten en muizen en vrouwelijke ratten. Maaltijdduurmetingen zijn kwantitatief, vereisen geen training of manipulatie van dieren, vereisen corticale participatie en concurreren niet met ander experimenteel geïnduceerd gedrag. Deze factoren onderscheiden deze test van andere operant of reflexmethoden voor het registreren van orofaciale nociceptie.

Introduction

Diermodellen zijn gebruikt om pijn en nociceptie geassocieerd met orofaciale schade en of ontsteking1,2te bestuderen, maar een gebrek aan geschikte diermodellen resulteert in een onvolledig begrip van de mechanismen. Hoewel de huidige modellen ons helpen om verschillende mechanismen te begrijpen die betrokken zijn bij acute en chronische orofaciale pijn, zijn er sterke en zwakke punten aan deze diermodellen.

Veel modellen meten gedragsmatige nociceptieve reacties voor korte duur. Gezichtsverzorging is een bekende gedragsreactie na vernauwing van gezichtszenuwen3. Andere studies gemeten gezichtswrijven met de ipsilaterale voor- of achterpoot, evenals, terugdeinzen van het hoofd na het toedienen van formaline-injecties in het temporomandibulaire gewricht (TMJ) of lip4-7. Head withdrawal latencies is een ander model voor het meten van nociceptief gedrag waarbij een gemodificeerde tail flick analgesia meter wordt gebruikt om de nociceptieve respons(d.w.z. head withdrawal) te kwantificeren na het aanbrengen van warmte op het geschoren vibrissae pad van een rat8. Digastrische en masseter spieractiviteit is ook geregistreerd als een correlaat van pijn na glutamaat injecties in de TMJ9. Een andere studie heeft veranderingen in slaapparameters gemeten om nociceptieve reacties te beoordelen bij mannelijke en vrouwelijke ratten met een ontstoken TMJ, deze parameters omvatten slaaplatentie, snelle oogbeweging (REM), percentage niet-REM-slaap en percentage REM-slaap10. De meeste diermodellen die gedragsmatige nociceptieve reacties meten, gebruiken een kort tijdsbestek, d.w.z. minuten tot uren per dag11-14. Bovendien vinden de meeste diermodellen testen plaats tijdens de lichtfase en bij een nachtdier, zoals een rat, kan dit stress veroorzaken die de nociceptieve resultaten15-18kan verwarren. De bovenstaande test meet de nociceptieve respons in verschillende orofaciale aandoeningen, maar voor een korte duur en kan daarom alleen worden gebruikt om acute aandoeningen te bestuderen. Een alternatieve test heeft gezichtsuitdrukking gebruikt als een maat voor nociceptie van matige duur, maar deze methodologie kan subjectief zijn19.

Om persistente of chronische orofaciale nociceptie te evalueren, hebben sommigen de toepassing van een von Frey-gloeidraad op het huidoppervlak gebruikt om de mechanische gevoeligheid te beoordelen van dieren die zijn blootgesteld aan zenuwvernauwing of TMJ-ontsteking3,20. Liverman et al. 2009 maten ontwenningsreacties met behulp van gegradueerde monofilamenten na CFA-injecties in de masseterspier van ratten 21,22. Yamazaki et al. 2008 injecteerden de TMJ met CFA en vervolgens gedurende 14 dagen gekwantificeerd nociceptief gedrag op mechanische of warmte- of koudestimulatie toegepast op de TMJ-regio. Helaas omvatten deze nociceptieve gedragstesten dierlijke terughoudendheid, die stresshormonen, leer- of alternatief gedrag produceren dat de gemeten resultaten kan verstoren.

Modellen om nociceptie in tanden te meten gebruiken de kaakopeningsreflex, maar deze methode kan onbetrouwbaar zijn23 of onnauwkeurig24. Elektromyografische activiteit is gebruikt om tand nociceptie25te meten , maar deze methode vereist meestal dat het dier bewusteloos is, hoewel in één studie tand nociceptie werd onderzocht bij vrij bewegende ratten26. In 2008 bestudeerde Khan de relatie tussen tandheelkundige nociceptie en mastiekfunctie met behulp van een gevoelige stammeter27, maar dit bijtduurmodel vereist het beperken van het dier van normale activiteit 28. Bijtkracht is een betrouwbare maat voor tandpijn bij mensen, maar omdat ratten training en/of terughoudendheid nodig hebben om bijtkracht te meten, wordt een bron van stress geïntroduceerd die bevindingen kan opleveren met twijfelachtige fysiologische betekenis29-31

Sommige beperkingen van terughoudendheid en stress kunnen worden overwonnen door een operant ontwerp te gebruiken om nociceptief gedrag te beoordelen. Een operant model maakt gebruik van het vermijden van een ongemakkelijke temperatuur te evalueren en te karakteriseren orofaciale nociceptie32-35. Dit beloningsconflictmodel is gebaseerd op een beloning van gezoete melk om het knaagdier ertoe aan te zetten zijn gezicht vrijwillig tegen een verwarmde of gekoelde thermische sonde te plaatsen34,36. De test vereist echter diertraining, maar een kracht van de test is dat de gegevens op een geautomatiseerde manier worden verzameld.

