マウスにおける神経因性疼痛の坐骨神経細胞浸潤モデル

Medicine
 

Summary

神経因性疼痛は、体性感覚系に影響を及ぼす病変または疾患の結果である。マウスでは神経因性疼痛の「カフモデル」は坐骨神経の主枝の周囲にポリエチレンカフの注入で構成されています。機械的異痛は、von Freyフィラメントを使用してテストされています。

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Yalcin, I., Megat, S., Barthas, F., Waltisperger, E., Kremer, M., Salvat, E., Barrot, M. The Sciatic Nerve Cuffing Model of Neuropathic Pain in Mice. J. Vis. Exp. (89), e51608, doi:10.3791/51608 (2014).

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Abstract

神経因性疼痛は、病変や体性感覚系に影響を与える疾患の結果として生じる。負傷した感覚ニューロンおよび中枢神経系内全体の侵害受容経路に沿って不適応変化からこの症候群は、結果。これは通常、慢性、治療が困難である。神経因性疼痛およびその治療法を研究するために、異なるモデルは、げっ歯類において開発されている。これらのモデルは、このように、末梢神経損傷、中枢損傷、および代謝、感染または化学療法に関連する神経障害を再現する、既知の病因から派生しています。末梢神経損傷のマウスモデルは、多くの場合、アクセスが容易で、後肢に侵害受容性のテストを可能にする坐骨神経を対象としています。これらのモデルは、圧縮および/またはセクションに依存しています。ここで、マウスにおける神経因性疼痛の「カフモデル」のための詳細な手術手順が記載されている。このモデルでは、標準化された長さのPE-20ポリエチレンチューブ(2mm)を一方的には、カフのiは坐骨神経の主枝を中心にmplanted。それは、長期持続性の機械的異痛症を誘発する、すなわち 、von Freyフィラメントを用いて評価することができる通常は非侵害性刺激に対する侵害受容応答。詳細な手術や検査手順のほかに、神経因性疼痛のメカニズムを研究するため、神経因性疼痛感覚とanxiodepressive側面の研究のため、および神経障害性疼痛の治療の研究のためのこのモデルの関心も議論されている。

Introduction

神経因性疼痛は、通常は慢性的であり、病変や体性感覚系に影響を与える疾患の結果として生じる。中枢神経系内の、損傷した感覚ニューロンにおける全体侵害受容経路に沿って不適応な変更は、この複雑な症候群に参加しています。様々なモデルは、神経因性疼痛およびその治療1-3を研究するためのげっ歯類において開発されている。

糖尿病で観察された多発性神経障害、末梢神経、中枢損傷、三叉神経痛、化学療法、ヘルペス後神経痛などの連続した​​神経障害への傷害を模倣で知られている病因、神経因性疼痛の目的のモデルに基づいて、異なるモデルのげっ歯類における末梢神経損傷は坐骨神経に焦点を当てています。これらのモデルは、圧縮および/またはその神経のセクションに依存します。確かに、坐骨神経は、相対的な簡単な手術を与えると足を引っ込める反射神経に基づいてテストすることができます。 MO慢性神経圧迫のDELSには、例えば、慢性狭窄損傷(CCI)4,5、6-9カフィング坐骨神経部分坐骨神経結紮(PSL)10、脊髄神経結紮(SNL)11、または共通の腓骨神経結紮12。 「倹約神経損傷」(SNI)と呼ばれるモデルも広く使用されている。第三の枝が13〜15そのまま残るが、それらは、タイトな連結及び坐骨神経の3端子枝のうち2の軸索切断から構成されています。坐骨神経を対象と神経因性疼痛の様々なモデルが、負傷した後足に慢性的な機械的異痛(通常は非侵害性刺激に対する侵害受容応答)になる。

ここで、マウスにおける神経因性疼痛の「カフモデル」のための詳細な手術手順が記載されている。これは、坐骨神経6-9の主枝の周囲にポリエチレンカフの注入で構成されています。目von Freyフィラメントの電子の使用も記載されている。これらのフィラメントは、このモデルに存在する長期的な侵害受容性の症状である機械的異痛を評価することができます。

