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啮齿类动物疼痛评估方法的研究进展(上)

啮齿类动物作为最常用的实验室动物被广泛应用于疼痛研究领域。1975~2007年发表在《Pain》上的文章中,2/3的研究对象是健康志愿者(17.2%)和疼痛患者(47.8%),1/3是实验动物。而在实验动物中超过2/3是啮齿类,且此比例呈逐年增长趋势。由此可知,啮齿类动物的疼痛评估方法在疼痛学基础研究中尤为重要。

由于疼痛特有的主观情绪反应特点,在临床研究中,疼痛的评估量化通常以患者的语言表述作为主要依据,但啮齿类动物无法用语言表达疼痛,所以常规评估方法无法适用于啮齿类动物的疼痛评估。本文针对不同类型评估方法进行阐述,并讨论了各自的适用对象和优劣。

一、自发痛行为学评估

自发痛行为学评估是一种简便、快捷的疼痛评估方法,同时适用于大鼠和小鼠实验。因其未对实验动物产生不良刺激,所以适用于长时间、重复测量实验。为最大程度减小主观误差,测试前应对观测者进行培训并采用双盲法进行评估。

1.行走后足使用评分(Limbusescore)

Mouedden在研究阿片类药物镇痛效果时提出此方法。即:将受试动物置于平坦的透明箱内,透明箱的大小以动物能在其中自由行走为宜。观测者根据受试动物的步态和后肢使用情况对其进行评分并记录下观察期内抬足次数和抬足时间。目前主要被用于骨癌痛模型和短期内炎性痛模型的评估。

该方法简便易行,对实验设备要求低,几乎适用于所有类型疼痛评估,在探索性研究中显得尤为重要。但是,由于主观性强、耗时量大、对观测者要求高,不适用于对精度要求高大样本量的研究。

2.连续后足使用评分(Continuouslylimbusescore)

连续后足使用评分在观察方法和适用研究方面与行走后足使用评分不同。连续后足使用评分是在2min内每5s对受试动物进行一次疼痛评分,2h内重复两次以上取平均值。主要被用于研究周围神经病变导致的疼痛(Attal,1990),尤其是坐骨神经结扎模型的疼痛评估。

该方法在一定程度上降低了主观误差,提高了数据的精度。在评估慢性疼痛中有其优势,但不适用于短时程疼痛和急性痛的评估。

3.脸谱疼痛评分(Facialcodingscales)

脸谱疼痛评分是一种新型自发痛行为学评估方法,同时适用于大鼠和小鼠实验。该方法通过高清电子摄像头捕捉并分析受试动物的面部表情特征,例如:眼眶的大小,眼、鼻的突出程度,耳的位置和胡须的变化等,从而精确判断实验动物的疼痛程度。LeachMC的研究表明,脸谱疼痛评分在评估弱阿片类药物的镇痛效果和术后疼痛程度时有优势。有研究显示,大鼠脸谱疼痛评分更加敏感和精确。脸谱疼痛评分能在不增加受试者不良刺激的基础上有效、精确、敏感的评估大鼠、小鼠和人类三种不同生物的疼痛,并能检测出手术对实验动物的情绪影响。

该方法在评估急性痛和短时程疼痛中有优势,但在临床和动物模型观察中,一部分慢性疼痛的患者和实验动物并无疼痛表情,使得该方法在评估慢性疼痛时受局限。

二、诱发痛行为学评估

诱发痛行为学评估方法主要用于研究痛觉过敏,诱发方式包括电、温度、机械和化学刺激。诱发痛行为学是通过诱发特定的退避行为得到固定的刺激阈值,或者用一定阈值的刺激得到实验动物的退避行为。实验前应设定刺激的最高限值,当刺激量达到限值后,即使实验动物未出现预期的疼痛反应也不应再增加刺激量,以免产生组织损伤。此类方法较为成熟,普及率高且实验器材容易获得,但观察者的操作熟练程度对实验结果影响较大,反复测试会引起实验动物产生焦虑情绪,从而影响测试结果。

1.电刺激(Electricalstimulation)

电刺激是一种非特异性刺激方法。同时适用于大鼠和小鼠。研究实验动物对电刺激的疼痛阈值,最简单的方法是在单位时间增加固定的电刺激量,将出现预期行为学变化时的电量作为阈电量。电刺激常被用做控制其他动物行为学测试的工具。例如:学习无力实验、主动或被动回避、恐惧实验等。因全身作用较大,鲜有人单独研究其疼痛阈值。

2.热刺激(Hotstimulation)

热刺激是一种同时适用于大鼠和小鼠的疼痛刺激方法,市场上出售的热刺激仪一般均能迅速调控温度。通常,研究者判断实验动物是否出现期望的疼痛反应只需要5~10s时间,但是实验中动物会有非痛性移动,容易导致研究者的误判。

(1)甩尾实验(Tailflicktest):甩尾实验是最古老的疼痛实验方法之一,实验中需要能自动测算出现甩尾潜伏期的装置和不使受试动物感到紧张的动物固定器。鉴于实验动物的体积,这种疼痛评估方法在以大鼠作为实验对象时较为简便,若为小鼠则对操作者的要求较高。甩尾实验适用于评估镇痛药物功效。如何使受试动物保持固定姿势而不使其产生焦虑是其操作难点。

鼠尾光照测痛仪,XR-YLS-12A

(2)热平板实验(Hot-platetest):热平板实验通常被用于研究实验动物的热痛觉过敏。实验温度通常是在52~55℃之间,根据平板的材质不同,抬足的潜伏期一般为5~10s。平板表面温度不一致会增大误差,所以选择能迅速调节平板温度并能将温度精确到0.1℃的实验仪器非常重要。温度从皮肤传导至热伤害感受器再到实验动物做出逃避反射存在中枢性延期,故疼痛阈值温度一般会比皮肤热伤害感受器的阈值温度高10~15℃(Yeomans,1996)。热平板实验如果以出现舔足或逃避反应为实验预期,则可进行重复测量。若以出现跳跃反应为实验预期(一般是小鼠),则在实验中可能会因为实验动物主动学习和自主逃避而使实验重复性差,所以不建议进行重复测量实验。

(3)热辐射实验(Radiantheatpaw-withdrawaltest):热辐射实验与热平板实验相似,不同之处是这种实验方式可以分别测定实验动物双后肢各自的热痛阈。因其以对侧肢体热痛阈作为自身对照,所以在研究后肢局部用药及坐骨神经结扎时有优势。

但是热辐射实验也是有局限的:

第一,实验前必须先测定实验动物的双后肢热痛阈,对于双后肢热痛阈不同的实验动物需剔出此实验;

第二,实验需要更多的时间;

第三,实验需要更加精确的实验仪器。

转载出处:文章转载于中国疼痛医学杂志 Chinese Journal of Pain Medicine 2014,20 (7)彭皓、黄东所著《啮齿类动物疼痛评估方法的研究进展》

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