Модель боли в спине мыши, индуцированная активатором плазминогена урокиназного типа
Summary
Здесь представлены методы простой и быстрой индукции модели боли в спине у мышей с использованием интрасвязочной инъекции активатора плазминогена в моче.
Abstract
Модель персистирующей боли в пояснице может быть индуцирована у мышей с помощью простой методики, описанной в этой статье. Здесь представлены пошаговые методы простой и быстрой индукции модели персистирующей боли в спине у мышей с использованием инъекции активатора плазминогена урокиназного типа (урокиназы), сериновой протеазы, присутствующей у людей и других животных. Методика индукции персистирующей боли в пояснице у мышей включает простую инъекцию урокиназы вдоль области прикрепления связок поясничного отдела позвоночника. Воспалительный агент урокиназа активирует плазминоген в плазмин. Как правило, модель может быть индуцирована в течение 10 минут, и гиперчувствительность сохраняется не менее 8 недель.
Гиперчувствительность, нарушение походки и другие стандартные тревожные и депрессивные показатели могут быть проверены в персистирующей модели. Боль в спине является наиболее распространенным типом боли. Чтобы повысить осведомленность о боли в спине, Международная ассоциация по изучению боли (IASP) назвала 2021 год «Глобальным годом боли в спине», а 2022 год — «Глобальным годом воплощения знаний о боли в практику». Одним из ограничений терапевтического прогресса в области лечения боли является отсутствие подходящих моделей для тестирования постоянной и хронической боли. Особенности этой модели подходят для тестирования потенциальных терапевтических средств, направленных на уменьшение боли в спине и ее вспомогательных характеристик, что способствовало тому, что IASP назвала 2022 год Всемирным годом воплощения знаний о боли в практику.
Introduction
Боль в пояснице является одной из наиболее распространенных причин инвалидности, от которой страдает каждый пятыйчеловек во всем мире1. Несмотря на эти усилия, лишь немногие надежные модели боли в спине на животных широко используются в исследованиях боли на животных, особенно на мышах. Предыдущие модели использовали почти исключительно крыс для индукции хронической боли в спине (ХБП), например, вызванной инъекцией активатора плазминогена в моче (uPA) в поясничный фасеточный сустав 2,3, инъекцией фактора роста нервов (NGF) в мускулатуру туловища4 или йодоацетата натрия (MIA)5 или интерлейкина-1бета6 инъекция во внутрипозвоночный диск. Конечно, крысы предпочтительны для этих моделей в основном из-за их большего размера и легкости доступа для инъекций воспалительных агентов.
Чтобы внести ясность, мышиные модели боли в спине действительно существуют, такие как SPARC-нулевая мышиная модель дегенерации межпозвоночных дисков, используемая в течение многих лет7, но они более дорогостоящие и трудоемкие для создания, чем модели, основанные на инъекциях. Недавнее исследование на мышах установило модель боли в пояснице путем сочетания инъекций NGF в мышцы нижней части спины с вертикальнымхроническим стрессом. В следующем протоколе мы адаптировали uPA-индуцированную модель CBP на крысах для мышей2. Гиперчувствительность устанавливается в течение 1 недели и сохраняется до 6-8 недель. Кроме того, мы установили, что у мышей развивается поведение, похожее на тревогу и депрессию. Учитывая распространенность боли в спине и более распространенное использование мышей в молекулярных исследованиях боли, эта устойчивая модель легко устанавливается для использования в разработке новых стратегий лечения боли в спине.
Protocol
Representative Results
Discussion
Эту модель хронической боли в спине легко вызвать, а гиперчувствительность, установленная в течение 1 недели, может длиться до (а возможно, и дольше) 8 недель. Это позволяет точно изучать состояние хронической боли в отличие от других острых моделей, которые длятся всего неделю или две. В ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Грантовое финансирование было предоставлено NIH HEAL UG3 NS123958. Объекты жилищного фонда были проверены и аккредитованы AAALAC. Животные были размещены в жилом помещении Центра ресурсов животных (ARC), обслуживаемом сотрудниками лаборатории и сотрудниками Отдела лабораторных и животноводческих ресурсов (DLAR). Процедуры поведенческого тестирования являются стандартными методами в этой области, одобренными Американским обществом боли и Международной ассоциацией по изучению боли. Метод эвтаназии соответствует рекомендациям Группы по эвтаназии Американской ветеринарной медицинской ассоциации.
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).
