Summary

Модифицированная хирургическая модель нейропатической боли у мышей при повреждении щадящего нерва

Published: January 25, 2022
doi:

Summary

Модифицированная хирургия представляет собой упрощенный метод для модели повреждения нерва мышью или крысой, который требует только одной перевязки и одного разреза для повреждения как общих малоберцовых, так и икроножных нервов.

Abstract

Повреждение пощадного нерва (SNI) — это животная модель, которая имитирует основные симптомы повреждения периферических нервов для изучения молекулярного и клеточного механизма нейропатической боли у мышей и крыс. В настоящее время существует два типа модели SNI: один для разрезания и перевязки общего малоберцового и большеберцового нервов с интактным икроножным нервом, который определяется как SNI в этом исследовании, а другой для разрезания и перевязки общего малоберцового и икроножного нервов с интактным большеберцовым нервом, который в этом исследовании определяется как SNIt. Поскольку икроножный нерв является чисто сенсорным, в то время как большеберцовый нерв содержит как моторные, так и сенсорные волокна, модель SNIt имеет гораздо меньший двигательный дефицит, чем модель SNI. В традиционной модели мыши SNIt общий малоберцовый и икроножный нервы разрезаются и перевязываются отдельно. Здесь описан модифицированный метод хирургии SNIt для повреждения как общих малоберцовых, так и икроножных нервов с помощью всего одной перевязки и одного разреза с более коротким временем процедуры, что легче выполнить и снижает потенциальный риск растяжения седалищного или большеберцового нервов, а также вызывает такую же механическую гиперчувствительность, как и традиционная модель SNIt.

Introduction

Нейропатическая боль, вызванная повреждением нерва после операции или травмы, имеет значительное экономическое бремя, которое ухудшает качество жизни. Для изучения молекулярного и клеточного механизма развития седалищного нерва было успешно разработано множество моделей повреждения нервов, включая лигирование спинномозгового нерва (SNL)1, хроническое сужительное повреждение (CCI)2 седалищного нерва, частичное лигирование седалищного нерва (pSNL)3, транзакцию седалищного нерва (SNT)4 и повреждение щадящего нерва (SNI)5,6,7,8. нейропатическая боль 6,7,8,9,10. Тем не менее, каждая хирургическая модель имеет свои преимущества и ограничения, поэтому особое внимание следует уделить изучению и разработке хирургических моделей.

Модель SNI у грызунов вызывает долгосрочную гиперчувствительность к механической стимуляции. Тем не менее, это несколько сбивает с толку, потому что существуют две разные модели SNI. Первоначальная модель SNI была разработана в лаборатории Вулфа, в которой были повреждены общий малоберцовый и большеберцовый нервы, в результате чего икроножный нерв остался нетронутым 5,6. Вторая модель SNI была разработана в лаборатории Басбаума, в которой были повреждены общий малоберцовый и икроножный нервы, в результате чего большеберцовый нерв остался нетронутым 7,8. Первоначальная модель Вульфа здесь определена как SNI, потому что икроножный нерв остается нетронутым, а модель Басбаума здесь определена как SNIt, потому что большеберцовый нерв остается нетронутым. Поскольку икроножный нерв является чисто сенсорным, в то время как большеберцовый нерв содержит как моторные, так и сенсорные волокна, модель SNIt имеет гораздо меньший двигательный дефицит, чем модель SNI. Однако, в отличие от модели SNIs, у мышей в модели SNIt не развивается тепловая гиперчувствительность, но механическая гиперчувствительность развивается в обеих моделях. Несмотря на то, что модель SNIt является относительно простой процедурой, она требует перевязки икроножного и общего малоберцовых нервов отдельно с потенциальным риском растяжения седалищного или большеберцового нервов 6,7,8,9.

Общие малоберцовый, большеберцовый и икроножный нервы представляют собой три ветви седалищного нерва и могут быть четко идентифицированы на верхнем крае икроножной мышцы (рис. 1): большеберцовый нерв проходит под икроножной мышцей, а общий малоберцовый (головная сторона) и икроножный нерв (каудальная сторона) находятся над икроножной мышцей11. Основываясь на его анатомических особенностях, была разработана модифицированная хирургическая процедура мыши для перевязки общих малоберцовых и икроножных нервов вместе с одной лигацией нерва и одним перерезанием нерва, что приводит к сокращению времени процедуры.

Protocol

Эксперименты на животных были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию и проводились в соответствии с Руководством NIH по уходу и использованию лабораторных животных. В данном исследовании использовались взрослые мыши C57BL/6 с масс…

Representative Results

Сравнение времени процедуры между модифицированными и традиционными методами.Время процедуры от начала разреза кожи до конца смыкания кожи регистрировалось у 5 мышей при модифицированном подходе и у 5 мышей при традиционном подходе соответственно. Для по…

Discussion

По сравнению с традиционным методом SNIt мыши, который лигирует общий малоберцовый нерв и икроножный нерв отдельно 6,7,8,9, модифицированная модель SNIt имеет три преимущества: (1) она имеет меньший риск сокращения или растяжения седалищного или большебер?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Z.G. поддерживается 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

  1. Chung, J. M., Kim, H. K., Chung, K. Segmental spinal nerve ligation model of neuropathic pain. Methods in Molecular Medicine. 99, 35-45 (2004).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Decosterd, I., Woolf, C. J. Spared nerve injury: an animal model of persistent peripheral neuropathic pain. Pain. 87 (2), 149-158 (2000).
  6. Cichon, J., Sun, L., Yang, G. Spared Nerve Injury Model of Neuropathic Pain in Mice. Bio-Protocol. 8 (6), 2777 (2018).
  7. 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).
  8. Guan, Z., et al. Injured sensory neuron-derived CSF1 induces microglial proliferation and DAP12-dependent pain. Nature Neuroscience. 19 (1), 94-101 (2016).
  9. 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).
  10. Challa, S. R. Surgical animal models of neuropathic pain: Pros and Cons. The International Journal of Neuroscience. 125 (3), 170-174 (2015).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Colloca, L., et al. Neuropathic pain. Nature Reviews. Disease Primers. 3, 17002 (2017).

Play Video

Cite This Article
He, L., Zhao, W., Zhang, L., Ilango, M., Zhao, N., Yang, L., Guan, Z. Modified Spared Nerve Injury Surgery Model of Neuropathic Pain in Mice. J. Vis. Exp. (179), e63362, doi:10.3791/63362 (2022).

View Video