क्रोनिक पीठ दर्द की यांत्रिक जांच के लिए चूहे में पीठ यांत्रिक संवेदनशीलता मूल्यांकन
Summary
पीठ दर्द की रोकथाम और प्रबंधन के लिए नए चिकित्सीय हस्तक्षेप विकसित करने के लिए, पशु मॉडल को ट्रांसलेशनल परिप्रेक्ष्य से इन उपचारों के तंत्र और प्रभावशीलता की जांच करने की आवश्यकता होती है। वर्तमान प्रोटोकॉल बीएमएस परीक्षण का वर्णन करता है, जो चूहे में यांत्रिक संवेदनशीलता का आकलन करने के लिए एक मानकीकृत विधि है।
Abstract
पीठ के निचले हिस्से में दर्द दुनिया भर में विकलांगता का प्रमुख कारण है, नाटकीय व्यक्तिगत, आर्थिक और सामाजिक परिणामों के साथ। नए चिकित्सीय विकसित करने के लिए, पशु मॉडल को ट्रांसलेशनल परिप्रेक्ष्य से उपन्यास उपचारों के तंत्र और प्रभावशीलता की जांच करने की आवश्यकता होती है। पीठ दर्द के कई कृंतक मॉडल वर्तमान जांच में उपयोग किए जाते हैं। आश्चर्यजनक रूप से, हालांकि, पीठ दर्द मॉडल में यांत्रिक संवेदनशीलता का आकलन करने के लिए कोई मानकीकृत व्यवहार परीक्षण मान्य नहीं किया गया था। यह पुष्टि करने के लिए महत्वपूर्ण है कि अनुमानित पीठ दर्द वाले जानवर नोसिसेप्टिव उत्तेजनाओं के लिए स्थानीय अतिसंवेदनशीलता पेश करते हैं, और पीठ दर्द से राहत देने के लिए डिज़ाइन किए गए हस्तक्षेपों के दौरान संवेदनशीलता की निगरानी करते हैं। इस अध्ययन का उद्देश्य चूहों की पीठ में यांत्रिक संवेदनशीलता का आकलन करने के लिए एक सरल और सुलभ परीक्षण निर्धारित करना है। इस विधि के लिए विशेष रूप से एक परीक्षण पिंजरा बनाया गया था; लंबाई x चौड़ाई x ऊंचाई: 50 x 20 x 7 सेमी, शीर्ष पर एक स्टेनलेस-स्टील जाल है। यह परीक्षण पिंजरा पीठ पर यांत्रिक उत्तेजनाओं के आवेदन की अनुमति देता है। परीक्षण करने के लिए, जानवर की पीठ को रुचि के क्षेत्र में मुंडाया जाता है, और परीक्षण क्षेत्र को आवश्यकतानुसार अलग-अलग दिनों में परीक्षण दोहराने के लिए चिह्नित किया जाता है। यांत्रिक दहलीज को वॉन फ्रे फिलामेंट्स के साथ निर्धारित किया जाता है, जो पहले वर्णित अप-डाउन विधि का उपयोग करके पैरास्पाइनल मांसपेशियों पर लागू होता है। सकारात्मक प्रतिक्रियाओं में (1) मांसपेशियों का फड़कना, (2) धनुषाकार (पीठ विस्तार), (3) गर्दन का घूमना (4) पीठ को खरोंचना या चाटना, और (5) बचना शामिल है। यह व्यवहार परीक्षण (बैक मैकेनिकल सेंसिटिविटी (बीएमएस) परीक्षण) पीठ दर्द की रोकथाम और प्रबंधन के लिए चिकित्सीय हस्तक्षेप के विकास के लिए पीठ दर्द के कृंतक मॉडल के साथ यंत्रवत अनुसंधान के लिए उपयोगी है।
Introduction
कम पीठ दर्द (एलबीपी) दुनिया भर में विकलांगता का प्रमुख कारण है, जिसके नाटकीय व्यक्तिगत, आर्थिक और सामाजिक परिणामहैं 1,2,3,4। हर साल, लगभग 37% आबादी एलबीपी5 से प्रभावित होती है। एलबीपी आमतौर पर कुछ हफ्तों के भीतर हल हो जाता है, लेकिन 24% -33% व्यक्तियों में पुनरावृत्ति करता है, 5% -10% मामलों में क्रोनिक होजाता है। एलबीपी के तंत्र और प्रभावों के साथ-साथ विभिन्न चिकित्सीय हस्तक्षेपों के प्रभावों को समझने के लिए, एलबीपी के कई पशु मॉडल का उपयोग किया गया है, नैदानिक स्थितियों या एलबीपी6 के कुछ घटकों की नकल करते हुए। इन माउस और चूहे के मॉडल को निम्नलिखित श्रेणियों में से एक या अधिक में वर्गीकृत किया जा सकता है: (1) डिस्कोजेनिक एलबीपी 7,8,, (2) रेडिकुलर एलबीपी 8,9,10,11, (3) पहलू संयुक्त ऑस्टियोआर्थराइटिस12, और (4) मांसपेशी-प्रेरित एलबीपी13,14 . चूंकि दर्द को गैर-मानव प्रजातियों में सीधे नहीं मापा जा सकता है, इसलिए इन मॉडलों में दर्द जैसे व्यवहार को मापने के लिए कई परीक्षण विकसितकिए गए हैं। ये परीक्षण एक हानिकारक उत्तेजना (यांत्रिक बल 15,16,17, थर्मल उत्तेजना 18,19,20,21,22,23,24,25) या अनायास 26,27,28,29 द्वारा उत्पन्न व्यवहार का आकलन करते हैं।
यांत्रिक उत्तेजनाओं का उपयोग करने वाले तरीकों में वॉन फ्रे परीक्षण15,16 और रैंडल-सेलिटो टेस्ट17 शामिल हैं। गर्मी उत्तेजनाओं का उपयोग करने वाले तरीकों में टेल फ्लिक टेस्ट18, हॉट प्लेट टेस्ट19, हार्ग्रीव्स टेस्ट20 और थर्मल प्रोब टेस्ट21 शामिल हैं। ठंड उत्तेजनाओं का उपयोग करने वाले तरीकों में कोल्ड प्लेट टेस्ट22, एसीटोन वाष्पीकरण परीक्षण23 और कोल्ड प्लांटर परख24 शामिल हैं। सहज व्यवहार के तरीकों में ग्रिमेस स्केल26, बिलों27, वजन-असर और चाल विश्लेषण28, साथ ही एक स्वचालित व्यवहार विश्लेषण29 शामिल हैं। इन कई उपलब्ध परीक्षणों के बावजूद, उनमें से कोई भी विशेष रूप से पीठ दर्द मॉडल के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है।
इस अध्ययन का उद्देश्य चूहों की पीठ में यांत्रिक संवेदनशीलता का आकलन करने के लिए एक सरल और सुलभ परीक्षण निर्धारित करना है। तकनीक काफी हद तक वॉन फ्रे परीक्षण पर आधारित है जो पिछले पंजे15,16 की प्लांटर सतह पर लागू होती है। वॉन फ्रे परीक्षण का मूल सिद्धांत रुचि के क्षेत्र में मोनोफिलामेंट्स की एक श्रृंखला का उपयोग करना है, जो निरंतर पूर्व-निर्धारित बलों को वितरित करता है। एक प्रतिक्रिया को सकारात्मक माना जाता है यदि चूहा एक नोसिफेन्सिव व्यवहार दिखाता है। यांत्रिक दहलीज की गणना तब तंतुओं के आधार पर की जा सकती है जो प्रतिक्रियाओं को जन्म देते हैं। वर्तमान अध्ययन में, चूहों के पीछे यांत्रिक संवेदनशीलता निर्धारित करने के लिए वॉन फ्रे परीक्षण से अनुकूलित एक सरल और सुलभ विधि प्रदान की जाती है।
Protocol
Representative Results
Discussion
महत्वपूर्ण कदम
बीएमएस परीक्षण चूहों के पीछे यांत्रिक संवेदनशीलता का आकलन करने का एक सरल तरीका है, या तो एक समय बिंदु पर या बार-बार दिनों या हफ्तों में, जब परिवर्तन होने की उम्मीद होती है (दर्द मॉड…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को फोंडेशन चिरोप्रेटिक डु क्यूबेक और कनाडा के प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (एमपी: अनुदान # 06659) से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था। एचके के योगदान को Université du Qubec a Trois-Rivières (पेयर प्रोग्राम) द्वारा समर्थित किया गया था। बीपी के योगदान को फोंड्स डी रेचरचे डु क्यूबेक एन सैंटे (एफआरक्यूएस) और फोंडेशन चिरोप्रेटिक डु क्यूबेक द्वारा समर्थित किया गया था। टीपी के योगदान को कनाडा के प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद द्वारा समर्थित किया गया था। एनई और ईके के योगदान को फोंडेशन चिरोप्रेटिक डु क्यूबेक द्वारा समर्थित किया गया था। एमपी के योगदान को एफआरक्यूएस द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Aerrane (isoflurane, USP) – Veterinary Use Only | Baxter | NDC 10019-773-60 | Inhalation Anaesthetic ; DIN 02225875, for inducing anasthesia |
| Complete Freund Adjuvant (CFA) | Fisher Scientific | #77140 | Water-in-oil emulsion of Complete Freund Adjuvant (CFA) with killed cells of Mycobacterium butyricum. |
| Male Wistar Rats | Charles River Laboratories | body weight: 320–450 g; age: 18-22 weeks. | |
| Penlon Sigma Delta Vaporizer | Penlon | 990-VI5K-SVEEK | Penlon Sigma Delta Vaporizer used for anasthesia |
| Sharpie Permanent Marker | Sharpie | BC23636 | Permanent Marker, Fine Point, Black |
| Test cage | Custom-made | Width: 20 cm; Length: 50 cm; Height from the bottom to the top: 40 cm; Height from the bottom mesh to the top of the cage: 7 cm; Wall thickness: 5 mm; Mesh: 1 mm wire with an 8 mm inter-wire distance | |
| Von Frey Filaments | Aesthesio, Precise Tactile Sensory Evaluator | 514000-20C | Filaments from 0.07 g to 26 g |
| Wahl Professional Animal, ARCO Cordless Pet Clipper, Trimmer Grooming | Wahl | Kit #8786-1201 | Animal hair trimmer, for shaving purposes, zero blade |
References
- Hartvigsen, J., et al. What low back pain is and why we need to pay attention. Lancet. 391 (10137), 2356-2367 (2018).
- Manchikanti, L., Singh, V., Falco, F. J., Benyamin, R. M., Hirsch, J. A. Epidemiology of low back pain in adults. Neuromodulation. 17, 3-10 (2014).
- Urits, I., et al. Low back pain, a comprehensive review: Pathophysiology, diagnosis, and treatment. Current Pain and Headache Reports. 23 (3), 23 (2019).
- James, S. L., et al. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet. 392 (10159), 1789-1858 (2018).
- Hoy, D., et al. A systematic review of the global prevalence of low back pain. Arthritis & Rheumatology. 64 (6), 2028-2037 (2012).
- Shi, C., et al. Animal models for studying the etiology and treatment of low back pain. Journal of Orthopaedic Research. 36 (5), 1305-1312 (2018).
- Olmarker, K. Puncture of a lumbar intervertebral disc induces changes in spontaneous pain behavior: An experimental study in rats. Spine. 33 (8), 850-855 (2008).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S., Vetter, I. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- Kawakami, M., et al. Pathomechanism of pain-related behavior produced by allografts of intervertebral disc in the rat. Spine. 21 (18), 2101-2107 (1996).
- Hu, S. -. J., Xing, J. -. L. An experimental model for chronic compression of dorsal root ganglion produced by intervertebral foramen stenosis in the rat. Pain. 77 (1), 15-23 (1998).
- Xie, W. R., et al. Robust increase of cutaneous sensitivity, cytokine production and sympathetic sprouting in rats with localized inflammatory irritation of the spinal ganglia. Neuroscience. 142 (3), 809-822 (2006).
- Arthritis and Rheumatism. Characterization of a new animal model for evaluation and treatment of back pain due to lumbar facet joint osteoarthritis. Arthritis and Rheumatism. 63 (10), 2966-2973 (2011).
- Kobayashi, Y., Sekiguchi, M., Konno, S. -. I., Kikuchi, S. -. I. Increased intramuscular pressure in lumbar paraspinal muscles and low back pain: Model development and expression of substance P in the dorsal root ganglion. Spine. 35 (15), 1423-1428 (2010).
- Touj, S., et al. Sympathetic regulation and anterior cingulate cortex volume are altered in a rat model of chronic back pain. Neuroscience. 352, 9-18 (2017).
- 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).
- Deuis, J. R., et al. Analgesic effects of clinically used compounds in novel mouse models of polyneuropathy induced by oxaliplatin and cisplatin. Neuro-Oncology. 16 (10), 1324-1332 (2014).
- Randall, L. O., Selitto, J. J. A method for measurement of analgesic activity on inflamed tissue. Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Therapie. 111 (4), 409-419 (1957).
- D’Amour, F. E., Smith, D. L. A method for determining loss of pain sensation. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 72 (1), 74-79 (1941).
- Woolfe, G. The evaluation of the analgesic actions of pethidine hydrochlodide (Demerol). Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 80 (3), 300-307 (1944).
- Hargreaves, K., Dubner, R., Brown, F., Flores, C., Joris, J. A new and sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia. Pain. 32 (1), 77-88 (1988).
- Deuis, J. R., Vetter, I. The thermal probe test: A novel behavioral assay to quantify thermal paw withdrawal thresholds in mice. Temperature. 3 (2), 199-207 (2016).
- Allchorne, A. J., Broom, D. C., Woolf, C. J. Detection of cold pain, cold allodynia and cold hyperalgesia in freely behaving rats. Molecular Pain. 1, 36 (2005).
- Carlton, S. M., Lekan, H. A., Kim, S. H., Chung, J. M. Behavioral manifestations of an experimental model for peripheral neuropathy produced by spinal nerve ligation in the primate. Pain. 56 (2), 155-166 (1994).
- Brenner, D. S., Golden, J. P., Gereau, R. W. I. V. A novel behavioral assay for measuring cold sensation in mice. PLoS One. 7 (6), 39765 (2012).
- Moqrich, A., et al. Impaired thermosensation in mice lacking TRPV3, a heat and camphor sensor in the skin. Science. 307 (5714), 1468-1472 (2005).
- Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nature Methods. 7 (6), 447-449 (2010).
- Deacon, R. M. J. Burrowing in rodents: a sensitive method for detecting behavioral dysfunction. Nature Protocols. 1 (1), 118-121 (2006).
- Griffioen, M. A., et al. Evaluation of dynamic weight bearing for measuring nonevoked inflammatory hyperalgesia in mice. Nursing Research. 64 (2), 81-87 (2015).
- Brodkin, J., et al. Validation and implementation of a novel high-throughput behavioral phenotyping instrument for mice. Journal of Neuroscience Methods. 224, 48-57 (2014).
- Paquette, T., Eskandari, N., Leblond, H., Piché, M. Spinal neurovascular coupling is preserved despite time dependent alterations of spinal cord blood flow responses in a rat model of chronic back pain: implications for functional spinal cord imaging. Pain. , (2022).
- Tokunaga, R., et al. Attenuation of widespread hypersensitivity to noxious mechanical stimuli by inhibition of GABAergic neurons of the right amygdala in a rat model of chronic back pain. European Journal of Pain. 26 (4), 911-928 (2022).
- Dixon, W. J. Efficient analysis of experimental observations. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 20, 441-462 (1980).
