Summary
通常，小鼠颈部注射模型用于评估尿原引起的划伤行为。然而，该模型只提供有关瘙痒的信息，而不是疼痛的信息。在这里，在小鼠中引入了脸颊注射模型，可用于同时测量疼痛和瘙痒相关行为。
Abstract
1941年，罗斯曼将Itch定义为"一种令人不快的皮质感觉，激起抓伤的欲望"。在小鼠模型中，划痕通常被计算在内，以评估由普瑞氏引起瘙痒。然而，以前的报告已经表明，在小鼠颈部注射模型中，腹痛物质也会诱发抓伤行为，这是用于刮伤行为的最常见测试。这一发现使得研究小鼠瘙痒变得困难。 相反，在一些颈部注射实验中，辣椒素，一种常见的阿尔戈根，减少了划伤行为。因此，疼痛对抓伤行为的影响仍不清楚。因此，有必要开发一种方法，同时使用行为测试调查瘙痒和疼痛感觉。在这里，介绍了一个脸颊注射模型，可用于同时测量疼痛和瘙痒相关行为。在此模型中，普瑞氏体诱导刮擦行为，而白化物质则诱导擦拭行为。使用这个模型，脂磷酸盐酸（LPA），一种在瘙痒的胆囊静症患者中发现的瘙痒调剂，被证明只诱导瘙痒，但不引起疼痛。然而，在小鼠模型中，LPA被报道为普瑞氏原和阿尔戈根。对小鼠脸颊注射模型中LPA效应的调查显示，LPA只引起刮伤，而不引起擦拭行为。这表明LPA在小鼠和人类中同样具有prurigen的作用，并证明了脸颊注射模型对瘙痒研究的效用。
Introduction
瘙痒最初被描述为一种感觉，诱导刮伤行为，从皮肤表面去除有害物质。然而，瘙痒一直是治疗由许多疾病引起的不愉快的感觉的焦点，如特应性皮炎，神经性病变，和胆汁症1。在这些情况下，瘙痒是一种严重的令人不快的感觉，类似于疼痛。因此，瘙痒是一个重要的研究目标。抓伤行为是动物实验中瘙痒的主要指标，通过在小鼠的颈部2、3中注射普瑞氏体，可以诱发刮伤行为。然而，先前的研究表明，辣椒素，一种阿尔戈根，也诱导刮伤行为在颈部注射模型4，使很难区分瘙痒从疼痛在这个模型中。 与此相反，在颈部注射模型中，辣椒素减少了刮伤行为，表明疼痛对刮伤行为的影响是复杂的，取决于实验条件。 因此，同时测量疼痛和瘙痒相关行为将有助于精确分析普瑞氏体和阿尔戈根。史蒂文G.Shimada和RobertH.LaMotte通过将注射部位从颈部改为脸颊4，成功地同时测量了疼痛和瘙痒相关行为。在脸颊注射模型中，辣椒素诱导擦拭，但不刮擦行为，而组胺，一种尿原，只诱发刮擦行为。因此，该模型能够独立评估瘙痒和疼痛，使脸颊注射成为瘙痒研究的有用模型。当试图确定测试物质是否为尿原和/或阿尔戈根时，此模型提供比颈部注射模型更多的信息。本文介绍了一种用于进行脸颊注射和计数刮伤或擦拭发作的实用方法，并说明了该方法在评估由裂化磷酸 （LPA） 引起的刮擦行为的效用。
Protocol
所有涉及动物护理和使用的程序都经国家自然科学研究所动物护理和使用委员会（16A074）批准，并按照国家研究所的指导方针进行。生理学。
注：史蒂文·希马达和罗伯特·拉莫特4报告了最初的协议，本报告对这些方法进行了几项修改，包括增加了一个防止动物相互看见的屏幕，没有镜像，每次记录的小鼠数量、小鼠应变、笼大小和录制时间。
1. 清爽注射模型
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实验准备
- 笼
- 在摄像机下设置四个保持架，如图1所示。设置屏幕以防止鼠标看到对方。将每只老鼠放入每个笼子，并设置一个丙烯酸盖，以防止老鼠逃跑。请注意，应在温度、湿度和声音可控的环境中进行录像。
注：如果保持架足够高，也可以记录行为，而不盖盖子。
- 在摄像机下设置四个保持架，如图1所示。设置屏幕以防止鼠标看到对方。将每只老鼠放入每个笼子，并设置一个丙烯酸盖，以防止老鼠逃跑。请注意，应在温度、湿度和声音可控的环境中进行录像。
- 针头和注射器
- 使用 29 G 或 30 G 针头连接到 0.5 mL 注射器，用于注射测试物质。如果测试物质溶液是高粘性，则需要更大的针头。但是，请注意，大针会带来额外的物理副作用。
