O ciático Nervo cuffing Modelo de Dor Neuropática em Ratos

Medicine
 

Summary

A dor neuropática é uma conseqüência de uma lesão ou doença que afeta o sistema somatossensorial. O "modelo cuff" da dor neuropática em ratos consiste na implantação de um manguito de polietileno em todo o ramo principal do nervo ciático. A alodinia mecânica é testado usando filamentos de von Frey.

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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

A dor neuropática surge como consequência de uma lesão ou uma doença que afeta o sistema somatossensorial. Este síndrome resulta de mudanças desadaptativas em neurónios sensoriais feridas e ao longo de toda a via nociceptiva no interior do sistema nervoso central. Geralmente é crônica e difícil de tratar. A fim de estudar a dor neuropática e seus tratamentos, diferentes modelos têm sido desenvolvidos em roedores. Estes modelos derivam de etiologias conhecidas, reproduzindo, assim, lesões nervosas periféricas, lesões centrais, e-, metabólicos neuropatias infecciosas ou relacionados com quimioterapia. Modelos murinos de lesão do nervo periférico, muitas vezes alvo do nervo ciático, que é de fácil acesso e permite testes nociceptivos na pata traseira. Estes modelos dependem de uma compressão e / ou de uma secção. Aqui, o procedimento de cirurgia detalhada para o "modelo cuff" da dor neuropática em ratos é descrito. Neste modelo, uma braçadeira de tubo de polietileno PE-20 de comprimento normalizado (2 mm) é unilateralmente implanted ao redor do ramo principal do nervo ciático. Induz uma alodinia mecânica de longa duração, ou seja., Uma resposta a um estímulo nociceptivo normalmente não-nociceptiva, que pode ser avaliada através da utilização de filamentos de von Frey. Para além dos procedimentos de cirurgia e testes detalhados, o interesse deste modelo para o estudo do mecanismo de dor neuropática, para o estudo da dor neuropática aspectos sensoriais e anxiodepressive, e para o estudo de tratamentos da dor neuropática também é discutida.

Introduction

A dor neuropática é crônica e geralmente surge como consequência de uma lesão ou uma doença que afeta o sistema somatossensorial. Alterações Maladaptive em neurónios sensoriais feridas e ao longo de toda a via nociceptiva dentro do sistema nervoso central participar neste síndrome complexa. Vários modelos foram desenvolvidos em roedores para o estudo da dor neuropática e seus tratamentos 1-3.

Baseado em etiologias conhecidas, os modelos de dor neuropática objetivo de imitar a polineuropatia observado em diabetes, as lesões de nervos periféricos, as lesões centrais, a neuralgia trigeminal, as neuropatias consecutivos à quimioterapia, a neuralgia pós-herpética, etc Diferentes modelos de A lesão do nervo periférico em roedores focar o nervo ciático. Estes modelos são dependentes de uma compressão e / ou de uma secção do nervo. Com efeito, o nervo ciático proporciona cirurgia relativa fácil e permite testes baseados em reflexos de retirada da pata. O models de compressão do nervo crônica incluem, por exemplo: a lesão crônica constrição (CCI) de 4,5, o nervo ciático cuffing 6-9, a ligadura parcial do nervo ciático (PSL) 10, a ligadura do nervo espinhal (SNL) 11, ou o comum ligadura do nervo peroneal 12. Modelos referidos como "lesão do nervo poupado" (SNI), também são amplamente utilizados. Eles consistem de uma ligadura apertada e axotomia de duas das três ramos terminais do nervo ciático, enquanto o terceiro ramo permanece intacta 13-15. Os vários modelos de dor neuropática, que têm como alvo o nervo ciático, resultar em uma alodinia mecânica crónica (uma resposta a um estímulo nociceptivo normalmente não-nociceptivo) na pata posterior lesionada.

Aqui, o procedimento de cirurgia detalhada para o "modelo cuff" da dor neuropática em ratos é descrito. Ele consiste na implantação de um manguito de polietileno em todo o ramo principal do nervo ciático 6-9. The a utilização de filamentos de von Frey, também é descrita. Estes filamentos permitem avaliar a alodinia mecânica que é um sintoma nociceptiva duradouro presente neste modelo.

