マウスの疼痛行動を測定するための機械的衝突回避アッセイ
Summary
機械的競合回避アッセイは、マウスの疼痛感受性の非反射的読み出しとして使用され、様々なマウス疼痛モデルにおける情動動機付け応答をよりよく理解するために使用することができる。
Abstract
疼痛は、感覚的(侵害受容的)および情動的(不快な)次元の両方からなる。前臨床モデルでは、疼痛は伝統的に、疼痛の侵害受容性成分に関する推論を可能にするが、疼痛の感情的または動機的成分に関する情報をほとんど提供しない反射的試験を用いて評価されてきた。したがって、これらの痛みの要素を捉えるテストを開発することは、翻訳的に重要です。したがって、研究者は非反射的行動アッセイを使用して、そのレベルでの疼痛知覚を研究する必要があります。機械的衝突回避(MCA)は、3チャンバーパラダイムにおける有害な機械的刺激に対する動機付け応答を研究するための確立された自発的非反射的行動アッセイである。マウスの位置選好の変化は、競合する有害な刺激に直面したとき、足の触覚刺激に対する明るい光の知覚された不快感を推測するために使用される。このプロトコルは、疼痛研究者がさまざまなマウス疼痛モデルにおける情動動機付け応答を理解するために使用できるMCAアッセイの修正版を概説する。ここでは特に説明していませんが、MCAデータの例は、足底内完全フロイントアジュバント(CFA)、予備神経損傷(SNI)、および骨折/キャスティングモデルを疼痛モデルとして使用して、MCA手順を説明しています。
Introduction
痛みは、感覚的および感情的な要素を持つ複雑な経験です。疼痛知覚の閾値の低下および熱的および/または機械的刺激に対する過敏症は、この経験の重要な特徴であり、刺激誘発性疼痛行動試験が捕捉することができる(ハーグリーブスの熱感受性の試験および機械的感受性のフォン・フライ検定のような)1,2。このようなテストは堅牢で再現可能な結果をもたらしますが、知覚された有害な刺激からの反射的な撤退への依存によって制限されています。これは、これらの検査のみに対する疼痛研究の継続的な依存に疑問を投げかけている。そのために、疼痛研究者は数年前からげっ歯類の疼痛モデルで使用するための代替/補完的な行動テストを模索し、痛みの感情的および/または動機付けの要素をより多く捉えようと努力してきました。これらの非誘発的、自発的、または非反射的手段(例えば、車輪走行、穴掘り活動、条件付けられた場所の選好3、4、5)は、前臨床疼痛研究の翻訳可能性を改善する試みにおいて実施されている。
機械的衝突回避(MCA)アッセイは、もともとHarte et al. in 20166で記載され、主にラット7,8で使用され、以前のアプローチ – 場所 – 回避パラダイム – の修正を表しています。このアプローチでは、後肢の有害な刺激が、そうでなければ望ましい(暗い)チャンバ内で行われ、そのような刺激を逃れる/回避するために動物の意図的な行動を駆動する9,10。MCAアッセイは、観察者による後肢の手動の有害な刺激に頼る代わりに、マウスに潜在的に有害な刺激を交渉させ、嫌悪的な環境を脱出し、暗い部屋に到達する。アッセイにその名前を与える対立/回避は、これらの2つの競合する動機から生じます:明るく照らされた領域を脱出し、足の有害な刺激を避ける。MCAアッセイはまた、疼痛緩和と環境合図の組み合わせが、疼痛緩和/報酬的文脈に対する選好を反映する行動の変化を促進する条件付けられた場所嗜好試験の特徴を共有する11。
根本的に言えば、これらすべてのアッセイは同様のアプローチを共有しています:ある嫌悪的な環境に対する動物の好みを別の環境よりもシフトさせることを、感情的/動機付けの状態の指標として使用します。MCAアッセイは、明るく照らされたチャンバと、それに続く高さ調節可能なプローブを備えた暗い中間チャンバと、嫌悪刺激のない暗い第3チャンバからなる3チャンバパラダイムです。怪我をしていないマウスは、明るい光12に対するげっ歯類の生来の嫌悪感を考えると、典型的には、暗くなった部屋に逃げるように動機付けられる。この例では、明るく照らされた環境から逃れようとする自然な動機は、暗くなった環境で排他的に発生する後足の刺激(調整可能な高さプローブ)に遭遇する不本意さを克服します。対照的に、痛みを経験しているマウス(例えば、炎症または神経障害による)は、進行中の触覚過敏症の設定において機械的プローブの不快な触覚経験を避ける動機があるため、明るく照らされた環境でより多くの時間を過ごすことを選択する可能性がある。
この記事では、MCA アッセイの修正版について説明します。我々は、マウスでの使用のために元の方法(ラット6で実施した)を適応させた。また、データ収集を効率化するため、プローブの高さを6から3(床の高さから0、2、5mm)に減らしました。このアプローチは、複数の疼痛モデルにわたってテストされ、既知の鎮痛薬で検証されており、疼痛過敏症および/または関連する感情的および動機付けの変化が行動におけるこれらの変化を促進していることを示している。このアプローチは、他の非反射的手段と比較して比較的迅速に実施でき、適応性があり、慣れと訓練に何日もかかることがあります1,2。MCAは、他の疼痛の尺度と協調して、疼痛の感情的および動機付けの側面に関する貴重な洞察を生成することができる。
Protocol
Representative Results
Discussion
すべての行動テストと同様に、動物の治療に対する適切な取り扱い、無作為化、および盲検化は、全体を通して不可欠です。複雑な行動や意思決定への多因子インプットを考えると、苦痛を最小限に抑えながら、動物をできるだけ一貫して扱い、慣れさせ、テストすることが不可欠です。また、チャンバー1にマウスを配置し、LEDライトをオンにし、バリアを取り除くタイミングを再現するに…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
