熱 刺 激 |
テイルフリック試験 Tail flick test (7360>Ugo Basile)
- D'Amour and Smithが1941年に開発した。
- 覚醒動物、麻酔動物、除脳動物が対象となる侵害性熱刺激による逃避反射を指標とした評価法。通常は動物を拘束する。
- 侵害性熱刺激を加え、急性痛を評価するテスト。慢性疼痛モデル動物では、慢性疼痛の評価にもなる。
- ラットやマウスの尾に投射熱刺激(スライドプロジェクターのランプのような装置)を加え、掉尾反射(尾を振り動かす反射)を指標として、逃避反射の潜時 withdrawal latencyを測定する。
- 掉尾反射は脳から切り離されたラットでも観察されるので、脊髄反射である。
- この反射はヒトが痛みを感じる程度まで照射部位の皮膚温が上がると現れる。
- 延長を指標倒して、鎮痛効果を検証する。(モルヒネをはじめとする多くの鎮痛薬を投与すると、この反射が現れるまでの潜時が延長する。)
[注意するポイント]
- 室温や体温を一定にして解析することが望ましい。
- 刺激部位の組織損傷を防ぐため、cut-off timeを設ける必要がある。cut-off timeは、正常動物の潜時の2倍程度とする。
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Tail dip test Tail immersion test
- 覚醒動物、麻酔動物、除脳動物が対象となる侵害性熱刺激による逃避反射を指標とした評価法。通常は動物を拘束する。
- 熱刺激を加え、急性痛を評価するテスト。慢性疼痛モデル動物では、慢性疼痛の評価にもなる。
- 尾を44oC〜60oCの温水、あるいは4oC〜10oCの冷水につけて、尾が反応するまでの潜時を測定する。
- 覚醒動物、麻酔動物、除脳動物が対象となる。通常は動物を拘束する。
- 痛みによる脊髄反射が評価の対象となる。
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ホットプレート試験 Hot plate test (7280>Ugo Basile/Muromachi)
- Woolfe and MacDonaldが1944年に開発した。
- 熱刺激を加え、急性痛を評価するテスト。慢性疼痛モデル動物では、慢性疼痛の評価にもなる。
- 一定の温度に保たれたプレート上に覚醒動物を置き、疼痛関連行動: 1)足をなめるlicking 2)立ち上がる 3)ジャンプするjumpingまでの潜時を測定しする。測定後、動物を熱板から取り上げる。
- hot plate testは、脊髄反射ではなく、上位中枢を介した逃避行動が評価の対象となる。
[注意するポイント]
- 48oC〜58o程度に設定し、cut off timeは、低い場合でも60秒程度。
- ラットでは、52.5oに設定すると、通常10〜20secで陽性反応が出ることが多い。マウスでは、54.5o程度が妥当。
- プレートの温度を下げれば潜時が長くなり、温度を上げると潜時は短くなる。
- 弱い鎮痛薬の効果を観察する場合は低温を選択する。高温を選択すると、潜時は投与量を上げても充分に延長しないため、鎮痛効果を確認するのが難しくなる。
- 強い鎮痛薬の効果を観察するためには、高温を選択する。低温を選択すると、低用量でも潜時が延長してしまい、投与量依存性が醜くなる。低温ではデータのばらつきが大きくなり安い経口がある。
強い鎮痛薬の効果を判定する場合は
- 尿や便は速やかに拭き取り、接地面は清潔にする。
- 室温や体温を一定にして解析することが望ましい。
- In the Hotplate test by (Woolfe and MacDonald, 1944)、 mice were placed in a 20 cm high plexiglas cylinder on a 55oC or 55.5oC hot plate and latency for the animal to lick its hindpaw (or jump) was measured. Cut off time for the Hotplate test was set at 30sec. (Woolfe and McDonald, 1944. The evaluation of the analgesic action of pethidine hydrochloride (Demerol). J. Pharmacol. Exp. Ther. 80 (1944), pp. 300–307.)
