Summary

Urokinase-Typ-Plasminogen-Aktivator-induziertes Modell für Rückenschmerzen bei Mäusen

Published: September 01, 2023
doi:

Summary

Methoden zur einfachen, schnellen Induktion eines Rückenschmerzmodells bei Mäusen werden hier unter Verwendung einer intraligamenten Injektion eines Plasminogenaktivators im Urin bereitgestellt.

Abstract

Ein Modell anhaltender Schmerzen im unteren Rücken kann bei Mäusen mit der hier beschriebenen einfachen Methodik induziert werden. Schritt-für-Schritt-Methoden zur einfachen, schnellen Induktion eines persistierenden Rückenschmerzmodells bei Mäusen werden hier unter Verwendung einer Injektion eines Urokinase-Typ-Plasminogenaktivators (Urokinase), einer Serinprotease, die bei Menschen und anderen Tieren vorhanden ist, bereitgestellt. Die Methode zur Induktion von anhaltenden Schmerzen im unteren Rücken bei Mäusen beinhaltet eine einfache Injektion von Urokinase entlang der bandartigen Ansatzregion der Lendenwirbelsäule. Der Urokinase-Entzündungsstoff aktiviert Plasminogen zu Plasmin. In der Regel kann das Modell innerhalb von 10 Minuten induziert werden und die Überempfindlichkeit hält mindestens 8 Wochen an.

Überempfindlichkeit, Gangstörungen und andere angst- und depressionsähnliche Standardmaße können im persistierenden Modell getestet werden. Rückenschmerzen sind die häufigste Art von Schmerzen. Um das Bewusstsein für Rückenschmerzen zu schärfen, hat die International Association for the Study of Pain (IASP) das Jahr 2021 zum “Globalen Jahr über Rückenschmerzen” und 2022 zum “Globalen Jahr für die Umsetzung von Schmerzwissen in die Praxis” ernannt. Eine Limitierung der therapeutischen Weiterentwicklung von Schmerztherapeutika ist der Mangel an geeigneten Modellen zur Testung von persistierenden und chronischen Schmerzen. Die Merkmale dieses Modells eignen sich für die Erprobung potenzieller Therapeutika, die auf die Verringerung von Rückenschmerzen und deren Begleiterscheinungen abzielen, und tragen dazu bei, dass die IASP das Jahr 2022 zum Globalen Jahr für die Übertragung von Schmerzwissen in die Praxis ernannt hat.

Introduction

Rückenschmerzen sind eine der häufigsten Ursachen für Behinderungen, wobei weltweit 1 von 5 Menschen leidet1. Trotz dieser Bemühungen werden nur wenige zuverlässige Tiermodelle für Rückenschmerzen in der Tierforschung im Schmerzbereich verwendet, insbesondere an Mäusen. Bisherige Modelle nutzten fast ausschließlich Ratten zur Induktion von chronischen Rückenschmerzen (CBP), wie sie z. B. durch Injektion von Plasminogenaktivator (uPA) im Urin in das Lendenfacettengelenk 2,3, Injektion von Nervenwachstumsfaktor (NGF) in die Rumpfmuskulatur4 oder Mononatriumjodacetat (MIA)5 oder Interleukin-1beta6 induziert werden Injektion in die Bandscheibe. Natürlich werden Ratten für diese Modelle bevorzugt, vor allem wegen ihrer größeren Größe und des einfachen Zugangs für die Injektion von Entzündungsmitteln.

Um es klar zu sagen: Es gibt zwar Mausmodelle für Rückenschmerzen, wie z. B. das seit vielen Jahren verwendete SPARC-Null-Mausmodell der Bandscheibendegeneration7, aber diese sind kostspieliger und zeitaufwändiger zu etablieren als injektionsbasierte Modelle. Eine kürzlich durchgeführte Studie an Mäusen etablierte ein Modell für Schmerzen im unteren Rückenbereich, indem die NGF-Injektion in die unteren Rückenmuskeln mit vertikaler chronischer Belastungsbelastung kombiniertwurde 8. Im folgenden Protokoll haben wir das uPA-induzierte CBP-Modell von Ratten für Mäuse2 adaptiert. Die Überempfindlichkeit stellt sich innerhalb von 1 Woche ein und hält bis zu 6-8 Wochen an. Darüber hinaus stellen wir fest, dass Mäuse angst- und depressionsähnliche Verhaltensweisen entwickeln. Angesichts der Prävalenz von Rückenschmerzen und der häufigeren Verwendung von Mäusen in der molekularen Schmerzforschung ist dieses langlebige Modell leicht für die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien zur Linderung von Rückenschmerzen geeignet.

Protocol

Alle beschriebenen Tierverfahren entsprechen dem NIH-Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren. Die Studien wurden vom lokalen Institutional Care and Use Committee (IACUC #23-201364-HSC) des Health Sciences Center der University of New Mexico genehmigt. Alle Studien entsprechen den Richtlinien unter der Schirmherrschaft einer OLAW Assurance of Compliance (A3002-01) für die Verwendung von Tieren in der Forschung, wie in Teil III beschrieben. II. Zusicherungen und Zertifizierungen. Die Tiere werden in der U…

Representative Results

Nozizeptive Verhaltenstests und DatenanalyseEvozierte MaßnahmenEine Überempfindlichkeit des Fußballens entwickelt sich innerhalb eines Tages nach der Urokinase-Injektion. Innerhalb von 1 Woche wird die Entzugsschwelle deutlich gesenkt und bleibt bis zur Euthanasie bestehen; dies zeigt sich in der postoperativen Woche 4 (Abbildung 4A). Die Latenz des Pfotenrückzugs wird mit der von-Frey-Up-Down-Methode9 und dem Hargreaves-T…

Discussion

Dieses Modell chronischer Rückenschmerzen ist einfach zu induzieren, und eine Überempfindlichkeit, die innerhalb von 1 Woche auftritt, kann bis zu (und möglicherweise darüber hinaus) 8 Wochen andauern. Dies ermöglicht eine genaue Untersuchung des chronischen Schmerzzustands im Gegensatz zu anderen akuten Modellen, die nur ein oder zwei Wochen dauern. Während wir das Modell in Mäusen zeigen, kann das uPA-induzierte CBP-Modell auch in Ratten2 etabliert werden. Ein Vorteil des Modells ist, das…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Finanzierung erfolgte durch NIH HEAL UG3 NS123958. Die Unterkünfte wurden von der AAALAC inspiziert und akkreditiert. Die Tiere wurden in der Unterkunft des Animal Resources Center (ARC) untergebracht, die von den Mitarbeitern des Labors und der Abteilung für Labor- und Tierressourcen (DLAR) unterhalten wurde. Die Verfahren für Verhaltenstests sind Standardmethoden auf diesem Gebiet, die von der American Pain Society und der International Association for the Study of Pain anerkannt sind. Die Methode der Euthanasie steht im Einklang mit den Empfehlungen des Gremiums für Euthanasie der American Veterinary Medical Association.

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

Referências

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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).

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