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Method Article
I metodi per l'induzione semplice e rapida di un modello di mal di schiena nei topi sono forniti qui utilizzando un'iniezione intralegamentosa di attivatore del plasminogeno urinario.
Un modello di dolore lombare persistente può essere indotto nei topi con la semplice metodologia qui descritta. I metodi passo-passo per l'induzione semplice e rapida di un modello di mal di schiena persistente nei topi sono forniti qui utilizzando un'iniezione di attivatore del plasminogeno di tipo urochinasi (urochinasi), una serina proteasi presente nell'uomo e in altri animali. La metodologia per l'induzione del dolore lombare persistente nei topi prevede una semplice iniezione di urochinasi lungo la regione di inserzione legamentosa della colonna lombare. L'agente infiammatorio urochinasi attiva il plasminogeno in plasmina. In genere, il modello può essere indotto entro 10 minuti e l'ipersensibilità persiste per almeno 8 settimane.
L'ipersensibilità, i disturbi dell'andatura e altre misure standard simili all'ansia e alla depressione possono essere testate nel modello persistente. Il mal di schiena è il tipo di dolore più diffuso. Per migliorare la consapevolezza del mal di schiena, l'Associazione internazionale per lo studio del dolore (IASP) ha nominato il 2021 "Anno globale del mal di schiena" e il 2022 "Anno globale per tradurre la conoscenza del dolore in pratica". Un limite del progresso terapeutico delle terapie del dolore è la mancanza di modelli adatti per testare il dolore persistente e cronico. Le caratteristiche di questo modello sono adatte a testare potenziali terapie volte alla riduzione del mal di schiena e delle sue caratteristiche accessorie, contribuendo a far sì che IASP nominasse il 2022 come l'Anno Globale per la Traduzione della Conoscenza del Dolore nella Pratica.
La lombalgia è una delle cause più comuni di disabilità, con 1 persona su 5 che ne soffre in tutto il mondo. Nonostante questi sforzi, pochi modelli animali affidabili di mal di schiena sono comunemente utilizzati nella ricerca sugli animali nel campo del dolore, specialmente nei topi. I modelli precedenti hanno fatto uso quasi esclusivamente di ratti per l'induzione del mal di schiena cronico (CBP) come quelli indotti dall'iniezione di attivatore del plasminogeno urinario (uPA) nell'articolazione della faccetta lombare 2,3, dall'iniezione del fattore di crescita nervoso (NGF) nella muscolatura del tronco4, o dallo iodoacetato monosodico (MIA)5 o dall'interleuchina-1beta6 iniezione nel disco intravertebrale. Naturalmente, i ratti sono preferiti per questi modelli principalmente a causa delle loro dimensioni maggiori e della facilità di accesso per l'iniezione di agenti infiammatori.
Per essere chiari, esistono modelli murini di mal di schiena, come il modello murino SPARC-null di degenerazione del disco intervertebrale utilizzato permolti anni, ma questi sono più costosi e richiedono più tempo per essere stabiliti rispetto ai modelli basati sull'iniezione. Un recente studio sui topi ha stabilito un modello di mal di schiena combinando l'iniezione di NGF nei muscoli lombari con lo stress di contenzione cronica verticale8. Nel seguente protocollo, abbiamo adattato il modello CBP indotto da uPA dai ratti per i topi2. L'ipersensibilità si instaura entro 1 settimana e persiste fino a 6-8 settimane. Inoltre, abbiamo stabilito che i topi sviluppano comportamenti simili all'ansia e alla depressione. Data la prevalenza del mal di schiena e l'uso più comune dei topi nella ricerca sul dolore molecolare, questo modello durevole è prontamente stabilito per l'uso nello sviluppo di nuove strategie di trattamento per alleviare il mal di schiena.
Tutte le procedure sugli animali descritte sono conformi alla Guida NIH per la cura e l'uso degli animali da laboratorio. Gli studi sono stati approvati dal comitato locale per la cura e l'uso istituzionale (IACUC #23-201364-HSC) del Centro di scienze della salute dell'Università del New Mexico. Tutti gli studi sono conformi alle politiche sotto l'egida di una garanzia di conformità OLAW (A3002-01) sull'uso di animali nella ricerca, come descritto nella Parte III. II. Garanzie e certificazioni. Gli animali sono ospitati nella struttura di stabulazione dell'Animal Resources Center (ARC) gestita dal personale del laboratorio e dal personale della Division of Laboratory and Animal Resources (DLAR). Il metodo di eutanasia (100 μL di 59 mg/mL di pentobarbital iniettabile) è rapido e affidabile e consente la dissezione e la raccolta di vari tessuti per ulteriori ricerche.