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Thermal paw-withdrwal test Paw flick test -Plantar test Hargreaves test (7370 >Ugo Basile/Muromachi) →人での利用PubMed
- 熱刺激を加え、急性痛を評価するテスト。慢性疼痛モデル動物では、慢性疼痛の評価にもなる。
- 脊髄反射ではなく、上位中枢を介した逃避行動が評価の対象となる。
- Hargreaves法により、拘束しない覚醒ラットやマウスの後肢足底に熱刺激を与え、足をなめる(licking)、あるいは足を振り回す(flinching)までを起こすまでのwithdrawal latencyを測定する。
- ガラスなどで作られたチャンバーの下から、赤外線などの熱刺激を与える。経時的に、刺激となる温度が上昇する。
- Hargreaves法の最大の特徴は、ラットを拘束せずに、侵害性熱刺激に対する逃避反応の潜時を左右の後枝を別々に測定できる点である。
- カラゲニンのような起炎物質を一側のラット後枝に投与し、炎症が発症した後枝の熱刺激に対する逃避反応の潜時を測定したり、一側の坐骨神経を損傷し、ニューロパッシクペインモデルラットを作成した際に、損傷側と非損傷側の熱刺激に対する逃避反応の潜時を比較検討したりすることができる。
- 安定したデータをとるのは容易ではないが、Thermal hyperalgesiaやThermal allodynia
[注意するポイント]
- 刺激部位の組織損傷を防ぐため、cut-off timeを設ける必要がある。
- 熱刺激を与えるときのタイミングが難しい。動物が熱源の下に来て、足底がしっかり接地面に接しているときに刺激を与える。動物の覚醒レベルが一定である必要がある。
- 尿や便は速やかに拭き取り、接地面は清潔にする。
- 室温や体温を一定にして解析することが望ましい。
- The Hargreaves assay (Hargreaves et al., 1988) measures nociceptive sensitivity in a freely moving animal by focusing a radiant heat source on the plantar surface of an animal’s hindpaw as it stands in a plexiglass chamber (20 x 20 x 20cm). Latency to withdraw its paw from the heat is recorded. Cut off time for this test was set at 10sec.
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Aceton test
- cold allodyniaを評価するテスト。
- Choi et al.、 1994 [PubMed][Science Direct]
- かかと、あるいは足蹠にアセトン(0.5 ml )をスプレーし、一定時間(1分間)に、足を浮かせている時間の合計、あるいは頻度をカウントする。
- 正常な動物にとっては、侵害刺激にはならないので、侵害行動は見られない。持続時間が長い、あるいは頻繁に足を浮かせた場合、allodyniaと評価する。
[注意するポイント]
- 数回繰り返してすとする場合は、2分程度の間隔で行う。
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機 械 刺 激 |
von Frey test (37400 - Dynamic Plantar Aesthesiometer>Ugo Basile Plantar Test/
Semmes Weinstein1/2/3 /Pinwheer)
- 機械刺激を加え、急性痛を評価するテスト。慢性疼痛モデル動物では、慢性疼痛の評価にもなる。
- 網の下からラットやマウスの足底に対して垂直にvon Frey Hairが曲がるまで押しつけ、動物が足をあげる機械刺激の閾値を測定する。
- 覚醒動物が対象となる。
- オリジナルは馬尾毛であったが、最近は、太さの違うプラスチックやナイロンなどのフィラメントをあてて、閾値を測定する。
- Semmes Weinstein Monofilaments;
| Normal | 1.65, 2.36, 2.44, 2.83 (68 mg), 3.22 (166 mg), 3.61 (407 mg) |
| Dimished light touch | 3.84 (692 mg), 4.08 (1202 mg), 4.17 (1479 mg) , 4.31 (2,041 mg) |
| Dimished PS | 4.56 (3,630 mg), 4.74 (5,495 mg), 4.93 (8,511 mg), 5.07 (11,749 mg), 5.18 (15,136 mg), 5.46 (28,840 mg), 5.88, 6.10, 6.45 |
| Deep pressure sensation | 6.65 |
- 太さは同じで長さを変えたフィラメントを自作している研究者も少なくない。
[注意するポイント]
- 安定した結果を得るためには熟練が必要。フィラメントが曲がるまで押しつけるなど、刺激の与え型を均一にする必要がある。
Von Frey (P 1852/11/16〜1932/1/25, ビュルツブルグ, Carl Ludwig's physiological Institute in Leipzig) thought there were 4 types of cutaneous senses: Pain, pressure, warmth & cold.
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自動デジタル式von Frey test
- 原理はvon Frey testに類似しているが、ミクロピペット状の機器の先に、細いチップを装着し、後肢足底に対して垂直に押しつけ、後肢の逃避行動を示したとき、自動的に押し当てた強さが計測される機器を用いる。
- マウス用のチップ;直径0.8-0.9mm
- 圧刺激の強さは0.1〜50g迄、加圧スピードは1〜20秒迄任意に設定
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Randall Selitto test --- paw pressure test (37215 - Analgesy-Meter>Ugo Basile Plantar Test/Muromashi)
(Randall et al., 1957 L.O. Randall and J.J. Selitto, A method for measurement of analgesic activity on inflamed tissue, Arch. Int. Pharmacodyn. Ther. 111 (1957), pp. 409–419.)
