Name: dural stimulation and periorbital von frey testing in mice as a preclinical model of headache
Uploaded: 2021-07-29T15:00:00
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この研究は、米国国立衛生研究所(NS104200およびNS072204~GD)の支援を受けた。

すべての手続きは、テキサス大学ダラス校の機関動物ケアおよび使用委員会の事前承認を得て実施されました。ICR(CD-1)(30-35g)およびC57/BL6(25-30g)マウスを6~8週齢で本試験に使用した。
1. 硬膜注入器
<ol><li>マウス注入器/注入器を作成するには、調整可能な非金属溶融シリカプラスチックキャップで片側注射用の市販の内部カニューレと注入器を変更し、内径(I.D.)が0.18mm、外...

<ol>
	<li>GBD 2016 Disease and Injury Incidence and Prevalence Collaborators. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global,+regional,+and+national+incidence,+prevalence,+and+years+lived+with+disability+for+328+diseases+and+injuries+for+195+countries,+1990-2016:+a+systematic+analysis+for+the+Global+Burden+of+Disease+Study+2016.">Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 328 diseases and injuries for 195 countries, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016.</a> Lancet. 390 (10100), 1211-1259 (2017).</li><li>Woldeamanuel, Y. W., Cowan, R. 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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=Peripherally+administered+calcitonin+gene-related+peptide+induces+spontaneous+pain+in+mice:+implications+for+migraine.">Peripherally administered calcitonin gene-related peptide induces spontaneous pain in mice: implications for migraine.</a> Pain. 159 (11), 2306-2317 (2018).</li></ol>

硬膜における局所侵害受容系における不適応変化は、組織損傷の欠如にもかかわらず、片頭痛発作の頭痛期への主要な寄与と考えられている25,26。ここでの研究は、硬膜の低侵襲刺激が顔面触覚過敏症を誘発し得る方法を提示する。頭蓋や組織に損傷を与えることなく硬膜侵害受容器の活性化に関与するメカニズムや事象を解明することは、前臨床...

