Chronische Einschnürungsverletzung des distalen Nervus infraorbitalis (DIoN-CCI) bei Mäusen zur Untersuchung von trigeminalen neuropathischen Schmerzen
Summary
Eine chronische Einschnürungsverletzung des distalen Nervus infraorbitalis bei Mäusen führt zu Veränderungen des spontanen Verhaltens (erhöhte Aktivität bei der Gesichtspflege) und des nozifensiven Verhaltens als Reaktion auf taktile Stimulation (Überempfindlichkeit auf von-Frey-Haarstimulation), die Anzeichen von anhaltenden Schmerzen und Allodynie sind und als Modell für trigeminale neuropathische Schmerzen dienen.
Abstract
Tiermodelle sind nach wie vor notwendige Werkzeuge, um neuropathische Schmerzen zu untersuchen. Dieses Manuskript beschreibt das Modell der distalen Nervus infraorbitalis chronic constriction injury (DIoN-CCI) zur Untersuchung von trigeminalen neuropathischen Schmerzen bei Mäusen. Dazu gehören die chirurgischen Eingriffe zur Durchführung der chronischen Verengungsverletzung und die postoperativen Verhaltenstests zur Bewertung der Veränderungen des spontanen und evozierten Verhaltens, die Anzeichen für anhaltende Schmerzen und mechanische Allodynie sind. Die Methoden und Verhaltensdaten ähneln dem Modell der chronischen Constriction Injury (IoN-CCI) des Nervus infraorbitalis bei Ratten. Für die Adaption des IoN-CCI-Modells an Mäuse sind jedoch wichtige Änderungen notwendig. Zunächst wird der intraorbitale Zugang durch einen rostraleren Zugang mit einem Schnitt zwischen dem Auge und dem Schnurrhaarpolster ersetzt. Das IoN wird somit distal außerhalb der Orbitalhöhle ligiert. Zweitens wird aufgrund der höheren Bewegungsaktivität bei Mäusen die freie Bewegung von Ratten in kleinen Käfigen durch das Setzen von Mäusen in speziell entwickelte und konstruierte Rückhaltevorrichtungen ersetzt. Nach der DIoN-Ligation zeigen Mäuse Veränderungen im spontanen Verhalten und als Reaktion auf die von-Frey-Haarstimulation, die denen bei IoN-CCI-Ratten ähneln, d.h. eine erhöhte gerichtete Gesichtspflege und eine Hyperreagibilität auf die von-Frey-Haarstimulation des IoN-Territoriums.
Introduction
Neuropathische Schmerzen entstehen durch eine Schädigung des somatosensorischen Nervensystems, die zu einer abnormalen Übertragung von sensorischen Signalen an das Gehirn führt. Eine somatosensorische Nervenschädigung führt nicht immer zu neuropathischen Schmerzen, aber die Prävalenz nimmt mit dem Schweregrad der klinischen Neuropathie zu 1,2. Neuropathische Schmerzpatienten erleben spezifische Symptome wie spontane Empfindungen (Brennen, Kribbeln, elektrische Empfindungen) und ungewöhnlich intensive oder anhaltende Schmerzen bei harmloser oder schädlicher Stimulation, die dazu neigen, chronisch und resistent gegen die Behandlung mit herkömmlichen Schmerzmitteln zu werden3. Bedeutende Fortschritte auf dem Gebiet der neuropathischen Schmerzforschung ergeben sich aus der Entdeckung, dass das lockere Einschnüren der Ligaturen um den Ischiasnerv bei Ratten zu Verhaltensweisen führt, die den menschlichen neuropathischen Schmerzzuständen ähneln4. Die Tiere weisen eine reduzierte Schwelle zu Hitze, Kälte und mechanischer Stimulation auf und zeigen nozifensives Verhalten. Trotz der inhärenten biologischen Unterschiede in der Schmerzverarbeitung zwischen Menschen und Nagetieren sind Tiermodelle ein wertvolles Werkzeug, um die zugrundeliegenden Mechanismen bei der Entwicklung neuropathischer Schmerzen zu untersuchen und neu vorgeschlagene Behandlungsstrategien zu testen.
Sensorische reflexbasierte Schmerztestparadigmen wurden in neuropathischen Schmerzmodellen ausgiebig verwendet, aber die Messung anhaltender Schmerzen oder anderer häufig begleiteter Störungen (Schlafstörungen, Depressionen, Angstzustände) hat nicht genügend Aufmerksamkeit erhalten, wenn man bedenkt, dass es sich hierbei um häufige klinische Symptome handelt, die die Lebensqualität beeinträchtigen 5,6,7,8 . Das Gesichtspflegeverhalten bei Ratten wurde als Maß für spontane neuropathische Schmerzen nach chronischer Verengungsverletzung (CCI) des Nervus infraorbitalis (IoN) dokumentiert9,10. Darüber hinaus entwickeln Ratten auch eine Überempfindlichkeit auf eine leichte taktile Stimulation des IoN-Territoriums, was auf eine mechanische Allodynie hinweist.
