Chronisches Post-Ischemia Schmerzmodell für komplexes regionales Schmerzsyndrom Typ-I bei Ratten
Summary
Hier ist ein Protokoll, das Schritte zur Etablierung eines Tiermodells für chronische Post-Ischämie-Schmerzen (CPIP) beschreibt. Dies ist ein anerkanntes Modell, das das menschliche komplexe regionale Schmerzsyndrom Typ-I iiaht. Mechanische und thermische Überempfindlichkeiten werden weiter ausgewertet, sowie Capsaicin-induzierte nocifensive Verhaltensweisen, die im CPIP-Rattenmodell beobachtet wurden.
Abstract
Das komplexe regionale Schmerzsyndrom Typ-I (CRPS-I) ist eine neurologische Erkrankung, die bei Patienten starke Schmerzen verursacht und nach wie vor eine ungelöste Erkrankung ist. Die zugrunde liegenden Mechanismen von CRPS-I müssen jedoch noch aufgedeckt werden. Es ist bekannt, dass Ischämie/Reperfusion einer der führenden Faktoren ist, die CRPS-I verursacht. Mittels längerer Ischämie und Reperfusion der Hintergliedsa wurde das modellierte chronische Post-Ischämie-Schmerz (CPIP) der Ratte etabliert, um CRPS-I nachzuahmen. Das CPIP-Modell hat sich zu einem anerkannten Tiermodell für die Untersuchung der Mechanismen von CRPS-I. Dieses Protokoll beschreibt die detaillierten Verfahren bei der Erstellung des Rattenmodells von CPIP, einschließlich Anästhesie, gefolgt von Ischämie/Reperfusion der Hintergliedsa. Die Merkmale des Ratten-CPIP-Modells werden weiter bewertet, indem die mechanischen und thermischen Überempfindlichkeiten der Hinterbleibse sowie die nozifensiven Reaktionen auf akute Capsaicin-Injektion gemessen werden. Das Ratten-CPIP-Modell weist mehrere CRPS-I-ähnliche Manifestationen auf, darunter Hinterd-Gliederödem und Hyperämie im frühen Stadium nach dem Aufbau, anhaltende thermische und mechanische Überempfindlichkeiten und erhöhte nocifensive Reaktionen auf akute Capsaicin-Injektion. Diese Eigenschaften machen es zu einem geeigneten Tiermodell für die weitere Untersuchung der mechanismen, die an CRPS-I beteiligt sind.
Introduction
Komplexes regionales Schmerzsyndrom (CRPS) reprents komplexe und chronische Schmerzsymptome infolge von Frakturen, Trauma, Chirurgie, Ischämie oder Nervenverletzungen1,2,3. CRPS wird in 2 Unterkategorien eingeteilt: CRPS Typ-I und Typ-II (CRPS-I und CRPS-II)4. Epidemiologische Studien ergaben, dass die Prävalenz von CRPS etwa 1:20005betrug. CRPS-I, das keine offensichtlichen Nervenschäden zeigt, kann zu chronischen Schmerzen führen und die Lebensqualität der Patienten dramatisch beeinträchtigen. Die derzeit verfügbaren Behandlungen zeigen unzureichende therapeutische Wirkungen. Daher bleibt CRPS-I ein wichtiges und herausforderndes klinisches Problem, das angegangen werden muss.
Die Entwicklung eines präklinischen Tiermodells, das CRPS-I iiiiert, ist entscheidend für die Erforschung der Mechanismen, die CRPS-I zugrunde liegen. Um dieses Problem anzugehen, entwarfen Coderre et al. ein Rattenmodell, indem sie verlängerte Ischämie und Reperfusion auf die hintere Gliedmaße aufwendeten, um CRPS-I6zu rekapitulieren. Es ist bekannt, dass Ischämie/Reperfusionsverletzung eine der Hauptursachen für CRPS-I7ist. Das Ratten-CPIP-Modell weist viele CRPS-I-ähnliche Symptome auf, zu denen Hinterd-Gliederödem eödem und Hyperämie im frühen Stadium nach der Modelleinrichtung gehören, gefolgt von anhaltenden thermischen und mechanischen Überempfindlichkeiten6. Mit Hilfe dieses Modells wird vorgeschlagen, dass zentrale Schmerzsensibilisierung, periphere TRPA1-Kanalaktivierung und reaktive Sauerstoffspezies usw. zu CRPS-I8,9,10beitragen. Wir haben vor kurzem erfolgreich das CPIP-Rattenmodell etabliert und die RNA-Sequenzierung der dorsalen Wurzelganglien (DRGs) durchgeführt, die die betroffene Hinterpfote11innervate. Wir entdeckten einige mögliche Mechanismen, die möglicherweise an der Vermittlung der Schmerzüberempfindlichkeiten von CRPS-I11beteiligt sind. Wir identifizierten ferner den transienten Rezeptor-Potential-Vanilloid-Kanal 1 (TRPV1) in DRG-Neuronen als wichtigen Beitrag zu den mechanischen und thermischen Überempfindlichkeiten von CRPS-I12.
