Name: spontaneous and evoked measures of pain in murine models of monoarticular knee pain
Uploaded: 2019-02-22T14:00:00
Duration: 8 min 3 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Spontaneous and Evoked Measures of Pain in Murine Models of Monoarticular Knee Pain at JoVE.com

Finansieras av den institutionen av veteraner frågor MERIT award 2 I01 RX000379-05.

Alla djur förfaranden och protokoll godkändes av Minneapolis veteraner frågor Health Care System (VAHCS) institutionella djur vård och användning kommittén och överensstämde ”guide för skötsel och användning av försöksdjur” (National Academic Press, USA) 12.
1. Val av djur
Obs: C57Bl6 möss används för alla tre artrit modeller.
<ol><li>Använda antingen manliga eller kvinnliga möss, men observera att svaret på artrit smärta kan variera beroende på kön och patogenesen av modellen testas.</li>
	<li>Välj möss som har nått könsmognad, inte längre är snabbt växande och inte är tillräckligt gammal för att ha utvecklat spontana artrit som kunde blanda ihop smärta mätningar. Obs: Tolv veckor är en perfekt ålder för smärta mätning i de modeller som beskrivs, men detta beror på studiedesign. Ålder vid initiering av artrit beror på hur länge modellen tar för att utveckla. Akut inflammatorisk artrit (karragenan modell) kräver 3 h att utveckla, djur är därför 12 veckors ålder vid tidpunkten för induktion. Kronisk inflammatorisk artrit (CFA modell) kräver 3 veckor att utveckla, därför djur är 9 veckor gammal på induktion. Kronisk degenerativ artrit (kollagenas modell) kräver 4 veckor att utveckla, därför djur är 8 veckor på induktion. En mer kronisk modell av degenerativ artrit kan användas genom att inducera artrit vid 6 veckors ålder. Detta tillåter 6 veckor av utveckling av ledskada. Kronisk degenerativ artrit hos möss producerar dock inte betydande evoked smärta.</li>
	<li>Få djur från en nationell kommersiell uppfödare källa.</li>
	<li>Hus djur i grupper om upp till 8 djur i standard polykarbonat burar med ad libitum gnagare kost och vatten.</li>
	<li>Upprätthålla miljöförhållandena vid 72 ° C ± 1 ° C och 33% ± 1% luftfuktighet med 12 h ljus/mörk cykler.</li>
</ol>2. intraartikulär injektioner i knäet
<ol><li>Skapa en 30 G 2,5 mm steril genom att täcka längden på en 0,5 tum nål med en mantel tillverkad av polyeten slangen med invändig diameter av 0.38 mm och en ytterdiameter på 1,09 mm, lämnar endast 2,5 mm av den nål sticker ut. Detta förhindrar att du för in nålen för djupt och spännande gemensamma posteriort.</li>
	<li>Välja en enda knä att injicera, raka det med någon kommersiellt tillgänglig elektriska ansiktshår trimmer och sterilisera med providone-jod scrub.</li>
	<li>Söva musen med 3% isofluran i 100% O2 på 1 L/min för 3 min ± 1 min. underhålla anestesi med en noskon under förfarandet. Bekräfta anestesi djup genom tå nypa. Var noga med att övervaka respiratoriska status och minimera anestesi exponering för att upprätthålla adekvat respirations.</li>
	<li>Ange gemensamt vid mittlinjen genom den bara underlägsen den nedre kanten av patella med steril mantlade nålen när musen är fullt anesthetized knäskålssenan. Detta främre mittlinjen tillvägagångssätt maximerar noggrannhet för att ange gemensamt och injicera substansen i intresse.</li>
	<li>Använd samma metod för att injicera både artrit-inducerande ämnen och smärtstillande ämnen. Sham kontroller produceras genom att sätta in nålen som ovan men utan injicera något ämne.</li>
</ol>3. produktion av artrit
<ol><li>Söva djuret som i steg 2.3 ovan.</li>
	<li>Väga lämpligt belopp (se nedan) av karragenan, komplett Freunds adjuvans och typ IV kollagenas och späd till lämpliga koncentrationen med normal saltlösning i en LAF för säkerhet och sterilitet.</li>
	<li>Injicera 10 µl av 2,5% karragenan utspätt i 0,9% steril koksaltlösning i knäet som ovan med en Hamilton spruta för att producera akut inflammatorisk artrit. Artrit toppar 3 h efter injektionen.</li>
	<li>«««Injicera, 30 µL (30 µg) av komplett Freunds adjuvans (CFA) i knät att producera kronisk inflammatorisk artrit. Det finns en inledande akut inflammatorisk fas som toppar vid 1 vecka sedan en kronisk fas som toppar vid 3 veckor efter injektion.</li>
	<li>Injicera 10 µL innehållande 10 IU typ IV kollagenas för att producera kronisk degenerativ artrit. Artrit smärta toppar 4 veckor efter injektionen.</li>
</ol>4. mätning av evoked ledvärk
<ol><li>Alltid undersöka normala komparator knäet först för att minimera korsande smärta svaret (plåster) från den smärtsamma knä13.</li>
	<li>Träna examinator ska tillämpas konsekvent och fast trycket av 700 gf/cm2 = 10 psi med en Palpometer nivå 4. enheten avger 4 pip när denna nivå av trycket appliceras. Denna mängd tryck kommer konsekvent att framkalla en större smärta reaktion från en artritisk gemensamma än från en normal led. Obs: Enheten är kalibrerad på fabriken för att framkalla 4 pip när den lämpliga nivån på trycket appliceras. Använda enheten för utbildning Använd inte på djuren men när man undersöker djuren, gäller mängden tryck som lärt sig genom utbildning.</li>
	<li>Hindra musen tillräckligt tätt för att förhindra casual rörelse genom att hålla kragen i nacken med pekfinger och tumme och med den 4: e och 5th fingrar för att hålla svansen. Musen ska kunna göra diskreta, korta rörelser med ansträngning och när stimuleras, men bör inte kunna röra sig fritt eller kontinuerligt.</li>
