Name: burn injury-induced pain and depression-like behavior in mice
Uploaded: 2021-09-29T14:00:00
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Diese Forschung wurde von der Chungnam National University und dem Zuschuss der National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt, der von der Regierung Koreas finanziert wurde (NRF-2019R1A6A3A01093963 und NRF-2021R1F1A1062509).

Alle experimentellen Protokolle wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee an der Chungnam National University in Südkorea überprüft und genehmigt und dann auf der Grundlage der ethischen Richtlinien der International Association for the Study of Pain18 durchgeführt.
1. Induktion einer verbrühenden Brandverletzung an der Hinterpfote
<ol><li>Unterbringung der männlichen ICR-Mäuse mit einem Gewicht von 20-25 g in einem hellen und temp...

<ol>
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Die Verbrühungsverbrennung ist eine Art thermische Verbrennung, die durch erhitzte Flüssigkeiten verursacht wird. Es wurde vermutet, dass in den meisten Fällen Verbrennungen ersten oder zweiten Grades auftreten, aber langfristiger Kontakt mit Wärmequellen kann Verbrennungen dritten Grades verursachen26. In der vorliegenden Studie wurde eine Brandverletzung induziert, indem die rechte Hinterpfote von Mäusen bei 65 °C für 3 s 4,26 in ...

Gewebeschäden wie Verbrennungen und Traumata sind im Allgemeinen mit dem gleichzeitigen Auftreten akuter Schmerzen verbunden. Brandverletzungen und traumabedingte Symptome sind schätzungsweise 1.80.000 Todesfälle pro Jahr, die durch Verbrennungen verursacht werden - die überwiegende Mehrheit tritt in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen durch verschiedene Arten von Verbrennungenauf 1. Laut einem weltweiten Bericht sind Verbrennungen bei Kindern häufig und machen etwa 40% -60% der hospitalisierten Patientenaus 2,3. Diese spezifischen Verletzungen sind noch schwerwiegender, da sie im Alltag auftreten können, wie z.B. kochendes oder badendes Wasser 4,5. Obwohl akute Schmerzen in den meisten Fällen spontan nach der Genesung von Gewebeschäden behoben werden können, kann es möglich sein, aufgrund abnormaler Veränderungen im Nervensystem chronisch zu werden 6,7.
Kürzlich wurde vorgeschlagen, dass akute Schmerzen eine depressive Stimmung hervorrufen können, und chronische Schmerzen können Angst und Depressionverursachen 8,9,10,11. Die Koexistenz von Schmerz und Depression erschwert die Behandlung des Patienten. Depressionen neigen auch dazu, die Schmerzempfindlichkeit zu erhöhen, was wahrscheinlich zu intensiveren Depressionen und Schmerzen führt12. Komplikationen von Schmerzen und Depressionen werden in Tiermodellen der peripheren Entzündung13,14,15,16 gezeigt. Die detaillierten Mechanismen, die der schmerzinduzierten Depression zugrunde liegen, sind bis jetzt nicht gut bekannt17. Daher ist es notwendig, wirksamere Behandlungen für Verbrennungen zu entwickeln, um die Nebenwirkungen und Symptome zu lindern.
Daher wurde die vorliegende Studie entwickelt, um ein Tiermodell zu entwickeln, um durch Brandverletzungen verursachte akute Schmerzen und depressionsähnliches Verhalten bei Mäusen zu untersuchen. Dazu wurden eine durch Brandverletzungen verursachte abnormale taktile Empfindlichkeit, ein verändertes Gangmuster und ein depressionsähnliches Verhalten gemessen. Darüber hinaus versucht diese Studie, das Modell mithilfe von NSAIDs zu validieren.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 mL syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>307809</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL tube</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>MCT-150-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL tube</td>
			<td>SPL</td>
			<td>50050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetaminophen BioXtra, &#8805;99.0%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7085-100G</td>
			<td>Positive control (The analgesic agent, acetaminophen (200 mg/kg) was administered intraperitoneally once-daily for 7 days starting from the day of after burn injury (Only Burn + Acetaminophen group. (von-Frey test, gait analysis, and forced swimming test: Used for drug-dependent behavioral testing after burn injury), (Rota-rod test: It was used to investigate the motor and functional impairments of the drug in animals after burn injury).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alfaxan multidose (Alfaxalone)</td>
			<td>JUROX Pty.Limited</td>
			<td></td>
			<td>In this experiment, this material used for animal anesthesia, and was used as a positive control for experimentally treated drugs in the rota-rod test.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CatWalk automated gait analysis system</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>CatWalk XT</td>
			<td>Gait analysis in freely walking rodents is used to study the changes in limb movement and positioning in models with sensory-motor dysfunction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OPTISHIELD (Cyclosporin ophthalmic ointment)</td>
			<td>Ashish Life Science</td>
			<td></td>
			<td>In this experiment, this material was used for an ointment to prevent corneal drying after induction of anesthesia.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plexiglass cylinder</td>
			<td>SCITECH KOREA</td>
			<td>custom made products</td>
			<td>Used in forced swimming test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rota-rod system</td>
			<td>SCITECH KOREA</td>
			<td>Accelerating rota rod</td>
			<td>Used in the measurement of Normal Motor Function</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>von Frey filaments</td>
			<td>North Coast Medical</td>
			<td>NC12775</td>
			<td>Used in the measurement of Mechanical Allodynia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waterbath</td>
			<td>CHANGSHIN SCIENCE</td>
			<td>C-WBE</td>
			<td>Used in the burn injury induction</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

