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Method Article
Aquí se proporcionan métodos para la inducción simple y rápida de un modelo de dolor de espalda en ratones utilizando una inyección intraligamentosa de activador del plasminógeno urinario.
Se puede inducir un modelo de dolor lumbar persistente en ratones con la metodología simple descrita en este documento. Aquí se proporcionan métodos paso a paso para la inducción simple y rápida de un modelo de dolor de espalda persistente en ratones utilizando una inyección de activador del plasminógeno de tipo uroquinasa (uroquinasa), una serina proteasa presente en humanos y otros animales. La metodología para la inducción del dolor lumbar persistente en ratones implica una simple inyección de uroquinasa a lo largo de la región de inserción ligamentosa de la columna lumbar. El agente inflamatorio de la uroquinasa activa el plasminógeno a plasmina. Normalmente, el modelo puede inducirse en 10 minutos y la hipersensibilidad persiste durante al menos 8 semanas.
La hipersensibilidad, la alteración de la marcha y otras medidas estándar similares a la ansiedad y la depresión se pueden probar en el modelo persistente. El dolor de espalda es el tipo de dolor más prevalente. Para mejorar la concienciación sobre el dolor de espalda, la Asociación Internacional para el Estudio del Dolor (IASP) nombró a 2021 el "Año Mundial sobre el Dolor de Espalda" y a 2022 el "Año Mundial para Trasladar el Conocimiento del Dolor a la Práctica". Una limitación del avance terapéutico de la terapéutica del dolor es la falta de modelos adecuados para evaluar el dolor persistente y crónico. Las características de este modelo son adecuadas para probar posibles terapias dirigidas a la reducción del dolor de espalda y sus características auxiliares, lo que contribuye a que la IASP haya nombrado 2022 como el Año Mundial para Trasladar el Conocimiento del Dolor a la Práctica.
El dolor lumbar es una de las causas más comunes de discapacidad, ya que 1 de cada 5 personas losufre en todo el mundo. A pesar de estos esfuerzos, pocos modelos animales confiables de dolor de espalda se utilizan popularmente en la investigación con animales en el campo del dolor, especialmente en ratones. Los modelos anteriores han utilizado casi exclusivamente ratas para la inducción de dolor de espalda crónico (CBP), como los inducidos por la inyección de un activador del plasminógeno urinario (uPA) en la articulación facetaria lumbar 2,3, la inyección de factor de crecimiento nervioso (NGF) en la musculatura del tronco4, o yodoacetato monosódico (MIA)5 o interleucina-1beta6 Inyección en el disco intravertebral. Por supuesto, las ratas son las preferidas para estos modelos principalmente debido a su mayor tamaño y facilidad de acceso para la inyección de agentes inflamatorios.
Para ser claros, existen modelos de ratón de dolor de espalda, como el modelo de ratón de degeneración del disco intervertebral sin SPARC, utilizado durante muchos años7, pero su establecimiento es más costoso y requiere más tiempo que los modelos basados en inyecciones. Un estudio reciente con ratones estableció un modelo de dolor lumbar mediante la combinación de la inyección de NGF en los músculos de la espalda baja con el estrés de restricción crónica vertical8. En el siguiente protocolo, hemos adaptado el modelo de CBP inducido por uPA de ratas para ratones2. La hipersensibilidad se establece en 1 semana y persiste hasta 6-8 semanas. Además, establecemos que los ratones desarrollan comportamientos similares a la ansiedad y la depresión. Dada la prevalencia del dolor de espalda y el uso más común de ratones en la investigación molecular del dolor, este modelo duradero se establece fácilmente para su uso en el desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento para el alivio del dolor de espalda.
Todos los procedimientos con animales descritos cumplen con la Guía de los NIH para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio. Los estudios fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso Institucional local (IACUC #23-201364-HSC) del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Nuevo México. Todos los estudios cumplen con las políticas bajo los auspicios de una Garantía de Cumplimiento de la OLAW (A3002-01) sobre el uso de animales en investigación, como se describe en la Parte III. II. Garantías y certificaciones. Los animales se alojan en las instalaciones de alojamiento del Centro de Recursos Animales (ARC, por sus siglas en inglés) mantenidas por el personal del laboratorio y el personal de la División de Recursos de Laboratorio y Animales (DLAR, por sus siglas en inglés). El método de eutanasia (100 μL de 59 mg/ml de pentobarbital inyectable) es rápido y fiable y permite la disección y recogida de diversos tejidos para su posterior investigación.