Nog een ander diermodel gebruikte nociceptie-geïnduceerde knaagdisfunctie als een index van orofaciale nociceptie37. Het knaagdier is echter beperkt tot een buis en zijn enige ontsnapping is om door een deuvel te knagen om uit te komen. Een voordeel van dit model is dat het de kaakfunctie meet na acuut of chronisch kaakletsel bij muizen. Het knaagdier is echter beperkt, wat een verwarrend alternatief concurrerend gedrag toevoegt, d.w.z. ontsnappen, wat stressvol zou zijn en dus de resultaten van de nociceptietest zou kunnen beïnvloeden.

Maaltijdduur is gebruikt om nociceptie te meten bij dieren metTMJ-artritis 38-41, blootstelling aan tandpulp42en spierschade43. Een knaagdier dat orofaciale nociceptie ervoer, at langzamer nadat het dier een maaltijd had geïnitieerd. Patiënten die TMJ-pijn ervaren, doen er ook langer over om op hun voedsel te kauwen en de cycluslengte verkort wanneer TMJ-pijn wordt verminderd44-46. De verlenging van de maaltijdduur wanneer TMJ-pijn aanwezig is, zal naar verwachting een "bewakingsgedrag" zijn, operationeel gedefinieerd als nociceptief gedrag47.

Maaltijdduur meet TMJ-nociceptie met behulp van een niet-invasieve methode gedurende maximaal 19 dagen bij mannelijke en vrouwelijke ratten en 6 dagen (langste geteste periode) bij mannelijke muizen en kan worden beschreven als een biologische marker van nociceptie38-41. Ter ondersteuning van het feit dat de duur van de maaltijd nociceptieve reacties meet, kan de nociceptie worden verminderd door farmacologische interventie, waardoor de maaltijdduur van het dier terugkeert naar normaal38,40,41. Dit werd ook bevestigd toen nociceptieve neuronen werden vernietigd met behulp van capsaïcine; na zenuwvernietiging werd de maaltijdduur van de dieren niet verhoogd na injectie van CFA in TMJ 40.

Hieronder vindt u het protocol voor het verkrijgen en statistisch analyseren van maaltijdduurgegevens.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

In dit model kregen de ratten of muizen voedsel en water ad libitum. Het Texas A&M University Baylor College of Dentistry Institutional Animal Care and Use Committee keurde alle experimentele protocollen goed. Onderstaande specifieke instellingen worden cursief weergegeven en worden specifiek gebruikt voor het TMJ-artritismodel van ratten. Muizen kunnen ook worden gebruikt in dit model en alternatieve tandpijn en myogene orofaciale pijn dierlijke modellen kunnen ook worden gebruikt42,43.

