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Hemos desarrollado una medida evocada de dolor de la artritis y junto con un método estandarizado para medir el dolor espontáneo en diferentes modelos murinos de artritis inducida químicamente. Estas medidas son sensibles y reproducibles para diferentes tipos de dolor en las articulaciones.
El dolor es la principal causa de discapacidad de la artritis. Actualmente es una necesidad para los tratamientos adecuados para el dolor de la artritis. Modelos preclínicos son necesarios y útiles para el estudio de los mecanismos del dolor y para evaluar la eficacia de los tratamientos de la artritis. Medir el dolor en modelos animales de artritis es un reto. Hemos desarrollado métodos para medir el dolor espontáneo y evocado en tres modelos de artritis murina. Nos cuantificar las respuestas de dolor evocado de ratones sometidos a la palpación firme de una rodilla dolorosa. También evaluamos el dolor espontáneo por la proporción de peso y la cantidad de tiempo en cada una de sus 4 extremidades después de la inducción del dolor de artritis en una rodilla. Dolor en las articulaciones en estos modelos de ratón produce un aumento significativo en las respuestas evocadas del dolor y una alteración en el peso. Puesto que los ratones son cuadrúpedos, descarga de la extremidad dolorosa a la extremidad contralateral, a los miembros anteriores, o alguna combinación. Estos métodos son simples, requieren mínimo equipamiento y son reproducibles y sensibles para la detección de dolor. Son útiles para el estudio de tratamientos modificadores de la enfermedad de artritis y analgésicos en ratones.
El dolor es la principal causa de discapacidad de la artritis1,2. Actualmente analgésicos disponibles son a menudo ineficaces, tóxicas y potencialmente contribuyan al problema de narcóticos en todo el país3. La cirugía no es siempre una opción para la artritis de la fase final, particularmente en los ancianos, que pueden tener múltiples comorbilidades. Viscosupplementation y esteroides intraarticulares pueden ser eficaces en la enfermedad temprana pero normalmente pierden su efectividad en la última etapa la enfermedad4. Hay una gran necesidad no satisfecha de analgésicos efectivos para el dolor de la artritis que no se puede tratar con los tratamientos actualmente disponibles.
Modelos preclínicos son útiles para comprender el mecanismo de acción de las terapias del dolor y para la predicción de toxicidad limitante y medición del dolor en los animales es un reto5. Medidas de dolor pueden ser espontáneo y directo (estática o dinámica cojinete de peso, postura, análisis de la marcha, movimiento espontáneo y sensibilidad térmica o mecánica del pie) o indirecta/evocado (prueba de retiro de extremidades, fuerza de compresión de la rodilla o proyección de imagen de cerebro) 6. para las formas leves de Monoartritis, análisis de la marcha es insensible y carece de consistencia7. Cojinete de peso estático es útil para medir el dolor en los miembros posteriores de rata pero puede ser difícil en los ratones. Medidas de sensibilidad mecánica como la prueba de von Frey indirectamente detectan la sensibilización de la almohadilla del pie en el escenario de la artritis de rodilla, pero no medir directamente el dolor de la rodilla y son engorrosas para llevar a cabo. Fuerza de compresión de la rodilla medido con el dispositivo de P.A.M.. (medición de la aplicación de presión) puede ser utilizado en ratas, pero el dispositivo grande es difícil de usar en los ratones sin producir comportamientos negativos que no necesariamente reflejan dolor8.
Hemos desarrollado métodos para medir dolor espontáneo y evocado en tres diferentes modelos de artritis murina que son sensibles y reproducibles para medir la severidad del dolor y los efectos analgésicos de terapias intraarticulares9, 10. también podemos correlacionamos el alivio del dolor con otros marcadores histologic de dolor y pantalla de fármacos en investigación que no sería posibles en los seres humanos. Podemos evaluar sinergias de analgésicos moderadamente eficaces para identificar terapias de combinación más eficaces. Utilizando métodos de probada eficacia para el dolor evocado y espontáneo, evitar el escollo de no identificar el dolor que se refleja en un tipo de comportamiento del dolor pero no el otro y más medición de dolor de espejo en los seres humanos11. Al limitar la evaluación de dolor a las dos metodologías, minimizar el estrés en los animales, que pueden afectar el comportamiento del dolor y maximizar la productividad del laboratorio.
