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动物模型构建与评估》V1.0电子版pdf,收录上百常见动物模型

针对切口所致疼痛的研究对于开发术后疼痛的治疗方法至关重要,目前针对术后疼痛还缺乏有效且廉价的治疗手段。 由于持续性疼痛(例如,炎症性疼痛、神经病理性疼痛)的临床前模型与急性术后疼痛之间存在差异,研究人员已着手开发用于研究切口所致疼痛的方法。 大鼠足切口模型在后爪制造足底切口,其特点是对机械刺激的缩足阈值持续降低,与手术后患者的情况相符。 大鼠切口痛试验是一种常用的研究疼痛机制和评估镇痛药物效果的动物实验模型,是一种已成熟的术后急性疼痛模型,通过切开皮肤和跖肌来诱导疼痛。 该模型的特点是出现短暂的后爪机械性异常性疼痛以及自发性保护行为,这些被认为是术后疼痛的指征。 疼痛行为在从麻醉中恢复后即刻最为明显,这种增强的反应性在数天内都较为显著,随后逐渐减弱。

实验原理

通过在大鼠后肢足底制造一个标准化的切口损伤,模拟临床手术切口疼痛,引发大鼠的疼痛行为反应。这种损伤会导致局部组织炎症和神经损伤,从而引起疼痛,且疼痛具有一定的时间过程和特点,可通过观察大鼠的行为学变化来评估疼痛程度和镇痛药物的效果。

通常选用健康成年的SD大鼠或Wistar大鼠,体重一般在200-300g之间。实验前大鼠需适应性饲养1周左右,使其适应实验室环境。饲养环境保持温度(22±2)℃、湿度(50±10)%,12小时明暗交替。实验前禁食12小时,但不禁水。

手术操作

使用合适的麻醉剂对大鼠进行全身麻醉,如戊巴比妥钠、异氟烷等。戊巴比妥钠一般按30-50mg/kg的剂量腹腔注射,异氟烷则通过吸入麻醉系统进行麻醉诱导和维持。将大鼠固定在手术台上,在一侧后肢足底外侧缘作一长约1cm的纵行切口,从足跟至足趾方向,切开皮肤、筋膜和肌肉,然后用止血钳钝性分离肌肉,避免损伤血管和神经。切口不缝合,用无菌纱布覆盖。一般选择在大鼠后肢足底外侧缘,从足跟至足趾方向进行切口。这个位置相对便于操作,且能较为稳定地造成足底皮肤、筋膜和肌肉的损伤,模拟临床手术切口疼痛,同时可尽量减少对主要血管和神经的直接损伤。

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Fig1 右侧后爪进行足底切口手术的示意图

通常切口长度约为1cm左右。这个长度既能有效造成足够的组织损伤以引发疼痛反应,又不会因切口过大导致过度的创伤和愈合困难,影响实验结果的稳定性和可重复性。切口需切开皮肤、筋膜和肌肉,深度一般达到跖肌层,但要注意避免损伤足底的主要血管和神经。具体深度可能因实验操作和研究目的略有差异,但通常在3-5mm左右。

行为学检测指标及方法

机械痛阈测定:采用von Frey纤维丝刺激大鼠足底切口周围皮肤,以不同粗细的纤维丝垂直刺激皮肤,逐渐增加压力,当大鼠出现快速缩足或舔足等疼痛反应时,记录此时的压力值作为机械痛阈。通常在术后不同时间点(如术后1、3、7天等)进行检测,每次检测重复3-5次,取平均值。

热痛阈测定:使用热痛刺激仪,将大鼠置于透明的有机玻璃箱内,适应5分钟后,将热刺激探头对准大鼠足底切口周围皮肤,给予热刺激,记录大鼠出现缩足反应的潜伏期作为热痛阈。同样在术后不同时间点进行检测,每次检测间隔5分钟以上。

自发痛行为观察:在术后观察大鼠在饲养笼内的自发痛行为,如舔足、跛行、抬足等,可采用行为学评分法对其进行量化评估。例如,无自发痛行为记为0分,偶尔舔足或轻微跛行记为1分,频繁舔足或明显跛行记为2分,持续舔足或严重跛行记为3分。观察时间可选择术后1-7天内的不同时间段,每次观察10分钟,记录得分情况。

注意事项

1、手术过程中要严格遵守无菌操作原则,避免感染。切口的大小、深度和位置要保持一致,尽量减少对周围组织的损伤,确保模型的稳定性和可靠性;

2、术后要对大鼠进行精心护理,单独饲养,防止其舔咬伤口导致感染或伤口裂开。给予充足的水和食物,密切观察大鼠的精神状态、饮食和活动情况,如有异常及时处理。在整个实验过程中会对动物进行仔细监测,一旦发现大鼠有任何感染或自咬(自残)迹象,便将其从研究中剔除;

3、行为学检测时要保持环境安静、温度和湿度适宜,避免外界因素对大鼠行为的干扰,确保检测结果的准确性。

文献引用:

  • Brennan TJ, Vandermeulen EP, Gebhart GF (1996). Characterization of a rat model of incisional pain. Pain 64: 493-501. PMID: 8783314 DOI: 10.1016/0304-3959(95)01441-1

  • Morgan JW, Pennypacker SD, Romero-Sandoval EA, Fonseca MM. Methods and protocols for translatable rodent models of postsurgical pain. Methods Cell Biol. 2022;168:249-276.

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