O uso do dispositivo de Avaliação de Dor Orofacial operante (OPAD) para medir as mudanças no comportamento nociceptivo
Summary
Apresentamos um sistema operante user-friendly, de alto rendimento para a avaliação dos comportamentos de dor em Despertai, roedores conscientes. O Dispositivo de Avaliação de Dor Orofacial (OPAD) pode avaliar a dor através de um paradigma de recompensa / conflito proporcionando assim uma forma mais humana de testes. Este protocolo irá produzir dados mais relevantes clinicamente e translacional a partir de roedores.
Abstract
Nós apresentamos um sistema operante para a detecção da dor em roedores acordado, conscientes. O Dispositivo de Avaliação de Dor Orofacial (OPAD) avalia comportamentos de dor de uma forma mais clinicamente relevante por não depender de medidas baseadas no reflexo de nocicepção. Comida jejuaram, sem pêlos ou de roedores (rapado) são colocadas numa câmara de Plexiglas que tem dois térmodos baseados Peltier que podem ser programadas a qualquer temperatura entre 7 ° C e 60 ° C. O roedor é treinado para fazer contato com estes, a fim de aceder a uma garrafa de recompensa. Durante uma sessão, uma série de resultados de dor comportamentais são automaticamente registadas e guardadas. Estas medidas incluem o número de ativações de recompensa garrafa (licks) e estímulos de contato facial (face contatos), mas medidas personalizadas, como a lamber / relação de face (número total de licks por sessão / número total de contatos) também podem ser criados. A temperatura do estímulo pode ser definido para um único ou múltiplos temperatura temperaturas dentro de uma sessão. O OPADé um high-throughput, fácil de usar ensaio operante o que levará a melhor tradução de investigação da dor, no futuro, uma vez que inclui entrada cortical em vez de depender da coluna vertebral ensaios nociceptivos baseados reflexo.
Introduction
, A dor crônica não controlada continua sendo um grande problema de saúde pública e de novos tratamentos analgésicos muitas vezes não conseguem traduzir do banco à cabeceira. Esse insucesso é em parte devido à utilização de ensaios comportamentais ineficientes baseados em medidas do reflexo da dor que não necessariamente e completamente modelar a condição de dor humana 1,2, e, especificamente, a falta de um sistema fiável, de alto rendimento, disponível comercialmente , em ensaio dor avaliação in vivo para ambos os ratos e camundongos. Apresentamos aqui uma alta produtividade, fácil de usar versão do nosso ensaio baseado nocicepção operante. Este novo sistema é baseado no nosso ensaio de dor orofacial operante anterior que tem sido demonstrado ser sensível à detecção de modalidades diferentes analgésicos, incluindo calor, frio, e 3,4,5 mecânica. A partir dessas medidas, uma grande variedade de campos têm sido estudadas, incluindo analgésicos 6,3,4,5,7, condições de dor, como inflamação, hiperalgesia e alodinia <sse> 3,8, neuralgia trigeminal 9 e periférico modulação nociceptiva via canais TRP com capsaicina, resiniferatoxina, mentol, e icillin 8,10,5,11. Os efeitos psicológicos tais como a modulação da dor 12 e 13, o efeito do placebo de ansiedade induzida também foram demonstrados com os testes operante orofacial, sugerindo que pode ser adequado para a medição de toda a experiência de dor e não simplesmente nocicepção.
O Dispositivo de Avaliação de Dor Orofacial (OPAD) usa um ensaio de recompensa / conflito que permite um roedor de escolher entre receber uma recompensa de reforço ou de escapar de um estímulo aversivo, assim, controlar a quantidade de dor que se sente durante uma sessão de 14,15. Os roedores são treinados para pressionar primeira suas faces em térmodos temperatura controladas, a fim de obter acesso a um frasco contendo uma recompensa alimentar líquido. Após o treinamento, a temperatura de estímulo pode ser aquecido ou resfriado e diferenças em rerespondente pode indicar o nível de nocicepção ou analgesia o animal percebe. O OPAD também é capaz de mudanças bruscas de temperatura que permite o teste de linha de base e avaliação da dor em temperaturas quentes e frias dentro de uma única sessão de testes. Aqui apresentamos um protocolo simples que destaca a capacidade do OPAD para detectar mudanças na dor causada por calor, frio, eo agonista TRPV1 capsaicina 16. Capsaicina é utilizado a seguir como um agente sensibilizante térmica, uma vez que tem várias vantagens para este ensaio como é não danificar o tecido e tem sido demonstrado anteriormente para induzir a alodinia e hiperalgesia facial em modelos de roedores 8. Vamos demonstrar como o software OPAD pode obter rapidamente, analisar, gráfico e realizar análises estatísticas de dados comportamentais de roedores.