Todos los protocolos y procedimientos animales fueron aprobados por el cuidado de Animal institucional Minneapolis veteranos asuntos salud sistema (VAHCS) y uso y conformados la "Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio" (el nacional académico Press, USA) 12.
1. elección de los animales
Nota: Ratones C57Bl6 se utilizan para los tres modelos de artritis.
2. inyecciones intra-articulares en la rodilla
3. producción de la artritis
4. medición del dolor evocado
5. medición de dolor espontáneo.
Nota: El dispositivo avanzado dinámico peso del cojinete (ADWB) calcula el porcentaje de tiempo total que el animal gasta en cada extremidad y el porcentaje de peso total soportado en cada extremidad.
Dolor agudo y crónico inflamatorio y crónico degenerativo conjunto fue producido por inyección de IA en la rodilla izquierda de ratones machos y hembras C57BL/6J antes de la evaluación de dolor utilizando el protocolo descrito anteriormente. Dolor articular se midió como puntuaciones de dolor evocado (EPS) y conductas de dolor espontáneo medición con un dispositivo de peso dinámico avanzado (ADWB) del cojinete. A los efectos de este informe, se hicieron comparaciones individuales mediante pruebas de t de Student. Experimentos donde se se compararon dosis analgésicas, ANOVA puede ser una comparación estadística más apropiada.
EPS (la suma de luchas contadas más vocalizaciones) aumentó con los tres tipos de dolor en las articulaciones (figura 1). Medidas ADWB de porcentaje peso sobre las extremidades izquierda en comparación con ratones ingenuos se redujeron en dolor articular inflamatorio agudo y crónico. Las hembras pero no los machos con crónico degenerativos articulación dolor (COL) mostrada reducciones similares en medidas ADWB (figura 2A). Varones con dolor articular inflamatorio agudo transfieren más peso a los miembros anteriores de animales ingenuos. Cojinete en miembros anteriores de peso aumentó en ratones hembra en comparación con el ingenuo pero no en varones con dolor articular degenerativo crónica (COL) (figura 2B). Medidas ADWB de porcentaje de tiempo en la extremidad afectada de trasero izquierda disminuida que ingenuo en ratones con dolor articular inflamatorio agudo y crónico, pero esto no fue estadísticamente significativa. Estos animales gastan significativamente menos tiempo en las extremidades izquierda que en las extremidades derecha. En machos y hembras con dolor articular degenerativa crónica, no hubo diferencias en tiempo en los miembros posteriores izquierdos comparados con el ingenuo. Hembras con dolor articular degenerativa crónica pasado más tiempo en la nonarthritic extremidades derecho comparado con el ingenuo (figura 3A). Ratones con aguda inflamatorias articulación dolor y hembras con dolor articular degenerativo crónica pasado significativamente más tiempo en los miembros anteriores que ingenuos animales (figura 3B).
Figura 1 . Evocó las puntuaciones de dolor para la izquierda (columna azul) y miembros posteriores de derecha (columna roja). Extremidades traseras derecha sirvió como controles internos y no se someten a cualquier inyecciones IA. Las mediciones se realizaron en las siguientes condiciones: uninjected ingenuo (masculino y femenino), artritis inflamatoria aguda inducida por carragenina (coche), completa inflamatoria crónica artritis inducida por adyuvante de Freund (CFA) y crónica no inflamatoria Artritis inducida por la colagenasa (COL - masculino y femenino). En animales de ingenuo la EPS de la rodilla trasera izquierda no fue estadísticamente diferente a la derecha en los machos y sólo mínimamente diferente en las mujeres (**P = 0.038) probablemente debido a algunos mayor respuesta al dolor en la rodilla examinada (la izquierda) en segundo lugar debido al dolor de crossover respuesta. En todos los grupos de artritis la artritis rodilla izquierda EPS fue significativamente mayor que la rodilla derecha contralateral nonarthritic. Al comparar la EPS de la rodilla izquierda de los grupos de artritis a los ingenuos animales, todos los grupos de artritis tuvieron puntuaciones significativamente mayores de EPS en la artritis rodilla izquierda comparada con rodillas izquierda ingenua. Esto era cierto en machos y hembras. P < 0.05 en comparación con el hombre ingenuo, #P < 0.05 comparado con mujer ingenua. Todas las barras de error son SEM en todas las figuras. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2 : Comportamiento del dolor espontáneo medido por porcentaje de peso soportado en los miembros. Comportamiento de dolor espontáneo (A) medido por peso total por ciento a la izquierda (columna azul) y miembros posteriores de derecha (columna roja). En ambos animales masculinos y femeninos ingenuos, no había ninguna diferencia significativa entre porcentaje peso soportado en las extremidades traseras izquierdas y derecha. Ratones machos con coche y CFA inducida por dolor en las articulaciones y las hembras con COL inducida por dolor en las articulaciones diámetro significativamente menos peso en las extremidades izquierda comparado con el ingenuo. P < 0.05 en comparación con el hombre ingenuo, #P < 0.05 comparado con mujer ingenua. (B) comportamiento de dolor espontáneo medido por peso total del cuerpo por ciento a los miembros anteriores. En varones con dolor articular agudo auto inducida y las hembras con dolor articular crónico COL inducida, hubo un aumento significativo en la cantidad de peso soportado en los miembros anteriores. Esto no fue visto en varones con CFA o COL inducida por dolor en las articulaciones. Ingenua las hembras tienden a soportar más peso en los miembros anteriores que en los hombres naïve (P = 0,02). Peso adicional puede tenerse por otras partes del cuerpo como la cola o la grupa. Éstos eran generalmente mínimos y no contribuyó significativamente a la comprensión de la respuesta al dolor y por lo tanto no se muestra. P < 0.05 en comparación con el hombre ingenuo, #P < 0.05 comparado con mujer ingenua y masculina semana 4 COL en miembro anterior weightbearing. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: comportamiento de dolor espontáneo medido por porcentaje tiempo gastado en extremidades. Comportamiento de dolor espontáneo (A) medido por el tiempo total por ciento a la izquierda (columna azul) y miembros posteriores de derecha (columna roja). No hubo diferencias significativas entre extremidades traseras derecha e izquierdas en ratones masculinos y femeninos ingenuos con respecto al tiempo dedicado a la extremidad. Ratones machos con coche y CFA inducida por la artritis apareció para pasar menos tiempo en peso con la artritis extremidades izquierda comparado con el ingenuo, pero esto no fue estadísticamente significativa y probablemente debido a mayor variabilidad en esta medida en estos ratones. Hubo una diferencia significativa en estos animales comparación de derecha a izquierda como la derecha extremidades pasó más tiempo total peso de la izquierda. En las mujeres con artritis inducida de la COL, las extremidades derecha fue weightbearing una mayor proporción de tiempo que en las hembras de ingenuo. P < 0.05 comparación de derecha a izquierda, #P < 0.05 comparado con mujer ingenua y masculina semana 4 COL tiempo gastado en miembros anteriores. (B) comportamiento de dolor espontáneo medido por la cantidad total de tiempo gastado en los miembros anteriores. En varones con artritis inducida por coche y mujeres con artritis inducida COL los ratones pasaron significativamente más tiempo peso en las extremidades delanteras de los animales naïve. Ratones hembra ingenuo pasaron más tiempo en los miembros anteriores de animales hombre ingenuo. P < 0.05 en comparación con el hombre ingenuo, #P < 0.05 comparado con mujer ingenua. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Medición del dolor en las articulaciones en modelos preclínicos de artritis inflamatoria y enfermedad articular degenerativa es una herramienta cada vez más valiosa para evaluar nuevos tratamientos para el dolor de la artritis y para restaurar la función articular9,10. Es difícil medir conductas de dolor en ratones con enfermedad de articulación degenerativa crónica. Como cuadrúpedos, pueden descarga de un miembro doloroso a cualquier combinación de las otras tres extremidades o la cola. Disminución de la función en un miembro no puede mostrarse como obviamente en los bípedos humanos. Como presas animales, ratones tienen un beneficio de supervivencia para minimizar conductas de dolor.
Este informe demuestra que dolor en las articulaciones de diferentes mecanismos patológicos puede medirse en ratones con métodos sencillos y relativamente baratos. Dolor inflamatorio de las articulaciones provoca cambios más grandes en tiempo y distribución de soporte de peso y por lo tanto puede ser un modelo más sensible para la detección de la analgesia. Sin embargo, otros modelos de dolor en las articulaciones será importantes al evaluar nuevos potenciales analgésicos ya que están probable que los mecanismos de iniciación del dolor y mantenimiento diferentes con diferente patología. Se encontraron diferencias en los patrones de descarga entre machos y hembras y entre los diferentes modelos de dolor de la artritis.