1. Animales
2. Inducción del modelo
Figura 1: Configuración para la inducción de CBP con uroquinasa. (A) La placa base de Fine Science Tools recomendada para cirugías con ratones. Los bordes acanalados pueden tener una cuerda en forma de gancho para mantener el mouse en su lugar. (B) Estación de recuperación. Se recomienda una jaula de alojamiento vacía, mitad en la almohadilla térmica, mitad apagada. Se coloca un paño limpio en la parte inferior para darle al mouse un área de descanso cómoda. (C) Recomendación de configuración de la máquina de anestesia. Usando un sistema de administración de dos canales, coloque una manguera en la cámara de inducción y otra en la estación de cirugía. (D) Una vista de las restricciones del ratón. Dos cuerdas se anudan en los bordes acanalados de la placa base, luego se tiran suavemente a través del cuello y la parte trasera del mouse, respectivamente. Asegúrese de no sujetar al ratón con demasiada fuerza para que pueda respirar normalmente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Inducción de CBP por inyección de uroquinasa. (A) Una vista de la ubicación del sitio de inyección. Como se muestra, palpa con los dedos para encontrar la parte inferior de la caja torácica del ratón como punto de referencia para L4-L5. (B) Una vista del proceso de inyección, que muestra el ángulo para una inyección adecuada. (C) Un ángulo de 45° es preferible aquí, pero ajústelo según sea necesario para asegurarse de que la aguja llegue a donde necesita. Si es necesario, afeite el sitio de la inyección para una mejor visualización. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Diagrama del lugar de la inyección. (A) Una fotografía de la ubicación del sitio de inyección. La tinta se utiliza aquí para indicar dónde entrará el líquido en el ligamento interespinoso entre las vértebras L2 y L3. (B) Un diagrama que muestre la posición correcta de la aguja y la ubicación del sitio de inyección, mostrado desde una vista lateral. (C) Un diagrama que muestra una vista de arriba hacia abajo de las vértebras y los sitios de inyección para los ligamentos interespinosos. Por lo general, las inyecciones se realizan en los ligamentos interespinosos junto a la columna vertebral, pero la aguja también se puede insertar en el espacio entre las vértebras intertransversas. Se recomienda el uso de colorante azul en ensayos piloto como se muestra en (A). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
3. Ensayos conductuales
Figura 4: Hipersensibilidad mecánica y térmica tras la inducción de CBP. El dolor se puede medir una semana después de la inducción del modelo y persiste durante 8 semanas. (A) Prueba de von Frey. La prueba de umbral mecánico se realiza con filamentos von Frey aplicados a la almohadilla del pie a través de una mesa superior de malla con el método de arriba hacia abajo como se muestra aquí en el transcurso de 4 semanas. El umbral del macho ingenuo (verde) está oculto debajo de la línea azul para los ratones hembra ingenuos. Los ratones CBP (n = 4 machos, 4 hembras) mostraron un aumento significativo de la sensibilidad mecánica en comparación con los controles ingenuos (n = 2 machos, 2 hembras). Sobre estos datos se realizó un ANOVA de dos vías (prueba de comparaciones múltiples de Dunnett): n = 4 por grupo. En los análisis post-hoc , el ajuste de Bonferroni a todos los valores de P para las comparaciones semana a semana de CBP versus Naïve arrojó los 11 valores < 0,0011. p < 0,0001. (B) Prueba de Hargreaves. El umbral de calor se probó en la almohadilla del pie con la prueba de Hargreaves (50 °C). Los ratones CBP (n = 12 machos, 12 hembras) mostraron una sensibilidad al calor significativamente mayor en comparación con los controles ingenuos (n = 6 machos, 6 hembras). Se realizó la prueba t de Mann-Whitney de dos colas para comprobar la significación (p < 0,0001). (C) Sensibilidad al frío. La prueba de sonda fría se realizó colocando ratones en el aparato de placa fría enfriado a -9 °C. La latencia para retirarse se registró como el tiempo en segundos desde la colocación del mouse en el aparato hasta que el mouse comienza a levantar el pie, lamer o sacudir. En los datos mostrados, se colocó una sonda fría enfriada a -9 °C debajo de la pata trasera del ratón mientras el ratón estaba enjaulado encima de una malla de alambre. Todos los ratones se sometieron a pruebas de 1 a 3 semanas después de la inyección. Los ratones CBP (n = 4 machos, 6 hembras) mostraron una sensibilidad al frío significativamente mayor en comparación con los controles ingenuos (n = 2 machos, 4 hembras). Se realizó la prueba t de dos colas de Mann-Whitney para comprobar la significación (p = 0,0002). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Pruebas conductuales relacionadas con la nociceptividad y análisis de datos
Medidas evocadas
La hipersensibilidad en la almohadilla del pie se desarrolla dentro de un día después de la inyección de uroquinasa. En 1 semana, el umbral de retirada se reduce significativamente y persiste hasta la eutanasia; esto se muestra a lo largo de la semana postquirúrgica 4 (Figura 4A). La latencia de retirada de las patas se analiza mediante el método up-down ...
