Il nervo sciatico ammanettare modello di dolore neuropatico nei topi

Riepilogo

Il dolore neuropatico è una conseguenza di una lesione o malattia che colpisce il sistema somatosensoriale. Il "modello bracciale" del dolore neuropatico nei topi consiste nella impiantazione di un bracciale polietilene attorno al ramo principale del nervo sciatico. Allodinia meccanica è testato con filamenti di von Frey.

Abstract

Dolore neuropatico pone come conseguenza di una lesione o una malattia che colpisce il sistema somatosensoriale. Questa sindrome risultati da cambiamenti disadattivi nei neuroni sensoriali feriti e lungo l'intero percorso nocicettivo all'interno del sistema nervoso centrale. Di solito è cronica e difficile da trattare. Per studiare dolore neuropatico e dei suoi trattamenti, diversi modelli sono stati sviluppati nei roditori. Questi modelli derivano da eziologie conosciute, riproducendo così le lesioni nervose periferiche, lesioni centrali e metaboliche-, neuropatie infettive o chemioterapia correlate. Modelli murini di lesione dei nervi periferici spesso bersaglio il nervo sciatico, che è di facile accesso e permette test nocicettivi sulla zampa posteriore. Questi modelli si basano su una compressione e / o una sezione. Qui, la procedura di chirurgia dettagliato per il "modello polsino" del dolore neuropatico nei topi è descritto. In questo modello, un bracciale di tubo in polietilene PE-20 di lunghezza standard (2 mm) è unilateralmente implanted attorno al ramo principale del nervo sciatico. Si induce una allodinia meccanica duraturo, cioè., Una risposta ad uno stimolo nocicettivo normalmente non nocicettivo che può essere valutata utilizzando filamenti von Frey. Oltre alle procedure di chirurgia e prove, l'interesse di questo modello per lo studio del meccanismo di dolore neuropatico, per lo studio del dolore neuropatico aspetti sensoriali e anxiodepressive, e per lo studio dei trattamenti di dolore neuropatico sono anche discusso.

Introduzione

Il dolore neuropatico è solitamente cronica e si pone come conseguenza di una lesione o una malattia che colpisce il sistema somatosensoriale. Cambiamenti disadattivi nei neuroni sensoriali lese e lungo l'intero percorso nocicettivo all'interno del sistema nervoso centrale partecipano a questa sindrome complessa. Vari modelli sono stati sviluppati in roditori per lo studio del dolore neuropatico e dei suoi trattamenti ^1-3.

Sulla base delle eziologie conosciute, i modelli di dolore neuropatico mirano a imitando la polineuropatia osservato nel diabete, le lesioni ai nervi periferici, le lesioni centrali, la nevralgia del trigemino, le neuropatie successivi alla chemioterapia, la nevralgia post-erpetica, ecc Diversi modelli di lesioni dei nervi periferici nei roditori si concentrano sul nervo sciatico. Questi modelli dipendono da una compressione e / o una sezione di questo nervo. Infatti, il nervo sciatico offre chirurgia relativa facile e un test basati sui riflessi ritiro zampa. Il models di compressione del nervo cronica comprendono, ad esempio: la lesione cronica costrizione (CCI) ^4,5, il nervo sciatico ammanettare ^6-9, la legatura parziale del nervo sciatico (PSL) ^10, la legatura del nervo spinale (SNL) ^11, o il comune peroneo nervo legatura ^12. I modelli denominati "lesione del nervo risparmiato" (SNI), sono anche ampiamente utilizzati. Sono costituiti da una legatura stretta e assotomia di due dei tre rami terminali del nervo sciatico, mentre il terzo ramo rimane intatto ^13-15. I vari modelli di dolore neuropatico, che prendono di mira il nervo sciatico, producono un allodinia meccanica cronica (una risposta nocicettiva ad uno stimolo normalmente non nocicettivo) sul posteriore zampa ferita.

Qui, la procedura di chirurgia dettagliato per il "modello polsino" del dolore neuropatico nei topi è descritto. Essa consiste nel fissaggio di un bracciale polietilene attorno al ramo principale del nervo sciatico ^6-9. The l'uso di filamenti di von Frey è anche descritto. Questi filamenti consentono di verificare l'allodinia meccanica che è un sintomo nocicettivo lunga durata presenti in questo modello.

