Nosiseptif Davranış değişiklikler Tedbir Edimsel Orofasiyal Ağrı Değerlendirme Ölçeği (OPAD) kullanımı
Summary
Biz uyanık, bilinçli kemirgenlerde ağrı davranışların değerlendirilmesi için kullanıcı dostu, yüksek verimli edimsel sistemi mevcut. Orofasiyal Ağrı Değerlendirme Ölçeği (OPAD) böylece test daha insancıl bir şekilde sağlayan bir ödül / çatışma paradigma ile ağrı değerlendirebilir. Bu protokol kemirgenler daha fazla klinik ve öteleme veri verecektir.
Abstract
Biz uyanık, bilinçli kemirgenlerde ağrı tespiti için bir edimsel sistemi mevcut. Orofasiyal Ağrı Değerlendirme Ölçeği (OPAD) nosisepsiyon refleks tabanlı önlemler dayanarak değil tarafından daha klinik olarak anlamlı bir şekilde ağrı davranışları değerlendirir. Gıda tüysüz (veya tıraşlı) kemirgenler 7 ° C ile 60 ° C arasında herhangi bir sıcaklık için programlanabilir iki Peltier tabanlı thermodes olan bir pleksiglas odasına yerleştirilir, oruç Kemirgen bir ödül şişe erişmek için bu temas için eğitilmiştir. Bir oturum sırasında, davranışsal ağrı sonuçlar bir dizi otomatik olarak kaydedilir ve kaydedilir. Bu önlemler ödül şişe aktivasyon sayısı (yalıyor) ve yüz temas uyaranlara (yüz kişi), ama / yalamak yüz oranı (oturum / kişi sayısı başına yalıyor toplam sayısı) da oluşturulabilir gibi özel önlemler yer alıyor. Uyaran sıcaklık tek bir sıcaklık veya bir oturum içinde çok sayıda sıcaklıklara ayarlanabilir. OPADbir yüksek verimli, yerine spinal refleks tabanlı nosiseptif testlerin güvenmek kortikal giriş içerir gibi gelecekte ağrı araştırma daha iyi bir çeviri yol açacaktır edimsel test kullanımı kolay.
Introduction
Kronik, kontrolsüz ağrı analjezik tedaviler genellikle başucu için tezgah çevirmek için başarısız önemli bir halk sağlığı sorunu ve yeni kalır. Başarı eksikliği ille ya da tamamen, özellikle güvenilir, yüksek verimli, ticari bir eksikliği insan ağrı durumu 1,2 modellemek ve yok ağrı refleks tabanlı önlemler verimsiz davranış testlerinin kullanımı nedeni kısmen , sıçan ve fareler hem de in vivo ağrı değerlendirmesi deneyde gösterilebilir. Biz edimsel tabanlı nosisepsiyon test sürümü kullanımı kolay, burada yüksek verim sunmak. Bu yeni sistem sıcak, soğuk, ve 3,4,5 mekanik dahil olmak üzere farklı ağrı yöntemleri tespit duyarlı olduğu gösterilmiştir önceki edimsel orofasiyal ağrı deneyi dayanmaktadır. Bu önlemlerden, alanları geniş bir yelpazede analjezikler 6,3,4,5,7, iltihap gibi ağrı koşulları, hiperaljezi ve allodini de dahil olmak üzere, incelenmiştir <skapsaisin, resiniferatoksin, mentol ve icillin 8,10,5,11 ile TRP kanallardan> 3,8 kadar, trigeminal nevralji 9, ve periferik nosiseptif modülasyon. Ağrı 12 ve plasebo etkisi 13 anksiyete bağlı modülasyon gibi psikolojik etkileri de bu acı tam deneyimi ölçmek için uygun değil, sadece nosisepsiyon olabilir düşündüren orofasiyal edimsel test ile gösterilmiştir.
