2022年10月6日
坐骨神经部分结扎可诱导产生持续时间较长的慢性神经病理性疼痛,其特征是对热和机械刺激的反应显著增强。该神经病理性疼痛小鼠模型常用于研究疼痛管理方面的创新疗法。本文详细描述了手术操作步骤,以提高实验的标准化程度和可重复性。
随着大量创新疗法正在被研究用于治疗慢性疼痛,本方案为诱导神经病理性疼痛所需手术的标准化提供了关键概念。坐骨神经部分结扎(PSNL)是研究神经病理性疼痛的一种优势模型,因其可重现人类神经病理性疼痛中的多种症状。由于PSNL能够重现人类神经病理性疼痛中的多种症状,本方案为研究和开发新的疼痛管理疗法提供了重要的基础。
演示该操作的是我实验室的医学博士在读生 Kevin Cheng。开始前,将小鼠置于透明聚碳酸酯盒中,放置在与测试房间相同的房间内的金属丝网上,适应冯·弗雷测试装置一小时。将一系列校准过的精细单丝纤维垂直施加于坐骨神经慢性压迫损伤(PSNL)模型小鼠对侧后肢足底表面,小鼠需固定于悬空的金属丝网笼中。
通过依次增加或减少与细丝尺寸相对应的刺激强度来确定缩足阈值。当无反应时,增加细丝的尺寸;当动物出现缩足反应时,减小细丝的尺寸。在数据表中记录阴性和阳性反应,并在首次出现阳性反应后,使用不同的细丝对同一足爪重复测试四次。
在测试前一小时,将小鼠置于与测试室相同的房间内的透明聚碳酸酯盒中,使其适应Hargreaves测试装置。使用Hargreaves装置测定基础的足爪回缩潜伏期。将辐射热源聚焦于PSNL同侧后足底表面,并开始刺激。
当动物缩回其足爪时,等待运动检测器停止刺激并关闭计时器。调节热源强度,使足爪回缩潜伏期的基线值约为 10 秒。随后,将回缩时间记录在表格中。
将加热板温度设为 52 摄氏度。将动物放入测试舱内,并启动计时器。观察其伤害性防御行为,一旦观察到伤害性防御行为,立即停止计时器。
然后将动物从实验装置中移出,并记录该行为的潜伏期。每次测试不同动物之间,务必清除装置内残留的尿液,以避免影响热刺激的温度。每只动物测试后,用70%乙醇清洁测试箱,以减少气味对行为的干扰。
制作神经玻璃钩时,先打开本生灯。用一只手握住玻璃棒的一端,将其置于火焰上。当玻璃棒开始熔化时,用另一只手中的玻璃棒引导并拉伸第一根玻璃棒上熔化的部分。
将第一根玻璃棒从火焰中取出,利用第二根玻璃棒使熔化端自然向内卷曲,形成一个小球状。用镊子夹住后肢足趾,确认无足趾反射,并在涂抹润滑性眼膏前检查角膜眨眼反射。确定手术侧后,将动物后肢在大腿区域塑形,下端朝向髌骨,上端朝向髋部并位于股骨上方。
接着,使用三块独立的纱布,分别蘸取氯己定,沿同一方向擦拭三次,每次擦拭之间交替使用温热的无菌生理盐水。然后将腿部穿过一块10厘米×10厘米无菌铺巾上的切口,以在选定的腿部周围建立无菌区域。使用精细的手术剪,在大腿外侧中线处做一个约2毫米的小切口。
将剪刀以环形动作滑入皮肤下方,切开筋膜并建立通路,扩大切口空间。接着,使用结扎镊在大腿肌肉上垂直进行深度约一厘米的锐性切开,角度为90度。然后将精细的小剪刀以同样90度角插入同一切口,轻轻张开剪刀以分离肌肉组织,直至暴露出坐骨神经。
找到与大腿垂直部分平行、从髋部向膝部走行的坐骨神经。在继续操作前,将打结镊子中的剪刀从体内取出。使用神经玻璃钩上的超细镊子从下方分离神经。
在靠近髋部且距离膝关节最远的股骨转子附近,仔细分离神经与其周围结缔组织。将神经置于玻璃棒上,确保玻璃棒末端可防止神经滑脱。在坐骨神经分出腓总神经、胫神经和腓肠神经分支之前,使用9-0尼龙缝线对坐骨神经宽度的三分之一处打外科结进行结扎。
打结完成后,小心地将神经从玻璃棒上滑下,并将其放回分离肌肉下方的原始位置。接着,使用可吸收的5-0聚乙醇酸缝线缝合肌肉切口。另外,使用不可吸收的6-0聚丙烯缝线缝合皮肤。
然后记录手术和麻醉结束时间。将小鼠单独置于恢复笼中使其苏醒,之后再转移到新的清洁笼具中。使用Von Frey、Hargreaves或热板实验评估热痛觉和机械性痛觉过敏及其可能的逆转情况。
在术后28天内,接受PSNL手术的小鼠对机械刺激的阈值低于假手术组动物。热超敏反应评估也获得了类似结果。在暴露于辐射热刺激后,PSNL组小鼠的足爪回缩潜伏期延长,当小鼠被放置在52摄氏度的加热板上时,其回缩潜伏期也有所增加。
注射两种不同剂量吗啡的小鼠表现出痛觉过敏的逆转,持续时间为一到两个小时。注射吗啡四小时后,机械性痛觉过敏恢复至基线水平。当向小鼠腹腔注射两种不同剂量的布洛芬时,与注射生理盐水的小鼠相比,机械性痛觉过敏程度降低。
限制对神经的额外损伤至关重要,因为这可能影响疼痛感觉阈值。实验人员应特别注意,使用玻璃钩以减少意外损伤。通过此操作,该慢性神经病理性疼痛模型可用于识别和表征药物的抗伤害效应,从而推动新型疼痛管理疗法的开发。
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本文详细介绍了部分坐骨神经结扎(PSNL)操作步骤,这是一种广泛用于研究慢性神经病理性疼痛的小鼠模型。该模型能够有效模拟人类神经病理性疼痛症状,对于开发新的疼痛管理疗法至关重要。
慢性神经病理性疼痛仍然是一个重大的转化医学难题,目前的治疗方法受限于不良反应和疗效不充分。坐骨神经部分结扎(pSNL)小鼠模型能够在模拟人类关键疼痛表型的系统中,对新型镇痛药物进行严格的临床前评估。像pSNL这样标准化且可重复的疼痛模型,对于降低早期镇痛药物研发组合的风险以及支持决策是否推进至关重要。
PSNL 模型位于早期发现与临床前疗效研究的交汇点,可连接疼痛治疗药物的靶点验证与先导化合物的发现。