Automatiseret ganganalyse hos mus med kronisk konstriktion skade
Summary
Den præcise vurdering af smerter reaktion i en neuropatisk dyremodel er kritisk at undersøge Patofysiologi af smerte sygdomme og udvikle nye analgetika. Vi præsenterer en følsom og objektiv metode til at bestemme den sensoriske funktion af gnaver hind pote af en automatiseret gangart analysesystem.
Abstract
Von Frey test er en klassisk metode, der har været meget anvendt til at undersøge den sensoriske funktion af neuropatiske smerter dyr. Det har dog nogle ulemper såsom subjektive data og kravet om en dygtige, erfarne eksperimentator. Til dato, en række ændringer har forbedret metoden von Frey, men det har stadig et par begrænsninger. Nylige rapporter har antydet, at ganganalyse producerer mere præcise og objektive data fra neuropatiske dyrene. Denne protokol demonstrerer, hvordan til at udføre automatiseret gangart analyse for at bestemme graden af neuropatisk smerte i mus. Efter flere dages akklimatisering, fik musene lov at gå frit på glas gulvet til at belyse fodspor. Derefter, kvantificering af fodspor og gangart blev udført gennem videoklip med automatisk analyse af forskellige omvandrende parametre, såsom område pote print, swing tid, vinkel på pote, osv.
Det vigtigste formål med denne undersøgelse er at beskrive for automatiseret gangart analyse og kortvarigt sammenligne det med data fra den klassiske sensoriske test ved hjælp af von Frey glødetråd.
Introduction
Patologiske forandringer af nervesystemet induceret af traume, metabolisk dysfunktion, betændelse, infektion, iskæmi, eller autoimmun sygdom resultere lejlighedsvis i neuropatiske smerter, som er defineret som en smerte, der opstår som en direkte konsekvens af en læsion eller sygdom påvirker somatosensoriske system1. Neuropatiske smerter er normalt uudholdelig og desværre konventionelle analgetika generelt producere ikke tilstrækkelig smertelindring2. Et væsentligt træk ved neuropatiske smerter indeholder spontan og stimulation-fremkaldt (dvs., allodyni og hyperalgesia) smerter. Allodyni er en nociceptive respons, der opstår normalt ikke-smertefulde stimuli, såsom let berøring eller varme stimulation. Hyperalgesia angiver en øget smerte svar til skadelige mekaniske og/eller termisk stimuli3. Selv om disse to symptomer både kritisk forringe patientens livskvalitet, er mekanisk allodyni fremkaldt af blid taktil stimulation den mest skærpende symptom fordi blød kontakt er svært at undgå i hverdagen.
At undersøge de underliggende mekanisme og nye analgetika til behandling af neuropatiske smerter, den præcise måling af smerter reaktion er afgørende. Talrige neuropatiske smerter dyremodeller har udviklet nociceptive svar på hind paw område på grund af sin høje tilgængelighed4,5,6,7. Således, de fleste smerter reaktion vurderinger har udført på bagben pote plantar eller dorsale overflade ved at anvende mekaniske stimuli ved hjælp af særlige instrumenter, som von Frey filamenter. En af de hyppigst anvendte metode er op og ned metode beskrevet af Dixon8 og de senere ændrede versioner9,10. Dog meget dygtige, erfarne eksperimentatorer er forpligtet til at udføre von Frey test og resultaterne kan være subjektive.
Automatiseret gangart analysesystem kan undersøge neurologiske og neuromuskulære lidelser ved at måle forskellige parametre af at gå i frit flytte gnavere. I en række nerve skade dyremodeller, kan graden af nociception og den antinociceptive virkning af flere behandlinger vurderes uden at tilføje en smerte stimulation11,12,13, 14. denne analysesystem kan registrere statiske og dynamiske gangart parametre, såsom: paw udskriftsområde (arealet af den komplette pote print, at kontakt med gulvet), paw intensitet (den gennemsnitlige intensitet af området kontakte pote), skridtlængde længden ( afstanden mellem successive placeringer af den samme pote), holdning fase (varighed af jorden kontakt for en enkelt bagben pote), skridt sekvens (den rækkefølge, hvori de fire paws er placeret på gulvet), swing (varighed af swing fase) og swing speed (beregnet fra skridtlængde længde og svinge varighed og udtrykt som pixel pr. sekund). Dette papir viser brug en analysesystem og giver en kort sammenligning af data med von Frey test ved hjælp af kronisk konstriktion skade (CCI) neuropatiske mus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Måling af mekanisk allodyni ved hjælp af von Frey filamenter er i øjeblikket mest udbredte metode i smerte dyremodeller for at demonstrere taktile overfølsomhed. Som dyremodeller for neuropatiske smerter har fortsat skal udvikles, har metode for vurdering for sensorisk funktion været også forbedret8,9,10,15. I disse rapporter, er det blevet foreslået, disse ændringer kan give en mere pr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne forskning blev støttet af Chungnam National University, Korea Institut for orientalsk medicin (KIOM) og et tilskud af Korea sundhed teknologi R & D projekt gennem den Korea sundhed industri udvikling Institute (KHIDI), finansieret af Ministeriet for sundhed & Velfærd, Republikken Korea (giver nummer: HI15C0007).