Orofasiyal Ağrı Değerlendirme Ölçeği (OPAD) bir kemirgen bir oturumu 14,15 sırasında hisseden bir takviye ödül alma veya bu nedenle ağrı miktarını kontrol caydırıcı bir uyaran kaçan arasında seçim sağlayan bir ödül / çatışma testi kullanır. Kemirgenler ilk bir sıvı ödül içeren bir gıda şişe erişmek için sıcaklık kontrollü thermodes içine yüzlerini basın için eğitilmiştir. Eğitimden sonra, uyaran sıcaklık ısıtılır veya soğutulur ve yeniden farklılıklar olabilirait frekansı arayarak hayvan algılar nosisepsiyon veya analjezi düzeyini gösterebilir. OPAD da temel test ve tek bir test oturumu içinde sıcak ve soğuk sıcaklıklarda ağrı değerlendirilmesinde sağlar Ani sıcaklık değişimlerine yeteneğine sahiptir. Burada soğuk ısı nedeniyle ağrı değişiklikleri, algılamak için OPAD yeteneğini vurgular basit bir protokol ve TRPV1 agonist kapsaisin 16 mevcut. Bu olmayan doku zarar olduğu gibi bu testte için birçok faydası vardır ve kemirgen modellerinde 8 yüz allodini ve hiperaljezi ikna etmek için daha önce gösterilmiştir çünkü kapsaisin bir termal duyarlılığını arttırıcı bir ajan olarak aşağıda kullanılır. Biz, analiz, OPAD yazılımı hızla elde nasıl grafik göstermek ve kemirgen davranışsal verilere istatistiksel analizler gerçekleştirir.
Protocol
Representative Results
Discussion
OPAD sistemi kemirgenlerde ağrı algı değişiklikleri tespit yeteneğine sahip bir kullanımı kolay, yüksek kapasiteli bir testtir. Bu sistemin yüksek verimlilik doğa sayıda hayvan tek bir kişi tarafından tek bir gün içinde test edilebilir anlamına gelir. Bu tek bir bilgisayarda aynı anda çalıştırmak için 16 kutuları kadar izin verdiği bu OPAD yazılım sistemi nedeniyle. Bu oturum zaman sahne başına daha az zaman ayarlı ise ilk kurulum süre sonra, yaklaşık 48 edimsel çalışır (run başına 18 dk) bir saat, daha yapılabilir anlamına gelir. Bu hayvanlar, yüzlerce günde ağrı test sağlar. Test Bu miktar en geleneksel ağrı testleri ile pratik olmaz.
Daha önceki çalışmalar ile uyumlu olarak, kemirgen davranış acı koşulları altında değişir. Zararlı olmayan dönemlerde kemirgenler genellikle onlar thermodes ile temas halinde olan içme uzun nöbetleri var. Caydırıcı boyunca 45 ° C veya 7 ° C koşullarkemirgenler onlar uzun süre için teması korumak değil gibi çok daha kısa nöbetleri var. Bu nedenle yalamak / yüz oranı (bir oturum içinde yüz kişi sayısına bölünmesiyle yalıyor sayısı) ağrı ile değiştirir. Kapsaisin 45 tedavi karşı işlenmemiş kemirgenlerde daha düşük L / K oranı ° C sıcaklık gösterdiği gibi ağrı ısıtmak için duyarlılık arttı. Analjezikler olmayan ağrılı durumlarda 3 benzer seviyelere bu yüz / yalamak oranı dönebilirsiniz. Kolayca cilt (kapsaisin krem uygulaması gibi) üretilmektedir ağrı koşulları bu testte ağrı tespit en basit yöntem olmasına rağmen, trigeminal nevralji gibi klinik derin sinir doku ağrı hayvan modelleri de edimsel orofasiyal testleri 9 davranış değiştirebilir . Birlikte ele alındığında bu veriler OPAD ısı değişiklikleri ve edimsel ek olarak soğuk ağrı, ağrı eşikleri ve kapsaisin gibi zararlı kimyasal maddeler duyarlı olduğunu kanıtlar destekliyoruzağrı ve analjezi 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9 sayısız diğer koşulları tespit etmek için orofasiyal ağrı tahlil yeteneği.