片頭痛の痛みは、世界中の主要な公衆衛生上の問題のままです。世界保健機関(WHO)は、地球人口の15%弱を苦しめ、社会にかなりの社会経済的負担を引き起こしている、世界で6番目に流行している病気としてランク付けしています2,3。治療の選択肢とその有効性は最適ではなく、症候性の軽減を提供するだけであり、片頭痛の発生の根底にある病態生理学的事象を有意に変化させない4,5。治療の成功の欠如は、片頭痛が病理があまり理解されていない多因子性障害であり、限られた数の治療標的につながる可能性が高い。片頭痛はまた、特に片頭痛の診断が、オーラ、頭痛、光恐怖症、およびアロディニアなどの片頭痛の特徴に関する経験を説明する患者との口頭でのコミュニケーションに基づいて行われることを考えると、動物モデルで完全に捕捉することも困難である。それにもかかわらず、片頭痛治療における最近の進歩は、現在、前臨床モデルによって十分に検証された多くの神経学的状態の治療を上回っていることに注意することが重要です。例えば、カルシトニン遺伝子関連ペプチドまたはその受容体を標的とするモノクローナル抗体および小分子は、片頭痛患者の生活の質を改善するのに非常に成功しており、片頭痛の臨床管理を潜在的に変革することができる。この障害の理解は進歩してきましたが、まだ解明されていないことがたくさんあります。
前臨床動物モデルおよびヒト研究に基づいて、片頭痛は、三叉神経および上部子宮頸部背根神経節を介して信号を送る髄膜内の侵害受容性線維の異常な活性化によって開始されることが広く受け入れられている6、7、8、9、10。この理論にもかかわらず、多くの研究は依然として片頭痛の根底にある寄与メカニズムを理解するために薬物の全身投与を使用しています。薬物の全身投与は我々の理解を実質的に強化したが、これらの知見は、標的組織内の局所作用が片頭痛において役割を果たすかどうかを直接評価するものではない。逆に、いくつかの研究は硬膜を刺激するアプローチを取っています。しかし、これらの実験では、侵襲的開頭術によるカニューレ移植と回復時間の延長が必要です11,12。これらの制限のために、我々は、開頭術の欠如が手術後の回復を排除し、覚醒した動物における即時検査を可能にする硬膜を局所的に刺激するための低侵襲アプローチを開発しました12,13,14。これらの注射は、軽いイソフルラン麻酔下で行われ、マウスの矢状縫合糸およびラムドイド縫合糸の接合部で投与される。
げっ歯類における侵害受容性行動応答を評価するために、いくつかのアプローチが開発されている15。皮膚異痛症は片頭痛患者の約80%で報告されており16,17、げっ歯類に使用するための潜在的な翻訳エンドポイントを表しています。前臨床モデルでは、げっ歯類の足底領域へのフォン・フレイフィラメントの適用が、前臨床片頭痛モデルにおける疼痛挙動を評価するために用いられてきた。このアプローチの主な制限は、頭蓋領域をテストしないことです。顔面グリマススコアリングは、疼痛刺激の誘発後の表情を分析することによって、げっ歯類の疼痛行動を捉えるために使用されている18,19。しかし、その限界には、急性刺激に対する応答の捕捉のみが含まれ、慢性口腔顔面疼痛状態は含まれない。顔面グルーミングおよび飼育の減少もまた、片頭痛の前臨床モデルにおける行動応答の出力と考えられている20,21。前者の限界には、疼痛反応を通常の日常的なグルーミングおよびかゆみなどの他の感覚と区別することの難しさが含まれる。後者の場合、飼育行動は通常、げっ歯類を新しい環境に導入した後すぐに減少する。これらの行動エンドポイントのそれぞれは、疼痛状態に寄与する様々なメカニズムの理解において価値があるが、片頭痛などの疼痛障害の前臨床モデルが、頭蓋過敏症応答を特異的に捕捉するエンドポイントを含むことが決定的に必要である。硬膜刺激後の眼窩周囲皮膚の触覚過敏症を評価することは、感覚症状が本質的に主に頭蓋骨である片頭痛に寄与するメカニズムについてのより良い洞察を提供する方法である。ここで、片頭痛の前臨床モデルとしてマウス硬膜上に物質を投与する方法について説明する。硬膜適用に続いて、我々はまた、Dixonアップダウン法で適用された較正されたフォンフレイフィラメントを使用して眼窩周囲触覚過敏症を試験するための詳細な方法を提示する。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>4 oz Hot Paper Cups</td>
			<td>Choice Paper Company</td>
			<td>5004W</td>
			<td>https://www.webstaurantstore.com/choice-4-oz-white-poly-paper-hot-cup-case/5004W.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absorbent Underpads</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>14-206-65</td>
			<td>https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-absorbent-underpads-8/p-306048</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C313I/SPC Internal 28 G cannula</td>
			<td>P1 Technologies (formerly Plastics One)</td>
			<td>8IC313ISPCXC</td>
			<td>I.D. 18 mm, O.D. 35 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gastight Model 1701 SN Syringes</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>80008</td>
			<td>https://www.hamiltoncompany.com/laboratory-products/syringes/80008</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ismatec Pump Tubing, 0.19 mm</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-96460-10</td>
			<td>https://www.coleparmer.com/i/ismatec-pump-tubing-2-stop-tygon-s3-e-lab-0-19-mm-id-12-pk/9646010</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stand with chicken wire</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
			<td>The galvanized steel chicken wire dimensions are 0.25 in. x 19-gauge</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing Rack with individual&#160; Chambers</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
			<td>Each chamber should have a division between each mouse and lids to contain the mouse. The chambers should also be large enough to hold a 4 oz. paper cup.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>von Frey Filaments</td>
			<td>Touch test/Stoelting</td>
			<td>58011</td>
			<td>https://www.stoeltingco.com/touch-test.html</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dural stimulation and periorbital von frey testing in mice as a preclinical model of headache