- 加圧式鎮痛効果測定装置で機械刺激を加え、急性痛を評価するテスト。慢性疼痛モデル動物では、慢性疼痛の評価にもなる。
- Randall Selitto法により、ラットの後肢に一定の速度で連続的に増加する圧を与え、逃避閾値を測定する。
- 覚醒動物が対象となる。
- 水村研での筋痛モデルでは、円錐形の圧子の先端を太くして、筋に対する機械刺激の閾値を評価できるようにしている。
[注意するポイント]
- 安定した結果を得るためには、動物をテストにならすことが必要である。
水村研では、幼若期から良くハンドリングし、ラットの体幹部をタオルで巻き、テープやマジックテープで留めて、安全にテストをされている。これはラットを拘束して不快感を与えているのではなく、安心感(?)を与えているようだ。
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はけや電動歯ブラシを使った疼痛テスト
- 機械刺激を加え、急性痛を評価するテスト。慢性疼痛モデル動物では、アロディニアの評価にもなる。
- 触刺激を与え、逃避反射時間を評価する。
- 触刺激は順応が起こるので、tactile allodyniaのためのテストとしては、圧刺激より電動歯ブラシのような触刺激が適当である。
- 覚醒動物が対象となる。
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化 学 刺 激 |
ホルマリンテスト formalin test 参考1
- 1977年David Dubuisson & Stephen G. Dennis [PubMed]
- 急性持続性疼痛のモデルとして確立されている。慢性疼痛モデル動物では、慢性疼痛の評価にもなる。
- 1.5-5%のホルマリン溶液0.05-0.1mlをラットやマウスの前肢あるいは後肢足背/足蹠にホルマリンを皮下注入し、自発痛によって生じる行動を解析する。
- ハロタンなどによる深麻酔下、あるいは動物をを梗塞して皮下注射する。
- licking、 flinching、 lifting、 biting、 guarding、 shakingなどの行動回数や持続時間を評価する。
- 注射された動物は、直ちにその足を繰り返しなめる---Pain score 3
↓
数分すると、足を床に着けないよう空中に保持する--Pain score 2 ↓
やがてその足を使って用心深く歩く--Pain score 1 ↓
そして注射後約90分たつと正常に歩行するようになる--Pain score 0 ↓
最初の反応が中等度の痛みを反応し、以後痛みが弱まると解釈される。
(ヒトにホルマリン溶液を注射すると、直ちに強い、鋭い、ハチに刺されたような、あるいは焼けつくような痛みが現れる。約5分たつと定常な拍動痛に変わり、30-60分で消失する。最初の痛みを相性疼痛phasic pain、5分後の痛みを持続性疼痛tonic painと呼ぶ。)
ラットでは2相性の反応がみられる。
| 第1相 | 0-5分 | ホルマリン自身による直接の化学刺激による反応? |
| 第1相と第2相の間に、疼痛関連行動が全く認められない時期がある。内因性の疼痛抑制系が活性化されている時期 |
| 第2相 | 5-40分 | プロスタグランジンなどの炎症性メディエーターが関与した局所の炎症反応による侵害受容性興奮と脊髄後角に誘発される過敏化の相乗効果 |
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bee venom test/melittin test
- ハチ毒やハチ毒に含まれるメリチンをラットやマウスの後肢足蹠に皮下注入し、自発痛によって生じる行動や痛覚過敏/アロディニアを解析する。
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カラゲニンテスト →刺激/モデル
- カラゲニンは、アイルランド産の紅藻類かから得られた多糖類の植物性ゴムで、起炎物質。
難水溶性で、生食に溶解させるためには、超音波洗浄機などを使用する。
- カラゲニン物質を後肢足底に皮下注入し、炎症に伴うアロディニアや痛覚過敏を評価する。
- カラゲニンは、末梢神経には作用しない。注入後約30分-1時間経過して、炎症反応による浮腫と痛覚過敏が生じる。その後、数日間炎症反応が持続する。
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Algogenic-induced nociceptive flexion (ANF) test:
Algogenic-induced paw-flexor response (APF) test [PubMed]
- 植田弘師先生による考案:後肢足蹠への発痛物質投与に対する侵害性応答を侵害性屈曲反射を指標として評価する方法
- からだを浮かせて水平に保持した状態で、屈曲反応をトランスデューサーと、それに連結したレコーダーを介して解析する。