注：可以使用用聚乙烯管连接到注射器的针头。
- 使用 29 G 或 30 G 针头连接到 0.5 mL 注射器，用于注射测试物质。如果测试物质溶液是高粘性，则需要更大的针头。但是，请注意，大针会带来额外的物理副作用。
- 摄像机
- 使用具有足够大帧速率（30-60 帧/秒）且分辨率相对较高的摄像机来测量刮伤和擦拭行为。
- 视频分析软件
- 使用视频编辑软件进行视频播放和分析。请注意，需要快进模式和逐帧播放模式才能进行精确分析。
- 笼
图1：摄像机和笼子设置。四个丙烯酸笼，带丙烯酸盖，以防止老鼠逃跑，并使用屏幕防止传染性瘙痒。请点击此处查看此图的较大版本。
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注射和录制
- 在实验前一天，用剪发器在老鼠的脸颊上剪毛（电影1）。剃须前，不要限制小鼠。
注：CD-1或C57BL/6小鼠主要用于本型号4，5。在本文中，使用雄性6-12周大的C57BL/6N小鼠。请注意，对化学物质的敏感性在小鼠菌株3、6、7之间可能不同。 - 剃须后一天，将鼠标移到记录保持架 1 小时，使其适应录制条件。如果使用局部应用，请在此适应期间应用它。
注：在本报告中，在记录前30分钟，在盐碱中局部施用盐中的盐二苯氢胺盐的10 μL为2%（w/v）。 - 在保持架上方设置摄像机，并在测试物质注射前开始视频录制。在清醒条件下，将测试物质的10μL溶液以贸易方式注入被切过的脸颊（电影2）。注射后，将鼠标返回到记录保持架。
注：在本报告中，使用50μg/10 μL组胺、40微克/10μL辣椒素或车辆（7%补间80分盐）作为测试物质。 - 关闭保持架的盖子，继续录制 30 分钟。
注：总记录时间取决于实验条件。
- 在实验前一天，用剪发器在老鼠的脸颊上剪毛（电影1）。剃须前，不要限制小鼠。
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行为分析
- 分别计算划痕和擦拭行为。老鼠抬起一条后腿朝脸颊，在一或几秒钟内抓了几次，然后把腿放下。这一系列动作被计为一次刮伤回合。不应计算其他领域的划痕。小鼠使用单个前腿进行擦拭，两个前腿用于梳理。这些行动应当加以区分。只有擦拭行为才算作与疼痛相关的行为。
注：每个动作都显示在图2，电影3，电影4和电影5。
- 分别计算划痕和擦拭行为。老鼠抬起一条后腿朝脸颊，在一或几秒钟内抓了几次，然后把腿放下。这一系列动作被计为一次刮伤回合。不应计算其他领域的划痕。小鼠使用单个前腿进行擦拭，两个前腿用于梳理。这些行动应当加以区分。只有擦拭行为才算作与疼痛相关的行为。
图2：记录期间的典型鼠标活动。面板 A-C 是表示右前腿（A） 的擦除行为的插图，右后腿（B）的抓伤行为，以及两个前腿（C） 的修饰行为。老鼠抬起一条后腿朝脸颊，在一或几秒钟内抓了几次，然后把腿放下。这一系列动作被计为一次刮伤回合。不应计算其他领域的划痕。小鼠使用单个前腿进行擦拭，两个前腿用于梳理。这些行动应当加以区分。只有擦拭行为才算作与疼痛相关的行为。请点击此处查看此图的较大版本。
2. 颈部注射模型
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注射和录制
- 在实验前一天，在大约5%的离法胶吸入2-3分钟后，用剪发器将小鼠颈部的毛皮剪过2-3分钟。
- 剃须后一天，将鼠标移到记录保持架 1 小时，使其适应录制条件。
- 将摄像机设置在保持架上方（图1），并在测试物质注射前开始录像。在清醒条件下，将测试物质的10μL溶液在注上，注入被检查的颈部。注射后，将鼠标返回到记录保持架。
注：在本文中，50 μg/10 μL 组胺、10 μg/10 μL 或 40 μg/10 μL 辣椒素或车辆 （7% 补间 80 种盐水） 用作测试物质。 - 关闭保持架的盖子，继续录制 30 分钟。