Protocol

プロトコルは、「化委員会D'ETHIQUEエンマチエールD'実験ANIMALEデストラスブール」(CREMEAS)によって承認されている。

足撤退のしきい値の1。ベースライン計測

  1. マウスは試験手順を開始する前に、2週間に少なくとも10日間、動物施設に慣らすことができます。
  2. フォン·フレイテストのセットアップにし、セクション4で説明されたフォン·フレイ·プロシージャにマウスを慣らす。
  3. 手術前に、4.3節で説明したようにvon Freyフィラメントとの機械的な足逃避閾値を評価します。注:少なくとも3つの安定の連続した​​値は、足引っ込め閾値に対して得られるまで、別の日にこの手順を繰り返します。
  4. これらのグループは、最初は足引っ込め閾値について異ならないように、異なる実験群にマウスを割り当てます。

カフImplantatiため2。手術手順上の

  1. 動物を秤量する。注:マウスの​​体重は、後述するカフ挿入手順のために20グラムの上にあるべきである。
  2. ケタミン(17 mg / ml)を麻酔の約45分を提供する、0.9%のNaCl中のキシラジン(2.5 mg / mlで)の混合物を4ml / kgを腹腔内注射で動物を麻酔。
  3. ピンセットで後肢をつまんで足の反射がないことを確認して、動物が完全に麻酔をかけていることを確認するために、目の反射がないことを確認してください。
  4. 電気シェーバーを使用して、腰に膝から右足を剃る。
  5. 綿棒で目に目を保護する液体ゲルを適用します。
  6. その左側に動物を置き、小さな枕の上に右後肢を配置し、粘着テープで枕に右後肢を維持している。
  7. クロルヘキシジンおよびガーゼパッドや綿棒を使用して70%エタノールで手術フィールドを消毒。
  8. 人差し指を使用して大腿骨を見つけ、作る約0.5cmの切開は、大腿骨の大腿骨と約1.5ミリメートルの前方に平行である。
  9. 2オートクレーブ棒で大腿骨に近い筋肉を分離する。注:マッスルをカットしないでください。通常、筋肉層は出血することなく、容易に分離し、坐骨神経は、その後表示されます。出血例では、血液を吸収するために、滅菌綿棒を使用しています。
  10. その主な枝を露出し、坐骨神経の下の2つのオートクレーブ処理スティックを挿入し、滅菌生理溶液(0.9%NaCl)で神経を水和。
  11. スプリット、PE-20ポリエチレンチューブ(カフ)尖った鋼棒の助けとブルドッグクランプで、0.38ミリメートルのID / 1.09ミリメートル外径、事前に準備された無菌の2ミリメートルのセクションを持ちます。
    1. 少しして開きますカフの中に先の尖った鋼鉄の棒を挿入します。
    2. カフ側方開口部を用いて、カフの一端にブルドッグを挿入し、カフに平行である。それがでカフを保持するようにブルドッグ(180°)回転させる側面開口部と反対側。ブルドッグを閉じて、尖った鋼鉄の棒を取り外します。注意:回転は保持オンカフを挿入するための最適化された位置にできるようにするために行われ、ブルドッグクランプも、部分的にオープンカフを維持するために支援しています。モデルとブルドッグクランプのサイズは、手順のこのステップのために重要である。
  12. 第二実験者が神経の下に2本の棒を持ち、ゆっくりと周囲の4ミリメートルの長さである坐骨神経のセクションへのアクセスを容易にするために、スティックを分離している。
  13. 腰に近接する神経の一部の周りのブルドッグの遠位にあるカフの部分を挿入して起動する、坐骨神経の主枝を中心に2ミリメートルカフを挿入します。
  14. チューブの形態を絞るか、変更することなく、ペンチで、その2つの遠位側面に圧力を加えることにより穏やかにカフを閉じます。それが正しく閉じられていることを確認するためにカフをオンにします。
  15. 剃毛した皮膚層のウィットを縫合H外科ノット。
  16. きれいなホームケージ内の左側にマウスを置きます。マウスが覚醒するまで加熱ランプ下に保管してください。
  17. 余分な水を追加し、ホームケージで直接何らかの餌を置く。

