HAYVAN DENEYLERİNDE AĞRI MODELLERİ Dr. N. Süleyman Özyalçın

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Amaç ve hedefler Hayvan araştırmalarında etik Deneysel ağrı modellerinde ölçüm Deneysel ağrı modelleri Akut ağrı modelleri Somatik ağrı modelleri Viseral ağrı modelleri Ağrı modellerinin klinik pratikte değeri

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Tarih Goldscheider – ağrı deneyi amaçlı ilk ısı probu düşüncesi, 1884 Corning – ilk köpek deneyi; spinal anestezi uygulaması, 1885 Wolf ve MacDonald – hot plate; 1944 Eddy, 1928; Haffner, 1929 – kuyruk sıkma testi Randell ve Selitto – pençeye basınç testi, 1957 Siegmund ve ark. – writhing test, 1957 Frankstein ve ark, 1965; Dubuisson ve Dennis, 1977 – formalin testi Pearson – adjuvan ile artrit testi, 1956 Wall ve ark. – sinir hasarı; ototomi, 1976

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Hayvan araştırmaları Hayvan Hakları Evrensel Bildirgesi (1978) Avrupa Topluluğu Omurgalı Hayvanların Deneysel Amaçlarla Kullanımı (1985) İLU kılavuzu madde 14 Deney hayvanlarının içinde bulunacağı koşullar ve bunlara uygulanacak işlemler güncel uluslararası standartlara ve kurallara uygun olmak zorundadır

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Hayvan deneyleri Tanı ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi İnsanda normal fizyolojik mekanizmaların araştırılması Çevrenin korunması Bilimsel araştırma Eğitim ve öğretim Adli soruşturma (toksikoloji)

Hayvan araştırmalarında etik 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Hayvan araştırmalarında etik Reduce Refine Replace Responsibility

IASP etik önerileri - Zimmermann M, 1983 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 IASP etik önerileri - Zimmermann M, 1983 Araştırma planı bilimadamları kadar halktan insanlarca da değerlendirilmeli. Mümkünse araştırmacı ağrılı uyaranı kendinde de denemelidir. Ağrılı uyaranın mümkün olan en düşük şiddeti seçilmelidir. Kullanılacak hayvan sayısı ve deney süresi minimalize edilmelidir. Model noksiyus ve innoksiyus yanıtı ayırt edebilmeye yetmelidir. Testin tekrarlanması doku hasarına sebep olmamalıdır.

Deneysel ağrı araştırmalarında amaç 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Deneysel ağrı araştırmalarında amaç Ağrının özelliklerini, doğasını açıklamak Herhangi bir maddenin ağrının algılanması üzerine olası etkisinin araştırılması

Denek seçimi ve hazırlanması 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Denek seçimi ve hazırlanması Inbred Yaş (6 – 8 haftalık) Dişi hayvanda; gebelik ve mens özel durum; erkek hayvan tercih edilir Fare çalışmalarında trangenik manipülasyonlar Hayvanlar deney öncesi “ellenmeye” hazırlanır Ortam ısısı (200C), nemi (%60), gece gündüz siklusu

Deneysel ağrı modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Deneysel ağrı modelleri TÜR YAYIN SAYISI (1998-2000) 1966 DAN İTİBAREN İnsan 11223 102949 Sıçan 718 5609 Fare 281 1671 Kedi 39 1035 Köpek 44 669 Tavşan 19 590 Maymun 19 370

Deneysel ağrı modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Deneysel ağrı modelleri Akut nosiseptif ağrı modelleri Patolojik ağrı modelleri İnflamatuar ağrı modelleri – capsaisin, formalin Kronik inflamatuar modeller – FCA, carrageenan Kronik nöropatik ağrı modelleri Sinir hasarı oluşturulmasına yönelik modeller Omurilik ve beyin hasarı modelleri Hastalığa bağlı modeller – diabetik nöropati Viseral ağrı modelleri

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 İdeal akut ağrı modeli Uyaran nosiseptif olmalıdır Kullanılan davranış modeli ağrılı uyarana yanıtı ayırt edebilmeli Kullanılan model yanıtı değerlendirebilmeli Uyarana bağlı olan ve olmayan davranışı ayırt edilebilmeli Hayvanlar tekrar değerlendirildiğinde sonuçlar benzer olabilmeli Sonuçlar başka laboratuarlarda da sağlanmalı

Akut nosiseptif ağrı modelleri – Uyaran yanıt modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Akut nosiseptif ağrı modelleri – Uyaran yanıt modelleri Termal uyaran modelleri Elektriksel uyaran modelleri Mekanik uyaran modelleri Kimyasal uyaran modelleri

