Summary

げっ歯類におけるオロ顔面ノシチブ応答の尺度としての食事期間

Published: January 10, 2014
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Summary

食事の持続時間の延長は、顔面痛を有するヒトの保護行動と同様のげっ歯類における顔面のノシシブ行動を表す。食べることは、訓練や動物操作を必要とせず、皮質の参加を必要とし、他の実験的に誘発された行動と競合せず、このアッセイを代替反射またはオペラの測定と区別する行動である。

Abstract

食事時間の延長は、顔面痛みを伴うヒトの保護行動と類似性を有する顔面機械的過痛の増加を測定するために使用することができる。食事の持続時間を測定するために、無制限のラットは継続的に減衰し、コンピュータ化された給餌モジュールを数日間から数週間、摂食行動を記録する。これらの音減衰室はチャウペレットディスペンサーが装備されている。ディスペンサーは、トラフの底に配置された光ビームを備えたペレットトラフを有し、げっ歯類がフィーダートラフからペレットを除去すると、このビームはもはやブロックされず、コンピュータに別のペレットを落とすように合図する。コンピュータは、ペレットがトラフから採取された日時を記録し、このデータから実験者が食事パラメータを計算することができます。食事パラメータを計算する際に食事は前の作業に基づいて定義され、10分(つまり動物が10分間食べない場合は、動物の食事の終わりとなる)に設定した場合、最小の食事サイズも3ペレットに設定した。食事の期間、食事数、食物摂取量、食事の大きさおよび食事間隔はオペレータが望む任意の期間のソフトウェアによって計算することができる。食事期間を算出できる摂食パラメータのうち、雄ラットおよびマウスおよび雌ラットにおけるオロフェイシャル・ノシセプションの連続的な非侵襲的生物学的マーカーであることが示されている。食事の期間の測定は、定量的であり、訓練や動物の操作を必要とせず、皮質の参加を必要とし、他の実験的に誘発された行動と競合しない。これらの因子は、このアッセイを、顔面の異性の記録のための他のオペラまたは反射法と区別する。

Introduction

動物モデルは、顔面損傷や炎症に関連する痛みやノシセプションを研究するために使用されてきましたが適切な動物モデルの欠如は、メカニズムの不完全な理解をもたらします。現在のモデルは、急性および慢性のオロ顔面痛に関与する様々なメカニズムを理解するのに役立ちますが、これらの動物モデルには長所と短所があります。

多くのモデルは、短時間の行動性の忍化応答を測定します。顔のグルーミングは顔面神経の収縮に続く既知の行動応答である3.他の研究は、イプシラショナル前頭またはヒスポとの顔面擦れ、ならびに、顎関節(TMJ)または唇4-7にホルマリン注射を投与した後に頭部をひるむを測定した。頭部離脱遅延は、ラット8の剃毛ビブリッサエパッドに熱を加えた後に、修飾されたテールフリック鎮痛計を使用して、可分化応答(すなわち頭部離脱)を定量化するノシシブ挙動を測定するための別のモデルである。Digastricおよびマッサージ筋活性は、TMJ9にグルタミン酸注射後の痛みの相関としても記録されている。別の研究は、炎症を起こしたTMJを有する雄および女性ラットにおける夜行化応答を評価するための睡眠パラメータの変化を測定し、これらのパラメータには睡眠遅延、急速眼球運動(REM)、非レム睡眠の割合、およびレム睡眠10の割合が含まれていた。行動性の特性応答を測定するほとんどの動物モデルは、短い時間枠、すなわち1日11-14日の分から時間を利用する。さらに、ほとんどの動物モデル試験は、ラットのような夜行性動物の光相および夜行性動物において起こり、これは、夜起性の結果15〜18を混乱させ得るストレスを引き起こす可能性がある。上記アッセイは、様々なオロ顔面状態での起分の応答を測定するが、短い期間のため、したがって急性障害を研究するためにのみ使用することができる。代替アッセイは、中程度の持続期間の分性の尺度として表情を用いてきたが、この方法論は主観的な19である。

持続的または慢性のオロ顔面の結知を評価するために、一部の人は、皮膚の表面にフォン・フレイフィラメントの適用を使用して、神経収縮またはTMJ炎症を受けた動物の機械的感受性を評価する3,20。Liverman 2009ラット 21,22のマッセター筋へのCFA注射に続く等級モノフィラメントを用いた離脱応答を測定した。2008年、山崎 らは、TMJをCFAに注入し、その後14日間にわたってTMJ地域に適用される機械的または熱的または冷たい刺激に対する加性挙動を定量化した。残念ながら、これらのノシセ化行動アッセイは、動物の拘束を伴い、ストレスホルモン、学習、または測定結果を妨げる可能性のある代替行動を生み出す。

