Kronik Sırt Ağrısının Mekanik Araştırılması için Sıçanda Geri Mekanik Duyarlılık Değerlendirmesi
Summary
Sırt ağrısının önlenmesi ve yönetimi için yeni terapötik müdahaleler geliştirmek için, bu tedavilerin mekanizmalarını ve etkinliğini translasyonel bir bakış açısıyla incelemek için hayvan modellerine ihtiyaç vardır. Mevcut protokol, sıçandaki mekanik duyarlılığı değerlendirmek için standartlaştırılmış bir yöntem olan BMS testini açıklamaktadır.
Abstract
Bel ağrısı, dramatik kişisel, ekonomik ve sosyal sonuçları olan dünya çapında engelliliğin önde gelen nedenidir. Yeni terapötikler geliştirmek için, yeni tedavilerin mekanizmalarını ve etkinliğini translasyonel bir bakış açısıyla incelemek için hayvan modellerine ihtiyaç vardır. Mevcut araştırmalarda sırt ağrısının çeşitli kemirgen modelleri kullanılmaktadır. Bununla birlikte, şaşırtıcı bir şekilde, sırt ağrısı modellerinde mekanik duyarlılığı değerlendirmek için standartlaştırılmış bir davranış testi doğrulanmamıştır. Bu, sırt ağrısı olduğu varsayılan hayvanların nosiseptif uyaranlara karşı lokal aşırı duyarlılık gösterdiğini doğrulamak ve sırt ağrısını hafifletmek için tasarlanmış müdahaleler sırasında duyarlılığı izlemek için kritik öneme sahiptir. Bu çalışmanın amacı, sıçanların arkasındaki mekanik duyarlılığı değerlendirmek için basit ve erişilebilir bir test ortaya koymaktır. Bu yöntem için özel olarak bir test kafesi üretildi; uzunluk x genişlik x yükseklik: 50 x 20 x 7 cm, üstte paslanmaz çelik bir ağ var. Bu test kafesi, mekanik uyaranların arkaya uygulanmasına izin verir. Testi gerçekleştirmek için, hayvanın arkası ilgilenilen bölgede tıraş edilir ve test alanı, gerektiğinde testi farklı günlerde tekrarlamak için işaretlenir. Mekanik eşik, daha önce tarif edilen yukarı-aşağı yöntemi kullanılarak paraspinal kaslara uygulanan Von Frey filamentleri ile belirlenir. Olumlu yanıtlar arasında (1) kas seğirmesi, (2) kemerlenme (sırt uzatma), (3) boynun dönmesi (4) sırtın çizilmesi veya yalanması ve (5) kaçma yer alır. Bu davranışsal test (Sırt Mekanik Duyarlılığı (BMS) testi), sırt ağrısının önlenmesi ve yönetimi için terapötik müdahalelerin geliştirilmesi için sırt ağrısının kemirgen modelleri ile mekanik araştırmalar için yararlıdır.
Introduction
Bel ağrısı (LBP), dramatik kişisel, ekonomik ve sosyal sonuçları olan dünya çapında sakatlığın önde gelen nedenidir 1,2,3,4. Her yıl, nüfusun yaklaşık% 37’si LBP5’ten etkilenmektedir. LBP genellikle birkaç hafta içinde düzelir, ancak bireylerin% 24-33’ünde tekrarlar, vakaların% 5-10’unda kronikleşir2. LBP’nin mekanizmalarını ve etkilerini ve farklı terapötik müdahalelerin etkilerini anlamak için, klinik koşulları veya LBP6’nın bazı bileşenlerini taklit eden çeşitli LBP hayvan modelleri kullanılmıştır. Bu fare ve sıçan modelleri aşağıdaki kategorilerden bir veya daha fazlasında sınıflandırılabilir: (1) diskojenik LBP7,8,, (2) radiküler LBP 8,9,10,11, (3) faset eklem osteoartriti 12 ve (4) kas kaynaklı LBP 13,14 . Ağrı doğrudan insan olmayan türlerde ölçülemediğinden, bu modellerdeki ağrı benzeri davranışları ölçmek için çok sayıda test geliştirilmiştir8. Bu testler, zararlı bir uyaran (mekanik kuvvet 15,16,17, termal stimülasyon 18,19,20,21,22,23,24,25) tarafından uyandırılan veya kendiliğinden üretilen davranışları değerlendirir 26,27,28,29.