Es importante reconocer que puede ser tensión como género las diferencias en el comportamiento del dolor en ratones14,15,16. Se conoce también que existen diferencias de cepa distinta en los umbrales de dolor. Se encontró que en ratones C57/Bl6, hembras demostraron significativamente más espontáneas conductas de dolor (aumento de peso y tiempo en miembros anteriores) que los ratones macho con dolor articular degenerativo crónica (figura 2 y figura 3). No determinamos la fase de estro de estos ratones hembra, así que no podemos decir si esto tenía algún efecto en los resultados, pero otros han determinado esa fase de estro no explicó las diferencias sexuales observadas en de ratones C57/Bl617.
Comportamiento del dolor evocado es sensible a todo tipo de dolor en las articulaciones probado y tiene buena reproducibilidad. Es crucial que el examinador está entrenado para administrar la presión de la palpación consistentes y estandarizados y utilizar métodos de sujeción consistente que permite a la gama del comportamiento del dolor para detectar dolor y analgesia. Es importante examinar siempre la rodilla normal para minimizar la respuesta al dolor en la rodilla normal debido a un efecto de transición y maximizar la diferencia en respuesta al dolor la rodilla normal y dolorosa. Usando un segundo observador para la cuenta de las respuestas de dolor que la EPS es necesario para que el examinador se centra en la palpación consistente y que vocalizaciones y peleas siempre son contabilizadas. Puede ser necesario practicar el método de retención en particular para asegurar el animal puede reaccionar al dolor adecuadamente pero no reacciona fácilmente con el fin de diluir la respuesta al dolor. Una ventaja de la medición de la EPS es que es análogo a la medición de la sensibilidad común en pacientes humanos.
Creemos que estos métodos son superiores a los métodos existentes que miden directamente el dolor de las articulaciones de la rodilla de los ratones, pueden ser utilizados en diferentes modelos de dolor Monoartritis, incluyen tanto las respuestas de dolor espontáneo y evocado y son relativamente barato pero fiable y reproducible. Desarrollo de terapias para tratar más eficazmente la artritis, estos métodos servirán para confirmar si los tratamientos son realmente eficaces para el resultado más incapacitante de artritis, dolor.
Nuestros métodos tienen algunas limitaciones. Sobre todo, la medida EPS está limitada por la exigencia de un solo examinador y observadores y la necesidad de técnica muy consistente. Las medidas de dolor evocado más automatizadas y no están sujetos como a las diferencias interobservador. Otro refinamiento de la medida de la EPS puede incluir métodos automatizados para el recuento de vocalizaciones en respuesta a la palpación, como el uso de un detector ultrasónico bat contar vocalizaciones. Este método tendría que ser comparado con nuestro actual método para confirmar la sensibilidad y especificidad antes de que podría aplicarse ampliamente.
En Resumen, Describimos dos medidas de comportamiento de dolor diferentes para cuantificar el dolor articular en ratones. Las diferencias de género y la tensión se deben considerar antes de elegir un modelo experimental. Medidas del dolor evocado requieren entrenamiento cuidadoso y la aplicación consistente del examinador. Ambos comportamientos de dolor espontáneo y evocado se recomiendan para evaluar la severidad del dolor y limitación funcional y deben utilizarse para evaluar completamente los efectos de nuevos analgésicos posibles.
Los autores no tienen nada que revelar.
Financiado por el premio del Departamento de veteranos asuntos mérito 2 I01 RX000379-05.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Advanced Dynamic Weightbearing Device | Bioseb In Vivo Research Instruments, Vitrolles, France | Model: BIO-DWB-M - For mice | |
C57/Bl6 mice (male and female) | Jackson Labs, Bar Harbor ME | Stock No: 000664 | Black 6 | |
Carrageenan | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 22049-5G-F | |
Complete Freund's Adjuvant | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | F5881 | |
Palpometer | Palpometer Systems, Inc. Victoria, B.C | Not available - no longer in business | |
Type IV Collagenase | Worthington Biomedical Corp, Lakeville, NJ | LS004210 |
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