Termal uyaran modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Termal uyaran modelleri Kütanöz reseptörlerin uyarılması için seçicidir Termosensitif ve nociceptive lifler de dahil olmak üzere periferik aksonu stimüle eder Kütanöz ısınma hızı yavaştır (<10 C/s), dolayısıyla periferik ve santral nöronların aktivasyonu asinkrondur

Kuyruk çekme (tail flick) 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Kuyruk çekme (tail flick) D’Amour ve Smith, 1941 Fare ve sıçan için kullanılabilir Deneğin kuyruğunda belirli bir noktaya bir lamba aracılığıyla ısı uygulanır.

Kuyruk batırma (tail immersiyon) 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Kuyruk batırma (tail immersiyon) Ben-Bassat, 1959 Maymunlara da uygulanabilir Soğuk uygulayarak da yapılabilir Kuyruk çekme testinden en önemli farkı düşük ısılarda da uygulanabilmesi - düşük analjezi potansiyeli olan ilaçlar için de kullanılabilir

Sıcak zemin (hot plate) 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Sıcak zemin (hot plate) Woolfe ve MacDonald, 1944 Eddy ve Leimbach, 1953 - modifiye form – sık kullanılır 50-56 C’ye ısıtılmış bir yüzey Isı düşürülebilir (42-43 C) – zayıf analjezikler 43C’den 52C’ye yavaş yavaş geçilir (2.5C/dak) Düşük ısı - analjezik etkinin saptanması artar + bireysel değişkenliği artar - istatistik değerlendirme güçlenir

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Soğuk zemin Akut ağrı deneylerinde soğuk nadiren kullanılır. Kronik ağrı/nöropatilerde soğuk uyaran kullanımı yaygındır Kuyruğun soğuk suya batırılması veya hayvanın soğuk platforma bırakılması ile gerçekleştirilir

Mekanik uyaran modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Mekanik uyaran modelleri Yoğunluk ve süreye bağlı-refleks motor davranış ve/veya vokalizasyonla sonlanır Uyaran alınan cevapla kesilir von Frey – en sık, 1987 Nosiseptörleri ve düşük eşikli mekanoreseptörleri aktive eder-Spesifik değildir. Özellikle serbest dolaşan hayvana uygulama zor Konvansiyonel teknikler mekanik uyaranın hızlı iletimine ve sinir lifinde senkronize uyarılmaya yetecek uyarının oluşmasına izin vermez Küçük hayvanlarda stimüle edilen vücut bölgesi küçük olduğu için stimülasyona bağlı davranışın değerlendirilmesi zor

Ayak çekme (paw withdrawal ) 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Ayak çekme (paw withdrawal ) Randall ve Selitto, 1957 İnflamasyon – hiperaljezi Dezavantajları: Farklı zaman dilimlerinde tekrarlanması - ağrılı uyarana duyarlılığı artabilir Uyaranın yoğunluğunu ölçmek zor Rölatif olarak yüksek basıncın uygulanması gerektiği durumlarda uygulanan ilacın etkinliğini tespit etmek zor olabilir Yanıtların bireysel farklılıkları yüksek

Kuyruk sıkıştırma (tail pinch) 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Kuyruk sıkıştırma (tail pinch) Haffner,1929 Temel prensipler ve hayvanın olası davranışları açısından ayak çekme testine benzer Uygulanan basıncın büyüklüğüne bağlı olarak ya çok kısa sürede (<2 saniye) ya da daha uzun sürede (eğer analjezi söz konusuysa) kuyruğa/klipse tepki (örneğin ısırmaya çalışma) gösterir Araştırmada farklı şiddette uyarı sağlayan farklı klipsler kullanılabilir Belli bir klipsle eşik/eşik üstü süre tespit edilebilir

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 von Frey testi Handwerker ve Brune, 1987 Farklı kalınlıkta kılların inflamasyonlu ya da nöropatik ağrılı ekstremiteye teması ile sağlanır Uyaran spesifik değildir Serbest hareket eden denekte uygulama zor Düşük eşikli mekanoseptorleri de nosiseptorler gibi aktive eder

Elektriksel uyaran modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Elektriksel uyaran modelleri Avantajları; kantitatiftir tekrarlanabilir invazivdir Dezavantajları; doğal tipte bir uyaran değil yoğun elektriksel uyarı bütün periferik sinirlerde uyarıya sebep olabilir