1. Software-instellingen

  1. Laad de Animal Monitor-software voor de feederunits op de computer.
  2. De Animals Monitor-software wordt nu geopend door op het pictogram te klikken en kies onder de bestandsmenuselectie de keuzeoptie "configuratie".
  3. Schakel in het venster "Configuratie van dierenmonitoren" het vakje "Pellet Delivered Input" (Figuur 1A ) uit.
    Opmerking: Dit vakje wordt meestal standaard in de fabriek aangevinkt. Schakel deze optie uit. Zodra de onderzoeker deze optie uitschakelt, worden de resultaten geregistreerd door een pellet uit de trog te verwijderen in plaats van wanneer een pellet wordt afgegeven.
    Opmerking: Wanneer het vakje "Automatische bestandsnaamgeving" is ingeschakeld, zal de software de bestanden automatisch een naam geven (Figuur 1A). Dit vakje wordt meestal standaard in de fabriek aangevinkt.
  4. Stel de timerlampjes in om om 06:00 uur (06:00 uur) en om 20:00 uur (20:00 uur) uit te schakelen.
    Opmerking: de hardware voor de feeders is zo aangepast dat de lampjes in de dozen niet door de software worden bediend, maar in plaats daarvan worden aangesloten op een geïsoleerde 24-uurs timer. Het "House Light" dat op de configuratiesoftware werd aangegeven, was dus niet functioneel in deze voorbeelden.
  5. Selecteer het keuzemenu bewerken en kies Experiment. Er verschijnt een venster met de titel "Vak 01 -" (figuur 1B).
  6. Voer de bestandsnaam in waaronder de gegevens in dit venster worden opgeslagen.
    Opmerking: als er geen bestandsnaam wordt ingevoerd, worden de gegevensbestanden automatisch door de software benoemd. Details van het experiment kunnen in dit venster worden toegevoegd en opgeslagen met de gegevensbestanden. De informatie in het venster kan ook worden opgeslagen en gebruikt voor latere experimenten.
  7. Voer een getal in dat groter is dan de totale tijd van het experiment in het invoervak met de titel "Experimentlengte (dagen):".
    Opmerking: Dit zorgt ervoor dat de software de gegevens opslaat totdat het experiment is voltooid, een fout kan zijn door deze waarde te kort in te stellen, waardoor de software de gegevens niet kan opnemen, ook al zitten dieren nog in de voedermodules.
  8. Voer 24 in het invoervak met de titel "Aantal uren op een dag" in.
    Opmerking: de lengte kan worden aangepast aan de specificaties van de experimenteerder.
  9. Voer 10 in het vak "Einde criteria maaltijdperiode (min):"
    Opmerking: voor ratten werd een maaltijd gedefinieerd aan de hand van een eindwaardecriterium van 10 minuten op basis van eerdere studies48 (d.w.z. een maaltijd werd voor en na een periode van 10 minuten zonder pellets gebeugeld) en de minimummaaltijdgrootte werd in dit softwarepakket vastgesteld op drie pellets per maaltijd.
  10. Voer 45 in het vak "Pelletgrootte (mg)"in. Als een persoon muizeninput 20 binnen dit venster wil gebruiken.
  11. Voeg voor ratten 45 mg knaagdiervoerkorrels toe aan de feederdispensertrechter.
    Opmerking: voeg voor muizen 20 mg knaagdiervoerkorrels toe aan de chow hopper.
  12. Voer in het gedeelte "Fase" van het experimentvenster de term Dag in het veld "Naam" in en in het veld "Aantal uren" type 24 (figuur 1B).
    Opmerking: onder de sectie "Fase" zijn er twee grote open velden. Het eerste grote open veld wordt ingevuld met de tekst die is ingevoerd in de vorige velden 'Fase' en 'Naam'.
  13. Het volgende grote open veld heeft de kop "Dagfase" Voer in het veld met de naam "Naam" het woord Licht in en voer in het veld met de titel "Percentage" het getal 60 in.
    Opmerking: deze ingevoerde tekst vult het grote veld hieronder.
  14. Voer vervolgens in het veld "Naam" het woord Donker in en voer in het veld met de titel "Percentage" het getal 40 in. Let op: bij deze inzendingen wordt 60% van de dag toegeschreven aan de lichtfase en 40% aan de donkere fase. Wanneer de software de maaltijdpatronen berekent, wordt deze informatie gebruikt. Deze instellingen zijn typisch voor fietsende vrouwelijke dieren die op een 14:10 licht / donker cyclus worden gehouden.
  15. Selecteer de knop "Alle vakken zo instellen". Sla deze informatie op en druk op OK.
  16. Het scherm "Startvakken" verschijnt, selecteer de feeders om te activeren en druk op OK (Figuur 1C).
  17. Vervolgens verschijnen de run-timevensters van Animal Monitor met de maaltijdpatroongegevens (figuur 1D).
    Opmerking: controleer en noteer de "# van pellets die worden afgegeven" vanuit dit venster om de huidige gezondheid van de rat te bepalen. Een gezonde mannelijke rat met een gewicht van ongeveer 300 g eet meestal tussen de 300-800 45 mg pellets per dag.
  18. Bestanden worden dagelijks gegenereerd en automatisch opgeslagen met een . CSV-extensie. Open deze bestanden om maaltijdpatroongegevens op te halen, zoals voedselinname, maaltijdnummer, maaltijdduur, maaltijdgrootte of intermeal interval. De intervallen voor deze maaltijdpatronen kunnen worden berekend voor de hele dag of voor een fase van de dag, zoals de donkere en lichte fase. Zoals hierboven vermeld, zijn de instellingen voor een licht/donkercyclus van 14:10 uur. De ruwe gegevens van wanneer elke pellet uit de trog werd verwijderd, worden ook geregistreerd als een ruwe . CSV-bestand.
    Opmerking: In oudere versies van de software wordt een minimale maaltijdgrootte van 3 pellets niet gebruikt in de berekeningen voor het genereren van de . CSV-bestand.  Bovendien, om de gemiddelde maaltijdduur te krijgen met behulp van de oudere software, moet u 10 minuten aftrekken van de waarden in de kolom Gemiddelde maaltijdduur van de . CSV-bestand.
    Wanneer de software in werking is, kan de operator handmatig de menuoptie voor het uittrekken van het bestand selecteren en dagelijks "onbewerkte gegevens opslaan" selecteren. Dit bespaart de ruwe gegevens voor een periode van 24 uur in plaats van voor het hele experiment. Deze ruwe gegevens kunnen naar goeddunken van de gebruiker door alternatieve software worden verwerkt.
    Opmerking: in de getoonde resultaten gebruikten we alternatieve software om een minimale maaltijdgrootte van 3 pellets op te nemen.