1. Animali
2. Induzione del modello
Figura 1: Configurazione per l'induzione dell'urochinasi CBP. (A) La piastra di base Fine Science Tools consigliata per gli interventi chirurgici sui topi. I bordi a coste possono avere una corda uncinata su di essi per tenere il mouse in posizione. (B) Stazione di recupero. Si consiglia una gabbia di alloggiamento vuota, metà sul termoforo, metà spenta. Un panno pulito viene posizionato sul fondo per dare al mouse una comoda area di riposo. (C) Raccomandazione per la configurazione della macchina per anestesia. Utilizzando un sistema di erogazione a due canali, impostare un tubo flessibile per la camera di induzione e un altro per la stazione chirurgica. (D) Una vista dei sistemi di ritenuta del topo. Due corde vengono annodate sui bordi a coste della piastra di base, quindi tirate delicatamente rispettivamente sul collo e sulla parte posteriore del mouse. Assicurati di non trattenere troppo il mouse in modo che possa ancora respirare normalmente. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Induzione del CBP per iniezione di urochinasi. (A) Una vista del posizionamento del sito di iniezione. Come mostrato, tocca con le dita per trovare la parte inferiore della gabbia toracica del mouse come punto di riferimento per L4-L5. (B) Una vista del processo di iniezione, che mostra l'angolo per una corretta iniezione. (C) In questo caso è preferibile un angolo di 45°, ma regolare secondo necessità per garantire che l'ago arrivi dove serve. Se necessario, radere il sito di iniezione per una migliore visualizzazione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Diagramma del sito di iniezione. (A) Una fotografia dell'ubicazione del sito di iniezione. L'inchiostro viene utilizzato qui per indicare dove il liquido entrerà nel legamento interspinoso tra le vertebre L2 e L3. (B) Un diagramma che mostra il corretto posizionamento dell'ago e la posizione del sito di iniezione, mostrato da una vista laterale. (C) Un diagramma che mostra una vista dall'alto verso il basso delle vertebre e dei siti di iniezione per i legamenti interspinosi. Le iniezioni saranno in genere sui legamenti interspinosi vicino alla colonna vertebrale, ma l'ago può essere inserito anche nello spazio tra le vertebre intertrasversali. L'uso del colorante blu nelle prove pilota è raccomandato come mostrato in (A). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
3. Saggi comportamentali
Figura 4: Ipersensibilità meccanica e termica in seguito all'induzione di CBP. Il dolore è misurabile una settimana dopo l'induzione del modello e persiste per 8 settimane. (A) Test di von Frey. Il test di soglia meccanica viene eseguito con filamenti di von Frey applicati al poggiapiedi attraverso un tavolo superiore in rete con il metodo up-down come mostrato qui nel corso di 4 settimane. La soglia maschile ingenua (verde) è nascosta sotto la linea blu per i topi femmina ingenui. I topi CBP (n = 4 maschi, 4 femmine) hanno mostrato una sensibilità meccanica significativamente aumentata rispetto ai controlli naïve (n = 2 maschi, 2 femmine). L'ANOVA a due vie (test di confronto multiplo di Dunnett) è stata eseguita su questi dati: n = 4 per gruppo. Nelle analisi post-hoc , l'aggiustamento di Bonferroni a tutti i valori P per i confronti settimanali di CBP rispetto a Naïve ha prodotto tutti gli 11 valori < 0,0011. p < 0,0001. (B) Prova di Hargreaves. La soglia di calore è stata testata sulla pedana con il test di Hargreaves (50 °C). I topi CBP (n = 12 maschi, 12 femmine) hanno mostrato una sensibilità al calore significativamente aumentata rispetto ai controlli naïve (n = 6 maschi, 6 femmine). È stato eseguito il test t a due code di Mann-Whitney per testare la significatività (p < 0,0001). (C) Sensibilità al freddo. Il test della sonda fredda è stato eseguito posizionando i topi sull'apparecchio a piastra fredda raffreddato a -9 °C. La latenza di ritiro è stata registrata come il tempo in secondi dal posizionamento del mouse sull'apparecchio fino a quando il mouse inizia a sollevare, leccare o scuotere il piede. Nei dati mostrati, una sonda fredda raffreddata a -9 °C è stata posizionata sotto la zampa posteriore del topo mentre il topo è ingabbiato sopra una rete metallica. Tutti i topi sono stati testati 1-3 settimane dopo l'iniezione. I topi CBP (n = 4 maschi, 6 femmine) hanno mostrato una sensibilità al freddo significativamente aumentata rispetto ai controlli naïve (n = 2 maschi, 4 femmine). Il test t a due code di Mann-Whitney è stato eseguito per testare la significatività (p = 0,0002). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Test comportamentali nocicettivi e analisi dei dati
Misure evocate
L'ipersensibilità sul cuscinetto plantare si sviluppa entro un giorno dall'iniezione di urochinasi. Entro 1 settimana, la soglia di sospensione è significativamente diminuita e persiste fino all'eutanasia; questo è dimostrato fino alla settimana postchirurgica 4 (Figura 4A). La latenza di astinenza della zampa viene analizzata utilizzando il metodo di von Frey up-down
Questo modello di mal di schiena cronico è semplice da indurre e l'ipersensibilità stabilita entro 1 settimana può durare fino a (e possibilmente oltre) 8 settimane. Ciò consente uno studio accurato dello stato di dolore cronico rispetto ad altri modelli acuti che durano solo una settimana o due. Mentre mostriamo il modello nei topi, il modello CBP indotto da uPA può essere stabilito anche nei ratti2. Un vantaggio del modello è che il decorso prolungato provoca lo sviluppo di comportamenti s...
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione. KNW riconosce la consulenza non retribuita con NeuroChronix, Bessor Pharma e USA Elixeria BioPharm, Inc.
Il finanziamento della sovvenzione è stato fornito da NIH HEAL UG3 NS123958. Le strutture abitative sono state ispezionate e accreditate dall'AAALAC. Gli animali sono stati ospitati nella struttura di stabulazione dell'Animal Resources Center (ARC) gestita dal personale del laboratorio e dal personale della Division of Laboratory and Animal Resources (DLAR). Le procedure per i test comportamentali sono metodi standard nel campo come approvato dall'American Pain Society e dall'International Association for the Study of Pain. Il metodo di eutanasia è coerente con le raccomandazioni del gruppo di esperti scientifici sull'eutanasia dell'American Veterinary Medical Association.
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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