硬膜、くも膜、およびピアマットからなる頭蓋髄膜は、主に神経系の構造的機能を果たすと考えられている。 例えば、それらは頭蓋骨から脳を保護し、皮質の血管およびニューロン供給を固定/組織化する。しかし、髄膜はまた、片頭痛の間に経験される痛みが局所的な無菌炎症およびそれに続く局所侵害受容性求心性の活性化に起因する片頭痛などの神経系障害にも関与している。髄膜の層のうち、硬膜は片頭痛の病態生理学において特に興味深い。それは高度に血管化され、局所的な侵害受容性ニューロンを保有し、免疫細胞などの多様な常在細胞の本拠地である。局所髄膜微小環境の微妙な変化は、硬膜血管周囲侵害受容器の活性化および感作をもたらし、したがって片頭痛の痛みをもたらし得る。研究は、硬膜求心性心理がin vivo電気生理学、イメージング技術、または行動モデルのいずれかを使用して活性化/感作される方法に対処しようとしてきましたが、これらは一般的に非常に侵襲的な手術を必要とします。このプロトコルは、マウスの硬膜上に化合物を比較的非侵襲的に適用するための方法と、硬膜刺激後の眼窩周囲フォンフライ試験を用いて頭痛様触覚感受性を測定するための適切な方法を提示する。この方法は、硬膜および頭蓋骨の完全性を維持し、融合していない矢状縫合糸およびラムドイド縫合糸の接合部に0.65mmの改変カニューレを介して物質を注入することによって、侵襲的技術による交絡効果を低減する。この前臨床モデルにより、研究者は、頭蓋骨および髄膜に傷害のない状態を維持しながら、侵害受容器の活性化、免疫細胞の活性化、血管の変化、および疼痛行動などの片頭痛の病理学的進行における広範囲の硬膜刺激およびそれらの役割を調査することを可能にする。

この注射方法は、マウスの硬膜に刺激を投与し、その後の行動試験が行われるようにするために使用される。このモデルで測定された最も一般的な行動出力は、von Frey12,13,14を介して評価された皮膚顔面過敏症である。ここでは、片頭痛病理に対する潜在的な性別特異的寄与を評価するためにこのモデルをどのように使用?...

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Dural Stimulation and Periorbital von Frey Testing in Mice As a Preclinical Model of Headache

片頭痛の最も顕著な症状は重度の頭部痛であり、これは髄膜を神経支配する感覚ニューロンによって媒介されるという仮説が立てられている。ここでは、顔面過敏症をアウトプットとして、低侵襲で硬膜に物質を局所的に塗布する方法を提示する。

頭痛の前臨床モデルとしてのマウスにおける硬膜刺激および眼窩周囲フォンフレイ試験

The cranial meninges, comprised of the dura mater, arachnoid, and pia mater, are thought to primarily serve structural functions for the nervous system.  ...

