Gemodificeerd model voor gespaard zenuwletselchirurgie van neuropathische pijn bij muizen
Summary
De aangepaste chirurgie is een vereenvoudigde methode voor een model voor gespaard zenuwletsel bij muizen of ratten dat slechts één ligatie en één snede vereist om zowel de gemeenschappelijke peroneale als de surale zenuwen te verwonden.
Abstract
Gespaard zenuwletsel (SNI) is een diermodel dat de kardinale symptomen van perifere zenuwbeschadiging nabootst voor het bestuderen van het moleculaire en cellulaire mechanisme van neuropathische pijn bij muizen en ratten. Momenteel zijn er twee soorten SNI-modellen, een om de gemeenschappelijke peroneale en de scheenbeenzenuwen met intacte surale zenuw door te knippen en te ligateren, die in deze studie wordt gedefinieerd als SNI’s, en een andere om de gemeenschappelijke peroneale en de surale zenuwen met intacte scheenbeenzenuw door te snijden en te ligateren, die in deze studie wordt gedefinieerd als SNIt. Omdat de nervus suralis puur sensorisch is, terwijl de scheenbeenzenuw zowel motorische als sensorische vezels bevat, heeft het SNIt-model veel minder motorische tekorten dan het SNI-model. In het traditionele SNIt-muismodel worden de gemeenschappelijke peroneale en de suralzenuwen afzonderlijk doorgesneden en afgebonden. Hier wordt een aangepaste SNIt-operatiemethode beschreven om zowel gewone peroneale als surale zenuwen te beschadigen met slechts één ligatie en één snede met een kortere proceduretijd, wat gemakkelijker uit te voeren is en het potentiële risico op uitrekking van de heup- of scheenbeenzenuwen vermindert, en een vergelijkbare mechanische overgevoeligheid veroorzaakt als het traditionele SNIt-model.
Introduction
Door zenuwbeschadiging veroorzaakte neuropathische pijn na een operatie of trauma heeft een aanzienlijke economische last die de kwaliteit van leven schaadt. Een groot aantal modellen voor zenuwletsel, waaronder ligatie van de spinale zenuw (SNL)1, chronisch vernauwingsletsel (CCI)2 aan de heupzenuw, gedeeltelijke ligatie van de heupzenuw (pSNL)3, heupzenuwtransactie (SNT)4 en gespaard zenuwletsel (SNI)5,6,7,8, werden met succes ontwikkeld om de kardinale symptomen van perifere zenuwbeschadiging bij ratten en muizen na te bootsen voor het bestuderen van het moleculaire en cellulaire mechanisme van neuropathische pijn 6,7,8,9,10. Elk chirurgisch model heeft echter zijn voordelen en beperkingen, daarom moet bijzondere aandacht worden besteed aan het verkennen en ontwikkelen van de operatiemodellen10.
Het SNI-model van knaagdieren produceert langdurige overgevoeligheid voor mechanische stimulatie. Het is echter enigszins verwarrend omdat er twee verschillende SNI-modellen zijn. Het eerste SNI-model werd ontwikkeld in het laboratorium van Woolf, waarbij de gemeenschappelijke peroneale en de scheenbeenzenuwen werden verwond, waardoor de nervus suralis intact bleef 5,6. Het tweede SNI-model werd ontwikkeld in het laboratorium van Basbaum, waarbij de gemeenschappelijke peroneale en de surale zenuwen werden beschadigd, waardoor de scheenbeenzenuw intact bleef 7,8. Het aanvankelijke model van Woolf wordt hier gedefinieerd als SNI’s omdat de nervus suralis intact wordt gelaten, en het model van Basbaum wordt hier gedefinieerd als SNIt omdat de scheenbeenzenuw intact blijft. Omdat de nervus suralis puur sensorisch is, terwijl de scheenbeenzenuw zowel motorische als sensorische vezels bevat, heeft het SNIt-model veel minder motorische tekorten dan het SNI-model. In tegenstelling tot het SNI-model ontwikkelen muizen in het SNIt-model echter geen thermische overgevoeligheid, maar ontwikkelt zich in beide modellen mechanische overgevoeligheid. Hoewel het SNIt-model een relatief eenvoudige procedure is, vereist het de ligatie van de surale en gemeenschappelijke peroneale zenuwen afzonderlijk, met het potentiële risico dat de heup- of scheenbeenzenuwenworden uitgerekt 6,7,8,9.
De gemeenschappelijke peroneale, tibiale en surale zenuwen zijn drie takken van de heupzenuw en kunnen duidelijk worden geïdentificeerd aan de bovenste rand van de gastrocnemius-spier (Figuur 1): de scheenbeenzenuw gaat onder de gastrocnemius-spier en de gemeenschappelijke peroneale (cephalad-zijde) en suralzenuw (caudale zijde) bevinden zich boven de gastrocnemius-spier11. Op basis van de anatomische kenmerken werd een aangepaste SNIt-chirurgieprocedure voor muizen ontwikkeld om de gemeenschappelijke peroneale en surale zenuwen samen te ligate met slechts één zenuwligatie en één zenuwdoorsnijding, wat resulteert in een verkorte proceduretijd.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vergeleken met de traditionele SNIt-methode van muizen die de gemeenschappelijke peroneale zenuw en de nervus suralis afzonderlijk afbindt 6,7,8,9, heeft het gewijzigde SNIt-model drie voordelen: (1) het heeft minder risico op het samentrekken of uitrekken van heup- of scheenbeenzenuwen; (2) Het is niet nodig om de distale zenuwstompen te verwijderen na het doo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Z.G. wordt ondersteund door NINDS R01NS100801.