Protocollo

I protocolli sono stati approvati dal "comité d'éthique en matière d'Expérimentation animale de Strasbourg" (CREMEAS).

1. Baseline Misura della Paw Ritiro Soglie

1. Lasciare i topi per abituano ai servizi di polizia per almeno 10 giorni a 2 settimane prima di avviare le procedure di collaudo.
2. Abituare i topi di von Frey test di set-up e alla procedura di von Frey che sono descritti nella sezione 4.
3. Prima dell'intervento, valutare le soglie di ritiro zampa meccanici con filamenti di von Frey come descritto nella sezione 4.3. Nota: Ripetere la procedura in giorni separati fino ad ottenere almeno tre valori consecutivi stabili per le soglie di ritiro zampa.
4. Assegnare il mouse ai diversi gruppi sperimentali in modo che questi gruppi inizialmente non differiscono per le soglie di ritiro zampa.

2. Procedura di chirurgia per Cuff Implantatisu

1. Pesare l'animale. Nota: il peso corporeo mouse dovrebbe essere più di 20 g per la procedura di inserimento bracciale descritta di seguito.
2. Anestetizzare l'animale con una iniezione intraperitoneale di 4 ml / kg di una miscela di ketamina (17 mg / ml) e xilazina (2,5 mg / ml) in 0,9% NaCl, che fornisce circa 45 min di anestesia.
3. Controllare l'assenza di riflessi zampa pizzicando una zampa posteriore con le pinzette e verificare l'assenza di riflessi oculari per accertarsi che l'animale sia completamente anestetizzato.
4. Radere la gamba destra dal ginocchio all'anca con un rasoio elettrico.
5. Applicare protettiva occhio gel liquido agli occhi con un panno di cotone.
6. Posto l'animale sul suo lato sinistro e posizionare il proprio arto posteriore su un piccolo cuscino e mantenere il diritto arto posteriore al cuscino con nastro adesivo.
7. Disinfettare il campo chirurgico con clorexidina e il 70% di etanolo con garza o panno di cotone.
8. Trova femore usando l'indice ed effettuare unaincisione di circa 0,5 cm parallela al femore e circa 1,5 mm anteriormente al femore.
9. Separare i muscoli vicino al femore con due bastoni in autoclave. Note: Non tagliare mai il muscolo. Normalmente, gli strati muscolari si separano facilmente senza alcun sanguinamento e il nervo sciatico è quindi visibile. In caso di sanguinamento, utilizzare un batuffolo di cotone con punta sterile per assorbire il sangue.
10. Inserire due bastoni in autoclave sotto il nervo sciatico per esporre il suo ramo principale, e idratare il nervo con una soluzione fisiologica sterile (0,9% NaCl).
11. Tenere la sterile sezione pre-preparato 2 mm diviso tubo PE-20 polietilene (bracciale) 0,38 mm interno / 1,09 millimetri OD, con l'aiuto di un bastone acciaio appuntito e un morsetto bulldog.
    1. Inserire il bastone d'acciaio appuntito nel bracciale, che leggermente aprirlo.
    2. Utilizzando l'apertura laterale bracciale, inserire il bulldog ad una estremità del bracciale e paralleli al bracciale. Ruotare il bulldog (180 °) in modo che possa tenere il bracciale dallato che è opposta all'apertura laterale. Chiudere il bulldog e rimuovere il bastone d'acciaio appuntito. Nota: La rotazione avviene per permettere che tiene contro il bracciale in posizione ottimale per l'inserimento, il morsetto bulldog contribuisce anche a mantenere il bracciale parzialmente aperta. Il modello e le dimensioni del morsetto bulldog sono fondamentali per questa fase del procedimento.
12. Avere un secondo sperimentatore tenere i due bastoni sotto il nervo e delicatamente separare i bastoni per facilitare l'accesso a una sezione del nervo sciatico che è di circa 4 mm.
13. Inserire il bracciale 2 millimetri attorno al ramo principale del nervo sciatico, partendo inserendo la parte del bracciale che è distale al bulldog intorno alla parte del nervo che è prossimale al fianco.
14. Chiudere il bracciale delicatamente esercitando una pressione sui due lati distali con pinze, senza comprimere o cambiare la forma del tubo. Girare il bracciale per assicurarsi che sia chiuso correttamente.
15. Suturare lo strato di pelle rasata with nodi chirurgici.
16. Posizionare il mouse sul lato sinistro in una gabbia casa pulita. Tenerlo sotto la lampada di calore fino a quando il mouse è sveglio.
17. Aggiungere acqua in eccesso e mettere un po 'di chow direttamente nella gabbia casa.