組織損傷がない場合に頭痛に寄与する髄膜内でどのようなイベントが発生しますか?ラットにおける硬膜刺激モデルの以前の使用とは異なり、遺伝子改変マウスの広範なカタログの使用を可能にする。主な闘争は、頭蓋骨を注射器で触診することによって、ランドイド縫合糸と矢状縫合糸の交点を見つけることであろう。まず、市販の内部カニューレと注入器を調整可能な溶融シリカプラスチックキャップで修正してマウス注入器を作成し、28ゲージガイドカニューレに挿入します。ノギスを使用して、注入器を曲げることなく注入器の溶融シリカプラスチックキャップを調整します。注入器の先端からシリカプラスチックキャップの端までの長さが6ミリメートルになるように注入器を調整します。他のマウス系統のパイロット注射を行い、硬膜に正確に注入するように長さを調整します。次に、注入器の長端を8インチ以上のプラスチックチューブに取り付けて、5マイクロリットルの容積を保持する。チューブを挿入しながら、注入器にある金属部分とプラスチックストッパーの上部を完全にカバーし、気泡がラインに蓄積するのを防ぎます。次に、マイクロシリンジを充填し、チューブのもう一方の端を10マイクロリットルのガラス製マイクロシリンジに取り付け、シリンジの金属部分にしっかりと密封します。次に、気泡形成を防ぐために、5マイクロリットルのPBSまたは合成間質液または他の任意のビヒクルでシリンジをバックフィルする。必要に応じて、ラインを車両であふれさせて、形成された気泡を消散させます。あるいは、シリンジを予め充填し、接続した後、接続されたラインを通して流体を押し込む。車両充填ラインが効率的に作動したら、5マイクロリットルの溶液をハミルトンシリンジにロードします。マウスが完全に麻酔をかけられたら、滅菌眼科軟膏を目に塗布し、動物の頭を剃り、次にポビドンヨウ素とエタノールで皮膚を消毒する。片手で動物の頭を固定し、もう片方の手で薬物を装填した注射器で注入器を持ちます。次いで、注入器を用いて、マウスの頭蓋骨上の矢状縫合糸および羊根状縫合糸の接合部を注意深くプローブし、位置特定し、および検証する。縫合糸が位置決めされ、注入器が所定の位置に収まったら、注入器が皮膚を貫通し、プラスチックストッパーまで接合部に落下するまで、注入器内をゆっくりと優しく前後に揺らし、6ミリメートルの注入器先端全体を接合部に挿入する。次に、シリンジのプランジャーをゆっくりと押して、5マイクロリットルの流体を硬膜に排出します。試験日に、部屋に順応した後、それぞれのチャンバーからカップと一緒に1匹のマウスを取り外した。均等に分布した体重のためにカップを水平位置に保ちます, 不均等な重量分布は、動物の反応を変更または妨げる可能性があるため、.マウスの入ったカップを、テストラックの下のテーブルに置かれた吸収パッドの上に置きます。次に、眼窩周囲フォンフライ試験のために、07グラムフォンフライフィラメントを目の間の顔の中心に置き、フィラメントに十分な圧力をかけてフォンフレイ毛をC字型の形成に曲げさせる。フィラメントの接触を約 3 ~ 5 秒間、またはマウスが頭部または足を使ってフィラメントをスワイプするまで維持します。ディクソンアップダウン法に従うには、マウスがフィラメントに応答する場合は次の低重量フィラメントを適用し、それ以外の場合は、より高い重量フィラメントを適用します。この手順は、機械的に誘発された顔面過敏症に対する硬膜プロラクチンの効果を調べるために使用された。この研究の結果は、5マイクログラムの硬膜プロラクチンに応答して、雌性ICRマウスの顔面離脱閾値を有意に低下させることを実証した。5マイクログラムのプロラクチンの10倍の低用量はまた、高用量のプロラクチンと同様に、顔面離脱閾値の低下を示した。プロラクチン注射は自発的な疼痛関連行動を生じ、それらはグリマスによって評価された。硬膜5マイクログラムのプロラクチンは、雌マウスにおいて有意なグリマシングを引き起こし、さらに雌片頭痛様行動における硬膜プロラクチンの明確な役割を実証したフォン・フレイフィラメントまたは顔面グリマスを用いた行動試験は、刺激が、傷害の不在下で、頭痛反応を引き起こすかどうかを決定する。この技術は、頭蓋切除術およびその後の炎症によって引き起こされる警告を心配することなく、髄膜の炎症ベースのメカニズムを調査するために使用することができる。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

デフォルトモードのネットワークを検査する経頭蓋磁気刺激とfMRIを組み合わせ

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS：脆弱X症候群と自閉症の可塑性のMechasnismを探検するシータバーストプロトコルを使用する

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

NeuroStar TMSデバイス：うつ病の治療薬としてFDA承認されたプロトコルを実施

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

経頭蓋直流電流刺激で電極の位置とモンタージュ

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a ...

Measuring Changes in Tactile Sensitivity in the Hind Paw of Mice Using an Electronic von Frey Apparatus

Measuring inflammation-induced changes in thresholds of hind paw withdrawal from mechanical pressure is a useful technique to assess changes in pain ...

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

モデルとしての嗅覚系は、軸索の成長パターンと形態を研究する<em&gt;インビボ</em

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of ...

A Simple and Inexpensive Method for Determining Cold Sensitivity and Adaptation in Mice

マウスにおける低温感受性と適応を決定するためのシンプルで安価な方法

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life.  The cold ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

同時<em&gt; ex vivoで</emによる二つの網膜の&gt;機能テスト<em&gt; in vivoで</em&gt;電図システム

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...

An In Ovo Model for Testing Insulin-mimetic Compounds

An In Ovo Model for Testing Insulin-mimetic Compounds

インスリン模倣化合物のテスト用のOvo でモデル

Elevated blood glucose levels in type 2 diabetes mellitus (T2DM), a complex and multifactorial metabolic disease, are caused by insulin resistance and ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

マウスにおける経頭蓋直流電流刺激 (tDCS)

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...