Este modelo de dolor de espalda crónico es fácil de inducir, y la hipersensibilidad establecida en 1 semana puede durar hasta (y posiblemente más) 8 semanas. Esto permite un estudio preciso del estado de dolor crónico a diferencia de otros modelos agudos que solo duran una o dos semanas. Si bien mostramos el modelo en ratones, el modelo CBP inducido por uPA también se puede establecer en ratas2. Una ventaja del modelo es que el curso prolongado del tiempo provoca el desarrollo de comportamien...
Los autores declaran que no hay intereses financieros contrapuestos. KNW reconoce la consulta no remunerada con NeuroChronix, Bessor Pharma y USA Elixeria BioPharm, Inc.
La subvención fue proporcionada por NIH HEAL UG3 NS123958. Las instalaciones de alojamiento fueron inspeccionadas y acreditadas por AAALAC. Los animales fueron alojados en las instalaciones de alojamiento del Centro de Recursos Animales (ARC, por sus siglas en inglés) mantenidas por el personal del laboratorio y el personal de la División de Recursos de Laboratorio y Animales (DLAR, por sus siglas en inglés). Los procedimientos para las pruebas conductuales son métodos estándar en el campo aprobados por la Sociedad Americana del Dolor y la Asociación Internacional para el Estudio del Dolor. El método de eutanasia es consistente con las recomendaciones del Panel de Eutanasia de la Asociación Americana de Medicina Veterinaria.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Animals and Consumables | |||
70% ethanol | Local Source | ||
BALB/c mice | Envigo | 20-25 g | |
Cotton balls | Fisher Scientific | 19-090-702 | |
Cotton-tipped applicators | Fisher Scientific | 19-062-616 | |
Isoflurane inhalant anesthetic | MedVet | RXISO-250 | |
Labeling tape | Fisher Scientific | NGFP7002 | |
Nitrile exam gloves | Fisher Scientific | ||
Oxygen tank | Local Source | ||
Surgical drape, Steri-Drape Utility Sheet, Absorbent Prevention | VWR | 76246-788 | cut into 15 x 15 cm pieces |
Tygon tubing with 3 mm inner diameter | Grainger | 22XH87 | |
Equipment | |||
#11 carbon steel scalpel blades | VWR | 21909-612 | |
Anesthesia induction chamber | Summit Medical Equipment Company | AS-01-0530-LG | |
Autoclave | Local Unit | ||
Biology Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11252-30 | |
Glass bead sterilizer Germinator 500 | VWR | 102095-946 | |
IITC Life Sciences Series 8 Model PE34 Hot/Cold Plate Analgesia Meter | IITC | PE34 | |
Integra Miltex cotton & dressing pliers | Safco Dental Supply | 66-317 | |
OPTIKA CL31 double arm LED illuminator | New York Microscope Company | OPCL-31 | |
Plantar Test System with InfraRed Emitter, i. e. Hargreaves Apparatus | Ugo Basile | 37370-001 and 37370-002 | |
Scalpel Handle No. 3 | VWR | 25607-947 | |
Small animal heating pad | Valley Vet Supply | 47375 | |
Student Vannas spring scissors, straight blade | Fine Science Tools | 91500-09 | |
Table top animal research portable anesthesia workstation “PAM” | Patterson Scientific | AS-01-0007 | |
Von Frey Filaments | Ugo Basile | 37450-275 |
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