In dieser Studie haben wir die detaillierten Verfahren beschrieben, die bei der Erstellung des Rattenmodells von CPIP beteiligt sind. Wir haben das Ratten-CPIP-Modell weiter evaluiert, indem wir die mechanischen und thermischen Überempfindlichkeiten sowie deren Reaktionsfähigkeit auf akute Capsaicin-Herausforderungen gemessen haben. Wir schlagen vor, dass das Ratten-CPIP-Modell ein zuverlässiges Tiermodell für die weitere Untersuchung der Mechanismen von CRPS-I sein kann.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses Protokoll beschreibt die detaillierten Methoden zur Etablierung eines Ratten-CPIP-Modells durch Anwendung von Ischämie/Reperfusion auf hintere Gliedmaßen der Ratten. Es beinhaltet die Bewertung des Aussehens der Hinterbeine, Ödeme, mechanische/thermische Überempfindlichkeiten und akute nocifensive Verhaltensweisen als Reaktion auf Capsaicin-Injektion.
LimbIschämie/Reperfusion ist ein häufiger Faktor, der bei menschlichen Patienten zu CRPS-I beiträgt12. Die…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dieses Projekt wurde von der National Natural Science Foundation of China (81873365 und 81603676), Zhejiang Provincial Natural Science Funds for Distinguished Young Scholars (LR17H270001) und Forschungsgeldern der Zhejiang Chinese Medical University ( Q2019J01, 2018ZY37, 2018ZY19).
Materials
| 1.5 ml Eppendorf tube | Eppendorf | 22431021 | |
| DMSO | Sigma-Aldrich | D1435 | |
| Capsaicin | APEXBIO | A3278 | |
| Digital caliper | Meinaite | NA | |
| O-ring | O-Rings West | Nitrile 70 Durometer | 7/32 in. internal diameter |
| Plantar Test Apparatus | UGO Basile, Italy | 37370 | |
| von Frey filaments | UGO Basile, Italy | NC12775 |
Referências
- Goh, E. L., Chidambaram, S., Ma, D. Complex regional pain syndrome: a recent update. Burns, Trauma. 5 (1), 2 (2017).
- Birklein, F., Ajit, S. K., Goebel, A., Rsgm, P., Sommer, C. Complex regional pain syndrome – phenotypic characteristics and potential biomarkers. Nature Reviews Neurology. 14 (5), (2018).
- Shim, H., Rose, J., Halle, S., Shekane, P. Complex regional pain syndrome: a narrative review for the practising clinician. British Journal of Anaesthesia. , (2019).
- Urits, I., Shen, A. H., Jones, M. R., Viswanath, O., Kaye, A. D. Complex Regional Pain Syndrome, Current Concepts and Treatment Options. Current Pain, Headache Reports. 22 (2), 10 (2018).
- Helyes, Z., et al. Transfer of complex regional pain syndrome to mice via human autoantibodies is mediated by interleukin-1-induced mechanisms. Proceedings of National Academy Sciences of the United States of America. 116 (26), 13067-13076 (2019).
- Coderre, T. J., Xanthos, D. N., Francis, L., Bennett, G. J. Chronic post-ischemia pain (CPIP): a novel animal model of complex regional pain syndrome-Type I (CRPS-I; reflex sympathetic dystrophy) produced by prolonged hindpaw ischemia and reperfusion in the rat. Pain. 112 (1), 94-105 (2004).
- Coderre, T. J., Bennett, G. J. A hypothesis for the cause of complex regional pain syndrome-type I (reflex sympathetic dystrophy): pain due to deep-tissue microvascular pathology. Pain Medicine. 11 (8), 1224-1238 (2010).
- Klafke, J. Z., et al. Acute and chronic nociceptive phases observed in a rat hind paw ischemia/reperfusion model depend on different mechanisms. Pflugers Archiv European Journal of Physiology. 468 (2), 229-241 (2015).