2. Maaltijd duur test

  1. Plaats individuele ratten in de geluidverzwakkende kamers die zijn uitgerust met fotobeam computergestuurde pelletvoeders.
    Opmerking: in deze voerunits bevinden zich gegradueerde waterflessen en afvalpannen waarin een vel dik absorberend papier is geplaatst. In de feeder dispenser hopper kunnen 45 mg knaagdiervoerkorrels worden toegevoegd voor ratten of 20 mg knaagdiervoerkorrels voor muizen. Chow pellets worden in een V-vormige voederbak afgegeven en aan de onderkant van deze trog bevindt zich een fotobeam. Een pellet die in de trog wordt afgegeven, wordt gedetecteerd door deze fotobeam te breken. Zodra een rat deze pellet uit de feeder via de fotobeam verwijdert, wordt deze hersteld en dit geeft de computer het signaal om een andere pellet te laten vallen. Herstel van de fotobeam activeert ook de computer om de datum en tijd vast te leggen en houdt een lopende telling bij van de afgegeven pellets. Deze telling van pellets wordt vervolgens geanalyseerd om de voedselinname, het maaltijdnummer, de maaltijdduur, de maaltijdgrootte of het intermeal interval tijdens een deel van de dag te bepalen met behulp van Med Assoc. Inc. software. Opnieuw de ruwe . CSV-gegevensbestand kan worden geanalyseerd door externe software39,40,49-51.
  2. Registreer het totale aantal gegeten pellets, de hoeveelheid verbruikt water en het gewicht van de dieren om de algemene gezondheid van de ratten tijdens de experimenten te onderscheiden.
  3. Spoel waterflessen af en vul dagelijks met vers water en voeg indien nodig chow toe aan de feeder hopper.
  4. Dump dagelijks de afvalpan en het dikke absorberende papier onder de kooi en blaas het stof van het dagelijks verplaatsen van een deel van de feeder met behulp van hogedruklucht.
    Opmerking: persoonlijke beschermingsmiddelen(bijv. toga's, handschoenen, maskers en maskers) zijn vereist.
  5. Verwijder vloeren, afvalpannen en waterflessen nadat het experiment is voltooid en was deze componenten. Verwijder ook de voedingselektronica uit de kooiwas met de hand of in een vaatwasser.

3. Inductie van TMJ Artritis

  1. Plaats dieren ten minste 4 dagen voor het experimenteren in de feeders.
    Opmerking: deze gegevens worden gerapporteerd als voordagen om een basisvoedingsgedrag te verkrijgen. Vervolgens worden de dieren uit de feeder verwijderd voor behandeling. Een van de behandelingen was het induceren van een artritis TMJ. Voor dit model worden ratten om 08:00 uur(d.w.z. begin van de lichtfase) geïnjecteerd met het volledige Freund-adjuvans (CFA) nadat de ratten zijn verdoofd met isofluraan (5% stroom).
  2. Injecteer 250 mg CFA in 50 L bilateraal in de periarticulaire ruimte van elke TMJ.
    Opmerking: in het voorbeeld (figuur 2) werd 250 mg CFA in 50 L in elke TMJ geïnjecteerd, maar doses tot 10 mg in volumes van slechts 15 μl zijn effectief over kortere perioden52.
  3. Injecteer controleratten TMJ met 50 L van 0,9% zoutoplossing. Opmerking: alle dieren waren mobiel binnen 5 minuten of minder na inductie van anesthesie. In het geval dat een kleinere dosis CFA in een kleiner volume wordt toegediend, zouden de controleratten hetzelfde volume zoutoplossing krijgen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Maaltijdduur is een gedragscorrosie van orofaciale pijn en maaltijdduurmetingen zijn toegepast op dieren met TMJ-artritis (figuur 2) en tandbederf (figuur 3). In één experiment hadden ratten TMJ-artritis na toediening van een hoge dosis van 250 mg CFA en deze behandeling veroorzaakte een significante toename van de maaltijdduur gedurende 19 dagen (figuur 2). Een lagere dosis CFA (10 mg) geïnjecteerd in elk TMJ-gewricht veroorzaakte een kleinere toename van de maaltijdduur gedurende slechts 2-3 dagen52, wat wijst op een dosisrespons voor CFA-toediening met behulp van deze maaltijdduurtest. De duur van de maaltijd meet nociceptieve reacties in het orofaciale gebied, maar detecteerde geen reactie van artritis in de knie (figuur 2).

In een tweede experiment heeft de maaltijdduur ook nociceptieve reacties gedetecteerd bij ratten met blootstelling aan pulp (figuur 3). Blootstelling aan pulp resulteerde in tandbederf en was een model voor tandpijn bij mensen42. Andere voedingspatronen, zoals voedselinname, maaltijdaantal en maaltijdgrootte, veranderen niet in zo'n grote mate of gedurende een even lange periode als de maaltijdduur, wat suggereert dat deze andere maaltijdpatronen niet zo gevoelig zijn voor de nociceptieve respons als maaltijdduur39. Naarmate de maaltijdduur aanzienlijk toeneemt, zijn er doorgaans niet-significante trends in het aantal maaltijden en de grootte van de maaltijd die ertoe leiden dat de voedselinname bijna normaal is, zodat het lichaamsgewicht van het behandelde dier gelijk is aan dat van de schijn- of controledieren.

Uit de gegevens in figuur 1 en eerdere gemiddelde en standaarddeviatiegegevens38-42 om een significant verschil te berekenen tussen behandelingsgroepen van ten minste 2 minuten met een vermogen van 80% (met behulp van ANOVA) zouden ongeveer 9 dieren/behandelingsgroepen nodig zijn.