	<li>Administrera upprepade fast (Palpometer nivå 4) palpations samtidigt på laterala och mediala sidorna av varje knä vid ungefärligt gemensamma linjen med tummen och pekfingret av den fria handen en gång per sekund i en minut medan besöksförbud musen. Använd inte Palpometer för musen undersökning; Det används endast för utbildning.</li>
	<li>Har en andra observatör räkna antalet gånger djuret leker och kämpar för att fly återhållsamhet under denna minuts tid. Summan av slagsmål och läten är det frammanade smärtpoäng.</li>
	<li>Alltid oss samma examinator under hela studien och bekräfta examinator samt observatör är förblindade experimentella tillstånd.</li>
</ol>5. mätning av spontana ledvärk.
Obs: Enhetens avancerade dynamiska vikt bär (ADWB) beräknar procent av total tid djuret spenderar på varje lem och procenten av totala vikt bärs på varje lem.
<ol><li>Fyll en plast bägare med 2 L vatten. Placera skumdynan och medium density Fibreboard som medföljer utrustningen tillsammans med fyllda bägaren på en laboratorieskala och registrera den sammanlagda vikten.</li>
	<li>Öppna programmet ADWB och välj möss Givartyp.</li>
	<li>Kalibrera systemet innan varje experiment:<ol>
<li>Välj fullständig kalibrering under menyerna kalibrering . Ange 0,00 som ett Tare värde och vikten av skumdynan, medium density Fibreboard, plast bägare, och vatten som kalibrering vikt, och välj sedan Nästa.</li>
		<li>Välj Tare innan du lägger något på sensorn. Innan du väljer få förhandsvisning, täck sensorn pad med medföljande skumdynan, medium density Fibreboard och plast bägare fylld med 2 liter vatten, i den ordningen. Välj få förhandsvisning när kalibrering vikten är på sensorn.</li>
		<li>Anpassa kalibreringen vikt så det fördelas jämnt över de individuella sensorerna och när värdet av kalibrering indikator är över 95, Välj få definition. Denna process producerar en normaliserad medelvärdet för individuella sensorer och bekräftar integriteten för de individuella sensorerna. Slutligen, Välj Nästa.</li>
		<li>Spara filen kalibrering till mappen kalibrering.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Välj nytt och i förekommande fall ange projektets namn och djur namnet för den första musen ska testas.</li>
	<li>Välj Bläddra och öppna kalibrering fil som har skapats för projektet. Välj Nästa, se till att Aktivera videoinspelning är markerat och välj OK.</li>
	<li>Väga djuret, Välj fångaoch spela in vikten i programvaran. Välj OK.</li>
	<li>Inte acklimatisera möss till kammaren före insamlingen av data eftersom denna enhet mäter spontan beteende.</li>
	<li>Placera musen i kammaren för en period av 5 min av testning. Välj startanär djuret är i kammaren. Programvaran registrerar djurets aktivitet under denna tid, spela in en video och synkronisera med sensordata, och automatiskt partitionera denna video i analyserbart och icke-analyserbart segment. Obs: Den programvaran anser segment analyserbart när minst en stabil zon upptäcks. En stabil zon skapas när sensorer upptäcker ≥2 g på en sensor med ett minimum av en intilliggande sensor upptäcka ≥1 g och när en zon viktfördelning är stabil för mer än 0,38 s.</li>
	<li>Välj lätt scoring och oberoende tassar inställninginnan den första analysen i en serie. Obs: Lätt scoring tillåter iteration validering av segment där stabila zonen inte ändras baserat på validering av den första stabila zonen av segmentet. Oberoende tassar inställning ger observatören med tillgång till de kortkommandon som tillåter individuell identifiering av varje tass. Observatören tilldelar zonerna som uppfyller minimivillkoren som höger bakben, vänster bakben, höger fore, lämnade fore, båda framtassarna, annan del av kroppen, eller ignorera zon genom att använda kortkommandon medan du håller markören över segmentet per video och trappade karta över aktiveras sensorer.</li>
	<li>Välj >> att flytta till det första analyserbart segmentet. Om en stabil zon inte har rätta tass identifieras och sedan håller markören över zonen och tryck på genvägen (höger bakben, s; vänster bakben, en; höger fore, w; vänster fore, q; båda framtassarna, e; andra avsnitt av kroppen, z, ignorera zon, x) som överensstämmer med den rätt kroppsdelen. Obs: Minst 1,5 min analyserbart tid krävs att möta analys tröskelvärden. Analyserade segment läggs och i genomsnitt automatiskt för utdata per paw(s) av programvaran.</li>
	<li>ADWB programvaran sedan beräknar automatiskt andelen av analyserade tiden och andelen kroppsvikt (g) placeras på varje fyra lem alternativ. Exportera dessa värden i ett nytt kalkylblad genom att välja resultat, Exportera, markera Ja till snabb fråga fråga om bara fem första samlingsrader ska exporteras, och platsen för utdata.</li>
	<li>Avliva djur av CO2 inandning följt av torakotomi i slutet av studietiden.</li>
