Chronisch vernauwingsletsel van de distale infraorbitale zenuw (DIoN-CCI) bij muizen om trigeminusneuropathische pijn te bestuderen
Summary
Chronische vernauwingsschade van de distale infraorbitale zenuw bij muizen induceert veranderingen in spontaan gedrag (verhoogde gezichtsverzorgingsactiviteit) en nocifensief gedrag als reactie op tactiele stimulatie (hyperreactiviteit op von Frey-haarstimulatie) die tekenen zijn van aanhoudende pijn en allodynie, en dient als model voor trigeminusneuropathische pijn.
Abstract
Diermodellen blijven noodzakelijke hulpmiddelen om neuropathische pijn te bestuderen. Dit manuscript beschrijft het model voor chronische vernauwingsschade aan de distale infraorbitale zenuw (DIoN-CCI) om trigeminusneuropathische pijn bij muizen te bestuderen. Dit omvat de chirurgische ingrepen om het chronische vernauwingsletsel uit te voeren en de postoperatieve gedragstests om de veranderingen in spontaan en opgeroepen gedrag te evalueren die tekenen zijn van aanhoudende pijn en mechanische allodynie. De methoden en gedragsuitlezingen zijn vergelijkbaar met het model voor chronische vernauwing van de infraorbitale zenuw (IoN-CCI) bij ratten. Er zijn echter belangrijke veranderingen nodig voor de aanpassing van het IoN-CCI-model aan muizen. Eerst wordt de intra-orbitale benadering vervangen door een meer rostrale benadering met een incisie tussen het oog en het snorhaarkussen. Het IoN wordt dus distaal buiten de orbitale holte afgebonden. Ten tweede, vanwege de hogere locomotorische activiteit bij muizen, wordt het vrij laten bewegen van ratten in kleine kooien vervangen door het plaatsen van muizen in op maat ontworpen en geconstrueerde fixatiemiddelen. Na DIoN-ligatie vertonen muizen veranderingen in spontaan gedrag en in reactie op von Frey-haarstimulatie die vergelijkbaar zijn met die bij IoN-CCI-ratten, d.w.z. verhoogde gerichte gezichtsverzorging en hyperreactiviteit op von Frey-haarstimulatie van het IoN-territorium.
Introduction
Neuropathische pijn ontstaat door schade aan het somatosensorische zenuwstelsel, wat leidt tot abnormale overdracht van sensorische signalen naar de hersenen. Somatosensorische zenuwbeschadiging leidt niet altijd tot neuropathische pijn, maar de prevalentie neemt toe met de ernst van klinische neuropathie 1,2. Patiënten met neuropathische pijn ervaren specifieke symptomen zoals spontane gewaarwordingen (branderig gevoel, speldenprikken, elektrische gewaarwordingen) en abnormaal intense of langdurige pijn tot onschadelijke of schadelijke stimulatie die de neiging hebben chronisch te worden en resistent tegen behandeling met conventionele pijnmedicatie3. Aanzienlijke vooruitgang op het gebied van neuropathisch pijnonderzoek komt voort uit de ontdekking dat losjes vernauwende ligaturen rond de heupzenuw bij ratten leidt tot gedrag dat lijkt op menselijke neuropathische pijnaandoeningen4. De dieren vertonen verminderde drempels voor warmte, kou en mechanische stimulatie en vertonen nocifensief gedrag. Ondanks de inherente biologische verschillen in pijnverwerking tussen mensen en knaagdieren, zijn diermodellen een waardevol hulpmiddel voor het bestuderen van de onderliggende mechanismen bij de ontwikkeling van neuropathische pijn en het testen van nieuw voorgestelde behandelingsstrategieën.
Op sensorische reflexen gebaseerde pijntestparadigma’s zijn op grote schaal gebruikt in neuropathische pijnmodellen, maar het meten van aanhoudende pijn of andere vaak gepaard gaande stoornissen (slaapstoornis, depressie, angst) heeft niet voldoende aandacht gekregen, aangezien dit veel voorkomende klinische symptomen zijn die de kwaliteit van leven beïnvloeden 5,6,7,8 . Gezichtsverzorgingsgedrag bij ratten is gedocumenteerd als een maat voor spontane neuropathische pijn na chronisch vernauwingsletsel (CCI) van de infraorbitale zenuw (IoN)9,10. Bovendien ontwikkelen ratten ook hyperreactiviteit op milde tactiele stimulatie van het IoN-territorium, wat wijst op mechanische allodynie.
In vergelijking met muizen zijn ratten vanwege hun grotere formaat beter geschikt voor chirurgische verwondingen. Muizen bieden echter kosten- en ruimte-efficiëntie en vereisen kleinere hoeveelheden medicijnen. Ook heeft de komst van transgene technologie het gebruik van muizen verder gestimuleerd11,12. Daarom is het algemene doel van deze procedure het uitvoeren van een chirurgisch infraorbitaal zenuwletsel bij muizen, vergelijkbaar met dat bij ratten, dat veranderingen in spontaan en opgeroepen gedrag induceert voor de studie van trigeminusneuropathische pijn.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bij ratten is eerder betoogd dat een intra-orbitale benadering van het IoN de voorkeur verdient, gezien het belang van intacte fijne spieren die complexe kloppatronen beheersen bij vibrissotactiele discriminatie en de relatieve afstand van de incisie in de middellijn tot het cutane infraorbitale zenuwgebied10. Anderen hebben betoogd dat een distale benadering via een incisie in de behaarde huid caudaal naar het vibrissale kussen een aantal voordelen heeft<sup clas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs hebben geen erkenningen.
