Summary

Modelo de dor nas costas de camundongo induzido pelo ativador do plasminogênio do tipo uroquinase

Published: September 01, 2023
doi:

Summary

Métodos para indução simples e rápida de um modelo de dor nas costas em camundongos são fornecidos aqui usando uma injeção intraligamentar de ativador de plasminogênio urinário.

Abstract

Um modelo de dor lombar persistente pode ser induzido em camundongos com a metodologia simples aqui descrita. Métodos passo a passo para indução simples e rápida de um modelo de dor persistente nas costas em camundongos são fornecidos aqui usando uma injeção de ativador de plasminogênio do tipo uroquinase (uroquinase), uma serinoprotease presente em humanos e outros animais. A metodologia para indução de dor lombar persistente em camundongos envolve uma simples injeção de uroquinase ao longo da região de inserção ligamentar da coluna lombar. O agente inflamatório uroquinase ativa plasminogênio em plasmina. Normalmente, o modelo pode ser induzido dentro de 10 minutos e a hipersensibilidade persiste por pelo menos 8 semanas.

Hipersensibilidade, distúrbio da marcha e outras medidas padrão semelhantes à ansiedade e depressão podem ser testadas no modelo persistente. A dor nas costas é o tipo de dor mais prevalente. Para melhorar a conscientização sobre a dor nas costas, a Associação Internacional para o Estudo da Dor (IASP) nomeou 2021 o “Ano Global sobre Dor nas Costas” e 2022 o “Ano Global para Traduzir o Conhecimento da Dor para a Prática”. Uma limitação do avanço terapêutico da terapêutica da dor é a falta de modelos adequados para testar a dor persistente e crônica. As características deste modelo são adequadas para testar potenciais terapêuticas destinadas à redução da dor nas costas e suas características auxiliares, contribuindo para que o IASP nomeie 2022 como o Ano Global para a Tradução do Conhecimento da Dor para a Prática.

Introduction

A dor lombar é uma das causas mais comuns de incapacidade, com 1 em cada 5 pessoas sofrendo em todo o mundo1. Apesar desses esforços, poucos modelos animais confiáveis de dor nas costas são popularmente usados em pesquisas com animais no campo da dor, especialmente em camundongos. Modelos anteriores utilizaram quase que exclusivamente ratos para a indução de dor lombar crônica (CEC), como aquelas induzidas pela injeção do ativador do plasminogênio urinário (uPA) na articulação da facetalombar2,3, injeção de fator de crescimento nervoso (NGF) namusculatura do tronco4, ou iodoacetato monossódico (MIA)5 ou interleucina-1beta6 injeção no disco intravertebral. É claro que os ratos são preferidos para esses modelos principalmente devido ao seu maior tamanho e facilidade de acesso para injeção de agentes inflamatórios.

Para ser claro, existem modelos de dor nas costas em camundongos, como o modelo SPARC-null de degeneração do disco intervertebral em camundongos, usado por muitos anos7, mas estes são mais caros e demorados para serem estabelecidos do que os modelos baseados em injeção. Um estudo recente em camundongos estabeleceu um modelo de dor lombar combinando a injeção de NGF em músculos lombares com estresse de restrição crônica vertical8. No protocolo a seguir, adaptamos o modelo de CBP induzida por uPA de ratos para camundongos2. A hipersensibilidade é estabelecida dentro de 1 semana e persiste até 6-8 semanas. Além disso, estabelecemos que os ratos desenvolvem comportamentos semelhantes aos da ansiedade e da depressão. Dada a prevalência de dor nas costas e o uso mais comum de camundongos em pesquisas moleculares sobre dor, este modelo durável é prontamente estabelecido para uso no desenvolvimento de novas estratégias de tratamento para alívio da dor nas costas.

Protocol

Todos os procedimentos para animais descritos estão em conformidade com o Guia do NIH para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório. Os estudos foram aprovados pelo Comitê de Cuidado e Uso Institucional local (IACUC #23-201364-HSC) do Centro de Ciências da Saúde da Universidade do Novo México. Todos os estudos estão em conformidade com as políticas sob os auspícios de uma Garantia de Conformidade OLAW (A3002-01) sobre o uso de animais em pesquisa, conforme descrito na Parte III. II. Garantias e Certificações….

Representative Results

Testes comportamentais relacionados à nocicepção e análise de dadosMedidas evocadasA hipersensibilidade no coxim plantar desenvolve-se dentro de um dia após a injeção de uroquinase. Dentro de 1 semana, o limiar de retirada é significativamente reduzido e persiste até a eutanásia; isso é demonstrado até a semana 4 pós-cirúrgica (Figura 4A). A latência de retirada da pata é analisada pelo método de von Frey up-down9</…

Discussion

Este modelo de dor lombar crônica é simples de induzir, e a hipersensibilidade estabelecida dentro de 1 semana pode durar até (e possivelmente além) de 8 semanas. Isso permite um estudo preciso do estado de dor crônica, em oposição a outros modelos agudos que duram apenas uma ou duas semanas. Enquanto mostramos o modelo em camundongos, o modelo de CBP induzida por uPA também pode ser estabelecido em ratos2. Uma vantagem do modelo é que o curso temporal prolongado provoca o desenvolvimento…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

O financiamento da subvenção foi fornecido pelo NIH HEAL UG3 NS123958. As instalações habitacionais foram inspecionadas e credenciadas pela AAALAC. Os animais foram alojados no alojamento do Centro de Recursos Animais (ARC), mantido pela equipe do laboratório e pela equipe da Divisão de Laboratório e Recursos Animais (DLAR). Os procedimentos para testes comportamentais são métodos padrão na área, aprovados pela American Pain Society e pela International Association for the Study of Pain. O método de eutanásia é consistente com as recomendações do Painel de Eutanásia da Associação Médica Veterinária Americana.