Materials
| 6-0 suture | Henry Schein | 9007482 | Nerve ligation and close the muscular layer |
| Iris Scissors | Integra Miltex | 12460598 | Cut muscle and fascia |
| Mayo dissecting scissors | Fisherbrand | 895120 | Cut skin incision |
| Micro forcep | Fisherbrand | 16100110 | Blunt dissection biceps femoris muscle |
| Micro Scissors | Excelta | 17467496 | Cut nerve |
| Microdissection Forceps | Fisherbrand | 16100123 | Separate the common peroneal and the sural nerves from the neighboring tissues |
| Needle Holder | Fisherbrand | 8966 | Hold 6-0 needle |
| Prism software | Graph Pad | version 8.0 | Statistical analysis software |
| Wound clips | Roboz Surgical | NC1878744 | Close skin incision |
References
- Chung, J. M., Kim, H. K., Chung, K. Segmental spinal nerve ligation model of neuropathic pain. Methods in Molecular Medicine. 99, 35-45 (2004).
- Vissers, K., Adriaensen, H., De Coster, R., De Deyne, C., Meert, T. F. A chronic-constriction injury of the sciatic nerve reduces bilaterally the responsiveness to formalin in rats: a behavioral and hormonal evaluation. Anesthesia and Analgesia. 97 (2), 520-525 (2003).
- Malmberg, A. B., Basbaum, A. I. Partial sciatic nerve injury in the mouse as a model of neuropathic pain: behavioral and neuroanatomical correlates. Pain. 76 (1-2), 215-222 (1998).
- Moore, K. A., et al. Partial peripheral nerve injury promotes a selective loss of GABAergic inhibition in the superficial dorsal horn of the spinal cord. The Journal of Neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience. 22 (15), 6724-6731 (2002).
- Decosterd, I., Woolf, C. J. Spared nerve injury: an animal model of persistent peripheral neuropathic pain. Pain. 87 (2), 149-158 (2000).
- Cichon, J., Sun, L., Yang, G. Spared Nerve Injury Model of Neuropathic Pain in Mice. Bio-Protocol. 8 (6), 2777 (2018).
- Shields, S. D., Eckert, W. A., Basbaum, A. I. Spared nerve injury model of neuropathic pain in the mouse: a behavioral and anatomic analysis. The Journal of Pain. 4 (8), 465-470 (2003).
- Guan, Z., et al. Injured sensory neuron-derived CSF1 induces microglial proliferation and DAP12-dependent pain. Nature Neuroscience. 19 (1), 94-101 (2016).
- Richner, M., Bjerrum, O. J., Nykjaer, A., Vaegter, C. B. The spared nerve injury (SNI) model of induced mechanical allodynia in mice. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (54), e3092 (2011).
- Challa, S. R. Surgical animal models of neuropathic pain: Pros and Cons. The International Journal of Neuroscience. 125 (3), 170-174 (2015).
- Kosaka, Y., et al. Development and persistence of neuropathic pain through microglial activation and KCC2 decreasing after mouse tibial nerve injury. Brain Research. 1733, 146718 (2020).
- Parisien, M., Lima, L. V., Dagostino, C., El-Hachem, N., Drury, G. L., Grant, A. V., Huising, J., Verma, V., Meloto, C. B., Silva, J. R., Dutra, G. C. S., Markova, T., Dang, H., Tessier, P. A., Slade, G. D., Nackley, A. G., Ghasemlou, N., Mogil, J. S., Allegri, M., Diatchenko, L. Acute inflammatory response via neutrophil activation protects against the development of chronic pain. Sci Transl Med. 14 (644), eabj9954 (2022).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Bourquin, A. F., et al. Assessment and analysis of mechanical allodynia-like behavior induced by spared nerve injury (SNI) in the mouse. Pain. 122 (1-2), 1-14 (2006).
- Sulaiman, W., Gordon, T. Neurobiology of peripheral nerve injury, regeneration, and functional recovery: from bench top research to bedside application. The Ochsner Journal. 13 (1), 100-108 (2013).
- Kochi, T., et al. Characterization of the arterial anatomy of the murine hindlimb: functional role in the design and understanding of ischemia models. PLoS One. 8 (12), 84047 (2013).
- Omori, Y., et al. A mouse model of sural nerve injury-induced neuropathy: gabapentin inhibits pain-related behaviors and the hyperactivity of wide-dynamic range neurons in the dorsal horn. Journal of Pharmacological Sciences. 109 (4), 532-539 (2009).
- Colloca, L., et al. Neuropathic pain. Nature Reviews. Disease Primers. 3, 17002 (2017).
