Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit des Rückens bei der Ratte zur mechanistischen Untersuchung chronischer Rückenschmerzen
Summary
Um neuartige therapeutische Interventionen zur Prävention und Behandlung von Rückenschmerzen zu entwickeln, sind Tiermodelle erforderlich, um die Mechanismen und die Wirksamkeit dieser Therapien aus einer translationalen Perspektive zu untersuchen. Das vorliegende Protokoll beschreibt den BMS-Test, eine standardisierte Methode zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit des Rückens bei der Ratte.
Abstract
Rückenschmerzen sind weltweit die Hauptursache für Behinderungen mit dramatischen persönlichen, wirtschaftlichen und sozialen Folgen. Um neuartige Therapeutika zu entwickeln, werden Tiermodelle benötigt, um die Mechanismen und die Wirksamkeit neuartiger Therapien aus einer translationalen Perspektive zu untersuchen. In aktuellen Untersuchungen werden mehrere Nagetiermodelle für Rückenschmerzen verwendet. Überraschenderweise wurde jedoch kein standardisierter Verhaltenstest validiert, um die mechanische Empfindlichkeit in Rückenschmerzmodellen zu bewerten. Dies ist entscheidend, um zu bestätigen, dass Tiere mit vermuteten Rückenschmerzen eine lokale Überempfindlichkeit gegenüber nozizeptiven Reizen aufweisen, und um die Empfindlichkeit bei Eingriffen zur Linderung von Rückenschmerzen zu überwachen. Das Ziel dieser Studie ist es, einen einfachen und zugänglichen Test zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit im Rücken von Ratten zu entwickeln. Ein Testkäfig wurde speziell für diese Methode hergestellt; Länge x Breite x Höhe: 50 x 20 x 7 cm, mit einem Edelstahlgitter auf der Oberseite. Dieser Prüfkäfig ermöglicht die Anwendung mechanischer Reize auf den Rücken. Um den Test durchzuführen, wird der Rücken des Tieres in der interessierenden Region rasiert und der Testbereich wird markiert, um den Test je nach Bedarf an verschiedenen Tagen zu wiederholen. Die mechanische Schwelle wird mit Von-Frey-Filamenten bestimmt, die auf die paraspinalen Muskeln aufgebracht werden, wobei die zuvor beschriebene Auf-Ab-Methode verwendet wird. Zu den positiven Reaktionen gehören (1) Muskelzuckungen, (2) Wölbung (Rückenstreckung), (3) Rotation des Nackens, (4) Kratzen oder Lecken des Rückens und (5) Flucht. Dieser Verhaltenstest (Back Mechanical Sensitivity (BMS) Test) ist nützlich für die mechanistische Forschung mit Nagetiermodellen von Rückenschmerzen für die Entwicklung von therapeutischen Interventionen zur Prävention und Behandlung von Rückenschmerzen.
Introduction
Rückenschmerzen sind weltweit die häufigste Ursache für Behinderungen, die dramatische persönliche, wirtschaftliche und soziale Folgen haben 1,2,3,4. Jedes Jahr sind ca. 37% der Bevölkerung von LBP5 betroffen. LBP verschwindet in der Regel innerhalb weniger Wochen, tritt jedoch bei 24 % bis 33 % der Personen wieder auf und wird in 5 % bis 10 % der Fälle chronisch2. Um die Mechanismen und Auswirkungen von LBP sowie die Auswirkungen verschiedener therapeutischer Interventionen zu verstehen, wurden mehrere Tiermodelle von LBP verwendet, die klinische Bedingungen oder einige Komponenten von LBP6 nachahmen. Diese Maus- und Rattenmodelle können in eine oder mehrere der folgenden Kategorien eingeteilt werden: (1) diskogener LBP7,8,, (2) radikulärer LBP 8,9,10,11, (3) Facettengelenksarthrose 12 und (4) muskelinduzierter LBP13,14 . Da der Schmerz bei nicht-menschlichen Spezies nicht direkt gemessen werden kann, wurden zahlreiche Tests entwickelt, um schmerzähnliche Verhaltensweisen in diesen Modellen zu quantifizieren8. Diese Tests bewerten Verhaltensweisen, die durch einen schädlichen Reiz hervorgerufen werden (mechanische Kraft 15,16,17, thermische Stimulation 18,19,20,21,22,23,24,25) oder spontan erzeugt werden 26,27,28,29.