Ölçüm ağrı OPAD sistem refleks tabanlı önlemler daha ağrı tespit daha klinik olarak, ilgili anlamlı ve insani bir yöntemdir. Von Frey filamentleri 19 ve tail-flick testi 20 ile pençe çekme gibi nosisepsiyon Bu geleneksel önlemler bir yüzyılı aşkın için kullanılan ancak sadece bir deneyci açtığı uyarana tepki ölçmek edilmiştir. Hayvan az kontrole sahip ve "nosisepsiyon" esas olarak omurilik lokalize. Insanlar için, öznel ağrı deneyimi insanlar sadece ağrı kendi öznel düzeyde rapor istenir olarak da önemlidir. Edimsel tabanlı işlemleri kendi kendine rapor kendi ağrı hayvanlar için yeteneği temel ağrı araştırması 1 için bir atılım olacaktır. OPAD ile, hayvanlar ap esnasında yanıt verip seçimi verilirainful uyarıcı ya da değil. Bu çok acı ise, hayvanların sadece ödül ulaşmak için girişimleri azaltmak ve böylece ağrı maruz kaldıkları sınırı. Hayvanlar genellikle hareket sınırlı olması ve maruz kaldıkları için acı uyaranlara miktarı üzerinde hiçbir kontrole sahip olduğu birçok refleks tabanlı önlemler göre bu çok daha insani ve daha az stresli bir testtir. Ağrı kaçmak için ihtiyaç tüm hayvanlarda doğal bir sürücü ve diğer nosiseptif testleri gibi için OPAD yerine telafi bu davranışı içerir. Edimsel görevleri içine uzak ağrı refleks tabanlı önlemlerden hareket alanında daha yaygın hale gelmektedir. Diğer gruplar inceleyerek yemek süresi 21,22,23 ve termal ısı ağrı kaçış paradigmalar 24 (diğer ağrı önlemlerin gözden geçirmek için bizim ilk referans göstermektedir gibi olmayan refleks tabanlı önlemleri kullanmış 1). OPAD birleşik bir ölçü, Yüz / Lick oranı, WH içine bu unsurları bir araya yapabiliyorich gıda alımı ve ağrılı uyaranlara kaçmak için ihtiyaç inceler. Başka bir yararı bu testte hassasiyet 7,9 kaybetmeden uzun süre (1-2 ay) ağrı ölçebilen olmasıdır. Refleks tabanlı test üzerindeki avantajları nedeniyle, bu daha az stresli ve daha insancıl tahlil iyi kemirgenlerde nosiseptif davranış uzun vadeli değişiklikler ölçüm uyarlanmıştır.
Edimsel ağrı opioid doz etkileri ve ağrı eşikleri açısından refleks tabanlı önlemler göre genellikle farklı sonuçlar verir ölçer. Opioidlerin yüksek dozlarda genellikle refleks tabanlı önlemler için kullanılır ise 25 çeşitli çalışmalar düşük dozlarda edimsel testleri 26,27,28 yanıtları için gerekli olduğunu göstermektedir. Yüksek ilaç dozları da edimsel önlemleri engelleyebilir ancak bu OPAD 6 ile saptanabilir. Diğer çalışmalar da acı bir uyarıcı kaçış için eşik edimsel Versu için farklı olduğunu göstermiştirkendi spinal refleksleri hızını karşı acı bir hayvan 'algısı arasında önemli bir fark düşündüren s refleks tabanlı önlemler 29,2,30. OPAD bir yararı kemirgen görevi gerçekleştirmek isteyip istemediğinizi seçebilirsiniz, bu kemirgen kaçış ya da kaçınma davranışı ifade etmesini sağlar. Bu karmaşık davranış kemirgen 14,29,15,30 hissediyor nosisepsiyon miktarını kontrol için yapım kortikal karar gerektirir. Kaçış ve kaçınma davranışları refleks tabanlı önlemleri engelleyebilir ise bu ağrı davranışları OPAD ayrılmaz bir bileşenidir. Ağrı eşikleri ve edimsel deneyleri için gerekli opioidlerin düşük dozlarda farklılıklar geleneksel refleks tabanlı değil, ağrı ve analjezi için daha yüksek bir hassasiyet göstermektedir.