Mekanik uyaranları kullanan yöntemler arasında Von Frey testi 15,16 ve Randall-Selitto Testi 17 bulunmaktadır. Isı uyaranlarını kullanan yöntemler arasında kuyruk hareketi testi18, sıcak plaka testi19, Hargreaves testi20 ve termal prob testi21 bulunur. Soğuk uyaranları kullanan yöntemler arasında soğuk plaka testi 22, aseton buharlaşma testi23 ve soğuk plantar testi24 bulunur. Spontan davranışlar için yöntemler arasında buruşma ölçekleri26, yuvalama 27, ağırlık taşıma ve yürüyüş analizi 28 ve otomatik davranış analizi29 bulunmaktadır. Bu sayısız mevcut teste rağmen, hiçbiri sırt ağrısı modelleri için özel olarak tasarlanmamıştır.
Bu çalışmanın amacı, sıçanların arkasındaki mekanik duyarlılığı değerlendirmek için basit ve erişilebilir bir test ortaya koymaktır. Teknik büyük ölçüde arka pençe 15,16’nın plantar yüzeyine uygulanan Von Frey testine dayanmaktadır. Von Frey testinin temel prensibi, ilgilenilen bölgeye bir dizi monofilament kullanmak ve önceden belirlenmiş sabit kuvvetler sağlamaktır. Sıçan nosifensif bir davranış gösterirse bir yanıt pozitif olarak kabul edilir. Mekanik eşik daha sonra tepkileri uyandıran filamentlere dayanarak hesaplanabilir. Bu çalışmada, sıçanların arkasındaki mekanik duyarlılığı belirlemek için Von Frey testinden uyarlanmış basit ve erişilebilir bir yöntem sağlanmıştır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritik adımlar
BMS testi, sıçanların arkasında, bir zaman noktasında veya günler veya haftalar boyunca, değişikliklerin meydana gelmesi beklendiğinde (ağrı modelleri) veya farmakolojik veya farmakolojik olmayan müdahaleden sonra tekrar tekrar mekanik duyarlılığı değerlendirmek için basit bir yöntemdir. Yöntemin kritik konuları, boyutları sıçanın rahat olmasını ancak çok fazla hareket etmemesini sağlaması gereken test kafesini içerir. Hayvanın sırtı, tekrarlanabilir m…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Fondation Chiropratique du Québec ve Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi’nden (MP: hibe #06659) bir hibe ile desteklenmiştir. HK’nin katkısı Université du Québec à Trois-Rivières (PAIR programı) tarafından desteklenmiştir. BP’nin katkısı Fonds de recherche du Québec en Santé (FRQS) ve Fondation Chiropratique du Québec tarafından desteklendi. TP’nin katkısı Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi tarafından desteklenmiştir. NE ve EK’nin katkısı Fondation Chiropratique du Québec tarafından desteklendi. MP’nin katkısı FRQS tarafından desteklendi.
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 |
Referenzen
- Hartvigsen, J., et al. What low back pain is and why we need to pay attention. Lancet. 391 (10137), 2356-2367 (2018).
- Manchikanti, L., Singh, V., Falco, F. J., Benyamin, R. M., Hirsch, J. A. Epidemiology of low back pain in adults. Neuromodulation. 17, 3-10 (2014).
- Urits, I., et al. Low back pain, a comprehensive review: Pathophysiology, diagnosis, and treatment. Current Pain and Headache Reports. 23 (3), 23 (2019).
- James, S. L., et al. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet. 392 (10159), 1789-1858 (2018).
- Hoy, D., et al. A systematic review of the global prevalence of low back pain. Arthritis & Rheumatology. 64 (6), 2028-2037 (2012).
- Shi, C., et al. Animal models for studying the etiology and treatment of low back pain. Journal of Orthopaedic Research. 36 (5), 1305-1312 (2018).
- Olmarker, K. Puncture of a lumbar intervertebral disc induces changes in spontaneous pain behavior: An experimental study in rats. Spine. 33 (8), 850-855 (2008).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S., Vetter, I. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- Kawakami, M., et al. Pathomechanism of pain-related behavior produced by allografts of intervertebral disc in the rat. Spine. 21 (18), 2101-2107 (1996).