偽対照のため3。手術手順

  1. ステップ2.15から2.17に従って、2.9段階にステップ2.1から、上記と同様の手術手順を適用します。偽対照のために、2.14唯一の懸念カフ挿入する手順2.10を省略します。

4。フォン·フライ試験

  1. 滑らかなステンレス鋼(1 MX 50センチメートル、穿孔の境界線の間に2.5ミリメートルと5ミリメートルの円形の孔)の上昇多孔板に、穴に明確な個々の箱(7センチメートル×9センチ×7センチメートル)にマウスを置きます。注意:最大12匹のマウスが付随してこのセットアップでテストすることができます。手術した動物は、手術の翌日に試験することができる。しかし、回復の3日間において観察された術後の過敏性を減少させることをお勧めします偽対照。
  2. 動物は、試験前に15分間馴化することができます。
  3. 昇順力のシリーズの各後肢の足底表面にvon Freyフィラメントを適用します。注:von Freyフィラメントを校正直径のプラスチック毛です。それらは、長さ5cmであり、ハンドヘルドアプリケータに固定されている。フィラメントアプリケーション、曲げの程度および適用時間の速度は、この試験3で得られる閾値に影響を与えることができる。マウスにおける本手順では、最も頻繁に使用されるフ​​ィラメントは、0.16、0.4、0.6、1、1.4、2、4、6、8、及び10gである。
    1. フィラメントがちょうど曲がるまで、左の足底面に選ばれたフィラメントを適用します。手順を三から五回連続して繰り返し、[右足に同じことを行う。フィラメントは、両方の足でテストされていたら、次の動物をテストします。注:より敏感である足の横方向の境界線を避けてください。予想される応答は足です撤退、突然後ずさりや足をなめる。少なくとも3予想される応答は5件の試験から認められた場合に陽性と応答を検討してください。所与の足は常に3回試験されるが、1又は2の応答(複数可)は、最初の3つの試験の間に観察され(された)された場合にのみ、第4及び第5の試験が行われる。 C57BL/6Jマウスに、1.4グラムの繊維との手術前のテストを開始します。手術後、0.4グラムの繊維を用いた試験を開始します。肯定的な反応が最初にテストされたフィラメントを用いて観察されている場合は、ステップ4.3.2で(代わりにそれ以上の)下の力のフィラメントをテストします。
    2. 4.3.1の手順に従って次の動物に同じフィラメントを適用します。すべての動物がテストされると、大きな力の次のフィラメントとの最初の動物で再度開始してください。すべてのマウスが肯定的な反応を与えるまで、手順を繰り返します。注:2連続したフィラメントが肯定的な反応を与えるまで、各動物をテストします。足のウィットとして肯定的な反応を与えた下糸のグラム値を考慮してこの動物のためのhdrawalしきい値。

Representative Results

データは、平均±SEMとして表される。統計分析は、分散の多因子分析(ANOVA)または実験計画に従って、対応のないt検定を用いて行った。これらの分析のために、偽カフ手術基ならびに薬物治療対生理食塩水群間要因として考えられていた。適切な場合、反復測定分析は、経時データのために使用した。事後比較はダンカン検定を用いて行った。統計的有意性は、p <0.05であると考えられた。