	<li>För varje ytterligare djur i samma grupp, Välj ny och ange ett unikt djur namn men ändrar inte projektnamnet. Välj Nästa, se till att Aktivera videoinspelning är markerat och välj OK. Följ steg 5,5 till 5.12 när det gäller det första djuret.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Neggi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+epidemiology+and+impact+of+pain+in+osteoarthritis.">The epidemiology and impact of pain in osteoarthritis.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 21, 1145-1153 (2013).</li><li>Center for Disease Control and Prevention. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+doctor-diagnosed+arthritis+and+arthritis-attributable+activity+limitation+-+United+States,+2007-2009.">Prevalence of doctor-diagnosed arthritis and arthritis-attributable activity limitation - United States, 2007-2009.</a> Morbidity and Mortality Weekly Report. 59, 1261-1265 (2010).</li><li>Kaye, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prescription+Opioid+Abuse+in+Chronic+Pain:+An+Updated+Review+of+Opioid+Abuse+Predictors+and+Strategies+to+Curb+Opioid+Abuse:+Part+1.">Prescription Opioid Abuse in Chronic Pain: An Updated Review of Opioid Abuse Predictors and Strategies to Curb Opioid Abuse: Part 1.</a> Pain Physician. 20, 93-109 (2017).</li><li>Maheu, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+we+should+definitely+include+intra-articular+hyaluronic+acid+as+a+therapeutic+option+in+the+management+of+knee+osteoarthritis:+Results+of+an+extensive+critical+literature+review.">Why we should definitely include intra-articular hyaluronic acid as a therapeutic option in the management of knee osteoarthritis: Results of an extensive critical literature review.</a> Seminars in Arthritis and Rheumatism. , (2018).</li><li>Malfait, A. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+we+should+study+pain+in+animal+models+of+rheumatic+diseases.">Why we should study pain in animal models of rheumatic diseases.</a> Clinical and Experimental Rheumatology. 35, 37-39 (2017).</li><li>Piel, M. J., Kroin, J. S., van Wijnen, A. J., Kc, R., Im, H. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pain+Assessment+in+Animal+Models+of+Osteoarthritis.">Pain Assessment in Animal Models of Osteoarthritis.</a> Gene. 537, 184-188 (2014).</li><li>Dorman, C. W., Krug, H. E., Frizelle, S. P., Funkenbusch, S., Mahowald, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+DigiGait&#8482;+and+TreadScan&#8482;+imaging+systems:+assessment+of+pain+using+gait+analysis+in+murine+monoarthritis.">A comparison of DigiGait&#8482; and TreadScan&#8482; imaging systems: assessment of pain using gait analysis in murine monoarthritis.</a> Journal of Pain Research. 7, 25-35 (2013).</li><li>Barton, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+application+measurement+(PAM):+A+novel+behavioural+technique+for+measuring+hypersensitivity+in+a+rat+model+of+joint+pain.">Pressure application measurement (PAM): A novel behavioural technique for measuring hypersensitivity in a rat model of joint pain.</a> Journal of Neuroscience Methods. 163, 67-75 (2007).</li><li>Bert, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+of+Treatment+with+Resiniferatoxin+and+Capsaicin+on+Dynamic+Weight+Bearing+Measures+and+Evoked+Pain+Responses+in+a+Chronic+Inflammatory+Arthritis+Murine+Model.">The Effect of Treatment with Resiniferatoxin and Capsaicin on Dynamic Weight Bearing Measures and Evoked Pain Responses in a Chronic Inflammatory Arthritis Murine Model.</a> Internal Medicine Review. 2016 (6), 89 (2016).</li><li>Abdullah, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+intra-articular+vanilloid+receptor+agonists+on+pain+behavior+measures+in+a+murine+model+of+acute+monoarthritis.">The effect of intra-articular vanilloid receptor agonists on pain behavior measures in a murine model of acute monoarthritis.</a> Journal of Pain Research. 9, 563-570 (2016).</li><li>Anke, T. T., Kuner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+ongoing+and+spontaneous+pain+in+rodents+-+challenges+and+opportunities.">Studying ongoing and spontaneous pain in rodents - challenges and opportunities.</a> European Journal of Neuroscience. 39, 1881-1890 (2014).</li><li>National Research Council. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).</li><li>Kuner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+mechanisms+of+pathological+pain.">Central mechanisms of pathological pain.</a> Nature Medicine. 16, 1258-1266 (2010).</li><li>Banik, R., Woo, Y., Park, S., Brennan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+and+Sex+Influence+on+Pain+Sensitivity+after+Plantar+Incision+in+the+Mouse.">Strain and Sex Influence on Pain Sensitivity after Plantar Incision in the Mouse.</a> Anesthesiology. 105, 1246-1252 (2006).</li><li>Mogil, J. S., Chesler, E., Wilson, S. G., Juraska, J. M., Sternberg, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sex+differences+in+thermal+nociception+and+morphine+antinociception+in+rodents+depend+on+genotype.">Sex differences in thermal nociception and morphine antinociception in rodents depend on genotype.</a> Neuroscience &amp; Biobehavioral Reviews. 24, 375-389 (2000).</li><li>Mogil, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heritability+of+nociception+I:+Responses+of+11+inbred+mouse+strains+on+12+measures+of+nociception.">Heritability of nociception I: Responses of 11 inbred mouse strains on 12 measures of nociception.</a> Pain Physician. 80, 67-82 (1999).</li><li>Meziane, H., Ouagazzal, A. -. M., Aubert, L., Wietrzych, M., Krezel, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estrous+cycle+effects+on+behavior+of+C57BL/6J+and+BALB/cByJ+female+mice:+implications+for+phenotyping+strategies.">Estrous cycle effects on behavior of C57BL/6J and BALB/cByJ female mice: implications for phenotyping strategies.</a> Genes, Brain, and Behavior. 6, 192-200 (2007).</li></ol>