Materials
| 0.9% Saline | JW Pharmaceutical | N/A | Vehicle for drugs |
| 1ml syringe | BD Plastipak | 300013 | Injecting device |
| 2, 2, 2-tribromoethanol (97% purity) | Sigma | T48402 | Anesthetic |
| 2-methyl-2-buthanol (99% purity) | Sigma | 152463 | Solvent for 2, 2, 2-tribromoethanol |
| Catwalk Automated gait analysis system | Noldus | N/A | Automatic analysis software of aniaml gait |
| Chromic catgut (4-0 thickness) | AILEE | C442 | Ligature to make chronic constriction injury on the sciatic nerve |
| Gabapentin | Sigma | Y0001280 | Analgeisc, Used as a positive control drug in this study |
| Graefe Forceps | F.S.T | 11051-10 | Surgical instrument |
| Heating Pad | DAESHIN ELECTRONICS | M-303AT | Regulation of body temperature |
| ICR Mouse | Samtaco | N/A | Experimental animal |
| Mersilk (3-0 thickness) | ETHICON | W598H | Suture material for surgical closure of skin |
| Micro-Mosquito | F.S.T | 13010-12 | Surgical instrument |
| Micro-scissors | F.S.T | 14090-09 | Surgical instrument |
| Needle holder | F.S.T | 12002-12 | Surgical instrument |
| Povidone Iodine | Firson | N/A | Disinfectant to prevent infection after surgery |
| Scalpel blade | F.S.T | 10010-00 (#10) | Surgical instrument to make an incision |
| Scalpel handle | F.S.T | 10003-12 (#3) | Surgical instrument to make an incision |
| Von-Frey filaments | North Coast | NC12775-99 | Measurement device to test sensory function for mechanical stimulation |
References
- Loeser, J. D., Treede, R. D. The Kyoto protocol of IASP Basic Pain Terminology. Pain. 137 (3), 473-477 (2008).
- Colloca, L., et al. Neuropathic pain. Nat Rev Dis Primers. 3, 17002 (2017).
- Vranken, J. H. Mechanisms and treatment of neuropathic pain. Cent Nerv Syst Agents Med Chem. 9 (1), 71-78 (2009).
- DeLeo, J. A., et al. Characterization of a neuropathic pain model: sciatic cryoneurolysis in the rat. Pain. 56 (1), 9-16 (1994).
- Kim, S. H., Chung, J. M. An experimental model for peripheral neuropathy produced by segmental spinal nerve ligation in the rat. Pain. 50 (3), 355-363 (1992).
- Seltzer, Z., Dubner, R., Shir, Y. A novel behavioral model of neuropathic pain disorders produced in rats by partial sciatic nerve injury. Pain. 43 (2), 205-218 (1990).
- Bennett, G. J., Xie, Y. K. A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man. Pain. 33 (1), 87-107 (1988).
- Dixon, W. J. Efficient analysis of experimental observations. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 20, 441-462 (1980).
- Bonin, R. P., Bories, C., De Koninck, Y. A simplified up-down method (SUDO) for measuring mechanical nociception in rodents using von Frey filaments. Mol Pain. 10, 26 (2014).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. J Neurosci Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Chen, H., Du, J., Zhang, Y., Barnes, K., Jia, X. Establishing a Reliable Gait Evaluation Method for Rodent Studies. J Neurosci Methods. , (2017).
- Kang, D. W., et al. Antinociceptive Profile of Levo-tetrahydropalmatine in Acute and Chronic Pain Mice Models: Role of spinal sigma-1 receptor. Sci Rep. 6, 37850 (2016).
- Huehnchen, P., Boehmerle, W., Endres, M. Assessment of paclitaxel induced sensory polyneuropathy with "Catwalk" automated gait analysis in mice. PLoS One. 8 (10), e76772 (2013).
- Vrinten, D. H., Hamers, F. F. ‘CatWalk’ automated quantitative gait analysis as a novel method to assess mechanical allodynia in the rat; a comparison with von Frey testing. Pain. 102 (1-2), 203-209 (2003).
- Martinov, T., Mack, M., Sykes, A., Chatterjea, D. Measuring changes in tactile sensitivity in the hind paw of mice using an electronic von Frey apparatus. J Vis Exp. (82), e51212 (2013).
- Ferland, C. E., Laverty, S., Beaudry, F., Vachon, P. Gait analysis and pain response of two rodent models of osteoarthritis. Pharmacol Biochem Behav. 97 (3), 603-610 (2011).
- Mogil, J. S., et al. Hypolocomotion, asymmetrically directed behaviors (licking, lifting, flinching, and shaking) and dynamic weight bearing (gait) changes are not measures of neuropathic pain in mice. Mol Pain. 6, 34 (2010).
- Ferreira-Gomes, J., Adaes, S., Castro-Lopes, J. M. Assessment of movement-evoked pain in osteoarthritis by the knee-bend and CatWalk tests: a clinically relevant study. J Pain. 9 (10), 945-954 (2008).
