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Ugo Basile | 机械痛测试实验——e-VF电子测痛仪实验操作介绍

日期:2025-04-30 作者:玉研仪器

背景和目的

1898年,生理学家Maximilian Von Frey(1852-1932年)为了评估触痛的敏感性,发明了一种测试方法。将人或动物毛发丝一侧粘合在手持杆上,另一侧与皮肤接触,通过按压毛发产生弯曲,以此获得皮肤中神经纤维压力敏感性的测量值,这种测试工具被称为Von Frey测试丝。



由于Von Frey纤维丝使用和计算的诸多不便加快了对新技术的开发。20世纪末,第一台e-VF诞生,将其作为Von Frey纤维丝测试的改善方案。



Ugo Basile电子测痛仪主要用于评估大小鼠触痛阈值,与手动Von Frey纤维丝操作原理类似,不同之处在于:Von Frey纤维丝每根丝施加力值固定,判断触痛数秒后鼠爪缩回反应情况,而e-VF可以施加从小至大连续的力,提供了在连续尺度上爪缩回阈值的测量(100%阈值法)。大量科学研究验证了Ugo Basile电子测痛仪在啮齿动物优秀的触痛阈值测量与Von Frey纤维丝测试结果有着高度一致性。

应用领域

用于动物神经性疼痛测试,如坐骨神经结扎(PNL)到慢性收缩损伤(CCI)和脊神经结扎(SNL)等,可帮助进行疼痛机制研究和异常性疼痛、痛觉过敏的药物筛选。也可应用于人体相关疾病的科学研究。

实验准备

设备准备:

需要准备足底测试平台、相应动物隔间与电子测痛仪;确保电子测痛仪工作正常,包括电子控制器、压力传感器、脚踏开关等组成部分;



动物准备:
为确保实验一致性,挑选相近体重大鼠或小鼠;

前期适应:
提前3天,每天将动物放到测试平台的亚克力隔板内适应1小时;

仪器消毒:
使用乙醇溶液对足底测试平台和电子测痛仪探头进行消毒;

环境适应:
在每次的实验开始前,应让动物适应实验环境20分钟,减少应激反应,提高实验准确性。

实验步骤

(以下图片和界面以Ugo Basile电子测痛仪为例)

设备设置
(1)使用电子测痛仪,可根据实验需求选择合适量程;

(2)进入测量模式,即可开始准备对动物进行足底刺激。



动物放置
将动物放置在足底测试平台上,确保它们能够在一定空间内自由活动,不受约束。

刺激动物

通过三棱镜定位到动物的刺激部位,逐渐增加压力,直到动物出现缩足、舔足或跳跃反应。此时,仪器会自动记录压力峰值和峰值出现的时间。对同一只爪子进行五次测试,每次测试之间至少间隔2分钟。然后,用相同的方法对另一只后爪进行测试。



如果使用Ugo Basile电子测痛仪,可连接电脑利用 Ugo Basile DCA应用程序观察施力斜率,延着设定好的斜率施加一个从小至大连续的力,可以提高实验数据连续性。



数据收集分析
收集所有动物的缩足反应时间数据,进行统计分析,得出动物痛觉阈值,从而评估动物的痛觉感知和反应差异。

实验结束
实验完成后,对足底测试平台和测试探头进行清洁和维护,确保设备处于良好状态,准备下一次使用。

实验注意事项

动物选择和适应:
选择健康的小鼠或大鼠,并确保它们在实验前适应实验环境,以减少环境因素对实验结果的影响;

设备检查:
确保电子测痛仪工作正常,设定适当量程;

力度控制:
实验中应保持环境的安静与稳定,避免外界因素干扰动物的反应,并确保施力速度尽量;

观察和记录:
在动物放置于冷热板上后,记录它们对温度刺激的反应时间,如跳跃、舔足等行为。注意在动物出现疼痛行为后立即移除动物,避免组织损伤;

实验重复性:
每只动物可以进行多次实验,但需间隔一定时间(至少两分钟)以避免疼痛敏感性的累积影响,并设置对照组以排除其他因素对实验结果的影响;

数据处理:
对每组动物的反应时间求平均值,并使用适当的统计方法比较不同组别间的疼痛阈值差异;

清洁和消毒:
实验结束后,应清洁和消毒仪器以避免污染,并清除任何可能残留在平台上的污垢或碎屑。

文献案例

研究者为了确定TNF在脊髓小胶质细胞和星形胶质细胞功能作用,使用Ugo Basile电子测痛仪对烧伤小鼠进行机械异常性疼痛测试。小鼠的爪退缩阈值(PWTs)被确定为引起爪退缩的最大力,在每个时间点进行三次测量,并对每次测试取平均值。研究中使用TNF合成抑制剂沙利度胺作为药理学工具。

佐证了在BIP模型中,小胶质细胞衍生的TNF可作为脊髓星形胶质细胞的激活剂。

每只小鼠被放置在保持恒定温度(50℃或55℃)的热板上;
记录每只小鼠发生伤害性反应(后爪退缩或舔舐)所花费的时间,取平均值进行对比;

配合其他行为学实验,佐证了NCX3的缺失与正常的急性疼痛相关行为相关。



图:与Vehicle组相比,沙利度胺治疗在烧伤后3天至5天内有效地减少了机械异常性疼痛(p < 0.001).

文献来源:Zhang, Run, et al. "Spinal microglia-derived TNF promotes the astrocytic JNK/CXCL1 pathway activation in a mouse model of burn pain." Brain, Behavior, and Immunity 102 (2022): 23-39. doi:10.1016/j.bbi.2022.02.006

设备介绍

Ugo Basile电子测痛仪(100%痛阈评估法)是针对机械刺激中的针刺痛觉,评估大小鼠机械痛阈的先进方法。相较于Von Frey纤维丝每根丝施加力为固定值,电子测痛仪可以施加从小至大连续的力,提供了在连续尺度上鼠爪缩回疼痛阈值的精确测量。设备采用手持式力传感器及固定硬性测试头设计,搭配软件固定施力曲线可得到稳定的测试结果,有效降低了测试工作量和实验者偏差。



产品特点

可精准定位刺痛位点:
Ugo Basile 电子测痛仪的另一特点是具有一个三棱镜,通过光学折射,可迅速定位金属针尖的位置,对于精确定位测试位点非常重要;

自动校准与记录:
Ugo Basile 电子测痛仪的易用性不仅体现在疼痛阈值测试方案的简化,当痛阈出现,仪器自动记录压力峰值出现的时间和大小,同时具有自动校准功能,长期使用时也可保持数据准确性,无需担心校准问题;

3种量程范围可选,存储容量大:
为保证其精度,可根据具体疼痛模型,选择0-50g、0-200g、0-1500g施力;

可设定施力斜率,施力曲线可直观比较:

Ugo Basile 电子测痛仪具有自定义线性增力范围设置,可根据不同模型设置相应的施力斜率,最大限度提升线性增力的稳定情况。如下图,通过将恒定的斜率(黑色直线)视为参考值,实验人员在施力时尝试匹配设定线性增力的直线,可提高实验结果准确度与一致性多个测试结束后,软件可形成多个施力随时间变化的曲线图。



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