Figure 1
Figuur 1. Schermopnamen van de Animal Monitor Software. Paneel 1A is het venster Configuratie dierenmonitor. Paneel 1B is het venster dat verschijnt wanneer het uitklapmenu bewerken is geselecteerd en Experiment in dit menu is gekozen. Paneel 1C is het venster dat de selectieve activering van bepaalde feedereenheden mogelijk maakt. Paneel 1D is het volgende venster dat verschijnt en de titel Animal Monitor heeft. Dit venster toont real-time berekening voor maaltijdparameters voor de actieve feedereenheden. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.

Figure 2
Figuur 2. De duur van de maaltijd werd aanzienlijk verlengd met 19 dagen bij mannelijke ratten met artritis temporomandibulaire gewrichten (TMJ). Voor de controlegroep kregen Sprague Dawley ratten een injectie van 50 L zoutoplossing in elke TMJ (SALINE/TMJ, n = 13). In de experimentele groep werd 250 g volledig Freunds adjuvans (CFA) geïnjecteerd in de TMJ (CFA/TMJ, n = 14) of knie (KNEE/CFA, n = 7). Maaltijdduurgegevens werden berekend voor één dag vóór injectie (0) en voor dagen 1-21 (1, 2, 3, enz.)na TMJ- of knieinjectie. Elk gewricht werd na de gedragstest door dissectie onderzocht om de injectieplaats te verifiëren. Waarden worden gegeven als het middel ± SEM. Tweerichtings ANOVA met herhaalde metingen met onafhankelijke variabelenbehandeling (zoutoplossing en CFA) en tijd en de afhankelijke variabele maaltijdduur werd in deze studies gebruikt. Een significant hoofdeffect werd waargenomen voor de behandeling met CFA, F(2, 31)=4,7, p<0,05. De gegevens werden verder geanalyseerd met behulp van Duncan's post hoc test. Voor a = p<0,05 werd een vergelijking gemaakt tussen de SALINE/TMJ-groep en de CFA/TMJ-groep. Voor b = p<0,05 werd een vergelijking gemaakt tussen de CFA/TMJ-groep en de CFA/KNEE-groep.

Figure 3
Figuur 3. Zes maxillaire kiezen van mannelijke Spraque Dawley ratten werden blootgesteld en de maaltijdduur werd gemeten gedurende 6 dagen na de operatie. Controleratten hadden geen pulpblootstellingsoperatie, maar kregen wel anesthesie toegediend. Tweeweg ANOVA met herhaalde metingen met behulp van de onafhankelijke variabelen van behandeling (controle, blootstelling) en tijd en de afhankelijke variabele maaltijdduur werd gebruikt om de maaltijdduurgegevens te analyseren. Een significant hoofdeffect werd waargenomen voor blootstelling aan pulp, F(1, 12)=66, P<0,001. De gegevens werden verder geanalyseerd met behulp van Duncan's post hoc test. Bij vergelijking van de controle met de rat die zijn kiezen heeft laten blootstellen * = p<0,05, ** = p<0,01. Betekent ± SEM. Vijf ratten zaten in elke behandelingsgroep.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

TMJ-patiënten met orofaciale pijn melden verhoogde pijn met een verhoogde kauwtijd, zodat de kauwcyclus langer wordt naarmate het individu langer op45,53-56heeft gekauwd . Onze gedragstest maakt vergelijkbare tests bij ratten en muizen mogelijk bij het meten van de maaltijdduur39. Een recente niet-gepubliceerde studie suggereerde dat von Frey filament testen een grotere gevoeligheid had dan maaltijdduurmetingen, wat een significante verandering voor een langere periode aantoont, maar von Frey filament testen kan een reflexresponscomponent hebben, terwijl de maaltijdduurmetingen verwerking per regio van het centrale zenuwstelsel vereisen. De gevoeligheid kan dus groter zijn bij von Frey-filamenttests, maar de respons kan gedeeltelijk een reflex weerspiegelen. Hoewel, behandeling met geneesmiddelen met centrale effecten wijzigen van de filament testresultaten suggereren dat de test weerspiegelt enkele aspecten van centrale pijnverwerking57.

Bij de maaltijdduurtest moet het totale aantal toegediende pellets dagelijks worden gecontroleerd. Een mannelijke rat zal meestal 400-800 van de 45 mg pellets innemen en een vrouwelijke rat zal 300-600 pellets innemen. In het geval dat de dagelijkse pelletwaarde lager is dan deze typische waarden, moet de experimenteerder de feedereenheden controleren, als de pelletdispenser 5 pellets laat vallen bij het verwijderen van een pellet uit de trog; de pelletsensor in de buurt van de pellettrechter (niet in de trog) kan stoffig zijn en moet worden gereinigd. Hoewel de dispenser 5 pellets laat vallen, geeft de computer aan dat er slechts één pellet is gevallen (wat het lage aantal geeft). Dus, of vijf of een pellet zich in de trog van de computer bevindt, registreert slechts één gebeurtenis. Na het reinigen van de sensor moet een enkele pellet worden afgegeven bij het verwijderen van een pellet uit de feederbak. Als alternatief kan men de sensor vervangen. Als de dagelijkse pelletwaarde hoger is dan deze typische waarden, kunnen de sensoren op de voerbak stoffig zijn en moeten ze worden gereinigd. Reinig de sensoren en controleer de volgende dag of het aantal gevallen pellets binnen het typische bereik viel.