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005

Kimyasal uyaran modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Kimyasal uyaran modelleri Yavaş tipte bir uyarandır Progresiftir, uzun sürer ve bir kez uygulandıktan sonra geri dönüşümsüzdür Viseral veya peritoneal ağrı da bu grupla değerlendirilebilir

Karın germe/kıvranma (Writhing test) 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Karın germe/kıvranma (Writhing test) Seigmund ve ark, 1957 - sık uygulanır Genellilkle fenilkinon veya asetik asit (% 0.6-% 0.9) kullanılır Temel davranış karın kaslarının kasılması ve onu izleyen arka ayaklarda ekstansiyondur Abdominal kasılmalar enjeksiyondan birkaç dakika sonar başlar, 5-10 dakikada maksimuma ulaşır - süre 30 dakika ile sınırlandırılır Daha çok zayıf analjezi potansiyeli olan maddelerin etki gücünü tespit etmekte kullanılır Seçici bir yöntem değil; insanlarda analjezik olmayan bir çok ilaç bu testle etkili bulunabilir

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Formalin testi Dubuisson ve Dennis, 1977 – kedi, sıçan ve fare % 37 formalin en sık kullanılan kimyasal uyarandır Arka ayağın dorsal veya ventral yüzeyine injekte (20-25 l) edilir İnjeksiyon - ayağın yalanması ve /veya ısırılması Formalin yanıtı iki aşamalı Erken/akut faz enjeksiyondan hemen sonra başlar ve 5-10 dakika sürer Geç/tonik faz ise enjeksiyondan yaklaşık 15 dakika sonra başlar, 1 saat sürer Erken fazda nosiseptörlerin kimyasalla direkt uyarılır - geç faza inflamasyon İki faz arasında kalan süre - spinal ve supraspinal düzeyde aktif inhibisyona bağlı olarak gerçekleştiği kabul edilen fazdır Pek çok sayıda araştırmanın konusu bu iki faz arasındaki anatomik, nörokimyasal ve farmakolojik farktır Bu modelin en büyük özelliği iki farklı tipte uyaranın aynı çalışma içerisinde değerlendirilmesine imkan sağlamasıdır

Modellerin dağılımı – Le Bars D ve ark., 2002 1970 - 1999 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Modellerin dağılımı – Le Bars D ve ark., 2002 1970 - 1999

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Özet İnsan hastalıkları ile Model Benzer klinik Fark Öneri Akut ağrı Kuyruk çekme benzerlik yok yok nosiseptif Sıcak zemin modalite analjezik ilaç etkinliği

İnflamasyon modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 İnflamasyon modelleri NSAİİ araştırmaları - çeşitli inflamasyon Başlangıçta kısa süreli ağrı ve inflamasyon oluşumu ile sınırlı araştırmalar Colpeart, 1982; sıçanda artrit – kronik ağrı Ekstremite eklemlerine, tabanlarına carregeenan (C), tbc basilinden oluşturulan Freund’s complete adjuvant (FCA) solüsyonu – kronik ağrı modeli Sırtta fokal hava poşuna C ile lokal inflamasyon Sıçan kuyruğuna FCA enjeksiyonu - kronik poliartrit

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Carregeenan testi

Hava poş testi (air pouch test) 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Hava poş testi (air pouch test) Lokal inflamasyon modeli Sırtta sc alana1. 3. ve 5. gün önce 20 ml sonra 10’ar ml hava 7. gün tedavi edici ilaç enjeksiyonu – sırtaki poşa - carregeenan (10 ml) veya SF (10 ml) Takip; eksuda, lokosit, sitokinler (TNF-alfa, IL, vs)

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Özet İnsan hastalıkları ile Model Benzer klinik Fark Öneri İnflamatuar ağrı Formalin yok yok periferal santral bileşeni var Carregeenaan eklem/yum. dok. Süre insan kr 3 – 7 gün subakut ağrı inf. Hastalıktan ödem kısa UV yanık bilinmiyor Radyasyonu güneş yanığı

Nöropatik ağrı modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Nöropatik ağrı modelleri Total denervasyon modelleri Parsiyel denervasyon modelleri Santral sinir sistemi uygulamaları modelleri Sistemik uygulamalarla gelişen modeller

Total denervasyon modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Total denervasyon modelleri Total periferik nörektomi: Wall, 1979 Total siyatik hasar veya dondurma Çoklu servikal spinal nörektomi Çoklu spinal dorsal rizotomi Total brakial pleksus nörektomisi Total trigeminal rizotomi