Protocol

Protocolos foram aprovados pelo "comité d'éthique en matière d'expérimentation animale de Estrasburgo" (CREMEAS).

1. Linha de base de medição dos limiares de retirada da pata

  1. Permita que os ratos a habituar às instalações animais durante pelo menos 10 dias a 2 semanas antes de iniciar os procedimentos de teste.
  2. Habituar os ratos à von Frey testes set-up e ao procedimento de von Frey, que são descritos na seção 4.
  3. Antes da cirurgia, avaliar os limiares de retirada da pata mecânicas com filamentos de von Frey, conforme descrito na secção 4.3. Nota: Repita o procedimento em dias separados até que pelo menos três valores consecutivos estáveis ​​são obtidos para limiares de retirada da pata.
  4. Atribuir os ratos para os diferentes grupos experimentais, de modo que esses grupos não diferem inicialmente para os limiares de retirada da pata.

2. Procedimento Cirúrgico para Cuff Implantatiem

  1. Pesar o animal. Nota: Rato de peso corporal deve ser superior a 20 g, durante o procedimento de inserção do manguito descrito abaixo.
  2. Anestesiar os animais com uma injecção intraperitoneal de 4 ml / kg de uma mistura de cetamina (17 mg / ml) e xilazina (2,5 mg / ml) em 0,9% de NaCl, que fornece cerca de 45 minutos de anestesia.
  3. Verificar a ausência de reflexos pata por beliscar uma pata traseira com pinça e verificar a ausência de reflexos oculares para se certificar de que o animal está totalmente anestesiado.
  4. Raspar a perna direita a partir do joelho até o quadril usando um barbeador elétrico.
  5. Aplique gel líquido olho protetor para os olhos com um chumaço de algodão.
  6. Colocar o animal em seu lado esquerdo e coloque o membro posterior direito em um pequeno travesseiro e manter o membro posterior direito de o travesseiro com fita adesiva.
  7. Desinfetar a área cirúrgica com clorexidina e 70% de etanol usando gaze ou cotonete.
  8. Encontre o fêmur usando o dedo indicador e faça umA incisão de aproximadamente 0,5 cm, paralela ao fémur e cerca de 1,5 mm anterior ao fémur.
  9. Separe os músculos próximos ao fêmur com duas varas autoclavada. Notas: Nunca corte o músculo. Normalmente, as camadas musculares separar facilmente sem qualquer sangramento e no nervo ciático é então visível. Em caso de hemorragia, use um cotonete estéril para absorver o sangue.
  10. Insira duas varas autoclavados abaixo do nervo ciático para expor seu principal ramo, e hidratar o nervo com uma solução fisiológica estéril (NaCl 0,9%).
  11. Segure o estéril seção pré-preparada 2 mm de tubulação divisão PE-20 de polietileno (manguito), 0,38 mm de diâmetro / 1,09 milímetros OD, com a ajuda de uma vara de aço pontiagudo e uma braçadeira de bulldog.
    1. Insira o stick de aço pontiagudo no punho, que irá abri-lo um pouco.
    2. Utilizar a abertura lateral do punho, inserir o buldogue em uma extremidade da braçadeira e paralela à bainha. Gire o bulldog (180 °) para que ele irá segurar o punho pelolado oposto ao da abertura lateral. Feche o bulldog e retire a vareta de aço pontiagudo. Nota: A rotação é feita para permitir que prende-no punho numa posição optimizada para a inserção, o grampo de buldogue também ajuda a manter o punho parcialmente aberta. O modelo e do tamanho da braçadeira de buldogue são críticos para este passo do processo.
  12. Tenha um segundo experimentador segurar as duas varas sob o nervo e suavemente separar as varas para facilitar o acesso a uma seção do nervo ciático, que é cerca de 4 mm de comprimento.
  13. Coloque o manguito 2 milímetros em todo o ramo principal do nervo ciático, começando pela inserção da parte do punho que é distal ao bulldog em torno da parte do nervo que é proximal ao quadril.
  14. Feche o manguito suavemente, exercendo pressão sobre os seus dois lados distais com um alicate, sem apertar ou mudando a forma de tubo. Gire o punho para garantir que ele está fechado corretamente.
  15. Suturar a camada de pele sagacidade raspadah nós cirúrgicos.
  16. Posicione o mouse sobre o seu lado esquerdo, em uma gaiola limpa. Mantenha-o sob a lâmpada de calor até que o mouse está acordado.
  17. Adicione a água extra e colocar alguns comida diretamente na gaiola.