Författarna har något att avslöja.

Mätning av ledvärk i prekliniska modeller av inflammatorisk artrit och degenerativ ledsjukdom är en alltmer värdefullt verktyg för att utvärdera nya behandlingar för artrit smärta och återställa ledfunktion9,10. Det är utmanande att mäta smärta beteenden hos möss med kronisk degenerativ ledsjukdom. Som fyrbenta, kan de lasta en smärtsam lem till valfri kombination av de andra tre armar och ben eller svans. Minskad funktion i en lem kan inte visas som uppenbarligen som i tvåbenta människor. Som offer djur, har möss en överlevnadsfördel att minimera smärta beteenden.
Detta betänkande visar att ledvärk från olika patologiska mekanismer kan mätas i möss med enkla och relativt billiga metoder. Inflammatoriska ledvärk orsakar större förändringar i viktbärande tid och distribution och kan därför vara en känsligare modell för detektion av analgesi. Men andra modeller av ledvärk blir viktig när du utvärderar nya potentiella analgetika eftersom mekanismerna bakom smärta initiering och underhåll sannolikt olika med olika patologi. Vi hittade skillnader i avlastande mönster mellan män och kvinnor och bland olika modeller av artrit smärta.
Det är viktigt att inse att det kan vara stam samt könsskillnader i smärta beteende i möss14,15,16. Det är också känt att det finns distinkta stam skillnader i smärttrösklar. Vi hittade att honor i C57/Bl6 möss visat betydligt mer spontan smärta beteenden (ökad vikt och tid på frambenen) än manliga möss med kronisk degenerativ ledvärk (figur 2 och figur 3). Vi inte bestämma fasen brunst för dessa honmöss, så vi inte kan säga om detta hade någon effekt på våra resultat, men andra har fastställt att brunst fas inte förklara observerade könsskillnader i C57/Bl6 möss17.
Evoked smärta beteende är känslig för alla typer av ledvärk testade och har bra reproducerbarhet. Det är avgörande att examinator är utbildad att leverera konsekvent, standardiserade palpation tryck och använda konsekvent återhållsamhet metoder som gör att utbudet av smärta beteende att upptäcka både smärta och smärtlindring. Det är viktigt att alltid undersöka normala knät först för att minimera den smärta reaktion i normala knät på grund av en crossover effekt och maximera smärta svar skillnaden mellan normal och smärtsam knä. Använda en andra observatör för att kontrollräkna smärta Svaren som utgör EPS är nödvändigt så att examinator fokuserar på konsekvent palpation och så att läten och slagsmål är konsekvent stämde. Det kan vara nödvändigt att öva metoden återhållsamhet i synnerhet för att säkerställa att djuret kan reagera på smärta på ett adekvat sätt men reagerar inte alltför lätt så späd den smärta Svaren. En fördel med EPS-mätningen är att det är analogt med mäta gemensamma ömhet i mänskliga patienter.
Vi känner dessa metoder är överlägsen befintliga metoder i att de mäter direkt smärta kommer från knäleder av möss, de kan användas i olika modeller av monoarthritis smärta, de inkluderar både spontana och evoked smärta svaren, och är relativt billig men tillförlitliga och reproducerbara. Som terapier utvecklas för att mer effektivt behandla artrit, kommer att dessa metoder vara användbar för att bekräfta huruvida behandlingar är faktiskt effektiva för mest invalidiserande resultatet av artrit, smärta.
Våra metoder har vissa begränsningar. Primärt, begränsas EPS åtgärden av kravet på en enda examinator och observatör och behovet av mycket konsekvent teknik. Åtgärderna som frammanas smärta är mer automatiserade och omfattas inte som mellan observatör skillnader. Ytterligare förfining av EPS-åtgärden kan innehålla automatiserade metoder för inventering vocalizations reaktion till palpation, till exempel med hjälp av en ultraljud bat detector för att räkna vocalizations. Denna metod skulle behöva jämföras med vår nuvarande metod att bekräfta känslighet och specificitet innan det allmänt kan genomföras.
Sammanfattningsvis beskriver vi två olika smärta beteende åtgärder för att kvantifiera ledsmärta hos möss. Kön och stam skillnader måste beaktas innan du väljer en experimentell modell. Åtgärder av evoked smärta kräver noggrann utbildning och konsekvent genomförande av examinator. Både spontana och evoked smärta beteenden rekommenderas att bedöma smärtans svårighetsgrad och funktionell begränsning och bör utnyttjas för att helt utvärdera effekterna av nya potentiella analgetika.