上記に記載されている手順を使用する場合は、同側異痛におけるカフ注入結果を図1に示すように、マウスは試験手順に慣らしされると、von Frey試験における足引っ込め閾値の値は、経時的に安定したままであるシャム動物において示されるように、 それ自体が外科的処置によって影響を受けない。しかしあるべき一過性の手術後のアロディニアは、通常、偽手術マウスで観察することができることに留意。このような異痛症が存在する場合、足引っ込め応答が数日後に手術後にベースラインに戻る。カフマウスにおいて、同側異痛は最初の数日間、手術後に既に存在し、2ヶ月以上維持される(9を参照して、 図1、F8、344 = 29.5、p <0.001)であった。上述したように、それがvon Frey試験によって測定されるとき、カフ誘発異痛症は、C57BL/6Jマウスにおける同側のままであるが、他の条件で反対側の足に異痛症の存在も8観察することができる。ベースラインの絶対値は、C57BL/6Jマウスにおいて、4及び6 gで通常であるが、試験プロトコルは、これらの値に影響を及ぼし得る。

三環系抗うつ薬は、神経因性疼痛の臨床第一選択の治療法の一つです。このモデルでは、三環系抗うつ薬のノルトリプチリン(5 mg / kgで、腹腔内、一日二回)rを図2に示すように、治療の約2週間後に神経障害性異痛elieves(F7、= 15.3 91、P <0.001; 事後:(CuffNor =シャム)> CuffSal Pにおける<0.001日に29から34)。この用量では、抗うつ薬の急性鎮痛作用は16,17観察されない。そのような薬を服用している患者中に存在する持続的な疼痛緩和を模倣するために、マウスは、朝の薬剤投与前ではなく後に試験することができる。このような手順は、治療の前の日で下塗りし、長期持続効果の評価を可能にする。この場合には、神経障害性異痛の持続的な軽減を観察するために、治療の1〜2週間を要する。処理が中断されたとき、再発は、通常、3〜4日以内に観察されている18。いくつかの抗うつ薬の横に、gabapentinoidsは神経因性疼痛の他の第一選択の治療法です。ガバペンチンは、このモデル16での急性および一時的な鎮痛作用を持っていますが、それはまた、遅延やLONを表示 G-持続します( 図3、P <0.001)、薬物投与の前に、毎日動物をテストする際に抗異痛行動を。このアクションは、抗うつ薬よりも高速です。

図1
図1。マウスでは、神経因性疼痛のカフモデルにおける機械的足引っ込め閾値。安定したベースラインが得られるまで、成体雄のC57BL/6Jマウスは、フォン·フレイ·プロシージャに慣れさせた(ベースラインは、グラフ上の点0で表されます)。両足を試験した。下げ足引っ込め閾値(群当たりn = 10)で示したように袖口のマウスは同側機械的異痛を表示します。

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三環系抗うつ薬の図2。遅延抗アロディニアアクションが。2週間後手術後、マウスを、グループごとに0.9%NaClまたは5 mg / kgのノルトリプチリン塩酸塩(N = 5または6のいずれかで一日二回(朝と夕方)腹腔内治療を受けた)。 von Frey試験は朝の処理の前に行われた。この手順により、ノルトリプチリンの遅延抗アロディニア作用は、治療の約12日間を必要とする、観察される。

図3
図3。gabapentinoidの抗アロディニアアクション。3週間後手術後、マウスは0.9%NaClまたは10 mg / kgのガバペンチンのいずれかで一日二回(朝と夕方)腹腔内治療を受けた(各群n = 5)。 von Frey試験は朝の御馳走の前に行われたMENT。この手順では、ガバペンチンの遅延および持続的な抗異痛作用が観察される。データは、治療を開始する前や治療の6日目で発表されています。

Discussion

「カフ」モデルは、最初は、坐骨神経の周りに6複数の袖口の移植で標準化され、再現性の慢性狭窄損傷を得るために、ラットで開発されました。次に、それをいくつかの研究グループは、まだ複数のカフ挿入19〜22を使用していても、一つのカフ7,8を移植するように変更されました。次いで、これを、トランスジェニック動物を使用する可能性を開いたマウス9,23に適合させた。カフは、通常、長さ2mmであるが、他の長さも22匹のラットに使用されている。マウス9に、PE-20、およびラットにおけるPE-60、24,25またはPE-90 7,8,26,27:ポリエチレン管は、種によって異なります。