注：总记录时间取决于实验条件。
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行为分析
- 计算划痕回合行为。老鼠抬起一条后腿朝颈部，在一或几秒钟内刮了几次，然后把腿放下。这一系列动作被计为一次刮伤回合。不应计算其他领域的划痕。
注：刮伤的动作类似于脸颊注射模型，只不过刮伤的位置转移到颈部。
- 计算划痕回合行为。老鼠抬起一条后腿朝颈部，在一或几秒钟内刮了几次，然后把腿放下。这一系列动作被计为一次刮伤回合。不应计算其他领域的划痕。
Representative Results
在颈部注射模型中，组胺诱发强烈的刮伤行为（图3）。车辆（7%补间80分盐水）也诱发刮伤行为。以前的一份报告显示，洗涤剂诱导瘙痒由组胺生产从角蛋白细胞8。补间80可能通过类似的机制引起瘙痒，而辣椒素减少车辆引起的刮伤行为，与之前的报告4相反。鼠标应变差异可能是造成这些不同结果的原因。这些发现表明疼痛对抓伤行为的影响是复杂的。因此，同时测量疼痛和瘙痒相关行为可以精确分析普瑞氏体和阿尔戈根。在脸颊注射模型中，辣椒素没有诱发刮伤行为，只诱导擦拭行为，这被认为与疼痛9，10，11有关（图4）。辣椒素注射也增加了梳妆行为（未显示数据）。注射到脸颊后，组胺主要诱发抓伤行为，擦拭行为较弱。应用抗组胺试剂二苯胺，抑制划伤。结果表明，组胺引起的抓伤行为是由组胺对组胺受体的作用引起的。例如，显示了脸颊注射模型中LPA的影响（图5）。LPA是一种瘙痒的中介物，存在于瘙痒的胆囊患者中。然而，在小鼠模型中，LPA被报告为普瑞托根和阿尔戈根12，13，14，15。因此，在面颊注射模型中研究了LPA的效果，结果表明LPA诱导刮伤，但不擦拭行为。这表明LPA是一种尿原，但不是阿尔戈根，在小鼠中类似于它在人类身上的效果。
图3：组胺和辣椒素在颈部注射模型中的影响.（A）注射车辆引起的刮伤行为（盐水7%补间80分，开方），组胺（每位50微克/10μL，填充圆圈）或辣椒素（10 μg/10 μL 每个位点，开放三角形;每位40微克/10μL，填充三角形）入颈部每5分钟评估一次，共30分钟。 （B） 对面板 A. [P < 0.01] 面板中刮伤行为的定量分析，ANOVA 随后为 Bonferroni校正。数据显示为平均值 = SEM （n = 6-8）。请点击此处查看此图的较大版本。
图4：面颊注射模型中的尿原和阿尔戈根效应。将车辆（盐水中7%补间80，开方）、组胺（每位50微克/10μL，填充圆圈）或辣椒素（每位40微克/10μL，填充三角形）注射到小鼠右脸颊引起） -A）和刮伤 （B） 行为每 5 分钟评估一次，总计 30 分钟。在组胺注射前30分钟（每组50微克/10微克）前，以10μL为2%（w/v）的盐酸二苯胺盐（DHHCL）进行针叶处理。DHHCl溶解在盐水中。在面板A和B的30分钟期间，对擦拭 （C） 和刮伤 （D） 行为的定量分析;n = 每组 8 只动物。•P < 0.05， =P < 0.01 ANOVA，然后是邦费罗尼修正。数据显示为平均值 = SEM。请点击此处查看此图的较大版本。
图5：LPA诱导刮伤，但不擦拭脸颊注射模型中的行为。每5分钟对小鼠右脸颊进行刮伤（A） 和擦拭 （B） 行为，即将车辆（盐水、开方）或LPA（每站点100 nmol/10 μL，填充圆圈）注射到小鼠的右脸颊，总共30分钟。在面板 A 和 B 的 30 分钟时间内刮伤 （C） 和擦拭 （D） 行为;n = 17 表示车辆，n = 20 表示 LPA。•P < 0.05， =P < 0.01 通过 Welch 的t测试。数据显示为均值 = SEM。这个数字已由基塔卡等人修改。请点击此处查看此图的较大版本。
电影1：电影演示如何切光鼠标脸颊。请点击这里观看此视频。（右键单击下载。
电影2：电影演示注入鼠标脸颊。请点击这里观看此视频。（右键单击下载。