Protocol
Representative Results
Discussion
O sistema OPAD seja, um ensaio de elevado débito de fácil utilização para detectar as alterações na percepção da dor em roedores. A elevada taxa de transferência de natureza deste sistema significa que numerosos animais podem ser testados em um único dia por uma única pessoa. Isto é devido ao sistema de software que permite OPAD como até 16 caixas a serem executadas em simultâneo num único computador. Isto significa que após o tempo de preparação inicial, cerca de 48 corridas operantes (em 18 min por limitada) podem ser executadas de uma hora, até mesmo mais, se o tempo da sessão é definido como menos tempo por fase. Isto permite testar centenas de dor em animais ao dia. Esta quantidade de ensaios, não seria prático, com ensaios de dor mais tradicionais.
De acordo com o nosso trabalho anterior, o comportamento de roedores é alterado em condições dolorosas. Durante os períodos de não-nocivos roedores costumam ter longas crises de consumo em que mantêm contato com os térmodos. Durante aversivo 45 ° C ou 7 ° C, as condições, oroedores têm ataques muito mais curtos uma vez que não é possível manter o contacto por longos períodos de tempo. Por conseguinte, a lamber / rácio de face (número de lambidelas dividido pelo número de contactos facial dentro de uma sessão) altera com a dor. A capsaicina aumentou a sensibilidade ao calor da dor como demonstrado por uma baixa relação L / F nos roedores tratados vs não tratado na temperatura de 45 ° C. Analgésicos podem retornar essa relação lamber / enfrentar a níveis semelhantes condições não dolorosas 3. Embora as condições de dor que são facilmente produzidos na pele (como a aplicação de creme de capsaicina) são os métodos mais simples de detectar dor neste ensaio, os modelos animais de dor mais profunda clinicamente relevante tecido neural como neuralgia trigeminal também pode alterar o comportamento operante em ensaios orofaciais 9 . Em conjunto, estes dados apoiam a evidência de que OPAD é sensível a alterações na dor e calor frio, o limiar da dor, e agentes químicos nocivos como a capsaicina, além do operantecapacidade do ensaio dor orofacial para detectar inúmeras outras condições de dor e analgesia 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9.
Sistema de medição da dor OPAD é um método mais clinicamente relevante, significativa e humana de detectar a dor do que medidas baseadas reflexo. Estas medidas tradicionais de nocicepção como a retirada da pata com filamentos de von Frey 19 eo ensaio de retirada da cauda 20 têm sido utilizados por mais de um século, mas eles só medem a resposta a um estímulo experimentador-infligido. O animal tem pouco controlo e o "nocicepção" localiza-se principalmente para a medula espinhal. Para os seres humanos, a experiência subjetiva da dor também é importante, pois as pessoas estão simplesmente solicitados a relatar seus níveis subjetivos de dor. A capacidade para os animais auto-denunciar a sua dor em procedimentos baseados operantes seria um grande avanço para a pesquisa da dor de base 1. Com a OPAD, os animais têm a escolha de se responder durante apestímulo ainful ou não. Se ele for muito dolorosa, os animais simplesmente reduzir as suas tentativas para alcançar a recompensa e, assim, limitar a sua exposição à dor. Este é um ensaio muito mais humano e menos estressante quando comparada a muitas medidas baseadas no reflexo em que os animais muitas vezes têm seu movimento restrito e não tem controle sobre a quantidade de estímulos dolorosos a que são expostas. A necessidade de escapar da dor é uma unidade inerente a todos os animais ea OPAD incorpora este comportamento ao invés de compensar isso como outros ensaios nociceptivos. O movimento longe de medidas baseadas no reflexo de dor em tarefas operantes está se tornando mais comum no campo. Outros grupos têm utilizado medidas não-reflex de base como examinar duração refeição 21,22,23 e dor de calor paradigmas de fuga térmica de 24 (para uma revisão de outras medidas dor sugerimos nossa primeira referência 1). O OPAD é capaz de combinar elementos destes em uma medida unificada, a relação Lamba / Cara, which examina a ingestão de alimentos e a necessidade de se escapar de estímulos dolorosos. Outra vantagem é que este ensaio é capaz de medir a dor durante longos períodos de tempo (1-2 meses), sem perder sensibilidade 7,9. Devido às suas vantagens sobre os testes baseados em reflexo, este ensaio menos estressante e mais humano é bem adaptado para medir as mudanças de longo prazo no comportamento nociceptivo em roedores.