Maaltijdduur is een gedragstest die kan worden beïnvloed door soortenverschillen. In een eerdere studie met muizen met TMJ artritis39 waren er stammen van muizen die de pellets zouden hamsteren. De muizen zouden de pellets uit de voederbak halen en de pellets in de hoek van de kooi en in de afvalpan laten vallen in plaats van de pellet op te eten. Vanwege het hamstergedrag zouden de maaltijdpatroonmetingen niet de snelheid weergeven waarmee de muis at en niet het niveau van mechanische hyperalgesie van de muizen met TMJ-artritis weerspiegelen. Een methode om dit hamstergedrag op te lossen was om de muizen in de voorbehandelingsfase te screenen. Uit eerdere studies zou ongeveer 40-70% van de muizen meer dan 5% van de totale ingenomen pellets hamsteren. Dit resulteerde in significante veranderingen in de maaltijdpatroongegevens. Om het hamsterprobleem te elimineren, werden muizen voorgeselecteerd, zodat ze minder dan 5% van hun pellets hamsterden. Er werden experimenten uitgevoerd met de vooraf geselecteerde dieren en het hamstergedrag werd gedurende het hele experiment gemonitord. Dieren die tijdens elk punt van het experiment meer dan 5% van hun totale voedselinname hamsterden, werden uit de resultaten verwijderd. Twee problemen met dit voorselectieproces waren één, het kost tijd om genoeg muizen vooraf te screenen om het aantal dieren te krijgen om het experiment te voltooien en ten tweede vereist het proces screening van veel dieren, waarvan de meerderheid niet zal worden gebruikt voor experimenten, wat resulteert in extra kosten.

Concluderend is de maaltijdduur een kwantitatieve maatregel die niet subjectief is voor de experimenteerder. Net als operant methoden is eten een gedrag dat corticale participatie vereist, maar eten is anders dan veel reflexmetingen, zoals krabben, von Frey-haren of warmte. Bij het meten van de maaltijdduur hoeft het dier niet voorafgaand aan het testen te worden getraind, noch geïmmobiliseerd of behandeld, wat stress en alternatief gedrag kan verergeren. Maaltijdduurmetingen zijn continu, dus testen vinden plaats in de donkere en lichte fase, in tegenstelling tot testen in de lichtfase wanneer het knaagdier normaal slaapt. Maaltijdduurmetingen kunnen dagen duren in tegenstelling tot andere methoden waarbij de test kort met specifieke tijdsintervallen wordt uitgevoerd. Deze voordelen maken de maaltijdduurmeting een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de mechanismen van nociceptie in het hoofdgebied.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Er valt niets te onthullen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Animal Monitor software Med Assoc. Inc SOF-710 East Fairfield, VT
Dustless Precision Pellets, Rodent, Grain-Based  Bio-Serv F0165 45 mg pellets, 50,000/box
Dustless Precision Pellets, Rodent, Grain-Based  Bio-Serv FO163 20 mg pellets
Complete Freund's Adjuvant Chondrex, Inc. 7001 No loger provides the 5 mg/ml concentration.  Can use CFA from other sources as long as the investigator consistently uses this source