Materials

Animals and Consumables
70% ethanol Local Source
BALB/c mice Envigo 20-25 g
Cotton balls Fisher Scientific 19-090-702
Cotton-tipped applicators Fisher Scientific 19-062-616
Isoflurane inhalant anesthetic MedVet RXISO-250
Labeling tape Fisher Scientific NGFP7002
Nitrile exam gloves Fisher Scientific
Oxygen tank Local Source
Surgical drape, Steri-Drape Utility Sheet, Absorbent Prevention VWR 76246-788 cut into 15 x 15 cm pieces
Tygon tubing with 3 mm inner diameter Grainger 22XH87
Equipment
#11 carbon steel scalpel blades VWR 21909-612
Anesthesia induction chamber  Summit Medical Equipment Company AS-01-0530-LG
Autoclave Local Unit
Biology Dumont #5 forceps Fine Science Tools 11252-30
Glass bead sterilizer Germinator 500 VWR 102095-946
IITC Life Sciences Series 8 Model PE34 Hot/Cold Plate Analgesia Meter IITC PE34
Integra Miltex cotton & dressing pliers  Safco Dental Supply 66-317
OPTIKA CL31 double arm LED illuminator  New York Microscope Company OPCL-31
Plantar Test System with InfraRed Emitter, i. e. Hargreaves Apparatus Ugo Basile 37370-001 and 37370-002
Scalpel Handle No. 3 VWR 25607-947
Small animal heating pad  Valley Vet Supply 47375
Student Vannas spring scissors, straight blade  Fine Science Tools 91500-09
Table top animal research portable anesthesia workstation “PAM” Patterson Scientific AS-01-0007
Von Frey Filaments Ugo Basile 37450-275

Referencias

  1. O’Sullivan, P. B., et al. Back to basics: 10 facts every person should know about back pain. British Journal of Sports Medicine. 54 (12), 698-699 (2020).
  2. Nauta, H. J., McIlwrath, S. L., Westlund, K. N. Punctate midline myelotomy reduces pain responses in a rat model of lumbar spine pain: evidence that the postsynaptic dorsal column pathway conveys pain from the axial spine. Cureus. 10 (3), 2371 (2018).
  3. Shuang, F., et al. Establishment of a rat model of lumbar facet joint osteoarthritis using intraarticular injection of urinary plasminogen activator. Scientific Reports. 5 (1), 9828 (2015).
  4. Reed, N. R., et al. Somatosensory behavioral alterations in a NGF-induced persistent low back pain model. Behavioural Brain Research. 418, 113617 (2022).
  5. Suh, H. R., Cho, H. -. Y., Han, H. C. Development of a novel model of intervertebral disc degeneration by the intradiscal application of monosodium iodoacetate (MIA) in rat. The Spine Journal. 22 (1), 183-192 (2022).
  6. Kim, H., Hong, J. Y., Lee, J., Jeon, W. -. J., Ha, I. -. H. IL-1β promotes disc degeneration and inflammation through direct injection of intervertebral disc in a rat lumbar disc herniation model. The Spine Journal. 21 (6), 1031-1041 (2021).
  7. Millecamps, M., Tajerian, M., Sage, E. H., Stone, L. S. Behavioral signs of chronic back pain in the SPARC-null mouse. Spine. 36 (2), 95-102 (2011).
  8. La Porta, C., Tappe-Theodor, A. Differential impact of psychological and psychophysical stress on low back pain in mice. Pain. 161 (7), 1442-1458 (2020).
  9. 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).
  10. Takao, K., Miyakawa, T. Light/dark transition test for mice. Journal of Visualized Experiments JoVE. (1), e104 (2006).
  11. Deuis, J. R., Dvorakova, L. S., Vetter, I. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
  12. David, D. J., et al. Neurogenesis-dependent and -independent effects of fluoxetine in an animal model of anxiety/depression. Neuron. 62 (4), 479-493 (2009).
  13. Yalcin, I., et al. A time-dependent history of mood disorders in a murine model of neuropathic pain. Biological Psychiatry. 70 (10), 946-953 (2011).
  14. Madathil, S. K., et al. Astrocyte-specific overexpression of insulin-like growth factor-1 protects hippocampal neurons and reduces behavioral deficits following traumatic brain injury in mice. PloS One. 8 (6), e67204 (2013).
  15. Sugimoto, H., Kawakami, K. Low-cost protocol of footprint analysis and hanging box test for mice applied the chronic restraint stress. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (143), e59027 (2019).
  16. Hassan, S., et al. Identifying chronic low back pain phenotypic domains and characteristics accounting for individual variation: a systematic review. Pain. , (2023).

Play Video

Citar este artículo
Montera, M. A., Goins, A. E., Alles, S. R. A., Westlund, K. N. Urokinase-type Plasminogen Activator-induced Mouse Back Pain Model. J. Vis. Exp. (199), e63997, doi:10.3791/63997 (2023).

View Video