歯の中での分知を測定するモデルは顎の開口反射を利用するが、この方法は信頼できない23 または不正確な24である可能性がある。歯の分電を測定するために筋電図活性が用いられてきたが、この方法では通常、動物が無意識である必要があるが、一つの研究では歯の交知は自由に動くラット26で調べられた。2008年、カーンは敏感なひずみゲージ27 を用いて歯科線切りと咀嚼機能の関係を研究したが、この咬傷持続時間モデルは正常な活動 28から動物を拘束する必要がある。咬傷力は人間の歯の痛みの信頼できる尺度ですが、ラットは咬傷力を測定するための訓練および/または拘束を必要とするため、ストレスの原因が導入され、疑わしい生理学的意義を持つ所見を生み出すことができます29-31

拘束とストレスのいくつかの制限は、衝動的な行動を評価するためにオペラントデザインを使用することによって克服することができます。1つのオペランモデルは、不快な温度の回避を使用して、顔面のノシセプション32-35を評価し、特徴付けます。この報酬競合モデルは、加熱または冷却された熱プローブ34,36に対して自発的にその顔を配置するためにげっ歯類を誘導するために甘味ミルクの報酬に基づいています。しかし、テストは動物の訓練を必要としますが、アッセイの強みは、データが自動化された方法で収集される方法です。

さらに別の動物モデルは、顔面ノシセプション37の指標として、ノシセプション誘発性かじり機能不全を使用した。しかし、げっ歯類はチューブに閉じ込められており、その唯一の脱出はダボをかじって出て行くだけです。このモデルの利点は、マウスの急性または慢性顎損傷後の顎機能を測定することです。しかし、げっ歯類は閉じ込められ、混乱する代替競合行動、 すなわちエスケープが追加され、ストレスが多く、したがって発知アッセイの結果に影響を与える可能性があります。

食事期間は、TMJ関節炎38-41、歯髄暴露42、及び筋肉損傷43を有する動物におけるノシセプションを測定するために使用されてきた。動物が食事を始めた後、顔面のノシセプションを経験したげっ歯類はよりゆっくりと食べました。TMJの痛みを経験している患者はまた、彼らの食べ物を噛むために長い時間がかかり、TMJの痛みが減少するとサイクル長が短くなります44-46.TMJ疼痛が存在する場合の食事期間の延長は「ガード行動」であると予想され、動作上、補助的行動47と定義される。

食事期間は、雄マウスおよび雌ラットにおいて最大19日間の非侵襲的方法を用いたTMJノシセプションを測定し、雄マウスにおいて6日間(最長期間試験)し、ノシセプション38〜41の生物学的マーカーとして記述することができる。食事の持続時間が起き上がった応答を測定することを支持して、薬物学的介入によって薬物の受け入れが減少し、動物の食事期間が正常38,40,41に戻る。これはまた、カプサイシンを使用してノシシ化ニューロンが破壊されたときに確認されました。神経破壊後、動物の食事期間は、TMJ 40へのCFAの注入後に増加しなかった。

以下は、食事の継続時間データを取得し、統計的に分析する方法に関するプロトコルです。

Protocol

このモデルでは、ラットまたはマウスに食物および水のアドリビタムを与えた。テキサスA&M大学ベイラー歯科施設動物ケア使用委員会は、すべての実験プロトコルを承認しました。以下の特定の設定は斜体で示され、ラットTMJ関節炎モデルのために特別に利用される。マウスもまたこのモデルで利用することができ、代替歯の痛みや筋顔面疼痛動物モデルも42,43. <p class="jove_…

Representative Results

食事期間は、TMJ関節炎(図2)および虫歯を有する動物に適用された顔面痛および食事期間測定の行動相関である(図3)。1つの実験では、ラットはCFAの高い250mg用量を投与した後にTMJ関節炎を有し、この治療は19日間の食事期間の有意な増加を誘発した(図2)。各TMJ関節に注入された低用量のCFA(10mg)は、この食事期間アッセイを用いたCFA投与に対する用量応答を?…

Discussion

TMJ患者は、咀嚼時間の増加による疼痛の増加を報告し、その様に、咀嚼サイクルは、個人が45,53-56を噛んでいる時間が長くなるほど長くなる。我々の行動アッセイは、食事の持続時間39を測定する際に、ラットとマウスで同様の検査を可能にする。最近の未発表の研究では、フォン・フレイ・フィラメント検査は食事期間測定よりも感度が高く、より長い期間の有意な変化を?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Materials

Animal Monitor software Med Assoc. Inc SOF-710 East Fairfield, VT
Dustless Precision Pellets, Rodent, Grain-Based  Bio-Serv F0165 45 mg pellets, 50,000/box
Dustless Precision Pellets, Rodent, Grain-Based  Bio-Serv FO163 20 mg pellets
Complete Freund's Adjuvant Chondrex, Inc. 7001 No loger provides the 5 mg/ml concentration.  Can use CFA from other sources as long as the investigator consistently uses this source

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Cite This Article
Kramer, P. R., Bellinger, L. L. Meal Duration as a Measure of Orofacial Nociceptive Responses in Rodents. J. Vis. Exp. (83), e50745, doi:10.3791/50745 (2014).

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