影片 3：演示典型擦除行为的影片。这部电影以25%的速度放映。请点击此处观看此视频。（右键单击下载。
电影4：典型的抓伤行为的电影。请点击这里观看此视频。（右键单击下载。
电影 5：典型修饰行为的电影。这部电影以25%的速度放映。请点击此处观看此视频。（右键单击下载。
Discussion
本文介绍了一种脸颊注射模型，并证明该模型对分析疼痛和瘙痒相关行为非常有用。
以前的一份报告显示，在小鼠颈部注射模型4中，算法物质诱导抓伤行为。相比之下，辣椒素减少了其他颈部注射实验中的划痕行为（图3）。因此，疼痛对抓伤行为的影响仍不清楚。因此，有必要开发一种方法，通过行为测试同时调查疼痛和瘙痒。通过使用脸颊注射模型，可以评估物质对疼痛和瘙痒的影响。
此前有报道称，细胞内LPA直接激活TRPV1和TRPA1作为LPA诱发瘙痒5的机制。因此，LPA引起的瘙痒可能是与组胺无关的。先前的研究还表明，脸颊注射模型可用于评估与组胺无关的瘙痒16。因此，该模型可用于组胺依赖和-独立瘙痒。
本实验中的关键步骤之一是注射。由于这是一个急性行为测试，麻醉不能用于注射步骤，因为它可能会影响这些行为。因此，需要安全地固定鼠标，以便执行精确的注射。当对动物的保持不安全时，特别是在注射强的algogen时，小鼠可能会挣扎，导致注射量和深度不准确，随后难以解释结果。处理鼠标时，在拇指和食指之间拉皮肤以抑制鼠标的运动。
另一个关键步骤是行为分析。因为抓伤非常迅速，因此需要仔细观察视频。此外，擦拭可能很难区分与梳理。因此，建议在第一次实验中使用正控制化学品，如辣椒素。录制和重播条件也会影响这两种行为的计数。如果难以清晰观察行为，可以在笼子周围使用镜子来增强视角4。
需要注意的是，脸颊注射模型可能显示与颈部注射模型相比，被测试化学品的定量精度降低。如图3和图4所示，与脸颊模型相比，相同数量的组胺在颈部模型中引起更多的刮伤行为，颈部注射模型的变化较小。一旦测试物质被证明为具有低腹膜作用的普瑞根与脸颊注射模型，颈部注射模型建议进行额外的定量分析。即使有这些限制，脸颊注射模型也可用于精确评估测试物质，特别是在瘙痒研究领域。
Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
我们感谢史蒂文·希马达博士和罗伯特·拉莫特博士（康涅狄格州耶鲁大学医学院），他们的方法（参考文献4）对这项技术进行了改造。我们还感谢宫原健太郎先生制作了鼠标插图。这项研究得到了日本教育、文化、体育、科学和技术部（No.No.15H02501和15H05928至M.T.，第16K21691至H.K.）和Uehara纪念基金会（H.K.）的科研资助支持。我们赞赏耶鲁大学拉莫特教授引入脸颊注射方法。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Capsaicin | Sigma | M2028 | |
| Diphenhydramine hydrochloride | Wako | 044-19772 | |
| Histamine | Sigma | H7125 | |
| iMovie | Apple | ||
| Lysophosphatidic acid | Avanti Polar Lipids | 325465-93-8 | |
| Myjector | Terumo | ss-05M2913 | |
| Tween-80 | Sigma | P4780 | |
| Video camera | Panasonic | VX985M |
References
- Ikoma, A., Steinhoff, M., Stander, S., Yosipovitch, G., Schmelz, M. The neurobiology of itch. Nature Reviews Neuroscience. 7 (7), 535-547 (2006).