3. Procedura di chirurgia per i controlli Sham

1. Applicare la stessa procedura di chirurgia come sopra descritto dal punto 2.1 al punto 2.9, quindi seguire con gradini 2,15-2,17. Per i controlli sham, omettere i passaggi 2,10-2,14 che riguardano solo l'inserimento bracciale.

4. Von Frey Testing

1. Posizionare il mouse in deselezionare le caselle individuali (7 centimetri x 9 cm x 7 cm) con fori, su una piastra forata elevato di acciaio liscia (1 mx 50 cm, 5 fori mm cerchio con 2,5 millimetri tra i confini di perforazione). Nota: Fino a 12 topi possono essere contemporaneamente testato su questo set-up. Animali operati possono essere provati il ​​giorno dopo l'intervento chirurgico. Tuttavia, tre giorni di recupero si consiglia di diminuire l'ipersensibilità post-operatoria osservata incontrolli sham.
2. Lasciare gli animali si abituano per 15 minuti prima del test.
3. Applicare i filamenti di von Frey alla superficie plantare di ogni zampa posteriore in una serie di forze ascendenti. Note: I filamenti di von Frey sono i capelli di plastica di diametro calibrato. Sono 5 cm di lunghezza e sono fissati su applicatori portatili. La velocità di applicazione filamento, il grado di flessione e la durata dell'applicazione può influenzare i valori di soglia che si ottengono con questo test ^3. Con la presente procedura nei topi, i filamenti che sono il più utilizzate sono il 0,16, 0,4, 0,6, 1, 1,4, 2, 4, 6, 8, e 10 g.
   1. Applicare il filamento scelto alla superficie plantare della zampa sinistra fino a quando il filamento si piega solo. Ripetere la procedura 3-5 volte consecutive, e poi fare lo stesso con la zampa destra. Una volta che il filo è stato testato su entrambe le zampe, verificare l'animale successivo. Note: Evitare zampa bordi laterali che possono essere più sensibili. La risposta attesa è una zamparitiro, improvviso battere ciglio o zampa leccare. Considerare la risposta come positivo se almeno tre risposte attese sono osservate su cinque prove. Una data zampa viene sempre provata tre volte, ma il quarto e il quinto prove vengono fatte solo se 1 o 2 risposta (s) era (erano) osservato durante le prime tre prove. Nei topi C57BL/6J, avviare i test pre-chirurgia con 1.4 g filamento. Dopo l'intervento chirurgico, iniziare i test con la 0,4 g filamento. Se una risposta positiva si osserva con il filamento prima testato, testare un filamento di forza inferiore (anziché maggiore) al punto 4.3.2.
   2. Applicare la stessa filamento prossimi animali secondo la procedura 4.3.1. Una volta che tutti gli animali sono testati, avviare nuovamente sul primo animale con il prossimo filamento di maggiore forza. Ripetere la procedura fino a quando tutti i topi danno una risposta positiva. Note: testare ogni animale, fino a due filamenti consecutive danno una risposta positiva. Si consideri il valore grammo del filamento inferiore che ha dato una risposta positiva come dell'ingegno zampaSoglia hdrawal per questo animale.

Risultati

I dati sono espressi come media ± SEM. Le analisi statistiche sono state effettuate utilizzando l'analisi multifattoriale della varianza (ANOVA) o spaiati t-prove secondo il disegno sperimentale. Per queste analisi, i gruppi chirurgia Sham e polsino, nonché la soluzione salina vs trattamenti farmacologici sono stati considerati come fattori tra i gruppi. Se del caso, le analisi ripetute misura sono stati utilizzati per i dati del corso del tempo. I confronti post-hoc sono stati eseguiti usando il test di Duncan. Significatività statistica è stata considerata a p <0,05.