- Hu, S. -. J., Xing, J. -. L. An experimental model for chronic compression of dorsal root ganglion produced by intervertebral foramen stenosis in the rat. Pain. 77 (1), 15-23 (1998).
- Xie, W. R., et al. Robust increase of cutaneous sensitivity, cytokine production and sympathetic sprouting in rats with localized inflammatory irritation of the spinal ganglia. Neurowissenschaften. 142 (3), 809-822 (2006).
- Arthritis and Rheumatism. Characterization of a new animal model for evaluation and treatment of back pain due to lumbar facet joint osteoarthritis. Arthritis and Rheumatism. 63 (10), 2966-2973 (2011).
- Kobayashi, Y., Sekiguchi, M., Konno, S. -. I., Kikuchi, S. -. I. Increased intramuscular pressure in lumbar paraspinal muscles and low back pain: Model development and expression of substance P in the dorsal root ganglion. Spine. 35 (15), 1423-1428 (2010).
- Touj, S., et al. Sympathetic regulation and anterior cingulate cortex volume are altered in a rat model of chronic back pain. Neurowissenschaften. 352, 9-18 (2017).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Deuis, J. R., et al. Analgesic effects of clinically used compounds in novel mouse models of polyneuropathy induced by oxaliplatin and cisplatin. Neuro-Oncology. 16 (10), 1324-1332 (2014).
- Randall, L. O., Selitto, J. J. A method for measurement of analgesic activity on inflamed tissue. Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Therapie. 111 (4), 409-419 (1957).
- D’Amour, F. E., Smith, D. L. A method for determining loss of pain sensation. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 72 (1), 74-79 (1941).
- Woolfe, G. The evaluation of the analgesic actions of pethidine hydrochlodide (Demerol). Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 80 (3), 300-307 (1944).
- Hargreaves, K., Dubner, R., Brown, F., Flores, C., Joris, J. A new and sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia. Pain. 32 (1), 77-88 (1988).
- Deuis, J. R., Vetter, I. The thermal probe test: A novel behavioral assay to quantify thermal paw withdrawal thresholds in mice. Temperature. 3 (2), 199-207 (2016).
- Allchorne, A. J., Broom, D. C., Woolf, C. J. Detection of cold pain, cold allodynia and cold hyperalgesia in freely behaving rats. Molecular Pain. 1, 36 (2005).
- Carlton, S. M., Lekan, H. A., Kim, S. H., Chung, J. M. Behavioral manifestations of an experimental model for peripheral neuropathy produced by spinal nerve ligation in the primate. Pain. 56 (2), 155-166 (1994).
- Brenner, D. S., Golden, J. P., Gereau, R. W. I. V. A novel behavioral assay for measuring cold sensation in mice. PLoS One. 7 (6), 39765 (2012).
- Moqrich, A., et al. Impaired thermosensation in mice lacking TRPV3, a heat and camphor sensor in the skin. Science. 307 (5714), 1468-1472 (2005).
- Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nature Methods. 7 (6), 447-449 (2010).
- Deacon, R. M. J. Burrowing in rodents: a sensitive method for detecting behavioral dysfunction. Nature Protocols. 1 (1), 118-121 (2006).
- Griffioen, M. A., et al. Evaluation of dynamic weight bearing for measuring nonevoked inflammatory hyperalgesia in mice. Nursing Research. 64 (2), 81-87 (2015).
- Brodkin, J., et al. Validation and implementation of a novel high-throughput behavioral phenotyping instrument for mice. Journal of Neuroscience Methods. 224, 48-57 (2014).
- Paquette, T., Eskandari, N., Leblond, H., Piché, M. Spinal neurovascular coupling is preserved despite time dependent alterations of spinal cord blood flow responses in a rat model of chronic back pain: implications for functional spinal cord imaging. Pain. , (2022).
- Tokunaga, R., et al. Attenuation of widespread hypersensitivity to noxious mechanical stimuli by inhibition of GABAergic neurons of the right amygdala in a rat model of chronic back pain. European Journal of Pain. 26 (4), 911-928 (2022).
- Dixon, W. J. Efficient analysis of experimental observations. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 20, 441-462 (1980).