Smärta är den främsta orsaken till funktionshinder från artrit1,2. För närvarande tillgängliga analgetika är ofta ineffektiva, giftiga och bidra potentiellt till rikstäckande narkotiska problem3. Kirurgi är inte alltid ett alternativ för slutstadiet artrit, särskilt hos äldre, som kan ha flera komorbiditeter. Intraartikulär steroider och viscosupplementation kan vara effektivt vid tidig sjukdom men vanligtvis förlorar sin effektivitet i sent skede sjukdom4. Det finns ett stort otillfredsställda behov av effektiva analgetika för artrit smärta som inte kan tas upp med för närvarande tillgängliga behandlingar.
Prekliniska modeller är användbara för att förstå verkningsmekanismen av terapier smärta och för att förutsäga dosbegränsande toxiciteter, men smärta mätning i djur är utmanande5. Smärta åtgärder kan vara direkt och spontant (statisk eller dynamisk viktbärande, fot hållning, gånganalys, spontan rörelse och mekanisk eller termisk känslighet) eller indirekt/framkallat (bakbenen uttag test, knä komprimering kraft eller hjärnavbildning) 6. för milda former av monoarthritis, gånganalys är okänslig och saknar konsekvens7. Statiska viktbärande är användbart för att mäta smärta i råtta bakbenen men kan vara svårt i möss. Mekaniska känslighet åtgärder såsom von Frey testet indirekt identifiera sensibilisering av foten pad i inställningen av knä artrit, men mäter inte direkt knäsmärta och är besvärligt att utföra. Knäet komprimering kraft mätt med pam. (ansökan mätning) enheten kan användas i råttor, men den stora enheten är svåra att använda i möss utan att producera negativa beteenden som inte återspeglar nödvändigtvis smärta8.
Vi har utvecklat metoder för att mäta spontana och evoked smärta i tre olika modeller av murina artrit som är känsliga och reproducerbara för mätning av smärtans svårighetsgrad och analgetiska effekterna av intraartikulär terapier9, 10. vi kan även korrelera smärtlindring med andra histologisk markörer för smärta och skärmen prövningsläkemedel droger som inte skulle vara möjligt hos människor. Vi kan utvärdera synergier av blygsamt effektiva analgetika att identifiera effektivare kombinationsbehandlingar. Genom att använda beprövade metoder för såväl spontana som frammanas smärta, undvika vi fallgropen att identifiera smärta som återspeglas i en typ av smärta beteende men inte den andra och närmare spegeln smärta mätning i människor11inte. Genom att begränsa smärta utvärdering till två metoder kan minimera vi stress på djuren, som kan påverka smärta beteende och maximera produktiviteten i laboratoriet.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:821px;" width="820">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:183px;">Advanced Dynamic Weightbearing Device</td>
			<td style="width:221px;">Bioseb In Vivo Research Instruments, Vitrolles, France</td>
			<td style="width:203px;">Model: BIO-DWB-M - For mice</td>
			<td style="width:215px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:183px;">C57/Bl6 mice (male and female)</td>
			<td style="width:221px;">Jackson Labs, Bar Harbor ME</td>
			<td style="width:203px;">Stock No:&#160;000664&#160;|&#160;Black 6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:183px;">Carrageenan</td>
			<td style="width:221px;">Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA</td>
			<td style="width:203px;">22049-5G-F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:183px;">Complete Freund&#39;s Adjuvant</td>
			<td style="width:221px;">Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA</td>
			<td style="width:203px;">F5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:183px;">Palpometer</td>
			<td style="width:221px;">Palpometer Systems, Inc. Victoria, B.C</td>
			<td style="width:203px;">Not available - no longer in business</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:183px;">Type IV Collagenase</td>
			<td style="width:221px;">Worthington Biomedical Corp, Lakeville, NJ</td>
			<td style="width:203px;">LS004210</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

spontaneous and evoked measures of pain in murine models of monoarticular knee pain

Smärta är den främsta orsaken till funktionshinder från artrit. Det finns för närvarande ett otillfredsställt behov av lämpliga behandlingar för artrit smärta. Prekliniska modeller är nödvändiga och användbara för att studera mekanismerna bakom smärta och för att utvärdera effekten av artrit terapier. Det är utmanande att mäta smärta i djurmodeller av artrit. Vi har utvecklat metoder för att mäta evoked och spontan smärta i tre modeller av murina artrit. Vi kvantifiera evoked smärta Svaren från möss som utsätts för fast palpation av en smärtsam knä. Vi utvärderar också spontan smärta andel av vikt och mängden tid placerad på varje av deras 4 lemmar efter induktion av artrit smärta i ett knä. Ledvärk i dessa musmodeller producerar en betydande ökning av evoked smärta svaren och en förändring i viktbärande. Eftersom möss är fyrbenta, avlasta de smärtsamma extremiteten till kontralaterala extremiteten, till frambenen, eller någon kombination. Dessa metoder är enkla, kräver minimal utrustning och är reproducerbara och känslig för att upptäcka smärta. De är användbara för att studera både sjukdomsmodifierande artrit behandlingar och analgetika i möss.