Materials
| Chromic catgut (6-0) | Dynek | CG602D | ligatures |
| Cotton applicator | Pharmacy | ||
| Digital video camera | Sony | HDR-CX330E | |
| Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
| Dumont forceps – Micro-blunted tips (#5/45) | Fine Science Tools | 11253-25 | |
| Duratears | Alcon | 0037-820 | ophthalmic ointment |
| Hooked ligation aid | Fine Science Tools | 18062-12 | |
| Ketalar | Pfizer | ketamine (50 mg/mL) | |
| Operation microscope | Kaps | SOM 62 | |
| Precision cotton swab | Qosina | 10225 | |
| Precision trimmer | Philips | HP6392/00 | |
| Rompun | Bayer | xylazine (2%) | |
| Scissors – blunt tips | Fine Science Tools | 14574-09 | |
| Semmes-Weinstein Von Frey Aesthesiometer kit | Stoelting | 58011 | |
| Vicryl Rapide | Ethicon | MPVR489H | sutures |
References
- Costigan, M., Scholz, J., Woolf, C. J. Neuropathic pain: a maladaptive response of the nervous system to damage. Annu Rev Neurosci. 32, 1-32 (2009).
- Torrance, N., Smith, B. H., Bennett, M. I., Lee, A. J. The epidemiology of chronic pain of predominantly neuropathic origin. Results from a general population survey. J Pain. 7, 281-289 (2006).
- Jensen, T. S., Gottrup, H., Sindrup, S. H., Bach, F. W. The clinical picture of neuropathic pain. Eur J Pharmacol. 429 (1-3), 1-11 (2001).
- Bennett, G. J., Xie, Y. K. A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man. Pain. 33 (1), 87-107 (1988).
- Backonja, M. M., Stacey, B. Neuropathic pain symptoms relative to overall pain rating. J Pain. 5, 491-497 (2004).
- Basbaum, A. I., Campbell, J. N., et al. Measurrement and New Technologies. Emerging Strategies for the Treatment of Neuropathic Pain. , (2006).
- Mogil, J. S., Crager, S. E. What should we be measuring in behavioral studies of chronic pain in animals. Pain. 112, 12-15 (2004).
- Vierck, C. J., Campbell, J. N., et al. Animal Studies of Pain: Lessons for Drug Development. Emerging Strategies for the Treatment of Neuropathic Pain. , (2006).
- Deseure, K., Adriaensen, H. Nonevoked facial pain in rats following infraorbital nerve injury a parametric analysis. Physiol Behav. 81 (4), 595-604 (2004).
- Deseure, K., Hans, G. H. Chronic constriction injury of the rat’s infraorbital nerve (IoN-CCI) to study trigeminal neuropathic pain. J Vis Exp. (103), e53167 (2015).
- Mogil, J. S. Animal models of pain: progress and challenges. Nat Rev Neurosci. 10 (4), 283-294 (2009).
- Wilson, S. G., Mogil, J. S. Measuring pain in the (knockout) mouse: big challenges in a small mammal. Behav Brain Res. 125 (1-2), 65-73 (2001).
- Ding, W., et al. An improved rodent model of trigeminal neuropathic pain by unilateral chronic constriction injury of distal infraorbital nerve. J Pain. 18 (8), 899-907 (2017).
- Hardt, S., Fischer, C., Vogel, A., Wilken-Schmitz, A., Tegeder, I. Distal infraorbital nerve injury: a model for persistent facial pain in mice. Pain. 160 (6), 1431-1447 (2019).
- Krzyzanowska, A., Avendaño, C. Behavioral testing in rodent models of orofacial neuropathic and inflammatory pain. Brain Behav. 2 (5), 678-697 (2012).
- Martin, Y. B., Malmierca, E., Avendaño, C., Nuñez, A. Neuronal disinhibition in the trigeminal nucleus caudalis in a model of chronic neuropathic pain. Eur J Neurosci. 32 (3), 399-408 (2010).
- Deseure, K., Hans, G. Behavioral study of non evoked orofacial pain following different types of infraorbital nerve injury in rats. Physiol Behav. 138, 292-296 (2015).
- Vuralli, D., Wattiez, A. S., Russo, A. F., Bolay, H. Behavioral and cognitive animal models in headache research. J Headache Pain. 20 (1), 11 (2019).
- Krzyzanowska, A., et al. Assessing nociceptive sensitivity in mouse models of inflammatory and neuropathic trigeminal pain. J Neurosci Methods. 201 (1), 46-54 (2011).