OPAD geleneksel testleri, çeşitli deneysel koşullar ve uyuşturucu daha fazla doğrudan ağrı ölçmek, ancak bu testte üzerinde olumsuz bir etkisi olabilir ve için kontrol edilmelidir. Değişiklikiştahlı motivasyon s bu testte üzerinde davranışı değiştirebilir. Bu ödül kendisi 31 bir fark veya ödül 6 için motivasyon yansıyan olabilir. Bakım birçok ilaç motivasyon engelleyebilir gibi ödül için hayvanın motivasyon sürekli olmasını sağlamak için alınmalıdır. Örneğin, morfin ve diğer opioidlerin yüksek dozlarda edimsel orofasiyal test 6 yanıt değiştirecek tatlı, yağlı maddeler 32 hiperfaji neden olabilir. Bu edimsel tabanlı ödül çatışma paradigma kaygı alanları ve bağımlılığı da dahil olmak üzere kullanımı için daha geniş etkileri vardır düşündürmektedir iken (yani belirli bir acı uyaran varlığında ödüllendirici yönlerini değiştirme) ağrı sırasında iştah açıcı değişiklikler için kontrol etmek önemlidir oturumları test. Motivasyon Bu değişiklikler bu klinik düşük dozlarda görünmüyor ama analjezik etkileri 3 sağlam kalır. Cont bir yoluBu mümkün karıştırmak için rol nötr (33-37 ° C) sıcaklıkta davranış artmaz verilen ilacın dozu sağlamaktır. Tarafsız bir sıcaklıkta olmayan bir ilaç grubu karşı bir ilaç test bir ağrı bileşeni eklemeden önce bir ilk adım olmalıdır. Ayrıca, çeşitli temel oturumları bu sorunları tespit edilebilir ve tek bir davranış oturumunda için kontrol edilebilir OPAD kullanarak bir test oturumu içinde mümkün olduğu göz önüne alındığında. Açlık programı bu testte üzerinde motivasyon değiştirebilir gibi bu tutarlı tutmak için önemlidir. Biz genellikle bir gecede hızlı, ama diğer programları mümkündür. Örneğin, 6 saat bir günlük kısa hızlı önce (yayınlanmamış) ile tecrübe var. Bu yerine her gün günlük test etmek için izin verir. Ayrıca, unfasted farelere ayrıca tahlil 9 üzerinde iyi yanıt verdiler. Kullanılan ne olursa olsun açlık teknikleri, motivasyon faktörleri kontrol etmek için test boyunca tutarlı tutmak için özellikle önemlidir.
<p class=Sonuç olarak "jove_content">, OPAD geleneksel ağrı deneyleri daha insanlık durumu çok daha benzer bir düzeyde ağrı ölçer edimsel test kullanımı kolaydır. Bu sistemin en önemli özelliği bir yazılım kontrollü sistemini kullanarak deneysel parametreleri ve protokolleri, veri toplama ve analiz / sonuç önlemlerin bütünleşmesidir. Bu bir yüksek verimli bir yaklaşımla çok sayıda sonuç ölçütleri toplamak ve analiz etmek için kullanıcı kontrollü seçenekleri ve parametreleri bir zenginlik sağlayacaktır. Bu yazılım odaklı ne de yüksek verimli ne olan sık kullanılan ağrı test sistemleri (örneğin kuyruk fiske, von Frey filamentleri) tezat. Yazılım odaklı sistem davranış çalışmaları tasarlanmış ve veri toplanması ve analiz ve bu testin kullanımında bir artış temel ağrı araştırma gelecekte daha klinik olarak çevrilebilir olmasını sağlayacaktır nasıl. Nasıl için önemli bir gelişme sağlar Bu sistem Adva üzerinde önemli bir etkisi olması bekleniyorBu edimsel davranışsal çalışmalar genel ağrı davranışı üzerinde yüksek mertebeden yapıların etkisi anlamak için gerekli bağlantı sağlayabilir, çünkü ağrı ile ilgili gelecekteki araştırma ncing.Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Uyuşturucu Ulusal Enstitüsü, NIH hibe 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 |
References
- Mogil, J. S. Animal models of pain: progress and challenges. Nat. Rev. Neurosci. 10, 283-294 (2009).