burn injury-induced pain and depression-like behavior in mice

Brühendes Wasser ist die häufigste Ursache für Brandverletzungen sowohl bei älteren als auch bei jungen Bevölkerungsgruppen. Es ist eine der größten klinischen Herausforderungen aufgrund der hohen Mortalität und der Folgen in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen. Verbrennungen verursachen häufig intensive spontane Schmerzen und anhaltende Allodynie sowie lebensbedrohliche Probleme. Noch wichtiger ist, dass übermäßige Schmerzen oft von Depressionen begleitet werden, die die Lebensqualität erheblich beeinträchtigen können. Dieser Artikel zeigt, wie man ein Tiermodell für die Untersuchung von verbrennungsinduzierten Schmerzen und depressionsähnlichem Verhalten entwickelt. Nach der Anästhesie wurde eine Brandverletzung induziert, indem eine Hinterpfote der Maus für 3 s in heißes Wasser (65 ° C ± 0,5 ° C) getaucht wurde. Der von Frey Test und die automatisierte Ganganalyse wurden alle 2 Tage nach einer Brandverletzung durchgeführt. Darüber hinaus wurde das depressionsähnliche Verhalten mit dem erzwungenen Schwimmtest untersucht, und der Rota-Rod-Test wurde durchgeführt, um die abnormale motorische Funktion nach einer Brandverletzung zu unterscheiden. Der Hauptzweck dieser Studie ist es, die Entwicklung eines Tiermodells für die Untersuchung von durch Verbrennungsverletzungen verursachten Schmerzen und depressionsähnlichem Verhalten bei Mäusen zu beschreiben.

Um das Leiden der Tiere zu minimieren und die Anzahl der Tiere zu reduzieren, die gemäß den Three Rs (Replacement, Reduction, and Refinement) -Richtlinien verwendet werden, wurde diese Studie mit der Mindestanzahl von Tieren für die Erhebung signifikanter Daten konzipiert, die durch vorläufige Experimente ermittelt wurden. In dieser Studie wurden Verhaltensexperimente unabhängig voneinander zweimal wie folgt durchgeführt. Die Ganganalyse, mechanische Allodynie und depressionsähnliche Verhaltenstests wurden mit den...

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Burn Injury-Induced Pain and Depression-Like Behavior in Mice

Eine vorübergehende Verbrühungsverletzung (65 °C ± 0,5 °C, 3 s) einer Hinterpfote verringert die Schwelle (g) zur Von-Frey-Filamentstimulation der ipsilateralen Seite und verändert das Gangbild. Außerdem induziert eine Brandverletzung ein depressionsähnliches Verhalten im erzwungenen Schwimmtest.

Verbrennungsverletzungsbedingte Schmerzen und depressionsähnliches Verhalten bei Mäusen

Scalding water is the most common cause of burn injury in both elderly and young populations. It is one of the major clinical challenges because of the ...

