Ugo Basile | 经典冷热刺激实验——啮齿类动物热痛觉及相关行为学研究的全面解决方案！

热板法作为啮齿动物热痛觉评估的“金标准”，自上世纪中叶诞生以来广受推崇。热板法对动物组织损伤小，操作简便，可重复实验，痛觉反应潜伏期长，可以体现出不同实验条件间的细微差别。动物在热刺激下做出抬足、舔足、跳跃等行为的潜伏期(s)作为热痛觉敏感度的主要评价指标，从而区分痛觉过敏和异常性疼痛的差异。

Ugo Basile冷热板专为啮齿类动物冷热痛觉测试设计，具有-5℃-65℃的温度调节范围，满足冷、热痛觉实验需求；多阶段温度设定支持升温热板法，适合筛选非强效镇痛药物。仪器标配的数字键盘可将数字0-9定义为十种不同的动物反应（如抬足、舔舐、抓挠、跳跃、梳理等），同时考察记录多种实验现象，将痛觉与行为学研究相关联。冷热痛测试实验结果准确反映痛觉过敏、痛觉超敏等现象，主要应用于疼痛机制研究和镇痛药物筛选。

有证据表明，骨关节炎与一些患者的高胆固醇水平有关。为了进一步研究胆固醇对体内骨关节炎（OA）发展的影响，Cao等人考察了高胆固醇饮食 (HCD) 对前十字韧带横切术（ACLT） 诱导OA小鼠的影响。经HCD 处理的小鼠体重、血清总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白（LDL）水平均有所增加。作者使用Ugo冷热板评估不同实验组小鼠的热痛觉反应阈值并同时记录数种伤害性反应的出现时间。实验结果表明HCD 显著增加了 ACLT引起的术后疼痛。

[1] Al-Arfaj A S. Radiographic osteoarthritis and serum cholesterol[J]. Saudi medical journal, 2003, 24(7): 745-747.

[2] Cao C, Shi Y, Zhang X, et al. Cholesterol-induced LRP3 downregulation promotes cartilage degeneration in osteoarthritis by targeting Syndecan-4.

Hargreaves测试法专门为评估大鼠和小鼠等啮齿动物的热痛觉而设计，是一种检测痛觉过敏和镇痛反应的灵敏方法。由聚焦光源产生的热刺激间接加到动物后爪足底表面，动物缩足反应的潜伏期（Paw Withdraw Latency，PWL）被记录并作为评价指标。Hargreaves实验中动物处于无约束自由状态，可以进行双侧测试，实验过程全自动化。通过配套的测试平台还能轻松对动物痛觉过敏后的行为进行研究。该测试已用于神经损伤/再生后疼痛过敏或热痛反应恢复等实验，药理学家成功地利用这一测试来揭示镇痛药物的作用，并预测药物对人类的镇痛效果。

Ugo Basile红外足底热点仪基于Hargreaves法，专为大小鼠热痛觉评估设计，是测量大小鼠足底热痛觉过敏的最佳设备。仪器测量并自动记录热刺激下缩足反应的潜伏期（PWL）。采用红外光源可以避免可见光对动物的影响，刺激强度0-100%可调，满足不同实验需求。同时，选配大鼠面部刺激固定器还可进行大鼠下颌部三叉神经热痛觉测试。Ugo Basile足底热点仪已被评为Hargreaves测试的推荐设备（Bio-protocol，2017），共发表2000多篇SCI文章。

关节软骨的修复和再生在临床上尚未得到满足，因为组织的自我再生能力很差。Jin等人发现前列腺素E受体4（PTGER4或EP4）在人和小鼠关节软骨损伤后的表达均显著增加，并通过实验证实EP4在骨关节损伤中起关键作用。相对于假手术组，微骨折（MF）手术后EP4f/f组小鼠PWL显著降低；而由于特异性的EP4基因缺失，EP4Col2小鼠MF术后PWL比EP4f/f小鼠有显著提高（图1.2.1-7）。实验结果表明敲除EP4可以减轻关节疼痛。Ugo Basile红外足底热点仪在本工作中体现了实验过程全自动化和高通量测试等优势，在短时间内可完成数组小鼠的测试。

[1] Jin Y, Liu Q, Chen P, et al. A novel prostaglandin E receptor 4 (EP4) small molecule antagonist induces articular cartilage regeneration[J]. Cell Discovery, 2022, 8(1): 24.

