2013年12月19日
电子 von Frey 测量法是对传统 von Frey 单丝法的一种有效且改进的替代方法,它能够在炎症事件前后快速、精确地测量啮齿类动物对持续施加压力刺激的机械缩足阈值的变化。
本实验的总体目标是测量小鼠后爪对机械压力的非敏感性反应。首先将动物置于金属丝网地板上,待其适应环境后进行操作。将聚丙烯探头施加于后爪的底面,并逐渐增加压力。
当观察到适当的行為反應時,撤除刺激。在收集完基線值後,動物接受實驗干預,隨後進行進一步測試。最終,比較各治療組之間後肢撤足閾值的變化,以確定特定治療對觸覺壓力敏感性變化的影響。
疼痛是炎症的一个主要组成部分。在不同情况下对疼痛进行测量和表征具有重要意义。这种相对简单的疼痛评估方法可应用于多种不同的炎症模型。
演示该实验操作的是我实验室的研究技术员 Tiana ov,以及曾以本科生身份参与此项工作的 Madison Mack 和目前在我实验室攻读本科学位的 Akila Sykes。我们首先设置好实验装置,以便于方便地接触后肢足部。
将单个实验腔室放置在网状底板上方。网状底板应处于适宜高度,并置于稳固的表面上。随后将电子Von Frey装置放置在实验台面上。
确保探头和电缆已正确连接至显示单元,并将仪器在设置模式下打开。将读数调至零,然后将提供的测试砝码轻轻放置在Von Frey探头的锥形端上。记录读数,并在测试结束时再次重复此操作。如果两次读数之间存在差异,则可能需要对仪器重新校准。
选择合适尺寸的聚丙烯探头尖端用于待测组织。对于敏感性较低且较坚韧的后足组织,使用刚性尖端效果较好。轻轻地将尖端安装到探针的锥形接口上。
接下来从设置模式切换到操作模式。这将显示探针回缩时施加的最大压力。测量后肢足底撤回阈值需要两名研究人员共同完成。
一人负责操作仪器并进行测量,另一人负责记录测量结果,以减少偏倚。操作麻醉机的实验人员应对所施加的处理措施及记录的撤退阈值保持盲态。此外,为确保测量结果的一致性,应由同一名人员记录所有的基线值和撤退阈值。
治疗前48小时,记录第一组基线测量值。在支架下方放置吸水材料以收集排泄物。安装探针尖端并校准归零后,负责记录测量数据的实验人员应将小鼠分别放入独立的测量舱内。
用带孔的盖子盖住 chambers,并在上面放置一个重物。为防止小鼠逃逸,在继续操作前,让小鼠在 chamber 中适应 15 分钟。通常,初次使用该技术的研究人员在逐步增加压力以及建立自身测量结果的内部一致性方面会遇到困难,因此练习对于获得可重复的结果至关重要。
准备就绪后,用双手缓慢抬起探针,刺激左侧或右侧后肢足垫。逐渐增加压力,直至观察到伤害性感受行为。此类行为表现为后肢回缩、后肢舔舐或后肢跳跃。
指示另一位研究人员记录引发观察到行为的压力值。在测量过程中,可通过将食物板放置在舱室外侧,或在测量前发出轻微声响(如轻敲)以鼓励小鼠保持静止,这有助于测量。对每只小鼠完成一次测试后,继续测试下一只小鼠,并重复此过程共计五次。
在采集五次基线值后,计算每只小鼠的平均值。24小时后重复基线测量,并利用这些数值计算另一个平均值。为确保所有小鼠具有稳定的基线反应,应排除平均基线缩足阈值低于3.5克,或基线阈值差异达到或超过2克的小鼠。
最后,将小鼠分配到不同的处理组中,使每组的平均撤退阈值基线尽可能相似。在此,测量了后爪给予毒液 ROS raca 后的撤退阈值。经生理盐水处理的对照组小鼠在所有时间点与基线相比变化很小。
在治疗后的小鼠中,测试的伤害性反应明显持续长达六小时。此外,组织水肿(炎症的特征之一)在毒液处理的后爪中明显可见,而在生理盐水处理的后爪中则无此现象。毒液诱导的触觉敏感性改变伴随着中性粒细胞浸润,其数量增加近1000倍。
与生理盐水处理组的后足相比,生理盐水处理后足组织中的足底肥大细胞大部分保持完整或仅显示轻度脱颗粒。相比之下,交配后的后足显示出15%至20%的肥大细胞出现中度和广泛性脱颗粒。该技术可经调整后用于评估除后足以外多种组织的机械或触觉敏感性。
因此,该技术可应用于多种不同的啮齿类动物炎症与疼痛模型。
本文介绍了一种使用电子 von Frey 测定法测量小鼠后爪对机械压力伤害性反应的方法。该技术能够快速、精确地评估炎症干预前后机械缩足阈值的变化。
在啮齿类动物模型中评估触觉敏感性的变化,可为镇痛靶点的验证以及疼痛治疗药物研发中的机制去风险化提供关键的早期阶段数据。电子 von Frey 法能够快速、定量地测量机械缩足阈值,支持对炎症性和神经病理性疼痛模型进行可重复的临床前评价。该方法可在化合物进入后期研究之前,提高对靶点结合和治疗效果预测的可信度。
电子 von Frey 法适用于从靶点验证到先导化合物筛选,再到疼痛调节类化合物的临床前药效学测试的整个发现过程。