- Tang, Y., et al. Interaction between astrocytic colony stimulating factor and its receptor on microglia mediates central sensitization and behavioral hypersensitivity in chronic post ischemic pain model. Brain Behavioral Immunology. 68, 248-260 (2018).
- Kim, J. H., Kim, Y. C., Nahm, F. S., Lee, P. B. The Therapeutic Effect of Vitamin C in an Animal Model of Complex Regional Pain Syndrome Produced by Prolonged Hindpaw Ischemia-Reperfusion in Rats. International Journal of Medical Sciences. 14 (1), 97-101 (2017).
- Yin, C., et al. Transcriptome profiling of dorsal root ganglia in a rat model of complex regional pain syndrome type-I reveals potential mechanisms involved in pain. Journal of Pain Research. 12, 1201-1216 (2019).
- Hu, Q., et al. TRPV1 Channel Contributes to the Behavioral Hypersensitivity in a Rat Model of Complex Regional Pain Syndrome Type 1. Frontiers in Pharmacology. 10, 453 (2019).
- Dixon, W. J. Efficient analysis of experimental observations. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 20, 441-462 (1980).
- Chai, W., et al. Electroacupuncture Alleviates Pain Responses and Inflammation in a Rat Model of Acute Gout Arthritis. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2018, 2598975 (2018).
- 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).
- Fang, J. Q., et al. Parameter-specific analgesic effects of electroacupuncture mediated by degree of regulation TRPV1 and P2X3 in inflammatory pain in rats. Life Sciences. 200, 69-80 (2018).
- Tai, Y., et al. Involvement of Transient Receptor Potential Cation Channel Member A1 activation in the irritation and pain response elicited by skin-lightening reagent hydroquinone. Scientific Reports. 7 (1), 7532 (2017).
- Liu, B., et al. TRPM8 is the principal mediator of menthol-induced analgesia of acute and inflammatory pain. Pain. 154 (10), 2169-2177 (2013).
- Liu, B., et al. Oxidized Phospholipid OxPAPC Activates TRPA1 and Contributes to Chronic Inflammatory Pain in Mice. PLoS One. 11 (11), 0165200 (2016).
- Terkelsen, A. J., Gierthmuhlen, J., Finnerup, N. B., Hojlund, A. P., Jensen, T. S. Bilateral hypersensitivity to capsaicin, thermal, and mechanical stimuli in unilateral complex regional pain syndrome. Anesthesiology. 120 (5), 1225-1236 (2014).
- Drummond, P. D., Morellini, N., Finch, P. M., Birklein, F., Knudsen, L. F. Complex regional pain syndrome: intradermal injection of phenylephrine evokes pain and hyperalgesia in a subgroup of patients with upregulated alpha1-adrenoceptors on dermal nerves. Pain. 159 (11), 2296-2305 (2018).
- Minert, A., Gabay, E., Dominguez, C., Wiesenfeld-Hallin, Z., Devor, M. Spontaneous pain following spinal nerve injury in mice. Experimental Neurology. 206 (2), 220-230 (2007).
- Kingery, W. S., et al. Capsaicin sensitive afferents mediate the development of heat hyperalgesia and hindpaw edema after sciatic section in rats. Neuroscience Letters. 318 (1), 39-43 (2002).
- Xu, J., et al. Activation of cannabinoid receptor 2 attenuates mechanical allodynia and neuroinflammatory responses in a chronic post-ischemic pain model of complex regional pain syndrome type I in rats. European Journal of Neuroscience. 44 (12), 3046-3055 (2016).
- Coderre, T. J., Xanthos, D. N., Francis, L., Bennett, G. J. Chronic post-ischemia pain (CPIP): a novel animal model of complex regional pain syndrome-type I (CRPS-I; reflex sympathetic dystrophy) produced by prolonged hindpaw ischemia and reperfusion in the rat. Pain. 112 (1-2), 94-105 (2004).
- Weissmann, R., Uziel, Y. Pediatric complex regional pain syndrome: a review. Pediatric Rheumatology Online Journal. 14 (1), 29 (2016).
- Kim, H., Lee, C. H., Kim, S. H., Kim, Y. D. Epidemiology of complex regional pain syndrome in Korea: An electronic population health data study. PLoS One. 13 (6), 0198147 (2018).
- Tang, C., et al. Sex differences in complex regional pain syndrome type I (CRPS-I) in mice. Journal of Pain Research. 10, 1811-1819 (2017).
