Summary

마우스의 신경병증성 통증에 대한 수정된 보존 신경 손상 수술 모델

Published: January 25, 2022
doi:

Summary

수정된 수술은 생쥐 또는 쥐 보존 신경 손상 모델에 대한 단순화된 방법으로, 일반 비골 신경과 천성 신경을 모두 손상시키기 위해 한 번의 결찰과 한 번의 절개만으로 됩니다.

Abstract

SNI(Spared Nerve Injury)는 생쥐와 생쥐에서 신경병증성 통증의 분자 및 세포 메커니즘을 연구하기 위해 말초 신경 손상의 주요 증상을 모방한 동물 모델입니다. 현재 SNI 모델에는 두 가지 유형이 있는데, 하나는 본 연구에서 SNI로 정의된 온전한 경골 신경으로 총비골 및 경골 신경을 절단하고 결찰하는 것이고, 다른 하나는 본 연구에서 SNIt로 정의된 온전한 경골 신경으로 총비골 신경과 경골 신경을 절단하고 결찰하는 것입니다. 경골 신경은 운동 섬유와 감각 섬유를 모두 포함하는 반면 경골 신경은 순전히 감각 신경이기 때문에 SNIt 모델은 SNI 모델보다 운동 결핍이 훨씬 적습니다. 전통적인 SNIt 마우스 모델에서는 총비골신경과 비골신경을 별도로 절단하고 결찰합니다. 여기에서는 한 번의 결찰과 한 번의 절제만으로 일반 비골 신경과 천골 신경을 모두 손상시키는 수정된 SNIt 수술 방법을 설명하며, 이는 시술이 더 쉽고 좌골 또는 경골 신경이 늘어날 수 있는 잠재적 위험을 줄이며 전통적인 SNIt 모델과 유사한 기계적 과민증을 생성합니다.

Introduction

수술 또는 외상 후 신경 손상으로 인한 신경병증성 통증은 삶의 질을 저해하는 상당한 경제적 부담을 수반합니다. 척추 신경 결찰술(spinal nerve ligation, SNL)1, 좌골 신경에 대한 만성 수축 손상(chronic constriction injury, CCI)2, 부분 좌골 신경 결찰술(partial sciatic nerve ligation, pSNL)3, 좌골 신경 거래(sciatic nerve transaction, SNT)4 및 예비 신경 손상(spared nerve injury, SNI)5,6,7,8을 포함한 다양한 신경 손상 모델이 성공적으로 개발되었으며, 쥐와 생쥐의 분자 및 세포 메커니즘을 연구하기 위해 말초 신경 손상의 주요 증상을 모방하기 위해 성공적으로 개발되었습니다. 신경병증성 통증 6,7,8,9,10. 그러나, 각 수술 모델에는 장점과 한계가 있으므로, 수술 모델을 탐색하고 개발하는 데 특별한 주의를 기울여야 한다10.

설치류 SNI 모델은 기계적 자극에 대해 장기적으로 과민증을 일으킵니다. 그러나 두 가지 다른 SNI 모델이 있기 때문에 다소 혼란스럽습니다. 초기 SNI 모델은 Woolf의 실험실에서 개발되었으며, 총골 비골 신경과 경골 신경이 손상되어 경골 신경이 손상되지 않았습니다 5,6. 두 번째 SNI 모델은 Basbaum의 실험실에서 개발되었는데, 총비골 신경과 천성 신경이 손상되어 경골 신경이 손상되지 않았습니다 7,8. 초기 Woolf의 모델은 sural nerve가 손상되지 않았기 때문에 여기에서 SNI로 정의되고, Basbaum의 모델은 경골 신경이 손상되지 않았기 때문에 여기에서 SNIt로 정의됩니다. 경골 신경은 운동 섬유와 감각 섬유를 모두 포함하는 반면 경골 신경은 순전히 감각 신경이기 때문에 SNIt 모델은 SNI 모델보다 운동 결핍이 훨씬 적습니다. 그러나 SNIs 모델과 달리 SNIt 모델의 마우스는 열적 과민증이 발생하지 않지만 기계적 과민증은 두 모델 모두에서 발생합니다. SNIt 모델은 비교적 쉬운 절차이지만 좌골 신경 또는 경골 신경이 늘어날 수 있는 잠재적 위험과 함께 귀 신경과 일반 비골 신경의 결찰이 별도로 필요합니다 6,7,8,9.

총비골신경(common peroneal, tibial, sural nerves)은 좌골신경의 세 가지로 비복근(gastrocnemius muscle)의 상부 가장자리에서 명확하게 확인할 수 있다(그림 1): 경골신경은 비복근 아래에 있고, 총비골신경(두부 쪽)과 구신경(꼬리 쪽)은 비복근 위에 있다11. 해부학적 특징을 바탕으로 일반 비골 신경과 비골 신경을 결합하고 한 번의 신경 결찰과 한 번의 신경 절단으로 수술 시간을 단축하는 수정된 마우스 SNIt 수술 절차를 개발했습니다.