Im Vergleich zu Mäusen sind Ratten aufgrund ihrer größeren Größe besser für chirurgische Verletzungen geeignet. Mäuse bieten jedoch Kosten- und Platzeffizienz und benötigen kleinere Medikamentenmengen. Auch das Aufkommen der transgenen Technologie hat die Verwendung von Mäusen weiter vorangetrieben11,12. Daher besteht das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens darin, eine chirurgische infraorbitale Nervenverletzung bei Mäusen durchzuführen, ähnlich der bei Ratten, die Veränderungen im spontanen und evozierten Verhalten zur Untersuchung von trigeminalen neuropathischen Schmerzen induziert.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bei Ratten wurde zuvor argumentiert, dass ein intraorbitaler Zugang zum IoN vorzuziehen ist, unter Berücksichtigung der Bedeutung einer intakten feinen Muskulatur zur Kontrolle komplexer Quirlmuster bei der vibrissotaktilen Unterscheidung und des relativen Abstands des Mittellinienschnitts zum Gebiet des kutanen infraorbitalen Nervs10. Andere haben argumentiert, dass ein distaler Zugang über einen Schnitt in die behaarte Haut kaudal des Vibrissalpolsters eine Re…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren haben keine Danksagungen.
Materials
| Chromic catgut (6-0) | Dynek | CG602D | ligatures |
| Cotton applicator | Pharmacy | ||
| Digital video camera | Sony | HDR-CX330E | |
| Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
| Dumont forceps – Micro-blunted tips (#5/45) | Fine Science Tools | 11253-25 | |
| Duratears | Alcon | 0037-820 | ophthalmic ointment |
| Hooked ligation aid | Fine Science Tools | 18062-12 | |
| Ketalar | Pfizer | ketamine (50 mg/mL) | |
| Operation microscope | Kaps | SOM 62 | |
| Precision cotton swab | Qosina | 10225 | |
| Precision trimmer | Philips | HP6392/00 | |
| Rompun | Bayer | xylazine (2%) | |
| Scissors – blunt tips | Fine Science Tools | 14574-09 | |
| Semmes-Weinstein Von Frey Aesthesiometer kit | Stoelting | 58011 | |
| Vicryl Rapide | Ethicon | MPVR489H | sutures |
References
- Costigan, M., Scholz, J., Woolf, C. J. Neuropathic pain: a maladaptive response of the nervous system to damage. Annu Rev Neurosci. 32, 1-32 (2009).
- Torrance, N., Smith, B. H., Bennett, M. I., Lee, A. J. The epidemiology of chronic pain of predominantly neuropathic origin. Results from a general population survey. J Pain. 7, 281-289 (2006).
- Jensen, T. S., Gottrup, H., Sindrup, S. H., Bach, F. W. The clinical picture of neuropathic pain. Eur J Pharmacol. 429 (1-3), 1-11 (2001).
- Bennett, G. J., Xie, Y. K. A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man. Pain. 33 (1), 87-107 (1988).
- Backonja, M. M., Stacey, B. Neuropathic pain symptoms relative to overall pain rating. J Pain. 5, 491-497 (2004).
- Basbaum, A. I., Campbell, J. N., et al. Measurrement and New Technologies. Emerging Strategies for the Treatment of Neuropathic Pain. , (2006).
- Mogil, J. S., Crager, S. E. What should we be measuring in behavioral studies of chronic pain in animals. Pain. 112, 12-15 (2004).
- Vierck, C. J., Campbell, J. N., et al. Animal Studies of Pain: Lessons for Drug Development. Emerging Strategies for the Treatment of Neuropathic Pain. , (2006).
- Deseure, K., Adriaensen, H. Nonevoked facial pain in rats following infraorbital nerve injury a parametric analysis. Physiol Behav. 81 (4), 595-604 (2004).
- Deseure, K., Hans, G. H. Chronic constriction injury of the rat’s infraorbital nerve (IoN-CCI) to study trigeminal neuropathic pain. J Vis Exp. (103), e53167 (2015).
- Mogil, J. S. Animal models of pain: progress and challenges. Nat Rev Neurosci. 10 (4), 283-294 (2009).
- Wilson, S. G., Mogil, J. S. Measuring pain in the (knockout) mouse: big challenges in a small mammal. Behav Brain Res. 125 (1-2), 65-73 (2001).
- Ding, W., et al. An improved rodent model of trigeminal neuropathic pain by unilateral chronic constriction injury of distal infraorbital nerve. J Pain. 18 (8), 899-907 (2017).
- Hardt, S., Fischer, C., Vogel, A., Wilken-Schmitz, A., Tegeder, I. Distal infraorbital nerve injury: a model for persistent facial pain in mice. Pain. 160 (6), 1431-1447 (2019).
- Krzyzanowska, A., Avendaño, C. Behavioral testing in rodent models of orofacial neuropathic and inflammatory pain. Brain Behav. 2 (5), 678-697 (2012).
- Martin, Y. B., Malmierca, E., Avendaño, C., Nuñez, A. Neuronal disinhibition in the trigeminal nucleus caudalis in a model of chronic neuropathic pain. Eur J Neurosci. 32 (3), 399-408 (2010).
- Deseure, K., Hans, G. Behavioral study of non evoked orofacial pain following different types of infraorbital nerve injury in rats. Physiol Behav. 138, 292-296 (2015).
- Vuralli, D., Wattiez, A. S., Russo, A. F., Bolay, H. Behavioral and cognitive animal models in headache research. J Headache Pain. 20 (1), 11 (2019).
- Krzyzanowska, A., et al. Assessing nociceptive sensitivity in mouse models of inflammatory and neuropathic trigeminal pain. J Neurosci Methods. 201 (1), 46-54 (2011).