Dor operante mede muitas vezes dão resultados diferentes quando comparados com medidas baseadas no reflexo em termos de efeitos de doses de opióides e limiares de dor. Apesar de altas doses de opióides são normalmente utilizados para medidas baseadas reflex 25 vários estudos indicam que são necessárias doses mais baixas para as respostas sobre ensaios operantes 26,27,28. Altas doses da droga também pode interferir com medidas operantes, mas estes são detectáveis com o OPAD 6. Outros estudos também demonstraram que os limiares para escapar de um estímulo doloroso são diferentes para operante versus medidas baseadas no reflexo 29,2,30, sugerindo uma grande diferença entre a percepção da dor um dos animais contra a velocidade de seus reflexos espinhais. Um benefício da OPAD é que o roedor pode escolher se quer ou não executar a tarefa, isso permite que o roedor para expressar fuga ou comportamento de evitação. Este comportamento complexo que requer a realização de controlar a quantidade de nocicepção o roedor sente 14,29,15,30 decisão cortical. Enquanto comportamentos de fuga e esquiva pode interferir com medidas baseadas no reflexo desses comportamentos de dor são um componente integral do OPAD. As diferenças nos limiares de dor e as doses mais baixas de opióides necessários para ensaios operantes sugerem uma maior sensibilidade à dor e analgesia do que as medidas tradicionais baseados em reflexo.
Embora o OPAD pode medir a dor mais directa do que os ensaios tradicionais, várias condições experimentais e os medicamentos podem ter um efeito adverso sobre este ensaio e deve ser controlado. Alteraçãos em motivação appetitive pode alterar o comportamento neste ensaio. Isto poderia ser reflectida por uma diferença no próprio 31 recompensa ou da motivação para a recompensa 6. Cuidados devem ser tomados para garantir que a motivação do animal para a recompensa é constante, muitos medicamentos podem interferir com a motivação. Por exemplo, doses elevadas de morfina e de outros opióides pode causar hiperfagia para doce, substâncias gordas 32 que irá alterar a resposta do ensaio orofacial operante 6. Enquanto isso sugerem que este paradigma recompensa-conflito baseado operante tem implicações mais amplas para uso, incluindo os campos de ansiedade e dependência (por exemplo, alterar os aspectos gratificantes na presença de um estímulo doloroso) é importante para controlar alterações apetitivas durante a dor sessões de testes. Estas alterações na motivação não aparecem nestas doses clinicamente relevantes mais baixos, mas os efeitos analgésicos permanecem intactos 3. Uma maneira de control desta possível confundir é assegurar a dose do medicamento administrado não aumentar o comportamento a uma temperatura neutra (33-37 ° C). Testar uma droga contra um grupo de não-droga a uma temperatura neutra deve ser um primeiro passo antes de adicionar um componente de dor. Além disso, dado que várias sessões basais são possíveis dentro de uma sessão de ensaio utilizando o OPAD estes problemas pode ser detectado e pode ser controlada para dentro de uma única sessão comportamental. Como a programação de jejum pode alterar motivação neste ensaio, é importante manter esse consistente. Normalmente, fazer uma noite de jejum, mas outras programações são possíveis. Por exemplo, nós já experimentou um curto jejum diário de 6 horas antes (resultados não publicados). Isto permite testar diariamente, em vez de todos os outros dias. Além disso, os ratos unfasted também responderam bem no ensaio 9. O que quer que as técnicas de jejum são usadas é principalmente importante para mantê-lo consistente durante todo o teste para controle de fatores motivacionais.
<p class="Jove_content"> Em conclusão, o OPAD é um fácil de usar ensaio operante que mede a dor em um nível muito mais parecida com a condição humana do que ensaios de dor tradicionais. A principal característica deste sistema é a integração dos parâmetros experimentais e protocolos, aquisição de dados e análise / medidas de resultados através de um sistema controlado por software. Isto irá fornecer uma riqueza de opções e parâmetros controlados pelo usuário para coletar e analisar inúmeras medidas de resultado em uma forma de alto rendimento. Isto contrasta com os sistemas dor de testes comumente utilizados (por exemplo, retirada de cauda, filamentos de von Frey) que não são nem software-driven, nem de alto rendimento. O sistema de software orientado proporciona um avanço significativo para estudos comportamentais como são concebidos e a forma como os dados são recolhidos e analisados e um aumento na utilização do presente ensaio de pesquisa básica permitirá dor para ficar mais clinicamente traduzível no futuro. Este sistema deverá ter um impacto significativo sobre Advancing futuras pesquisas relacionadas à dor, porque esses estudos comportamentais operantes pode fornecer o link necessário para a compreensão da influência das estruturas de ordem superior no comportamento global da dor.Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas, NIH concessão 5R44DA026220-03
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Sweetended Condensed Milk | Borden | 5272910108 | |
| Capzasin-HP 0.1% | Chattem, Inc. | 0032648-02 | |
| Isopropyl alcohol | CVS | 5042826245 | |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | 66794-013-25 | |
| Opthalamic vet ointment | Dechra | 17033-211-38 | |
| Hair remover lotion | Church and Dwight Co., Inc | NRLBB-22339-04 | |
| OPAD System | Stoelting | 67500 | |
| Additional OPAD cages | Stoelting | 67501 | |
| Granulated cylinder | Cole-Parmer | EW-34512-11 | |
| Paper towels | ANY | ANY | |
| Cotton tipped applicators | Fisher | 23-400-101 | |
| Fluotec 4 Vaporizer | Ohmeda | 39711 | |
| Hair clippers | Oster | 78005-010 |
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