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Khan, A., Hargreaves, K. M. Animal models of orofacial pain. Methods Mol. Biol. 617, 93-104 (2010).
  2. Fried, K., Sessle, B. J., Devor, M. The paradox of pain from tooth pulp: low-threshold #34;algoneurons#34;. Pain. 152, 2685-2689 (2011).
  3. Vos, B. P., Strassman, A. M., Maciewicz, R. J. Behavioral evidence of trigeminal neuropathic pain following chronic constriction injury to the rat's infraorbital nerve. J. Neurosci. 14, 2708-2723 (1994).
  4. Roveroni, R. C., Parada, C. A., Cecilia, M., Veiga, F. A., Tambeli, C. H. Development of a behavioral model of TMJ pain in rats: the TMJ formalin test. Pain. 94, 185-191 (2001).
  5. Botelho, A. P., Gameiro, G. H., Tuma, C. E., Marcondes, F. K., deArruda Veiga, M. C. The effects of acute restraint stress on nociceptive responses evoked by the injection of formalin into the temporomandibular joint of female rats. Stress. 13, 269-275 (2010).
  6. Fischer, L., Arthuri, M. T., Torres-Chavez, K. E., Tambeli, C. H. Contribution of endogenous opioids to gonadal hormones-induced temporomandibular joint antinociception. Behav. Neurosci. 123, 1129-1140 (2009).
  7. Multon, S., et al. Lack of estrogen increases pain in the trigeminal formalin model: a behavioural and immunocytochemical study of transgenic ArKO mice. Pain. 114, 257-265 (2005).
  8. Nag, S., Mokha, S. S. Testosterone is essential for alpha(2)-adrenoceptor-induced antinociception in the trigeminal region of the male rat. Neurosci. Lett. 467, 48-52 (2009).
  9. Cairns, B. E., Sim, Y., Bereiter, D. A., Sessle, B. J., Hu, J. W. Influence of sex on reflex jaw muscle activity evoked from the rat temporomandibular joint. Brain Res. 957, 338-344 (2002).
  10. Schutz, T. C., Andersen, M. L., Silva, A., Tufik, S. Distinct gender-related sleep pattern in an acute model of TMJ pain. J. Dent. Res. 88, 471-476 (2009).
  11. Chattipakorn, S. C., Sigurdsson, A., Light, A. R., Narhi, M., Maixner, W. Trigeminal c-Fos expression and behavioral responses to pulpal inflammation in ferrets. Pain. 99, 61-69 (2002).
  12. Roveroni, R. C., Parada, C. A., Cecilia, M., Veiga, F. A., Tambeli, C. H. Development of a behavioral model of TMJ pain in rats: the TMJ formalin test. Pain. 94, 185-191 (2001).
  13. Chidiac, J. J., et al. Nociceptive behaviour induced by dental application of irritants to rat incisors: a new model for tooth inflammatory pain. Eur. J. Pain. 6, 55-67 (2002).
  14. Chudler, E. H., Byers, M. R. Behavioural responses following tooth injury in rats. Arch. Oral Biol. 50, 333-340 (2005).
  15. Suarez-Roca, H., Quintero, L., Arcaya, J. L., Maixner, W., Rao, S. G. Stress-induced muscle and cutaneous hyperalgesia: differential effect of milnacipran. Physiol. Behav. 88, 82-87 (2006).
  16. Quintero, L., et al. Repeated swim stress increases pain-induced expression of c-Fos in the rat lumbar cord. Brain Res. 965, 259-268 (2003).
  17. Bodnar, R. J., Kordower, J. H., Wallace, M. M., Tamir, H. Stress and morphine analgesia: alterations following p-chlorophenylalanine. Pharmacol. Biochem. Behav. 14, 645-651 (1981).
  18. Von, K. M., Dworkin, S. F., Le, R. L., Kruger, A. An epidemiologic comparison of pain complaints. Pain. 32, 173-183 (1988).
  19. Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nat. Methods. 7, 447-449 (2010).
  20. Yamazaki, Y., Ren, K., Shimada, M., Iwata, K. Modulation of paratrigeminal nociceptive neurons following temporomandibular joint inflammation in rats. Exp. Neurol. 214, 209-218 (2008).
  21. Liverman, C. S., Brown, J. W., Sandhir, R., McCarson, K. E., Berman, N. E. Role of the oestrogen receptors GPR30 and ERalpha in peripheral sensitization: relevance to trigeminal pain disorders in women. Cephalalgia. 29, 729-741 (2009).
  22. Liverman, C. S., et al. Oestrogen increases nociception through ERK activation in the trigeminal ganglion: evidence for a peripheral mechanism of allodynia. Cephalalgia. 29, 520-531 (2009).
  23. Mason, P., Strassman, A., Maciewicz, R. Is the jaw-opening reflex a valid model of pain. Brain Res. 357, 137-146 (1985).
  24. Rajaona, J., Dallel, R., Woda, A. Is electrical stimulation of the rat incisor an appropriate experimental nociceptive stimulus. Exp. Neurol. 93, 291-299 (1986).
  25. Sunakawa, M., Chiang, C. Y., Sessle, B. J., Hu, J. W. Jaw electromyographic activity induced by the application of algesic chemicals to the rat tooth pulp. Pain. 80, 493-501 (1999).
  26. Boucher, Y., Pollin, B., Azerad, J. Microinfusions of excitatory amino acid antagonists into the trigeminal sensory complex antagonize the jaw opening reflex in freely moving rats. Brain Res. 614, 155-163 (1993).
  27. Khan, J., et al. Bite force and pattern measurements for dental pain assessment in the rat. Neurosci. Lett. 447, 175-178 (2008).
  28. Foong, F. W., Satoh, M., Takagi, H. A newly devised reliable method for evaluating analgesic potencies of drugs on trigeminal pain. J. Pharmacol. Methods. 7, 271-278 (1982).
  29. Khan, A. A., et al. Measurement of mechanical allodynia and local anesthetic efficacy in patients with irreversible pulpitis and acute periradicular periodontitis. J. Endod. 33, 796-799 (2007).
  30. Khan, A. A., et al. The development of a diagnostic instrument for the measurement of mechanical allodynia. J. Endod. 33, 663-666 (2007).