Parsiyel denervasyon modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Parsiyel denervasyon modelleri Kronik siyatik sinir konstriksiyonu (KKH), Bennett ve Xie, 1988 Parsiyel siyatik ligasyonu (PSL), Seltzer ve ark, 1990 Selektif spinal sinir ligasyonu (SSSL), Kim ve Chung, 1991, 1992 Parsiyel trigeminal rizotomi, Black, 1974 Çoklu dental pulpektomi, Black, 1974 Trigeminal sinir kronik kontriksiyonu, Vos ve Macievic, 1991

Diğer nöropati modelleri 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Diğer nöropati modelleri SSS uygulama modelleri Epileptojenik nöropati, Black, 1974; Kryzhazovsky, 1976, 1993 Eksitotoksisite nöropatisi, Derfin ve Durfa, 1993 Spinal kord iskemisi nöropatisi, Prado, 1987; Hoa, 1991 Sistemik ilaç uygulama modelleri Diabetik nöropati modelleri Streptozin, Wuarin Bierman, 1987 Spontan,Burchiel, 1985 Obesite, Wuarin Bierman, 1987 Beslenme, Wuarin Bierman, 1987

Sık kullanılan parsiyel modeller 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Sık kullanılan parsiyel modeller

Sık kullanılan parsiyel modeller 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Sık kullanılan parsiyel modeller Model Ototomi MH SıH MA SoA Taraf KKH + + + + + unilateral PSL - + + + - bilateral SSL - ? + + + bilateral MH: Mekanik hiperaljezi; SıH: Sıcak hiperaljezisi MA: Mekanik allodini; SoA: soğuk allodinisi

Kronik siyatik sinir konstriksiyonu 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Kronik siyatik sinir konstriksiyonu

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Test düzenekleri

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Özet İnsan hastalıkları ile Model Benzer klinik Fark Öneri Kronik/nöropatik ağrı KKH spontan ağrı/allodini sinir hasarı sık kullanılır farmakolojik profil benzer nöropatisi dezavantaj: ilişki kurulabilir ototomi PSL KKH ile benzer KKH ile benzer kolay ve bulguların şiddeti az davranış testlerine uygun hasarlı ve hasarsız primer aferentler nedeniyle DRG değişimlerini çalışmak zor SSSL nöropatik ağrı için kök basısı ile yöntem zor kas genel model benzeşebilir hasarı mekanizmayı karıştırır; DRG kaynaklı hasar ve hasarsız lif ayrım için ideal yöntem

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Diğer ağrı modelleri Viseral modeller Kolona zimosan enjeksiyonu - viseral hiperaljezi izlenmiştir, Coutinho S. V. Ve ark., 1996 Kolona basınç uygulaması, Zeltzer R., Seltzer Z, 1994 Uterus boynuzuna hardal yağı enjeksiyonu – kronik pelvik ağrı izlenir, Wesselmann U. Ve ark., 1999 Kanser ağrısı modelleri Farelerde humerusa osteolitik sinjeneik tümör hücreleri implantasyonu kemik met ağrısı, Wacnik PW ve ark., 1999, Vermeirsch H ve ark., 2004 İmmunoterapötik antigangliozid antikorun sistemik uygulanması - mekanik allodini - nöroblastoma tedavisinde çocuklarda gelişen allodiniye analoğu, Slart R. Ve ark., 1997 Sıçan tibiasına delik açmak - kemik ağrıları seyri, mekanizması ve tedavisi, Houghton A. K. Ve ark., 1997 Sıçan tabanına insizyon - mekanik hiperaljezi - postoperatif ağrı modeli, Brennan T. J. Ve ark., 1996

Sosyal kısıtlama ve analjezi 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Sosyal kısıtlama ve analjezi Grisel JE ve ark., 1993; Teskey ve ark., 1991; Rodgers ve Randall, 1997

Bir deneysel model oluşturulması 8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 Özet Ağrı araştırmaları: akut ve kronik ağrı modelleri Kronik ağrının nöroadaptif özellikleri ve ilerleyici yapısı insan kliniğinde farklılıkların oluşmasının nedenidir Hayvan araştırmaları tam olarak insan kliniğini yansıtmaz Buna rağmen bu modellerin; Ağrı mekanizmasına yönelik bilgileri Yeni tedavi uygulamaları İlaçların etkinlikleri değerlendirilmesi de önemli yeri bulunmaktadır.

8. Ulusal Ağrı Kongresi-İstanbul - 2005 “İNSAN SAĞLIĞI İÇİN ÇALIŞANLAR SADECE DOKTORLAR DEĞİLDİR.