Automatisert Gait analyse i mus med kronisk innsnevring skade
Summary
Nøyaktig vurdering av smerte respons i en nevropatisk dyremodell er avgjørende å undersøke i Patofysiologien ved smerte sykdommer og utvikle nye smertestillende. Vi presenterer en følsom og objektive metode for å bestemme sensorisk funksjonen av gnagere hind pote av et automatisert gangart analysesystem.
Abstract
Von Frey testen er en klassisk metode som har vært mye brukt til å undersøke funksjonen sensoriske nevropatisk smerte dyr. Men har det noen ulemper som subjektive data og kravet om en dyktig og erfaren eksperimentator. Hittil har en rekke endringer forbedret metoden von Frey, men fortsatt har noen begrensninger. Nylige rapporter har antydet at gait analyse produserer mer nøyaktig og objektive data fra nevropatisk dyrene. Denne protokollen demonstrerer hvordan å utføre automatiserte gait analyse for å fastslå graden av nevropatisk smerte i mus. Etter flere dager av acclimation, fikk mus lov å gå fritt på glassgulvet å belyse fotavtrykk. Deretter kvantifisering av fotavtrykk og gangart ble utført gjennom videoklipp med automatisk analyse av ulike gangavstand parametere, for eksempel område av paw print, swing tid, vinkelen på labben, etc.
Hovedformålet med denne studien er å beskrive metodikk automatisert gait analyse og kort sammenligne den med data fra klassisk sensoriske testen bruker von Frey filament.
Introduction
Patologiske forandringer av nervesystemet indusert av traumer, metabolske dysfunksjon, betennelse, infeksjon, iskemi, eller autoimmune sykdommer noen ganger føre til nevropatisk smerte, som er definert som en smerte som oppstår som en direkte konsekvens av en lesjon eller sykdom påvirker somatosensory system1. Dessverre konvensjonelle analgetika vanligvis produserer ikke tilstrekkelig smerte lindring2nevropatisk smerte er vanligvis uutholdelig. En viktig funksjon i nevropatisk smerte inneholder spontan og stimulering-utløste (dvs., allodynia og hyperalgesia) smerter. Allodynia er et nociceptive svar som oppstår vanligvis ikke-smertefulle stimuli, som lett berøring eller varm stimulering. Hyperalgesia angir et forbedret smerte svar til skadelige mekanisk og/eller termisk stimuli3. Selv om disse to symptomer både kritisk svekke pasientens livskvalitet, er mekanisk allodynia fremkalt av mild taktil stimulering mest skjerpende symptomet fordi myk kontakt er vanskelig å unngå i hverdagen.
Undersøke den underliggende mekanismen og nye smertestillende for behandling av nevropatisk smerte, nøyaktig måling av smerte svaret er viktig. Mange nevropatisk smerte dyremodeller har utviklet nociceptive svar på hind pote området på grunn av dens høy tilgjengelighet4,5,6,7. Dermed har mest smerte svar vurderinger blitt utført på plantar eller dorsal overflaten av bakben labben ved å bruke mekaniske stimuli spesielle instrumenter, som von Frey filamenter. En av de mest brukte metoden er opp ned beskrevet av Dixon8 og senere endret versjoner9,10. Men veldig dyktig, erfarne forskere kreves for å utføre von Frey testen og resultatene kan være subjektiv.
Automatisert gangart analyse systemet kan undersøke nevrologiske og nevromuskulære lidelser ved å måle ulike parametere gange i fritt flytte gnagere. I en rekke nerve skade dyr modeller, kan graden av nociception og antinociceptive effekten av flere behandlinger vurderes uten å legge en smerte stimulering11,12,13, 14. denne analysesystem finner statisk og dynamisk gangart parametere, som: pote utskriftsområde (området fullstendig paw print som kontakter med gulvet), pote intensitet (gjennomsnittlig intensiteten av kontakte pote området), skjærende lengden (den avstanden mellom etterfølgende plasseringer av det likt poten), holdning fase (varigheten av bakken kontakt for en enkelt bakben pote), trinnet sekvens (rekkefølgen som fire paws er plassert på gulvet), svinge (varigheten swing) og swing hastighet (beregnet fra stride lengde og svinge varighet og uttrykkes som piksler per sekund). Dette dokumentet demonstrerer bruken en analysesystem og gir en kort sammenligning av data med von Frey test med kronisk innsnevring skade (CCI) nevropatisk mus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Måling av mekaniske allodynia ved hjelp av von Frey filamenter er foreløpig mest brukte metoden i smerte dyremodeller for å demonstrere taktile overfølsomhet. Som dyr modeller for nevropatisk smerte har fortsatt å bli utviklet, er metodikk vurdering for sensorisk funksjonen også forbedret8,9,10,15. I disse rapportene, har det blitt foreslått disse endringene kan gi en mer nøyaktig, rask…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne forskningen ble støttet av Chungnam National University, Korea Institute av orientalsk medisin (KIOM) og stipend til Korea helse teknologi R & D prosjektet gjennom den Korea helse industri Development Institute (KHIDI), finansiert av Helsedepartementet & Velferd, Sør-Korea (gi 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).