3. Procedimento Cirúrgico para controles Sham

  1. Aplique o mesmo procedimento de cirurgia, como descrito acima a partir do passo 2.1 para o passo 2.9, em seguida, seguir com passos 2,15-2,17. Para controles sham, omita os passos 2,10-2,14 que apenas diz respeito à inserção manguito.

4. Von Frey Teste

  1. Colocar os ratos em caixas individuais transparentes (7 centímetros x 9 cm x 7 cm) com furos, sobre uma placa perfurada de aço inoxidável de elevada lisa (1 mx 50 cm, 5 perfurações mm círculo com 2,5 milímetros entre as bordas da perfuração). Nota: Até 12 ratos podem ser concomitantemente testados nesta set-up. Animais operados pode ser testado no dia seguinte à cirurgia. No entanto, 3 dias de recuperação são recomendados para diminuir a hipersensibilidade pós-operatório observado emcontroles sham.
  2. Deixar os animais habituar durante 15 min antes do teste.
  3. Aplicar os filamentos de von Frey na superfície plantar de cada pata posterior de uma série de forças ascendentes. Notas: Os filamentos de von Frey são cabelos de plástico de diâmetros calibrados. Eles são 5 cm de comprimento e são fixados em aplicadores manuais. A velocidade de aplicação de filamentos, o grau de resistência à flexão e à duração da aplicação pode influenciar os valores de limiar que são obtidos com este teste 3. Com o presente processo, em ratinhos, os filamentos que são os mais frequentemente utilizados são a 0,16, 0,4, 0,6, 1, 1,4, 2, 4, 6, 8, e 10 g.
    1. Aplicar o filamento escolhido para a superfície plantar da pata esquerda até que o filamento apenas dobra. Repita o procedimento de três a cinco vezes consecutivas, e depois fazer o mesmo com a pata direita. Uma vez que o filamento tenha sido testado em ambas as patas, testar o próximo animal. Notas: Evite bordas laterais pata que podem ser mais sensíveis. A resposta esperado é uma pataretirada, vacilar súbita ou pata lamber. Considerar a resposta como positivo se pelo menos três respostas esperadas são observados em cada cinco tentativas. Um dado pata está sempre testados três vezes, mas o quarto e quinto ensaios são feitos somente se 1 ou 2 resposta (s) foi (foram) observaram durante os três primeiros testes. Em camundongos C57BL/6J, começam os testes de pré-operatório, com o 1,4 g filamento. Após a cirurgia, iniciar os testes com o 0.4 g filamento. Se uma resposta positiva é observada com o filamento primeiro testados, testar um filamento de força mais baixa (em vez de uma maior) no passo 4.3.2.
    2. Aplique o mesmo filamento para os próximos animais de acordo com o procedimento 4.3.1. Uma vez que todos os animais são testados, começar novamente no primeiro animal com o próximo filamento de maior vigor. Repita o procedimento até que todos os ratos dar uma resposta positiva. Notas: Teste de cada animal até dois filamentos consecutivos dar uma resposta positiva. Considere o valor grama do filamento menor que deu uma resposta positiva quanto a sagacidade patalimiar hdrawal para este animal.

Representative Results

Os dados são expressos como média ± SEM. As análises estatísticas foram realizadas utilizando a análise multi-fator de variância (ANOVA) ou teste t não pareado, de acordo com o delineamento experimental. Para estas análises, os grupos de cirurgia Sham e de punho, bem como a solução salina vs tratamentos com drogas foram considerados como factores de entre os grupos. Quando for o caso, as análises de medidas repetidas foram utilizadas para os dados do curso do tempo. As comparações post-hoc foram realizadas utilizando o teste de Duncan. A significância estatística foi considerada para p <0,05.