  31. Khan, J., et al. Bite force and pattern measurements for dental pain assessment in the rat. Neurosci. Lett. 447, 175-178 (2008).
  32. Neubert, J. K., et al. Use of a novel thermal operant behavioral assay for characterization of orofacial pain sensitivity. Pain. 116, 386-395 (2005).
  33. Neubert, J. K., et al. Differentiation between capsaicin-induced allodynia and hyperalgesia using a thermal operant assay. Behav. Brain Res. 170, 308-315 (2006).
  34. Neubert, J. K., et al. Characterization of mouse orofacial pain and the effects of lesioning TRPV1-expressing neurons on operant behavior. Mol. Pain. 4, 43 (2008).
  35. Rossi, H. L., Vierck, C. J., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Characterization of cold sensitivity and thermal preference using an operant orofacial assay. Mol. Pain. 2 (37), (2006).
  36. Nolan, T. A., Hester, J., Bokrand-Donatelli, Y., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Adaptation of a novel operant orofacial testing system to characterize both mechanical and thermal pain. Behav. Brain. Res. , (2010).
  37. Dolan, J. C., Lam, D. K., Achdjian, S. H., Schmidt, B. L. The dolognawmeter: a novel instrument and assay to quantify nociception in rodent models of orofacial pain. J. Neurosci. Methods. 187, 207-215 (2010).
  38. Kerins, C., Carlson, D., McIntosh, J., Bellinger, L. A role for cyclooxygenase II inhibitors in modulating temporomandibular joint inflammation from a meal pattern analysis perspective. J. Oral Maxillofac. Surg. 62, 989-995 (2004).
  39. Kramer, P. R., Kerins, C. A., Schneiderman, E., Bellinger, L. L. Measuring persistent temporomandibular joint nociception in rats and two mice strains. Physiol. Behav. 99, 669-678 (2010).
  40. Bellinger, L. L., et al. Capsaicin sensitive neurons role in the inflamed TMJ acute nociceptive response of female and male rats. Physiol. Behav. 90, 782-789 (2007).
  41. Kerins, C. A., Spears, R., Bellinger, L. L., Hutchins, B. The prospective use of COX-2 inhibitors for the treatment of temporomandibular joint inflammatory disorders. Int. J. Immunopathol. Pharmacol. 16, 1-9 (2003).
  42. Kramer, P. R., He, J., Puri, J., Bellinger, L. L. A Non-invasive Model for Measuring Nociception after Tooth Pulp Exposure. J. Dent. Res. 91, 883-887 (2012).
  43. Kramer, P. R., Bellinger, L. L. Reduced GABA receptor alpha6 expression in the trigeminal ganglion enhanced myofascial nociceptive response. Neuroscience. 245C, 1-11 (2013).
  44. Hansdottir, R., Bakke, M. Joint tenderness, jaw opening, chewing velocity, and bite force in patients with temporomandibular joint pain and matched healthy control subjects. J. Orofac. Pain. 18, 108-113 (2004).
  45. Bakke, M., Hansdottir, R. Mandibular function in patients with temporomandibular joint pain: a 3-year follow-up. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. Endod. 106, 227-234 (2008).
  46. Pereira, L. J., Steenks, M. H., de, W. A., Speksnijder, C. M., van Der, B. A. Masticatory function in subacute TMD patients before and after treatment. J. Oral Rehabil. 36, 391-402 (2009).
  47. Sternberg, W. F., Wachterman, M. W. Ch. 7 Sex, Gender and Pain. Progress in pain research and management. Fillingim, R. B. 17, 71-88 (2000).
  48. Castonguay, T. W., Kaiser, L. L., Stern, J. S. Meal pattern analysis: artifacts, assumptions and implications. Brain Res. Bull. 17, 439-443 (1986).
  49. Kerins, C. A., et al. Specificity of meal pattern analysis as an animal model of dermining temporomandibular joint inflammation/pain. Int. J. Oral Maxiollofac. Surg. 34, 425-431 (2005).
  50. Guan, G., Kerins, C. C., Bellinger, L. L., Kramer, P. R. Estrogenic effect on swelling and monocytic receptor expression in an arthritic temporomandibular joint model. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 97, 241-250 (2005).
  51. Kramer, P. R., Bellinger, L. L. The effects of cycling levels of 17β-estradiol and progesterone on the magnitude of temporomandibular joint-induced nociception. Endocrinology. 150, 3680-3689 (2009).
  52. Kerins, C. A., Carlson, D. S., McIntosh, J. E., Bellinger, L. L. Meal pattern changes associated with temporomandibular joint inflammation/pain in rats; analgesic effects. Pharmacol. Biochem. Behav. 75, 181-189 (2003).
  53. Gavish, A., et al. Experimental chewing in myofascial pain patients. J. Orofac. Pain. 16, 22-28 (2002).
  54. Karibe, H., Goddard, G., Gear, R. W. Sex differences in masticatory muscle pain after chewing. J. Dent. Res. 82, 112-116 (2003).
  55. Stegenga, B., de Bont, L. G., Boering, G. Temporomandibular joint pain assessment. J. Orofac. Pain. 7, 23-37 (1993).
  56. Dao, T. T., Lund, J. P., Lavigne, G. J. Pain responses to experimental chewing in myofascial pain patients. J. Dent. Res. 73, 1163-1167 (1994).
  57. Guo, W., et al. Long lasting pain hypersensitivity following ligation of the tendon of the masseter muscle in rats: a model of myogenic orofacial. 6, 40 (2010).

Tags

Gedrag Probleem 83 Pijn rat nociceptie myofaciale orofaciale tand temporomandibulaire gewricht (TMJ)
Maaltijdduur als maat voor orofaciale nociceptieve reacties bij knaagdieren
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kramer, P. R., Bellinger, L. L. Meal … More

Kramer, P. R., Bellinger, L. L. Meal Duration as a Measure of Orofacial Nociceptive Responses in Rodents. J. Vis. Exp. (83), e50745, doi:10.3791/50745 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter