מודל כאב גב עכבר הנגרם על ידי מפעיל אורוקינאז
Summary
שיטות להשראת מודל כאב גב פשוטה ומהירה בעכברים ניתנות כאן באמצעות הזרקה תוך רצועה של מפעיל פלסמינוגן בשתן.
Abstract
מודל של כאבי גב תחתון מתמשכים יכול להיגרם בעכברים באמצעות המתודולוגיה הפשוטה המתוארת כאן. שיטות שלב אחר שלב להשראת מודל כאב גב מתמשך ומהיר בעכברים מסופקות כאן באמצעות הזרקה של מפעיל פלסמינוגן מסוג אורוקינאז (אורוקינאז), פרוטאז סרין הקיים בבני אדם ובבעלי חיים אחרים. המתודולוגיה להשראת כאבי גב תחתון מתמשכים בעכברים כוללת הזרקה פשוטה של אורוקינאז לאורך אזור החדרת הרצועה בעמוד השדרה המותני. סוכן דלקתי urokinase מפעיל פלסמינוגן פלסמין. בדרך כלל, ניתן לגרום למודל תוך 10 דקות ורגישות יתר נמשכת לפחות 8 שבועות.
רגישות יתר, הפרעות הליכה ואמצעים סטנדרטיים אחרים דמויי חרדה ודיכאון יכולים להיבחן במודל המתמיד. כאבי גב הם סוג הכאב השכיח ביותר. כדי לשפר את המודעות לכאבי גב, האגודה הבינלאומית לחקר הכאב (IASP) הכריזה על 2021 כ”שנה הגלובלית על כאבי גב” ועל 2022 כ”שנה הגלובלית לתרגום ידע על כאב לתרגול”. מגבלה אחת של ההתקדמות הטיפולית של טיפולי כאב היא היעדר מודלים מתאימים לבדיקת כאב מתמשך וכרוני. התכונות של מודל זה מתאימות לבחינת טיפולים פוטנציאליים שמטרתם הפחתת כאבי גב והמאפיינים הנלווים שלהם, ותורמים להכרזת IASP על 2022 כשנה הגלובלית לתרגום ידע כאב לתרגול.
Introduction
כאבי גב תחתון הם אחד הגורמים השכיחים ביותר לנכות, כאשר 1 מכל 5 אנשים סובל ברחבי העולם1. למרות מאמצים אלה, מעט מודלים אמינים של כאבי גב בבעלי חיים משמשים באופן פופולרי במחקר בבעלי חיים בתחום הכאב, במיוחד בעכברים. מודלים קודמים עשו שימוש כמעט בלעדי בחולדות להשראת כאבי גב כרוניים (CBP), כגון אלה הנגרמים על ידי הזרקת מפעיל פלסמינוגן בשתן (uPA) למפרק הפאצט המותני 2,3, הזרקת גורם גדילה עצבי (NGF) לשרירי הגו4, או מונוסודיום יודואצטט (MIA)5 או אינטרלוקין-1beta6 הזרקה בדיסק התוך חולייתי. כמובן, חולדות מועדפות עבור מודלים אלה בעיקר בשל גודלם הגדול יותר וקלות הגישה שלהם להזרקת חומרים דלקתיים.
למען הסר ספק, קיימים מודלים עכבריים של כאבי גב כגון מודל העכבר SPARC-null של ניוון דיסק בין-חולייתי המשמש במשך שנים רבות7, אך אלה יקרים יותר וגוזלים זמן רב יותר לביסוס מאשר מודלים מבוססי הזרקה. מחקר עכברים שנערך לאחרונה ביסס מודל של כאבי גב תחתון על ידי שילוב הזרקת NGF לשרירי הגב התחתון עם לחץ ריסון כרוני אנכי8. בפרוטוקול הבא, התאמנו את מודל CBP המושרה על ידי uPA מחולדות עבור עכברים2. רגישות יתר נקבעת תוך שבוע אחד ונמשכת עד 6-8 שבועות. בנוסף, אנו קובעים כי עכברים מפתחים התנהגויות דמויות חרדה ודיכאון. בהתחשב בשכיחות כאבי גב והשימוש הנפוץ יותר בעכברים במחקר כאב מולקולרי, מודל עמיד זה מבוסס בקלות לשימוש בפיתוח אסטרטגיות טיפול חדשות להקלה על כאבי גב.
Protocol
Representative Results
Discussion
מודל זה של כאבי גב כרוניים הוא פשוט לגרמה, ורגישות יתר שנקבעה תוך שבוע אחד יכולה להימשך עד (ואולי מעבר) 8 שבועות. זה מאפשר מחקר מדויק של מצב הכאב הכרוני בניגוד למודלים אקוטיים אחרים שנמשכים רק שבוע או שבועיים. בעוד אנו מראים את המודל בעכברים, מודל CBP המושרה על ידי uPA יכול להיות מבוסס גם בחולדות…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מימון המענק ניתן על ידי NIH HEAL UG3 NS123958. מתקני הדיור נבדקו והוסמכו על ידי AAALAC. בעלי החיים שוכנו במתקן הדיור של המרכז למשאבי בעלי חיים (ARC) המתוחזק על ידי צוות המעבדה וצוות האגף למשאבי מעבדה ובעלי חיים (DLAR). ההליכים לבדיקות התנהגותיות הם שיטות סטנדרטיות בתחום כפי שאושרו על ידי האגודה האמריקאית לכאב והאגודה הבינלאומית לחקר הכאב. שיטת המתת החסד עולה בקנה אחד עם המלצות הפאנל להמתת חסד של האגודה האמריקאית לרפואה וטרינרית.
Materials
| Animals and Consumables | |||
| 70% ethanol | Local Source | ||
| BALB/c mice | Envigo | 20-25 g | |
| Cotton balls | Fisher Scientific | 19-090-702 | |
| Cotton-tipped applicators | Fisher Scientific | 19-062-616 | |
| Isoflurane inhalant anesthetic | MedVet | RXISO-250 | |
| Labeling tape | Fisher Scientific | NGFP7002 | |
| Nitrile exam gloves | Fisher Scientific | ||
| Oxygen tank | Local Source | ||
| Surgical drape, Steri-Drape Utility Sheet, Absorbent Prevention | VWR | 76246-788 | cut into 15 x 15 cm pieces |
| Tygon tubing with 3 mm inner diameter | Grainger | 22XH87 | |
| Equipment | |||
| #11 carbon steel scalpel blades | VWR | 21909-612 | |
| Anesthesia induction chamber | Summit Medical Equipment Company | AS-01-0530-LG | |
| Autoclave | Local Unit | ||
| Biology Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11252-30 | |
| Glass bead sterilizer Germinator 500 | VWR | 102095-946 | |
| IITC Life Sciences Series 8 Model PE34 Hot/Cold Plate Analgesia Meter | IITC | PE34 | |
| Integra Miltex cotton & dressing pliers | Safco Dental Supply | 66-317 | |
| OPTIKA CL31 double arm LED illuminator | New York Microscope Company | OPCL-31 | |
| Plantar Test System with InfraRed Emitter, i. e. Hargreaves Apparatus | Ugo Basile | 37370-001 and 37370-002 | |
| Scalpel Handle No. 3 | VWR | 25607-947 | |
| Small animal heating pad | Valley Vet Supply | 47375 | |
| Student Vannas spring scissors, straight blade | Fine Science Tools | 91500-09 | |
| Table top animal research portable anesthesia workstation “PAM” | Patterson Scientific | AS-01-0007 | |
| Von Frey Filaments | Ugo Basile | 37450-275 |
References
- O’Sullivan, P. B., et al. Back to basics: 10 facts every person should know about back pain. British Journal of Sports Medicine. 54 (12), 698-699 (2020).
- Nauta, H. J., McIlwrath, S. L., Westlund, K. N. Punctate midline myelotomy reduces pain responses in a rat model of lumbar spine pain: evidence that the postsynaptic dorsal column pathway conveys pain from the axial spine. Cureus. 10 (3), 2371 (2018).
- Shuang, F., et al. Establishment of a rat model of lumbar facet joint osteoarthritis using intraarticular injection of urinary plasminogen activator. Scientific Reports. 5 (1), 9828 (2015).
- Reed, N. R., et al. Somatosensory behavioral alterations in a NGF-induced persistent low back pain model. Behavioural Brain Research. 418, 113617 (2022).
- Suh, H. R., Cho, H. -. Y., Han, H. C. Development of a novel model of intervertebral disc degeneration by the intradiscal application of monosodium iodoacetate (MIA) in rat. The Spine Journal. 22 (1), 183-192 (2022).
- Kim, H., Hong, J. Y., Lee, J., Jeon, W. -. J., Ha, I. -. H. IL-1β promotes disc degeneration and inflammation through direct injection of intervertebral disc in a rat lumbar disc herniation model. The Spine Journal. 21 (6), 1031-1041 (2021).
- Millecamps, M., Tajerian, M., Sage, E. H., Stone, L. S. Behavioral signs of chronic back pain in the SPARC-null mouse. Spine. 36 (2), 95-102 (2011).
- La Porta, C., Tappe-Theodor, A. Differential impact of psychological and psychophysical stress on low back pain in mice. Pain. 161 (7), 1442-1458 (2020).
- 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).
- Takao, K., Miyakawa, T. Light/dark transition test for mice. Journal of Visualized Experiments JoVE. (1), e104 (2006).
- Deuis, J. R., Dvorakova, L. S., Vetter, I. Methods used to evaluate pain behaviors in rodents. Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).
- David, D. J., et al. Neurogenesis-dependent and -independent effects of fluoxetine in an animal model of anxiety/depression. Neuron. 62 (4), 479-493 (2009).
- Yalcin, I., et al. A time-dependent history of mood disorders in a murine model of neuropathic pain. Biological Psychiatry. 70 (10), 946-953 (2011).
- Madathil, S. K., et al. Astrocyte-specific overexpression of insulin-like growth factor-1 protects hippocampal neurons and reduces behavioral deficits following traumatic brain injury in mice. PloS One. 8 (6), e67204 (2013).
- Sugimoto, H., Kawakami, K. Low-cost protocol of footprint analysis and hanging box test for mice applied the chronic restraint stress. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (143), e59027 (2019).
- Hassan, S., et al. Identifying chronic low back pain phenotypic domains and characteristics accounting for individual variation: a systematic review. Pain. , (2023).