機械的異痛は、フォン·フレイ毛を用いて測定される。この試験では、足引っ込め閾値の絶対値は、動物が28または3曲げフィラメントの持続時間に立っている面に依存し得るが、これらの要因はない神経障害性異痛症の検出に影響を与えます。

「カフ」モデルは、神経因性疼痛メカニズムの研究のために重要である。これは、有髄および無髄線維6,29、および感覚神経における機能の変化は、一次求心性神経および脊髄ニューロン19,21,22,30-35の形態学的変化を研究した。それがグリア活性化し、神経アニオン勾配の中心的シフトが活動の脊髄侵害受容ニューロンの応答におよび神経障害性異痛24,36-38の変化に参加していることを実証することができた。オピオイド受容体16,42-45のニコチン受容体46のグルタミン酸受容体7,39-41の影響も、このモデルで検討した。

モデルの別の関心は、神経因性疼痛、 すなわち 。、gabapentinoidsや抗うつ薬の現在の治療への応答である。臨床観察と同様に:gabapentinoidsはAの両方を表示する高用量のN急性短時間の鎮痛作用と遅延治療の数日後に観察されているアクション、三環系抗うつ薬を緩和持続し、選択的セロトニンおよびノルアドレナリン再取り込み阻害薬は、適切な用量で急性鎮痛効果がありませんが、彼らは遅れを表示緩和持続治療の1〜2週間を必要とし、選択的セロトニン再取り込み阻害剤がフルオキセチン16無効である作用。モデルは、このように患者48-51でテストするための新しい治療標的を明らかにすることができるこれらの治療16-18,44,45,47を 、根底にある分子メカニズムを研究することが適当である。

最後に、モデルはまた、神経因性疼痛のanxiodepressive結果の研究を可能にする。臨床的には、これらの結果は、神経因性疼痛患者の約3分の影響を与えますが、前臨床少なく、痛みの感覚な側面よりも、研究されている。このモデルでは、不安様とうつ病の時間依存開発SIVE様表現型が存在し52であり、関連のメカニズムは、このように対処することができる。

神経因性疼痛のこのマウスモデルにおいて標準化された袖口や手順は機械的異痛のための低個体間のばらつきが生じる。遺伝子改変動物17,18,44-47,52、長期的な異痛症を使用する可能性は、臨床的に使用される治療法に反応し、anxiodepressive症状の時間依存開発は、様々な態様の研究のためのこのモデルは、適切にし、すでに研究のこの分野への貴重な情報を持ってきた神経因性疼痛とその治療の結果、。

Disclosures

著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。

Acknowledgments

この作品は、(IYに)センター·国立·デ·ラ·ルシェルシュ科学研究(契約UPR3212)、ストラスブール大学によっておよびパズル行動研究財団からのNARSAD若手研究助成金によって支えられている。出版費用はNeurexネットワーク(プログラムINTERREG IVアッパーライン)によってサポートされています。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PE-20 polyethylene tubing Harvard Apparatus PY2-59-8323 Splitted before surgery
Ketamine Centravet IMA004
Xylazine HCl Sigma X1251 Freshly prepared before surgery
Ocry-gel Centravet
Pliers FST 11003-12 52.5 mm straight
Bulldog clamp FST p130 18038-45
Perforated plate CTTM
von Frey filaments Bioseb NC-12775

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Comments

2 Comments

  1. Hi,
    nice video :-) Could you please explain how you split the cuff-tubes? Any tips and tricks?

    Regards,
    Mette

    Reply
    Posted by: Mette R.
    April 21, 2015 - 5:45 AM
  2. Hi,

    If I had to guess, I would say its pretty much straight forward, just shove a fine cutter into the tube, and cut it.

    However, i'm posting here so i would be notified in case they answer with a different method

    Regards,

    Tom

    Reply
    Posted by: Tom S.
    May 7, 2015 - 4:21 AM

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