マウスにおける低温感受性と適応を決定するためのシンプルで安価な方法
Summary
The Cold Plantar Assay (CPA) measures cold responsiveness between 30 °C and 5 °C, and can also measure cold adaptation. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.
Abstract
Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life. The cold plantar assay allows the objective and inexpensive assessment of cold sensitivity in mice, and can quantify both analgesia and hypersensitivity. Mice are acclimated on a glass plate, and a compressed dry ice pellet is held against the glass surface underneath the hindpaw. The latency to withdrawal from the cooling glass is used as a measure of cold sensitivity.
Cold sensation is also important for survival in regions with seasonal temperature shifts, and in order to maintain sensitivity animals must be able to adjust their thermal response thresholds to match the ambient temperature. The Cold Plantar Assay (CPA) also allows the study of adaptation to changes in ambient temperature by testing the cold sensitivity of mice at temperatures ranging from 30 °C to 5 °C. Mice are acclimated as described above, but the glass plate is cooled to the desired starting temperature using aluminum boxes (or aluminum foil packets) filled with hot water, wet ice, or dry ice. The temperature of the plate is measured at the center using a filament T-type thermocouple probe. Once the plate has reached the desired starting temperature, the animals are tested as described above.
This assay allows testing of mice at temperatures ranging from innocuous to noxious. The CPA yields unambiguous and consistent behavioral responses in uninjured mice and can be used to quantify both hypersensitivity and analgesia. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.
Introduction
げっ歯類で冷たい反応性を測定することは、正常および病的両方の条件下で、ヒトにおける低温感受性の潜在的なメカニズムの理解を改善するのに重要である。コールド足底アッセイ（CPA）、もともと数年前に1を開発し、RTで配信寒冷刺激に再現可能な、明確なネズミ行動反応を生成するように設計されています。このアッセイのより最近の強化は、温度が2の広い範囲での低温感受性の再現性のある測定を可能にしてきた。どちらのバージョンも、比較的高いスループット、および使用する安価であるように設計されている。
大きな進歩は、他の行動の方法を使用して低温感受性のメカニズムを理解する上でなされた。一つの方法は、軽くたたくまたは噴霧アセトンをマウスの足に、マウスが足3,4フリック費やす時間の量を測定することを含むアセトンの蒸発試験である。残念ながら、アセトンの蒸発に対する応答は、湿式感覚とアセトンの匂いによって混乱している。また、アセトンの蒸発試験に適用される冷熱刺激を印加アセトンの量に基づいて変化し、定量化が困難であることができる。最後に、無傷のマウスは、ベースライン時にアセトンに最小限の応答を持っていることは不可能この方法で過敏症が存在しない場合に鎮痛を測定すること。
冷応答のための別の古典的なアッセイは、テール冷水5,6に浸漬された後に撤退する待ち時間が測定されるテイルフリックアッセイである。このアッセイにおける行動応答があいまいであり、アッセイは、特定の温度に対する応答を測定している間、動物は、十分に記載ストレス誘発鎮痛メカニズム7を通じて冷たい応答性を変えることができ、試験中に拘束されなければならない。
もう一つの一般的に使用されるツールは、行動を測定コールドプレート試験であり、彼らはペルチェ冷却板8-10上に置かれた後のマウスの応答。このツールは、特定の温度での動物の応答に関する情報を提供していますが、それはまた、一貫性なく使用されてきた。別のグループは、ジャンプ8,11数、最初の応答8,11- 13に待ち時間を含む応答の異なるタイプを測定して、足の数は非常に異なる結果を11,13,14を持ち上げる。コールドプレートアッセイはまた、一度に試験することができる唯一の動物のような比較的低いスループットであり、それは高価で脆弱なペルチェ素子を必要とする。
2プレート温度嗜好試験は、動物が、異なる温度9,15- 17の2接続プレートに費やす時間の相対量を測定するコールドプレート試験の一般的に使用される誘導体である。別の類似の一般的に使用されるアッセイは、熱勾配アッセイ、マウスは、異なる温度帯で過ごす時間の量である長い金属板上に5°Cと45°Cの範囲では16を測定する。これらのアッセイは、温度の比較を可能にしながら、それは行動が温度嫌悪や温度の好みにを表すかどうかは不明である。
最後に、動的コールドプレートアッセイは、マウスは、周囲温度18の変化に対応するかを測定するために使用されてきた。この方法は、RTペルチェ素子にマウスを置き、マウスがジャンプしたり、異なるプレート温度で彼らの足をなめるどの程度測定しながら、1℃にそれをランプダウンが含まれます。これはマウスが冷却環境に適応する方法をテストが、それはマウスがクーラー周囲温度の設定で冷たい刺激に反応するかテストするための方法を提供していません。さらに、それは実行するために高価な設備を必要とし、その低温感受性を測定する前に検査機器にマウスを順応する方法を提供していません。
これらのアッセイを補完するために、CPAはacclimaをテストテッド温度範囲において、種々の明確に定義された冷刺激に対する応答、または冷たい周囲温度に適応する過程。これは、安価に高スループットテストのためにスケールアップされる可能性を、私たちの現在の装置との時間で14匹のマウスまでテストすることができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
The CPA can be used to assess cold sensitivity and cold adaptation in mice. It provides an affordable, efficient way to measure cold responses in unrestrained, acclimated animals at a wide variety of temperature ranges. It also provides an unambiguous behavioral response with an easily quantified and analyzed output variable. It has already been used to assess changes in cold sensitivity induced by inflammation1, neuropathic injury1, analgesics1, genetic knockouts20, and ge…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge contributions from the entire Gereau Lab for manuscript editing. This work is supported by NINDS funds 1F31NS078852 to DSB and NINDS fund NS42595 to RWG.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| T-type thermocouple probe | Physitemp | IT-24p | Used to measure the surface temperature of the glass (http://www.physitemp.com/products/probesandwire/) |
| Glass plate | Local glass company (in St. Louis, Stemmerich Inc) | N/A | We use pyrex glass (borosilicate float). Our lab generally uses 1/4'', but 3/16'' and 1/8'' are also useful |
| Thermal Data logger | Extech | EA15 | Thermologger to keep track of glass temperature (http://www.extech.com/instruments/product.asp?catid=64&prodid=408) |
| 3mL Syringe | BD | 309657 | The top is cut off, and dry ice is compressed in the syringe to generate a cold probe |
| Computer | If using Extech logger, any Pcwill work | N/A | |
| Aluminum boxes | Washington University in St. Louis machine shop | N/A | boxes are 3' long, 4.5'' wide, and 3'' tall with a sealed lid. There is a 1/2'' hole drilled into one short side of each box, near the bottom. These holes are filled with rubber stopcocks when the boxes are filled with wet ice or hot water. |
| Heated water circulator | VWR | Any water circulator model with a pump will work | |
| 21 gauge needle | BD | 305165 | The exact needle size is not important |
| Hand timer | N/A | Any hand timer will work | |
| Mirror | N/A | Any flat mirror will work |
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