Dieses Protokoll eignet sich für die Erforschung der verschiedenen Aspekte und der Ergebnisse von Verbrennungsschmerzen und deren Behandlung und soll wichtige Informationen in dieses Forschungsfeld einbringen. Dieses Protokoll etabliert ein durch heißes Wasser induziertes Verbrennungstiermodell und schlägt eine Methode zur Messung verwandter Schmerzen, Gangstörungen und depressionsähnlicher Verhaltensreaktionen vor. Das Verfahren wird von Jaehyuk Kim, einem Meisterschüler in Dr. Kims Labor, demonstriert.Unterbringen Sie zunächst die männlichen ICR-Mäuse mit einem Gewicht von 20 bis 25 Gramm in einem leichten und temperaturgesteuerten Raum. Erlauben Sie den Mäusen, freien Zugang zu Nahrung und Wasser zu haben und sich mindestens eine Woche vor Beginn des Experiments zu akklimatisieren. Nach einer Woche ordnen Sie die Mäuse nach dem Zufallsprinzip der Versuchs- oder Kontrollgruppe zu und verwenden Tiernummern als Codes für die Durchführung blinder Experimente.Bevor Sie die Verbrennungsinduktion durchführen, tragen Sie ein OP-Kittel, Handschuhe und eine Maske. Als nächstes, nach der Tiefenbetäubung der Maus, desinfizieren Sie um die rechte Hinterpfote mit 70% Ethanol und tragen Sie eine Augensalbe auf die Augen auf, um das Austrocknen der Hornhaut zu verhindern, dann machen Sie eine Markierung auf dem Knöchel jeder Maus und tauchen Sie die rechte Hinterpfote in heißes Wasser bei 65 Grad Celsius für drei Sekunden. Legen Sie die Maus nach der Brandverletzung auf ein Heizkissen in einem sauberen Hauskäfig, bis sie sich von der Anästhesie erholt.Bringen Sie die Mäuse in den Verhaltenstestraum und lassen Sie sie sich vor dem Test mindestens 30 Minuten lang akklimatisieren. Während sich die Mäuse akklimatisieren, ziehen Sie ein OP-Kittel, Handschuhe und eine Maske an. Als nächstes legen Sie die Mäuse in eine quadratische Box auf einem Metallgitterboden und lassen Sie sie für weitere 30 Minuten akklimatisieren.Um dann die mechanische Schwelle der Hinterpfote mit der aufsteigenden Reizmethode zu beurteilen, stechen Sie die Pfote vorsichtig mit einer Reihe von Von-Frey-Filamenten in Fünf- bis Acht-Sekunden-Intervallen, um den Hinterplantar zu stimulieren. Führen Sie fünf Versuche durch, um mechanische Schwellenwerte für jede ipsilaterale Hinterpfote zu bewerten. Für die Ganganalyse akklimatisieren Sie die Mäuse im Ganganalysesystem täglich für 10 bis 15 Minuten, beginnend fünf Tage vor der Brandverletzung.Bringen Sie am Testtag, nachdem Sie OP-Kittel, Handschuhe und Maske getragen haben, die Mäuse in den Verhaltenstestraum und lassen Sie sie sich vor dem Test 30 Minuten lang akklimatisieren, starten Sie dann das Ganganalyseprogramm und klicken Sie auf das Menü Neues Experiment erstellen, um den Ordner zum Speichern der Daten festzulegen. Stellen Sie nach der Benennung die maximale Laufzeit auf fünf Sekunden und die maximal zulässigen Geschwindigkeitsschwankungen auf 50% ein. Wählen Sie als Nächstes auf der Registerkarte Setup des Programms eine registrierte Kamera aus und legen Sie die Gehweglänge auf 30 Zentimeter fest. Wählen Sie dann auf der Registerkarte Erfasst des Programmmenüs die Option Aufnahme öffnen und klicken Sie basierend auf den Statusmeldungen auf die Schaltfläche Hintergrund ausrichten, um ein Hintergrundbild eines leeren Gehwegs zu erhalten.Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche zum Starten der Erfassung und platzieren Sie die Maus am Eingang des links/rechts quer verlaufenden Gehwegs. Die Aufzeichnung startet automatisch nach der freien Bewegung der Maus. Wählen Sie nach einer erfolgreichen Aufzeichnung auf der Registerkarte Erfasst des Programmmenüs die Option Läufe klassifizieren aus, wählen Sie dann den zu analysierenden Lauf aus und klicken Sie auf die Schaltfläche Automatisch klassifizieren.Nachdem die automatische Klassifizierung abgeschlossen ist, entfernen Sie Nasen-, Genitalerkennung und Fehlerkennung