Akuta och kroniska inflammatoriska och kroniska degenerativa ledvärk producerades av IA injektion i vänster knä av C57BL/6J manliga och kvinnliga möss före smärtbedömning använda protokollet som beskrivs ovan. Ledvärk mättes som frammanas smärta noter (EPS) och spontan smärta beteenden mäts med en avancerad dynamisk vikt bär (ADWB) enhet. För tillämpningen av denna rapport gjordes individuella jämförelser med Student's t-test. För experiment där analgetiska doser jämförs, kan ANOVA vara en mer lämplig statistisk jämförelse.
EPS (summan av stämde slagsmål plus vocalizations) ökade med alla tre typer av ledvärk (figur 1). ADWB åtgärder av procent viktbärande på den vänstra bakben jämfört naiv möss minskade i akuta och kroniska inflammatoriska ledvärk. Kvinnor men inte män med kronisk av degenerativa gemensamma smärta (COL) visade liknande sänkningar av ADWB åtgärder (figur 2A). Hanar med akut inflammatorisk ledvärk över mer vikt till frambenen än naiva djur. Viktbärande på frambenen ökat hos honmöss jämfört naiv men inte hos män med kronisk degenerativ ledvärk (COL) (figur 2B). ADWB åtgärder procent tid på den drabbade vänster bakben minskade jämfört naiv i möss med akuta och kroniska inflammatoriska ledvärk, men det var inte statistiskt signifikant. Dessa djur betydligt mindre tid på den vänstra bakbenen än på den högra bakbenen. Hos både män och kvinnor med kronisk degenerativ ledvärk fanns det ingen skillnad i tid på vänster bakbenen jämfört naiv. Kvinnor med kronisk degenerativ ledvärk tillbringat mer tid på den nonarthritic höger bakben jämfört naiv (figur 3A). Möss med akut inflammatorisk gemensamma smärta och kvinnor med kronisk degenerativ ledvärk tillbringade betydligt mer tid på frambenen än naiva djur (figur 3B).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59024/59024fig1.jpg"> Figur 1 . Frammanade smärta noter för vänster (blå kolumn) och höger (röd kolumn) bakbenen. Höger bakben tjänstgjorde som interna kontroller och genomgick inte någon IA injektioner. Mätningar togs under följande förhållanden: uninjected naiva (hane och hona), akut inflammatorisk karragenan-inducerad artrit (bil), kronisk inflammatorisk komplett Freund's adjuvans-inducerad artrit (CFA) och kronisk icke-inflammatoriska Kollagenas-inducerad artrit (COL - manliga och kvinnliga). I naiva djur EPS av vänster bakben knä var inte statistiskt skilt från höger på hanar och endast minimalt annorlunda hos Honor (**P = 0,038) sannolikt på grund av vissa ökade smärta svar i knä undersökt andra (vänster) på grund av crossover smärta svar. I alla artros grupper var artros vänster knä EPS betydligt större än nonarthritic kontralaterala höger knä. När man jämför EPS i vänster knä artrit grupper att naiva djur, hade alla artrit grupperna betydligt större EPS noter i artros vänster knä jämfört naiv vänster knä. Detta gällde för både män och kvinnor. P < 0,05 jämfört med manliga naiva, #P < 0,05 jämfört med kvinnliga naiv. Alla felstaplar är SEM i alla siffror. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59024/59024fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59024/59024fig2.jpg"> Figur 2 : Spontan smärta beteende mätt som procent kroppsvikt bärs på lemmar. (A) spontan smärta beteende mätt totala procent kroppsvikten till vänster (blå kolumn) och höger (röd kolumn) bakbenen. Både manliga och kvinnliga naiva djur fanns det ingen signifikant skillnad mellan procent vikt bärs på vänster och höger bakbenen. Manliga möss med bil och CFA inducerad ledvärk och honor med COL inducerad ledvärk födde betydligt mindre vikt på den vänstra bakben jämfört med naiva. P < 0,05 jämfört med manliga naiva, #P < 0,05 jämfört med kvinnliga naiv. (B) spontan smärta beteende mätt totala procent kroppsvikt placeras på frambenen. Hos män med bil inducerad akut ledvärk och kvinnor med COL inducerad kronisk ledvärk fanns det en betydande ökning av mängden vikt bärs på frambenen. Detta betraktades inte män med CFA eller COL inducerad ledvärk. Naiva kvinnor tenderade att bära mer vikt på frambenen än naïve män (P = 0,02). Extra vikt kan bäras av andra delar av kroppen såsom svans eller bakdel. Dessa var vanligtvis minimal och bidrog inte avsevärt till förståelsen av smärta svaret och visas därför inte. P < 0,05 jämfört med manliga naiva, #P < 0,05 jämfört med kvinnliga naiva och till manliga 4 vecka COL i forelimb weightbearing. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59024/59024fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59024/59024fig3.jpg"> Figur 3: spontan smärta beteende mätt som procent tid spenderas på lemmar. (A) spontan smärta beteende mätt totala procent tid till vänster (blå kolumn) och höger (röd kolumn) bakbenen. Det var ingen signifikant skillnad mellan höger och vänster bakben i manliga och kvinnliga naiva möss avseende tid på extremiteten. Manliga möss med bil och CFA inducerad artrit visades för att spendera mindre tid weightbearing med artrit vänster bakben jämfört naiv, men detta var inte statistiskt signifikant och sannolikt beror på ökad variabilitet i denna åtgärd i dessa möss. Det fanns en signifikant skillnad i dessa djur jämföra höger till vänster som den högra bakbenen tillbringat mer total tid weightbearing än vänstra. Hos kvinnor med COL inducerad artrit var den högra bakbenen weightbearing en större andel av tid än i naiva Honor. P < 0,05 jämföra höger till vänster, nrP < 0,05 jämfört med kvinnliga naiva och till manliga 4 vecka COL i tid spenderas på frambenen. (B) spontan smärta beteende mätt totala mängden tid spenderas på frambenen. Hos män med bil inducerad artrit och kvinnor med COL inducerad artrit tillbringade mössen betydligt mer tid weightbearing på fore armar och ben än gjorde de naiva djur. Kvinnliga naiva möss tillbringat mer tid på frambenen än manliga naiva djur. P < 0,05 jämfört med manliga naiva, #P < 0,05 jämfört med kvinnliga naiv. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59024/59024fig3large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Spontaneous and Evoked Measures of Pain in Murine Models of Monoarticular Knee Pain at JoVE.com