Zu den Methoden, bei denen mechanische Reize verwendet werden, gehören der Von-Frey-Test 15,16 und der Randall-Selitto-Test17. Zu den Methoden, die Wärmereize verwenden, gehören der Tail-Flick-Test18, der Heizplattentest19, der Hargreaves-Test20 und der Thermosondentest21. Zu den Methoden, die kalte Stimuli verwenden, gehören der Cold-Plate-Test22, der Aceton-Verdampfungstest 23 und der kalte Plantar-Assay24. Methoden für spontane Verhaltensweisen umfassen die Grimassenskala 26, das Graben27, die Gewichts- und Ganganalyse 28 sowie eine automatisierte Verhaltensanalyse29. Trotz dieser zahlreichen verfügbaren Tests ist keiner von ihnen speziell für Rückenschmerzmodelle konzipiert.
Das Ziel dieser Studie ist es, einen einfachen und zugänglichen Test zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit im Rücken von Ratten zu entwickeln. Die Technik basiert weitgehend auf dem Von-Frey-Test, der auf die Plantaroberfläche der Hinterpfoteangewendet wird 15,16. Das Grundprinzip des Von-Frey-Tests besteht darin, eine Reihe von Monofilamenten in der interessierenden Region zu verwenden, die konstante vorbestimmte Kräfte liefern. Eine Reaktion gilt als positiv, wenn die Ratte ein nozifensives Verhalten zeigt. Der mechanische Schwellenwert kann dann basierend auf den Filamenten berechnet werden, die Reaktionen hervorgerufen haben. In der vorliegenden Studie wird eine einfache und zugängliche Methode zur Verfügung gestellt, die vom Von-Frey-Test adaptiert wurde, um die mechanische Empfindlichkeit im Rücken von Ratten zu bestimmen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritische Schritte
Der BMS-Test ist eine einfache Methode zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit im Rücken von Ratten, entweder zu einem bestimmten Zeitpunkt oder wiederholt über Tage oder Wochen, wenn Veränderungen zu erwarten sind (Schmerzmodelle) oder nach pharmakologischen oder nicht-pharmakologischen Eingriffen. Zu den kritischen Aspekten der Methode gehört der Testkäfig, dessen Abmessungen sicherstellen müssen, dass sich die Ratte wohl fühlt, sich aber nicht zu viel bewegt. Der …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium der Fondation Chiropratique du Québec und des Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada unterstützt (MP: Grant #06659). Der Beitrag von HK wurde von der Université du Québec à Trois-Rivières (PAIR-Programm) unterstützt. Der Beitrag von BP wurde vom Fonds de recherche du Québec en Santé (FRQS) und der Fondation Chiropratique du Québec unterstützt. Der Beitrag von TP wurde vom Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada unterstützt. Der Beitrag von NE und EK wurde von der Fondation Chiropratique du Québec unterstützt. Der Beitrag von MP wurde von der FRQS unterstützt.
Materials
| Aerrane (isoflurane, USP) – Veterinary Use Only | Baxter | NDC 10019-773-60 | Inhalation Anaesthetic ; DIN 02225875, for inducing anasthesia |
| Complete Freund Adjuvant (CFA) | Fisher Scientific | #77140 | Water-in-oil emulsion of Complete Freund Adjuvant (CFA) with killed cells of Mycobacterium butyricum. |
| Male Wistar Rats | Charles River Laboratories | body weight: 320–450 g; age: 18-22 weeks. | |
| Penlon Sigma Delta Vaporizer | Penlon | 990-VI5K-SVEEK | Penlon Sigma Delta Vaporizer used for anasthesia |
| Sharpie Permanent Marker | Sharpie | BC23636 | Permanent Marker, Fine Point, Black |
| Test cage | Custom-made | Width: 20 cm; Length: 50 cm; Height from the bottom to the top: 40 cm; Height from the bottom mesh to the top of the cage: 7 cm; Wall thickness: 5 mm; Mesh: 1 mm wire with an 8 mm inter-wire distance | |
| Von Frey Filaments | Aesthesio, Precise Tactile Sensory Evaluator | 514000-20C | Filaments from 0.07 g to 26 g |
| Wahl Professional Animal, ARCO Cordless Pet Clipper, Trimmer Grooming | Wahl | Kit #8786-1201 | Animal hair trimmer, for shaving purposes, zero blade |
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