Quando si utilizzano le procedure descritte sopra, il bracciale risultati di impianto in una allodinia ipsilaterale come illustrato nella Figura 1. Quando il mouse è abituata la procedura di prova, i valori di soglie di ritiro zampa nel test von Frey rimangono stabili nel tempo e sono non interessati dalla procedura chirurgica per sé, come illustrato negli animali Sham. Occorre tuttavia esserenotato che una allodinia post-chirurgica transitoria solito può essere osservata in topi sham. Quando tale allodinia è presente, la risposta ritiro zampa torna al basale dopo pochi giorni post-operatorie. Nei topi Cuff, l'allodinia ipsilaterale è già presente nei primi giorni post-intervento chirurgico e viene mantenuta per più di 2 mesi (v. 9 e Figura 1; F8, 344 = 29.5, p <0.001). La allodinia bracciale indotto rimane ipsilaterale nei topi C57BL/6J quando viene misurata con il test von Frey come descritto sopra, ma in altre condizioni una presenza di allodinia sulla zampa controlaterale può anche essere osservato ^8. I valori assoluti di riferimento sono di solito tra 4 e 6 g in topi C57BL/6J, ma il protocollo di prova possono influenzare questi valori.

Gli antidepressivi triciclici sono tra clinici trattamenti di prima linea per il dolore neuropatico. In questo modello, il farmaco antidepressivo triciclico nortriptilina (5 mg / kg, intraperitoneale, due volte al giorno) relieves l'allodinia neuropatico dopo circa 2 settimane di trattamento, come illustrato nella Figura 2 (F7, 91 = 15,3, p <0.001; post-hoc: (CuffNor = Sham)> CuffSal p <0.001 nei giorni 29-34). A questo dosaggio, nessuna azione analgesica acuta della antidepressivo si osserva ^16,17. Per simulare il sollievo dal dolore durata che è presente in pazienti che assumono tali farmaci, i topi possono essere testati prima della somministrazione del farmaco mattina piuttosto che dopo. Tale procedura permette di valutare un effetto duraturo innescato da precedenti giorni di trattamento. In questo caso, si richiede da 1 a 2 settimane di trattamento per osservare un sollievo duraturo del allodinia neuropatico. Quando il trattamento viene interrotto, una ricaduta solito si osserva entro 3 o 4 giorni ^18. Accanto alcuni antidepressivi, gabapentinoids sono gli altri trattamenti di prima scelta per il dolore neuropatico. Gabapentin ha un'azione analgesica acuta e transitoria in questo modello ^16, ma mostra anche un lon ritardata e g durata determinata con animali ogni giorno prima della somministrazione del farmaco (figura 3; p <0.001) azione antiallodinico. Questa azione è più veloce che con farmaci antidepressivi.

Figura 1. Meccanica soglie di ritiro zampa nel modello polsino del dolore neuropatico nei topi. Adult topi C57BL/6J maschi sono stati abituati alla procedura di von Frey fino ad ottenere una linea di base stabile (la linea di base è rappresentata al punto 0 sul grafico). Entrambe le zampe sono state testate. I topi polsino mostrano omolaterale allodinia meccanica come indicato dalle soglie di ritiro zampa ribassate (n = 10 per gruppo).

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Figura 2. Ritardata azione antiallodinico di un antidepressivo triciclico. Dopo due settimane post-operatorie, i topi hanno ricevuto il trattamento intraperitoneale due volte al giorno (mattina e sera) con il 0,9% di NaCl o 5 mg / kg nortriptilina cloridrato (n = 5 o 6 per gruppo ). Il test von Frey è stato fatto prima del trattamento mattina. Con questa procedura, un'azione antiallodinico ritardata di nortriptilina si osserva, che richiede circa 12 giorni di trattamento.