Spontaneous and Evoked Measures of Pain in Murine Models of Monoarticular Knee Pain

Vi har utvecklat en evoked åtgärd av artrit smärta och det i kombination med en standardiserad metod för mätning av spontan smärta i olika murina modeller av kemiskt inducerad artrit. Dessa åtgärder är känsliga och reproducerbara för olika typer av ledvärk.

Spontana och Evoked åtgärder av smärta i murina modeller av Monoarticular knäsmärta

Pain is the main cause of disability from arthritis. There is currently an unmet need for adequate treatments for arthritis pain. Pre-clinical models are ...

Mätning av smärta i prekliniska modeller av artrit är svårt, men det är viktigt för utvärdering av både regenerativa och smärtstillande behandlingar. Vårt protokoll är känsligt och reproducerbart för mätning av både framkallat och spontana smärtbeteenden. Och det är enkelt och relativt billigt.Artrit är den största bidragsgivaren till funktionshinder, och smärta är den främsta orsaken till funktionshinder. Behandling av artrit är för närvarande otillräcklig. Prekliniska modeller är en viktig del av behandlingsutvecklingen.Demonstrera detta förfarande kommer att Christopher Dorman, en tekniker, och Sandra Frizelle, en personal forskare från mitt laboratorium. För att förhindra att nålen förs in för djupt och lämnar leden bakre, täck upp en punkt 5 tums nål med en hölje av polyetylen slangar tills endast 2,5 millimeter av nålen sticker ut ur hylen. Därefter rakar pälsen från knäet på den sövda musen som ska injiceras, och sterilisera den exponerade huden med povidone jodskrubb.Sätt sedan in den mantade nålen i leden vid mittlinjen genom patellar senan bara sämre än den nedre kanten av patella, och injicera ämnet av intresse. Innan du bedömer den framkallade ledvärk, använd en höjdmätare nivå 4 för att öva tillämpa sjuhundra gram krafter per centimeter i kvadrat av konsekvent och fast tryck. Enheten kommer att avge 4 pip när lämplig nivå av tryck appliceras.När lämpligt tryck på ett tillförlitligt sätt kan appliceras, scruff musen i nacken med pekfingret och tummen tätt nog för att förhindra casual rörelse. Och använd fjärde och femte fingrar för att hålla tillbaka svansen. Musen ska kunna göra diskreta, korta rörelser med ansträngning och när den stimuleras, men bör inte kunna röra sig fritt eller kontinuerligt.Administrera upprepade fasta palpations samtidig till de laterala och mediala sidorna av varje knä med tummen och pekfingret på den fria handen på ungefär ledlinjen en gång per sekund i 1 minut. Och har en observatör räkna antalet gånger djuret vocalizes och slagsmål för att undkomma återhållsamhet under denna 1 minuters tryck ansökningstiden. Summan av bett och läten anses vara evoked Pain Score.Öppna det avancerade programmet för bärande med dynamisk vikt, och välj Möss"som sensortyp. Före varje experiment, välj full kalibrering"under kalibreringsmenyn. Och ange noll"för tare värdet.Och vikten av skum pad, medeldensitet fiber ombord, plast bägare, och vatten som kalibreringen vikt. Välj nästa"och tare"Och täck sensorn pad med skum pad, medeldensitet fiber ombord, och plast bägare av vatten. När alla material har placerats på sensorn pad, välj vinna förhandsvisning"Och justera kalibrering vikt tills den är jämnt fördelade över de enskilda sensorerna.När värdet på kalibreringsindikatorn är över nittiofem, välj gain definition "för att producera ett normaliserat medelvärde för de enskilda sensorerna och för att bekräfta integriteten hos sensorerna. Välj sedan nästa"och spara kalibreringsfilen i kalibreringsmappen. Välj ny"och ange projekt- och djurnamn för den första musen som ska testas.Välj bläddra"och öppna kalibreringsfilen som skapades för projektet. Välj sedan nästa"bekräfta att aktivera video capture"är markerat, och välj ok"Nästa, väga djuret. Välj capture"och spela in vikten i programvaran.Efter att ha valt ok"placera musen i kammaren i 5 minuter. Och välj lansering"Programvaran kommer att spela in djurets aktivitet, fånga en video och synkronisera med sensordata, och automatiskt partitionera videon i analyserbara och icke-analyzable segment. I slutet av analysen perioden väljer du lätt poängsättning"och oberoende pausinställning"Och välj snabbspolning framåt"för att flytta till det första analysbara segmentet.Om en stabil zon inte har rätt tass identifierad håller du markören över den zonen och trycker på lämplig genvägstangent som motsvarar rätt kroppsdel. Den avancerade dynamiska viktbärande programvara kommer automatiskt att beräkna andelen analyserade tid, och procent av kroppsvikt placeras på var och en av de 4 lemmar. Välj sedan resultat"export"och ja"för att exportera de första 5 sammanfattningsraderna av data till lämpligt kalkylprogram.För varje ytterligare djur i samma grupp väljer du nytt"och anger ett unikt djurnamn utan att ändra projektnamnet. Fånga sedan varje djurs aktivitet i kammaren som just visats. Evoked Pain Scores för akut inflammatorisk vård-en-gen-en inducerad artrit, kronisk inflammatorisk komplett f-roy-nes add-jav-ent inducerad artrit, och kronisk icke-inflammatorisk cole-ag-in-a inducerad artrit öka jämfört med de som observerats för naiva un-injicerade djur för alla tre typer av ledvärk.Honorna, men inte hanar med kronisk degenerativ ledsmärta, uppvisar liknande minskningar i förväg dynamiska viktbärande åtgärder jämfört med naiva möss vid akut och kronisk inflammatorisk ledsmärta. Hanar med akut inflammatorisk ledsmärta överför mer vikt till de 4 lemmarna än gör naiva djur. Vikt bäring på de 4 lemmar ökar i honmöss jämfört med naiva djur, men inte hos hanar med kronisk degenerativ ledvärk.Hos både hanar och honor med kronisk degenerativ ledsmärta finns det ingen skillnad i tidsanering på vänster bakben jämfört med naiva djur. Och kvinnor med kronisk degenerativ ledsmärta spenderar mer tid på den icke-artros högra bakbenen jämfört med icke-injicerade möss. Slutligen, manliga möss med akut inflammatorisk ledvärk, och honor med kronisk degenerativ ledvärk, spendera betydligt mer tid på sina 4 lemmar än gör naiva djur.Korrekt identifiering av den bakre delen av djurets fötter i förhållande till det kropp är mycket viktigt. Fokusera på den bakre delen av djuret snarare än det är huvudet. Med denna metod kan vi testa affektivitet av nya, nya inter-articular smärtstillande medel.