Quando se utiliza os procedimentos que são descritos acima, os resultados de punho de implantação em uma alodinia ipsilateral como ilustrado na Figura 1. Assim que o ratinho está habituado ao procedimento de teste, os valores para os limiares de retirada da pata no ensaio de von Frey permanecer estável ao longo do tempo e são não foi afectada pelo procedimento cirúrgico, por si só, tal como ilustrado em animais Sham. Contudo, deve serobservou que a alodinia pós-cirúrgico transitória geralmente pode ser observado nos ratos Sham. Quando tal alodinia está presente, a resposta de retirada da pata retorna à linha de base depois de alguns dias após a cirurgia. Em camundongos punho, a alodinia ipsilateral já está presente nos primeiros dias pós-cirurgia e é mantido por mais de 2 meses (ver 9 e Figura 1; F8, 344 = 29,5, p <0,001). A alodinia induzida pela bainha permanece ipsilateral em ratos C57BL/6J, quando ela é medida por meio do teste de von Frey, conforme descrito acima, mas em outras condições de uma presença de alodinia na pata contralateral também pode ser observada 8. Os valores absolutos da linha de base são normalmente entre 4 e 6 g em ratos C57BL/6J, mas o protocolo de ensaio pode afectar estes valores.

Os antidepressivos tricíclicos estão entre clínicos de tratamentos de primeira linha para dor neuropática. Neste modelo, o fármaco antidepressivo tricíclico nortriptilina (5 mg / kg, por via intraperitoneal, duas vezes por dia) relieves a alodinia neuropática após cerca de 2 semanas de tratamento, tal como ilustrado na Figura 2 (F7, 91 = 15,3, p <0,001; post-hoc: (CuffNor = Sham)> CuffSal p <0,001 em dias 29-34). Nesta dose, nenhuma acção analgésica aguda do antidepressivo é observada 16,17. Para imitar o alívio da dor persistente, que está presente em pacientes que tomam tais medicamentos, os ratos podem ser testados antes da administração do fármaco de manhã, em vez de depois. Tal procedimento permite a avaliação de um efeito de longa duração preparadas por dias anteriores de tratamento. Neste caso, ele requer 1 a 2 semanas de tratamento para observar um alívio duradouro da alodinia neuropática. Quando o tratamento é interrompido, uma recaída é normalmente observada dentro de 3 a 4 dias a 18. Ao lado de alguns antidepressivos, gabapentinoids são os outros tratamentos de primeira escolha para a dor neuropática. A gabapentina tem uma acção analgésica aguda e transitória neste modelo 16, mas também exibe um lon retardada e ação antialodinica ao testar o animal todos os dias antes da administração da droga (p <0,001 Figura 3) duração g. Esta ação é mais rápido do que com drogas antidepressivas.

Figura 1
Figura 1. Mecânica limiares de retirada da pata no modelo de braçadeira de dor neuropática em ratos. Camundongos C57BL/6J machos adultos foram habituados ao procedimento de von Frey até que uma linha de base estável, foi obtido (a linha de base é representada no ponto 0 no gráfico). Ambas as patas foram testados. Os ratos Cuff exibir alodinia mecânica ipsilateral como demonstrado pelos limiares de retirada pata reduzidos (n = 10 por grupo).

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Figura 2. Atraso ação antialodinica de antidepressivos tricíclicos. Depois de duas semanas após a cirurgia, os camundongos receberam tratamento intraperitoneal duas vezes por dia (manhã e noite) ou com NaCl 0,9% ou 5 mg / kg de cloridrato de nortriptilina (n = 5 ou 6 por grupo ). O teste de von Frey foi feito antes do tratamento da manhã. Com este processo, observa-se uma acção retardada antialodinico de nortriptilina, o que requer cerca de 12 dias de tratamento.

Figura 3
Ação Figura 3. Antialodinica de um gabapentinoid. Depois de três semanas após a cirurgia, os camundongos receberam tratamento intraperitoneal duas vezes por dia (manhã e noite) ou com NaCl 0,9% ou 10 mg / kg de gabapentina (n = 5 por grupo). O teste de von Frey foi feito antes do tratamento de manhãmento. Com este procedimento, é observada uma ação antialodinica atraso e duradoura da gabapentina. Os dados são apresentados antes de iniciar os tratamentos e no sexto dia de tratamento.