Protocol

동물 실험은 UCSF Institutional Animal Care and Use Committee의 승인을 받았으며 NIH Guide for the Care and Use of Laboratory Animals에 따라 수행되었습니다. 이 연구에서는 20-30g 무게의 성인 C57BL/6 마우스를 사용했습니다. von Frey 평가는 오후 1:00에서 오후 3:00 사이에 수행되었습니다. 1. 마취 및 마우스 준비 완전히 마취될 때까지 1.0L/min의 유속으로 O…

Representative Results

수정된 방법과 기존 방법 간의 절차 시간 비교.피부를 절단하는 시작부터 피부를 닫는 끝까지의 시술 시간은 수정된 접근법을 사용한 5마리의 마우스와 전통적인 접근법을 사용한 5마리의 마우스에서 각각 기록되었습니다. 통계적으로 유의한 결과를 얻기 위해 최소한의 동물을 사용했습니다. SNIt를 수행하기 위한 전통적인 접근법 7,1…

Discussion

일반 비골 신경과 비골 신경을 별도로찰하는 전통적인 마우스 SNIt 방법과 비교하여 6,7,8,9, 수정 된 SNIt 모델은 세 가지 장점이 있습니다 : (1) 좌골 신경 또는 경골 신경을 수축하거나 늘릴 위험이 적습니다. (2) 신경절단 후 원위신경 그루터기를 제거할 필요가 없는데, 이는 ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Z.G.는 NINDS R01NS100801에 의해 지원됩니다.

Materials

6-0 suture Henry Schein 9007482 Nerve ligation and close the muscular layer
Iris Scissors Integra Miltex 12460598 Cut muscle and fascia
Mayo dissecting scissors Fisherbrand 895120 Cut skin incision
Micro forcep Fisherbrand 16100110 Blunt dissection biceps femoris muscle
Micro Scissors Excelta 17467496 Cut nerve
Microdissection Forceps Fisherbrand 16100123 Separate the common peroneal and the sural nerves from the neighboring tissues
Needle Holder Fisherbrand 8966 Hold 6-0 needle
Prism software Graph Pad version 8.0 Statistical analysis software
Wound clips Roboz Surgical NC1878744 Close skin incision

References

  1. Chung, J. M., Kim, H. K., Chung, K. Segmental spinal nerve ligation model of neuropathic pain. Methods in Molecular Medicine. 99, 35-45 (2004).
  2. Vissers, K., Adriaensen, H., De Coster, R., De Deyne, C., Meert, T. F. A chronic-constriction injury of the sciatic nerve reduces bilaterally the responsiveness to formalin in rats: a behavioral and hormonal evaluation. Anesthesia and Analgesia. 97 (2), 520-525 (2003).
  3. Malmberg, A. B., Basbaum, A. I. Partial sciatic nerve injury in the mouse as a model of neuropathic pain: behavioral and neuroanatomical correlates. Pain. 76 (1-2), 215-222 (1998).
  4. Moore, K. A., et al. Partial peripheral nerve injury promotes a selective loss of GABAergic inhibition in the superficial dorsal horn of the spinal cord. The Journal of Neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience. 22 (15), 6724-6731 (2002).
  5. Decosterd, I., Woolf, C. J. Spared nerve injury: an animal model of persistent peripheral neuropathic pain. Pain. 87 (2), 149-158 (2000).
  6. Cichon, J., Sun, L., Yang, G. Spared Nerve Injury Model of Neuropathic Pain in Mice. Bio-Protocol. 8 (6), 2777 (2018).
  7. Shields, S. D., Eckert, W. A., Basbaum, A. I. Spared nerve injury model of neuropathic pain in the mouse: a behavioral and anatomic analysis. The Journal of Pain. 4 (8), 465-470 (2003).
  8. Guan, Z., et al. Injured sensory neuron-derived CSF1 induces microglial proliferation and DAP12-dependent pain. Nature Neuroscience. 19 (1), 94-101 (2016).
  9. Richner, M., Bjerrum, O. J., Nykjaer, A., Vaegter, C. B. The spared nerve injury (SNI) model of induced mechanical allodynia in mice. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (54), e3092 (2011).
  10. Challa, S. R. Surgical animal models of neuropathic pain: Pros and Cons. The International Journal of Neuroscience. 125 (3), 170-174 (2015).
  11. Kosaka, Y., et al. Development and persistence of neuropathic pain through microglial activation and KCC2 decreasing after mouse tibial nerve injury. Brain Research. 1733, 146718 (2020).
  12. Parisien, M., Lima, L. V., Dagostino, C., El-Hachem, N., Drury, G. L., Grant, A. V., Huising, J., Verma, V., Meloto, C. B., Silva, J. R., Dutra, G. C. S., Markova, T., Dang, H., Tessier, P. A., Slade, G. D., Nackley, A. G., Ghasemlou, N., Mogil, J. S., Allegri, M., Diatchenko, L. Acute inflammatory response via neutrophil activation protects against the development of chronic pain. Sci Transl Med. 14 (644), eabj9954 (2022).
  13. 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).
  14. Bourquin, A. F., et al. Assessment and analysis of mechanical allodynia-like behavior induced by spared nerve injury (SNI) in the mouse. Pain. 122 (1-2), 1-14 (2006).
  15. Sulaiman, W., Gordon, T. Neurobiology of peripheral nerve injury, regeneration, and functional recovery: from bench top research to bedside application. The Ochsner Journal. 13 (1), 100-108 (2013).
  16. Kochi, T., et al. Characterization of the arterial anatomy of the murine hindlimb: functional role in the design and understanding of ischemia models. PLoS One. 8 (12), 84047 (2013).
  17. Omori, Y., et al. A mouse model of sural nerve injury-induced neuropathy: gabapentin inhibits pain-related behaviors and the hyperactivity of wide-dynamic range neurons in the dorsal horn. Journal of Pharmacological Sciences. 109 (4), 532-539 (2009).
  18. Colloca, L., et al. Neuropathic pain. Nature Reviews. Disease Primers. 3, 17002 (2017).

Play Video

Cite This Article
He, L., Zhao, W., Zhang, L., Ilango, M., Zhao, N., Yang, L., Guan, Z. Modified Spared Nerve Injury Surgery Model of Neuropathic Pain in Mice. J. Vis. Exp. (179), e63362, doi:10.3791/63362 (2022).

View Video