Figura 3. Azione antiallodinico di un gabapentinoidi. Dopo tre settimane post-operatorie, i topi hanno ricevuto un trattamento intraperitoneale due volte al giorno (mattino e sera) con 0,9% NaCl o 10 mg / kg di gabapentin (n = 5 per gruppo). Il test di von Frey è stato fatto prima del trattamento mattinamento. Con questa procedura, un'azione antiallodinico ritardata e duratura di gabapentin si osserva. I dati sono presentati prima di iniziare i trattamenti e al 6 ° giorno di trattamenti.

Discussione

Il modello "cuff" è stata inizialmente sviluppata nei ratti avere una lesione costrizione cronica standardizzata e riproducibile con l'impianto di multipli polsini intorno al nervo sciatico ^6. E 'stato poi modificato per impiantare un unico bracciale ^7,8, anche se alcuni gruppi di ricerca utilizzano ancora di più l'inserimento del bracciale ^19-22. E 'stato poi adattato per topi ^9,23, che ha aperto la possibilità di usare animali transgenici. Il bracciale è di solito lunga 2 millimetri, ma altre lunghezze sono stati utilizzati anche nei ratti ^22. Il tubo di polietilene dipende dalla specie: PE-20 in topi ^9, e PE-60 ^24,25 o PE-90 ^7,8,26,27 nei ratti.

La allodinia meccanica viene misurata con peli von Frey. In questo test, i valori assoluti di soglie di ritiro zampa dipendono dalla superficie su cui l'animale sta ²⁸ o dalla durata di filamenti piegatura ^3, ma questi fattori non farepregiudicare il rilevamento della allodinia neuropatico.

Il modello "cuff" è di interesse per lo studio dei meccanismi del dolore neuropatico. E 'stato utilizzato per studiare i cambiamenti morfologici in mieliniche e amieliniche fibre di ^6,29, e cambiamenti funzionali nei neuroni sensoriali, afferenze primarie e neuroni spinali ^{19,21,22,30-35.} Ha permesso la dimostrazione che l'attivazione gliale e uno spostamento centrale neuronale gradiente anione partecipano cambiamenti nell'attività e nelle risposte dei neuroni nocicettivi spinali e in allodinia neuropatico ^24,36-38. L'influenza dei recettori del glutammato ^7,39-41, dei recettori oppioidi ^16,42-45 e di recettori nicotinici ⁴⁶ è stato studiato anche in questo modello.

Un altro interesse del modello è la sua risposta ai trattamenti correnti di dolore neuropatico, cioè., Gabapentinoids e antidepressivi. Simili osservazioni cliniche: gabapentinoids mostrano sian azione analgesica di breve durata acute ad alto dosaggio e un'azione ritardata sostenuto alleviare che si osserva dopo pochi giorni di trattamento, antidepressivi triciclici e serotonina e noradrenalina inibitori non hanno alcun effetto analgesico acuta a dosi rilevanti, ma che mostrano un ritardo sostenuta alleviare azione che richiede 1-2 settimane di trattamento, e l'selettivi della ricaptazione della serotonina inibitore della fluoxetina è inefficace ^16. Il modello è quindi opportuno studiare il meccanismo molecolare alla base di tali trattamenti ^{16-18,44,45,47,} che potrebbe rivelare nuovi bersagli terapeutici per testare in pazienti ^48-51.

Infine, il modello permette anche lo studio delle conseguenze anxiodepressive di dolore neuropatico. Clinicamente, queste conseguenze colpiscono circa un terzo dei pazienti con dolore neuropatico, ma sono preclinically meno studiate rispetto agli aspetti sensoriali del dolore. In questo modello, uno sviluppo dipendente dal tempo di ansia e depressione similefenotipi sive-like è presente ⁵² e il relativo meccanismo possono così essere affrontate.

I polsini e procedure standardizzate in questo modello murino di dolore neuropatico traducono in bassa variabilità interindividuale per l'allodinia meccanica. La possibilità di utilizzare animali geneticamente modificati ^{17,18,44-47,52,} l'allodinia lunga durata, la risposta a trattamenti utilizzati clinicamente e sviluppo tempo-dipendente dei sintomi anxiodepressive rendono questo modello appropriato per lo studio dei vari aspetti e conseguenze del dolore neuropatico e dei suoi trattamenti, che hanno già portato informazioni preziose per questo campo di ricerca.

Materiali

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