Discussion

O modelo "cuff" foi inicialmente desenvolvida em ratos para obter uma lesão por constrição crónica padronizada e reprodutível com a implantação de vários punhos em torno do nervo ciático 6. Em seguida, foi modificado para implantar um único punho 7,8, apesar de alguns grupos de pesquisa ainda usam múltipla inserção manguito 19-22. Em seguida, foi adaptado para ratos 9,23, que abriu a possibilidade de usar animais transgênicos. A bainha é geralmente 2 mm de comprimento, mas outros comprimentos também têm sido usados ​​em ratos 22. O tubo de polietileno depende das espécies: PE-20 em ratinhos 9, e PE-60 24,25 ou PE-90 7,8,26,27 em ratos.

A alodinia mecânica é medida com cabelos von Frey. Neste teste, os valores absolutos para os limiares de retirada da pata pode depender da superfície sobre a qual o animal está ou 28 sobre a duração do filamento dobra 3, mas estes factores não fazerafectam a detecção da alodinia neuropática.

O modelo de "cuff" é de interesse para o estudo dos mecanismos de dor neuropática. Ele foi usado para estudar alterações morfológicas no mielinizadas e não mielinizadas fibras 6,29, e alterações funcionais nos neurônios sensoriais, aferentes primários e de neurônios medulares 19,21,22,30-35. Permitiu demonstração de que a ativação glial e uma mudança fundamental na gradiente ânion neuronal participar de mudanças na atividade e nas respostas dos neurônios nociceptivos espinhais e em alodinia neuropática 24,36-38. A influência dos receptores de glutamato 7,39-41, de receptores opióides 16,42-45 e de receptores nicotínicos 46 também foi estudado neste modelo.

Outro interesse do modelo é sua resposta aos tratamentos atuais de dor neuropática, ou seja., Gabapentinoids e antidepressivos. Similares a observações clínicas: gabapentinoids exibir tanto umn acção de curta duração analgésica aguda em dose elevada e uma acção de alívio sustentado retardado que é observada após alguns dias de tratamento, os antidepressivos tricíclicos e de serotonina e inibidores da recaptação de noradrenalina têm nenhum efeito analgésico aguda em dose relevante, mas que exibem um alívio sustentado retardada acção que requer 1 a 2 semanas de tratamento, e o inibidor de recaptação de serotonina fluoxetina selectiva é ineficaz 16. O modelo é, portanto, apropriado para estudar o mecanismo molecular subjacente a estes tratamentos 16-18,44,45,47, o que pode revelar novos alvos terapêuticos para testar em pacientes 48-51.

Por último, o modelo também permite o estudo das consequências anxiodepressive de dor neuropática. Clinicamente, essas conseqüências afetam cerca de um terço dos pacientes de dor neuropática, mas são preclinically menos estudada do que os aspectos sensoriais da dor. Neste modelo, um dependente do tempo de desenvolvimento de ansiedade-como e depressãofenótipos siva-like está presente 52 eo mecanismo relacionado pode, assim, ser abordada.

Os punhos e procedimentos padronizados neste modelo do rato de dor neuropática resultar em baixa variabilidade inter-individual para a alodinia mecânica. A possibilidade de utilização de animais geneticamente modificados 17,18,44-47,52, a alodinia de longa duração, a resposta aos tratamentos utilizados clinicamente e o desenvolvimento em função do tempo de sintomas anxiodepressive tornam este modelo apropriado para o estudo de diferentes aspectos e conseqüências da dor neuropática e seus tratamentos, que já trouxe informações valiosas para esse campo de pesquisa.

Disclosures

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Acknowledgments

Este trabalho foi financiado pelo Centre National de la Recherche Scientifique (UPR3212 contrato), a Universidade de Estrasburgo e por um NARSAD Young Investigator Grant da Fundação de Pesquisa do Cérebro e Comportamento (para IY). Os custos de publicação são suportados pela rede Neurex (Programa Interreg IV Alto Reno).

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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