GMはNDSEG大学院フェローシップによって支えられています。VLTは、NIH NIGMS助成金#GM137906とリタ・アレン財団の支援を受けています。AJSは、国防総省の助成金W81XWH-20-1-0277、W81XWH-21-1-0197、およびリタアレン財団によってサポートされています。ワシントン大学医学部のAlexxai Kravitz博士が、チャンバー2階とプローブプレート用の3Dプリンタファイルを自由に設計し、利用できるようにしてくれたことに感謝しています。
Materials
| 32.8ft 3000K-6000K Tunable White LED Strip Lights, Dimmable Super Bright LED Tape Lights with 600 SMD 2835 LEDs | Lepro | SKU: 410087-DWW-US | For lighting chamber 1. https://www.lepro.com/32ft-dimmable-tunable-white-led-strip-lights.html |
| 3D printed 'spike bed' and 'chamber 2 floor' | Shapeways | N/A | Optional, for mechanical probes as an alternative to blunted map pins. |
| 70% ethanol | Various | N/A | To clean MCA between mice. |
| Acryl-Hinge 2 | TAP Plastics | N/A | for attaching chamber lids to rear walls. https://www.tapplastics.com/product/plastics/handles_hinges_latches/acryl_hinge_2/122 |
| Chemcast Cast Acrylic Sheet, Clear | TAP Plastics | N/A | 3mm thick. For front wall of chamber 1. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_cast_clear/510 |
| Chemcast Cast Transparent Colored Acrylic, Transparent Dark Red – 50% | TAP Plastics | N/A | 3mm thick. 50% light transmission. For walls and lids of chambers 2 and 3. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_transparent_colors/519 |
| Chemcast Translucent & Opaque Colored Cast Acrylic, Sign Opaque White – 0.1% | TAP Plastics | N/A | 3mm thick. For side walls and lid of chamber 1. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_color/341 |
| Disinfectant (e.g. Quatricide) | Pharmacal Research Laboratories, Inc. | 65020F | To disinfect MCA at the end of a testing session. |
| Dry-erase markers and board | Various | N/A | To add experimental info to the beginning of video footage. |
| Map pins | Various | N/A | Optional, for mechanical probes. Use sandpaper to blunt sharp points before use. Can be used in place of 3D-printed parts. |
| Paper towels | Various | N/A | To clean/disinfect MCA. |
| SCIGRIP Weld-On #3 Acrylic Cement | TAP Plastics | N/A | For assembling acrylic sheets into chambers and affixing hinges. https://www.tapplastics.com/product/repair_products/plastic_adhesives/weld_on_3_cement/131 |
| Stopwatch | Various | N/A | To record escape latencies/dwell times in real-time or from recorded video. |
| Timer | Various | N/A | To ensure LED turn-on, barrier removal and test completion are timed consistently. |
| Video camera | Various | HDRCX405 Handycam Camcorder | To record mouse behavior in the MCA device. Can be substituted with any consumer-grade video camera capable of 1080p resolution. |
| Tripod | Famall | N/A | Any tripod that can hold the camera at bench height for recording MCA footage is acceptable. |
Referências
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