Amour和Donn L. Smith希望为镇痛药物筛选开发一种全新、稳定、可重复性好的动物用测痛方法：将大鼠的尾部放置于光源上方，光聚焦于尾部并产生热量，动物感受到疼痛后会抽动尾部，这是一种脊髓的屈曲反射。令人吃惊的是，在对几百只大鼠进行上万次测试后，他们发现这种甩尾现象个体变异极小，高度可重复，且不受环境条件影响。这种方法可以对轻度麻醉动物进行测试，对动物的运动协调功能无要求，多用于中枢性镇痛药物的筛选。动物发生甩尾反应所需时间（Tail-Fick Latency，TFL）可代表疼痛阈值。

Ugo Basile甩尾测试仪可准确测量大小鼠尾部对红外热刺激的伤害感受敏感性。记录动物对红外热辐射痛的反应时间，可用于快速筛选镇痛药物。仪器结合了热刺激和点刺激的优势，不产生交互行为，动物应激小，测试结果可重复性极高。

Pieretti等人使用卡拉胶降低小鼠痛觉阈值从而研究木通苯乙醇苷A（木通科植物中提取的一种天然产物）潜在的抗痛觉作用。如图所示，在给药后3和4小时，50和100 μg的木通苯乙醇苷A能够显著减轻卡拉胶诱导的热痛觉过敏。作者首次强调了这种天然衍生化合物的潜在和选择性抗炎特性，促使其用于进一步研究。作者团队使用Ugo Basile甩尾测试仪进行尾闪实验的总测试时间短，获得的实验结果均一性好。

[1] D''Amour F E, Smith D L. A method for determining loss of pain sensation[J]. J Pharmacol Exp Ther, 1941, 72(1): 74-9.

[2] Pieretti S, Saviano A, Mollica A, et al. Calceolarioside A, a phenylpropanoid glycoside from Calceolaria spp., displays antinociceptive and anti-inflammatory properties[J]. Molecules, 2022, 27(7): 2183.

温度感知、温度调节行为是生物进化过程中重要的感觉能力。近年来，温度传感器和热调节机制成为更多科研人员的研究主题，在温度相关领域研究中，热偏好表型可用于神经性疼痛研究、周围神经病变、温度敏感性评估、药物筛选等。传统的热偏好实验将动物放置在两个冷热板拼接的区域中，动物可在两种温度环境间做出选择。但这种实验效率低下，仅有两种温度也不能真正反映复杂的机体生理情况。

Ugo Basile热偏好测试仪基于Zimmermann教授团队的研究：新型环状热偏好设备可使动物在一个环形区域内活动，避免了小鼠偏好呆在角落里的刻板行为造成的实验误差。圆环内的温度是梯度分布的（两个半圆各12个区域），可设置温度在4℃至65℃渐变，减少了对动物的刺激。仪器通过视频跟踪获得动物活动数据，红外可透射的环形内壁提高了图像捕捉的精准度。通过搭配Any-Maze行为学分析软件可实现自动分析区域停留时间、区域进入次数、偏好温度、温度偏好热图、总移动距离、移动速度、加速度等参数。

本仪器广泛用于研究小鼠的热偏好表型，温度感知和体温调节相关的细胞和分子机制、伤害感受器、温度感知受体、冷热异常性疼痛和超敏反应的基础机制研究以及镇痛药物的筛选。

Lei等人研究了TMEM79蛋白质对TRPV离子通道（可被温度激活）的影响，研究表明TMEM79可以降低TRPV3介导的电流，但对TRPV4介导电流无影响。随后的免疫染色实验结果证明TMEM79下调TRPV3质膜蛋白水平，从溶酶体标记实验结果推测TMEM79在内质网中捕获TRPV3，与TRPV3形成复合物并导致TRPV3在溶酶体中降解。他们还对不同的基因缺陷小鼠进行了热偏好实验，统计分析小鼠在不同温度区域的停留时间，进一步证实推论。Ugo Basile热偏好测试仪在本工作中体现出多温度梯度，精准控温，自动分析实验数据的优点。

[1] Lei J, Yoshimoto R U, Matsui T, et al. Involvement of skin TRPV3 in temperature detection regulated by TMEM79 in mice[J]. Nature communications, 2023, 14(1): 4104.