- Vierck, C. J., Hansson, P. T., Yezierski, R. P. Clinical and pre-clinical pain assessment: are we measuring the same thing. Pain. , 135-137 (2008).
- Neubert, J. K., Widmer, C. G., Malphurs, W., Rossi, H. L., Vierck, C. J., Caudle, R. M. Use of a novel thermal operant behavioral assay for characterization of orofacial pain sensitivity. Pain. 116, 386-395 (2005).
- Nolan, T. A., Hester, J., Bokrand-Donatelli, Y., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Adaptation of a novel operant orofacial testing system to characterize both mechanical and thermal pain. Behav. Brain Res. 217, 477-480 (2011).
- Rossi, H. L., Vierck, C. J., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Characterization of cold sensitivity and thermal preference using an operant orofacial assay. Mol. Pain. 2, 37 (2006).
- Anderson, E. M., Valle-Pinero, A. Y., Suckow, S. K., Nolan, T. A., Neubert, J. K., Caudle, R. M. Morphine and MK-801 administration leads to alternative N-methyl-d-aspartate receptor 1 splicing and associated changes in reward seeking behavior and nociception on an operant orofacial assay. Neuroscience. 214, 14-27 (2012).
- Anderson, E. M., Neubert, J. K., Caudle, R. M. Long-term changes in reward-seeking following morphine withdrawal are associated with altered N-methyl-d-aspartate receptor 1 splice variants in the amygdala. Neuroscience. 223, 45-55 (2012).
- Neubert, J. K., Rossi, H. L., Malphurs, W., Vierck, C. J., Caudle, R. M. Differentiation between capsaicin-induced allodynia and hyperalgesia using a thermal operant assay. Behav. Brain Res. 170, 308-315 (2006).
- Rossi, H. L., Jenkins, A. C., Kaufman, J., Bhattacharyya, I., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Characterization of bilateral trigeminal constriction injury using an operant facial pain assay. Neuroscience. 224, 294-306 (2012).
- Neubert, J. K., King, C., Malphurs, W., Wong, F., Weaver, J. P., Jenkins, A. C., Rossi, H. L., Caudle, R. M. Characterization of mouse orofacial pain and the effects of lesioning TRPV1-expressing neurons on operant behavior. Mol. Pain. 4, 43 (2008).
- Rossi, H. L., Vierck, C. J., Caudle, R. M., Yezierski, R. P., Neubert, J. K. Dose-dependent effects of icilin on thermal preference in the hindpaw and face of rats. J. Pain. 10, 646-653 (2009).
- Rossi, H. L., Neubert, J. K. Effects of environmental enrichment on thermal sensitivity in an operant orofacial pain assay. Behav. Brain Res. 187, 478-482 (2008).
- Nolan, T. A., Price, D. D., Caudle, R. M., Murphy, N. P., Neubert, J. K. Placebo-induced analgesia in an operant pain model in rats. Pain. , (2012).
- Dubner, R., Beitel, R. E., Brown, F. J., Weisenberg, M., Tursky, B. A behavioral animal model for the study of pain mechanisms in primates. Pain: New Perspectives in Therapy and Research. , 155-170 (1976).