Research

JoVE Journal

Medicine

Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Bedömning av hjärtfunktionen och Energetics i isolerade Mus Hearts Använda 31 P NMR-spektroskopi

Bioengineered mouse models have become powerful research tools in determining causal relationships between molecular alterations and models of ...

Chronic Constriction of the Sciatic Nerve and Pain Hypersensitivity Testing in Rats

Kronisk Sammandragning av ischiasnerven och Smärta Överkänslighet Testning i råttor

Chronic neuropathic pain, resulting from damage to the central or peripheral nervous system, is a prevalent and debilitating condition, affecting 7-18% of ...

Urinary Bladder Distention Evoked Visceromotor Responses as a Model for Bladder Pain in Mice

Urinblåsa Dilatation Evoked Visceromotor svar som en modell för smärtor i urinblåsan hos möss

Approximately 3-8 million people in the United States suffer from interstitial cystitis/bladder pain syndrome (IC/BPS), a debilitating condition ...

The Sciatic Nerve Cuffing Model of Neuropathic Pain in Mice

Ischiasnerven ansamling av inflammatoriska celler modell av neuropatisk smärta hos möss

Neuropathic pain arises as a consequence of a lesion or a disease affecting the somatosensory system. This syndrome results from maladaptive changes in ...

In vitro Functional Characterization of Mouse Colorectal Afferent Endings

In vitro Functional Characterization of Mouse Colorectal Afferent Endings

In vitro Funktionell karakterisering av mus kolorektal Afferent Endings

This video demonstrates in detail an in vitro single-fiber electrophysiological recording protocol using a mouse colorectum-nerve preparation. The ...

The Monoiodoacetate Model of Osteoarthritis Pain in the Mouse

Den Monoiodoacetate Modell av Artros Smärta i mus

A major symptom of patients with osteoarthritis (OA) is pain that&#160;is triggered by peripheral as well as central changes within the pain pathways. The ...

A Quantitative Sensory Testing Paradigm to Obtain Measures of Pain Processing in Patients Undergoing Breast Cancer Surgery

En kvantitativ sensorisk testning Paradigm att få åtgärder av smärta behandling hos patienter som genomgår operation för bröstcancer

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and ...

Objective Nociceptive Assessment in Ventilated ICU Patients: A Feasibility Study Using Pupillometry and the Nociceptive Flexion Reflex

Objektiva nociceptiva bedömning i ventilerade IVA patienter: en förstudie med hjälp av Pupillometri och den nociceptiva Flexion reflexen

The concept of objective nociceptive assessment and optimal pain management have gained increasing attention. Despite the known negative short- and ...

FSN Therapy for Knee Osteoarthritis Pain Management

Fu's Subcutaneous Needling for Knee Osteoarthritis Pain

Fu's Subcutaneous Needling for Knee Osteoarthritis Pain (Video) | JoVE 

Fus subkutana nålning för knä artros smärta

Fu's subcutaneous needling (FSN) is a new acupuncture and dry needling technique based on traditional Chinese medicine. It rapidly produces long-lasting ...

Standardized Tuina Manipulation for Knee Osteoarthritis in Rats

Tuina Manipulation to Reduce Inflammation and Cartilage Loss in Knee Osteoarthritis Rats

Understanding the Mechanism of Tuina Manipulation in Rats (Video) | JoVE

Tuina manipulation för att minska inflammation och broskförlust hos knä artros råttor

Clinical trials suggest that Tuina manipulation is effective in treating knee osteoarthritis (KOA), while further studies are required to discover its ...