- 四肢を出すための穴の開いた柔らかい布製の筒に入れ、布を金属製の棒につるし、右後肢以外は足蹠背側に取り付けたごく細い糸で、実験台に結んで固定する。
- 右後肢に取り付けたいとは、床に取り付けた輪に通した後、アイソニックトランスデューサーに結ぶ。
- Algogenic-induced biting and licking (ABL) testの100倍の感度で、発痛物質の効果を検知できる。
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酢酸ライジングテスト acetic acid writhing test
- 覚醒動物において痛みや鎮痛の程度を評価する行動テストであるが、動物が痛みから逃れられないテストのため、動物倫理の観点から行うべきではないテスト法であると考えられる。
- マウスに酢酸を投与すると、痛みにより特有の「身もだえるような症状(ライジング)」が現れる。
- マウスの腹腔に0.5〜0.6%の酢酸を注射する。
- 鎮痛薬の投与前と投与後で、ライジングの回数を比較し、痛みに対する抑制効果を試験する。
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| 浮腫の測定 (7140 - Plethysmometer>Ugo Basile Plantar Test) |
電 気 刺 激 | フリンチジャンプ試検 flinch/jump test←→Foot shock induced analgesia
- Evans, W. D.が1961年に開発した。(Evans, W. O. A new technique for the investigation of some analgesic drugs as a reflexive behavior in the rat. Psychopharmacologia, 2: 318-324, 1961. )
- フットショックに対する痛みの感受性を測定する。
- ラットを床が電気格子になっている箱に入れ、この格子に10秒間隔で0.3秒間電気を流す。初めのショックの強度はふつう0.1μAである。その後、30回ジャンプするまで0.05μAずつ増加し続ける研究者もいれば(MayerとLiebeskind;1974)、ショックの回数を例えば10回に制限し、各連続試行における増加幅をより大きくする研究者もいる(Evans;1961)。10回の完全試行の間ずっとジャンプがみられると,再び0.1μAから始める研究者もいる(Bodmerら;1978)。
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情
動 |
場所嗜好性試験 conditioned place preference (CPP)法によるモルヒネの報酬効果(精神依存)の評価
- 薬物の効果と場所(ボックスの2つのコンパートメント)とを動物に条件付けした後に、動物に自由に場所を選択させて、薬物の効果を評価する。
コンパートメント1:白ー凹凸 コンパートメント2:黒ー平面
→薬物処置側のコンパートメントを動物が選択---報酬効果
→溶媒処置側のコンパートメントを動物が選択---嫌悪効果
第1日目 溶媒(or 薬物)を処置して、コンパートメント1に1時間動物を閉じこめる。
第2日目 薬物(or 溶媒)を投与して、コンパートメント2に閉じこめる。
↓この操作をラットは4日間、マウスは6日間繰り返す。
第5日目 ボックスの中央のしきりを取り外した後に、各コンパートメントでの15分間の滞在時間を測定する。
恐怖条件付け文脈学習 contextual fear conditioning test)---恐怖条件付け
- 実験動物に音、光のような単純明確な手がかりを条件刺激とフットショックなどの嫌悪刺激(無条件刺激)を条件付けした後、フリージング反応を評価する。
- 場所と恐怖を連想させて学習させる課題では、電線を敷いたチャンバー(場所)に動物を入れて一定時間経過後にフットショック(恐怖)を与え、 その後30秒間動物をチャンバーに入れ続け、 場所と恐怖を連想させて学習させる。 その後、再び動物をチャンバーに5分間戻して恐怖を感じているときに現れるフリージングを示す時間の長さを測定し、 学習記憶能力の指標とする。
- このような単純な音や光を条件刺激とするのに対し、場所のような状況(文脈)を条件刺激として使う場合は、海馬も記憶貯蔵の場所となる。
- このような条件付けにおいて、条件刺激が加わると、これらの情報は視床へ到達する。
- 視床は大脳の腹側の奥深くに位置する神経細胞の大きな集団で、情動に関する情報はここで大きく2つに分かれる。一方の経路は大脳皮質に送られ、細かく分析された上で海馬に送られ、長期的に記憶される。他方の経路では、情報は扁桃体へ直ちに送られる。扁桃体では感覚情報が生存にとって有利であるかどうかの評価、価値判断がおこなわれる。
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