- Vierck, C. J., Hamilton, D. M., Thornby, J. I. Pain reactivity of monkeys after lesions to the dorsal and lateral columns of the spinal cord. Exp. Brain Res. 13, 140-158 (1971).
- Caterina, M. J., Schumacher, M. A., Tominaga, M., Rosen, T. A., Levine, J. D., Julius, D. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature. 389, 816-824 (1997).
- Neubert, J. K., Rossi, H. L., Pogar, J., Jenkins, A. C., Caudle, R. M. Effects of mu- and kappa-2 opioid receptor agonists on pain and rearing behaviors. Behav. Brain Funct. 3, 49 (2007).
- Rossi, H. L., Neubert, J. K. Effects of hot and cold stimulus combinations on the thermal preference of rats. Behav. Brain Res. 203, 240-246 (2009).
- von Frey, M. Untersuchungen über die Sinnesfunctionen der menschlichen Haut. Abh. Sachs. Ges. Wiss. 23, 175-266 .
- D’Amour, F. E., Smith, D. L. A method for determining loss of pain sensation. J. Pharmacol. Exp. Ther. 75, 74-79 (1941).
- Kerins, C. A., Carlson, D. S., Hinton, R. J., Hutchins, B., Grogan, D. M., Marr, K., Kramer, P. R., Spears, R. D., Bellinger, L. L. Specificity of meal pattern analysis as an animal model of determining temporomandibular joint inflammation/pain. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 34, 425-431 (2005).
- Kramer, P. R., He, J., Puri, J., Bellinger, L. L. A non-invasive model for measuring nociception after tooth pulp exposure. J. Dent. Res. 91, 883-887 (2012).
- Thut, P. D., Hermanstyne, T. O., Flake, N. M., Gold, M. S. An operant conditioning model to assess changes in feeding behavior associated with temporomandibular joint inflammation in the rat. J. Orofac. Pain. 21, 7-18 (2007).
- Vierck, C. J., Acosta-Rua, A. J., Johnson, R. D. Bilateral chronic constriction of the sciatic nerve: a model of long-term cold hyperalgesia. J. Pain. 6, 507-517 (2005).
- Trujillo, K. A., Akil, H. Inhibition of morphine tolerance and dependence by the NMDA receptor antagonist MK-801. Science. 251, 85-87 (1991).
- King, C. D., Devine, D. P., Vierck, C. J., Mauderli, A., Yezierski, R. P. Opioid modulation of reflex versus operant responses following stress in the rat. Neuroscience. 147, 174-182 (2007).
- Morgan, D., Carter, C. S., DuPree, J. P., Yezierski, R. P., Vierck, C. J. Evaluation of prescription opioids using operant-based pain measures in rats. Exp. Clin. Psychopharmacol. 16, 367-375 (2008).
- Vincler, M., Maixner, W., Vierck, C. J., Light, A. R. Effects of systemic morphine on escape latency and a hindlimb reflex response in the rat. J. Pain. 2, 83-90 (2001).
- Mauderli, A. P., Acosta-Rua, A., Vierck, C. J. An operant assay of thermal pain in conscious, unrestrained rats. J. Neurosci. Methods. 97, 19-29 (2000).
- Vierck, C. J., Kline, R., Wiley, R. G. Comparison of operant escape and innate reflex responses to nociceptive skin temperatures produced by heat and cold stimulation of rats. Behav. Neurosci. 118, 627-635 (2004).
- Nolan, T. A., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Effect of caloric and non-caloric sweet reward solutions on thermal facial operant conditioning. Behav. Brain Res. 216, 723-725 (2011).
- Taha, S. A., Katsuura, Y., Noorvash, D., Seroussi, A., Fields, H. L. Convergent, not serial, striatal and pallidal circuits regulate opioid-induced food intake. Neuroscience. 161, 718-733 (2009).