von Pfoten, um Daten in jedem Durchlauf zu verwerfen, und analysieren Sie dann die Daten. Nach einer 30-minütigen Akklimatisierungsphase im Verhaltenstestraum legen Sie die Maus 15 Minuten lang in einen durchsichtigen Plexiglaszylinder, der 15 Zentimeter Wasser enthält. Am nächsten Tag legen Sie die Maus unter den gleichen Bedingungen wieder in den Zylinder und messen die Immobilitätszeit, dh wenn die Maus aufhört zu klettern oder zu schwimmen und nur mit dem Kopf über der Wasseroberfläche schwebt.Um die normale motorische Funktion zu messen, legen Sie das Tier als nächstes auf eine rollende zylindrische Plattform, die 16 Zentimeter über der Unterseite des Geräts aufgehängt ist. Bevor Sie eine Brandverletzung verursachen, lassen Sie die Mäuse mindestens fünf Tage lang einmal täglich auf dem Rotarod trainieren. Führen Sie nach der Verabreichung des Arzneimittels alle 20 Minuten für zwei Stunden einen Rotarod-Test mit einer Cutoff-Zeit von zwei Minuten durch.Messen Sie die Zeitdauer, die die Maus auf einem rotierenden Stab mit der konstanten Geschwindigkeit von 15 Umdrehungen pro Minute läuft, ohne zu fallen. Die Pfotenentzugsschwelle von durch Verbrennungsverletzungen induzierten Mäusen nahm nach dem ersten Tag ab und wurde im Vergleich zur Kontrollgruppe sieben Tage lang aufrechterhalten. Die Verabreichung von Acetaminophen reduzierte signifikant die verbrennungsbedingte Abnahme der Pfotenentzugsschwelle.Darüber hinaus zeigte der Bereich unter der Kurvenanalyse, dass die Verabreichung von Paracetamol die durch Verbrennungsverletzungen induzierte mechanische Allodynie signifikant verringerte. Der Hinterpfotenabdruckbereich reduzierte sich auch nach der Induktion einer Brandverletzung signifikant und blieb sieben Tage lang bestehen. Die Verabreichung von Acetaminophen verbesserte den Hinterpfotenabdruckbereich im Vergleich zur Fahrzeugbehandlung signifikant.Darüber hinaus reduzierte die Brandverletzung die einzelne Haltung der ipsilateralen Hinterpfote nach dem ersten Tag und diese Verringerung wurde sieben Tage lang beibehalten. Die Einzelhaltung der Hinterpfote wurde durch die Gabe von Paracetamol verbessert. Im erzwungenen Schwimmtest waren die Immobilitätszeiten der durch Verbrennungsverletzungen verursachten Mäuse sieben Tage nach der Verletzung im Vergleich zu denen der Kontrollgruppe erhöht.Die Verabreichung von Acetaminophen reduzierte signifikant die durch Verbrennungsverletzungen verursachte Zunahme der Immobilitätszeit. Im Rotarod-Test waren die Laufzeiten der durch Verbrennungsverletzungen verursachten Mäuse ähnlich denen der Kontrollgruppe sieben Tage nach der Brandinduktion. Im Gegensatz dazu wurden die Laufzeiten von mit Alphaxolon behandelten Mäusen signifikant um etwa 60 Minuten reduziert, was darauf hindeutet, dass diese Verbrennungsverletzungsmethode keine motorischen Beeinträchtigungen verursacht.Das Ausmaß der Verbrennung, die auf jedes Tier angewendet wird, muss konstant gehalten werden, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Die verschiedenen verhaltensexperimentellen Analysemethoden, die in dieser Studie vorgeschlagen werden, können auch auf andere Tiermodelle angewendet werden, die sich auf Schmerzen, Gangstörungen und depressionsähnliches Verhalten beziehen. Die vorgeschlagenen Analysemethoden können verschiedene Symptome nach der Induktion von Verbrennungsverletzungen quantifizieren, was für die Entwicklung von verbrennungsbezogenen Forschungs- und Behandlungsmethoden in der Zukunft hilfreich sein wird.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Single Sensillum Recordings in the Insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae

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Forschung

Neurowissenschaften

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Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other ...

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