- Kuraishi, Y., Nagasawa, T., Hayashi, K., Satoh, M. Scratching behavior induced by pruritogenic but not algesiogenic agents in mice. European Journal of Pharmacology. 275 (3), 229-233 (1995).
- Kuraishi, Y., Yamaguchi, T., Miyamoto, T. Itch-scratch responses induced by opioids through central mu opioid receptors in mice. Journal of Biomedical Science. 7 (3), 248-252 (2000).
- Shimada, S. G., LaMotte, R. H. Behavioral differentiation between itch and pain in mouse. Pain. 139 (3), 681-687 (2008).
- Kittaka, H., Uchida, K., Fukuta, N., Tominaga, M. Lysophosphatidic acid-induced itch is mediated by signalling of LPA5 receptor, phospholipase D and TRPA1/TRPV1. The Journal of Physiology. 595 (8), 2681-2698 (2017).
- Maekawa, T., Nojima, H., Kuraishi, Y. Itch-associated responses of afferent nerve innervating the murine skin: different effects of histamine and serotonin in ICR and ddY mice. The Japanese Journal of Pharmacology. 84 (4), 462-466 (2000).
- Inagaki, N., et al. Scratching behavior in various strains of mice. Skin Pharmacology and Applied Skin Physiology. 14 (2), 87-96 (2001).
- Inami, Y., et al. Topical surfactant-induced pruritus: involvement of histamine released from epidermal keratinocytes. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 344 (2), 459-466 (2012).
- Vos, B. P., Hans, G., Adriaensen, H. Behavioral assessment of facial pain in rats: face grooming patterns after painful and non-painful sensory disturbances in the territory of the rat's infraorbital nerve. Pain. 76 (1-2), 173-178 (1998).
- Yeo, J. F., Ong, W. Y., Ling, S. F., Farooqui, A. A. Intracerebroventricular injection of phospholipases A2 inhibitors modulates allodynia after facial carrageenan injection in mice. Pain. 112 (1-2), 148-155 (2004).
- Yeo, J. F., Ling, S. F., Tang, N., Ong, W. Y. Antinociceptive effect of CNS peroxynitrite scavenger in a mouse model of orofacial pain. Experimental Brain Research. 184 (3), 435-438 (2008).
- Hashimoto, T., Ohata, H., Momose, K. Itch-scratch responses induced by lysophosphatidic acid in mice. Pharmacology. 72 (1), 51-56 (2004).
- Kremer, A. E., et al. Lysophosphatidic acid is a potential mediator of cholestatic pruritus. Gastroenterology. 139 (3), 1008-1018 (2010).
- Alemi, F., et al. The TGR5 receptor mediates bile acid-induced itch and analgesia. Journal of Clinical Investigation. 123 (4), 1513-1530 (2013).
- Nieto-Posadas, A., et al. Lysophosphatidic acid directly activates TRPV1 through a C-terminal binding site. Nature Chemical Biology. 8 (1), 78-85 (2011).
- Akiyama, T., Carstens, M. I., Carstens, E. Differential itch- and pain-related behavioral responses and µ-opoid modulation in mice. Acta Dermato-Venereologica. 90 (6), 575-581 (2010).
