القياسات Autoradiographic من [<sup> 14</sup> C] -Iodoantipyrine في دماغ الفئران بعد البريد المركزي-السكتة الدماغية الألم
Summary
We present a protocol to measure [14C]-iodoantipyrine (IAP) uptake and assess the activation of neural substrates that are involved in central post-stroke pain (CPSP) in a rodent model.
Abstract
Approximately 8% of stroke patients present symptoms of central post-stroke pain (CPSP). CPSP is associated with allodynia and hypersensitivity to nociceptive stimuli. Although some studies have shown that neuropathic pain may involve the dorsolateral prefrontal cortex, rostral anterior cingulate cortex, amygdala, hippocampus, periaqueductal gray, rostral ventromedial medulla, and medial thalamus, the neural substrates and their connections that mediate CPSP remain unclear. [14C]-Iodoantipyrine (IAP) uptake can be measured to evaluate spontaneously active pain. It can be used to assess the activation of neural substrates that may be involved in CPSP in an animal model. The [14C]-IAP method in rats is less expensive to perform compared with other brain mapping techniques. The present [14C]-IAP protocol is used to measure the activation of neural substrates that are involved in CPSP that is induced by lesions of the ventral basal nucleus (VB) of the thalamus in a rodent model.
Introduction
وقد تبين السكتة الدماغية نزيف تحدث في أكثر من 8٪ من المرضى الذين يعانون من ألم الأعصاب، ويشار إلى ألم ما بعد السكتة الدماغية كما المركزي (CPSP). 1-3 CPSP يمكن أن تنجم عن اختلال وظيفي الحسية الجسدية، وبالتالي إحداث فرط الحساسية وآلام جلدية. 4 ولكن ، لا تزال الآليات المرضية في جسم المريض من اختلال وظيفي الحسية الجسدية في CPSP غير مؤكدة. على سبيل المثال، وفقدان الأحاسيس الجسدية نتائج من إزالة التدفعات الواردة الخلايا العصبية في منطقة الدماغ النزفية. قد يكون سبب فرط التألم من فرط الاستثارية من الخلايا العصبية المركزية مسبب للألم أو إزالة التثبيط المركزي و 5 و 6 ولكن ركائز العصبية التي تشارك في الأعراض CPSP لا تزال مجهولة. وقد اقترحت بعض الدراسات أن قشرة الفص الجبهي ظهراني (dPFC)، منقاري الحزامية الأمامية القشرة (ACC)، اللوزة، الحصين، والرمادي المحيطة بالمسال (باغ)، منقاري النخاع بطني إنسي، وعلاقاتهم مع بعضهم البعض توسط معالجة مسبب للألم. 7 إضافيةعرضت لاي، سطي الفص الجبهي القشرة (mPFC) الدوائر -amygdala أن تشارك في إدراك الألم ذات الصلة. 8 بيانات حول الآليات الفيزيولوجية المرضية من CPSP هي متنوعة، وتفعيل ركائز العصبية في CPSP يحتاج إلى مزيد من التمحيص.
يستخدم [14 C] -Iodoantipyrine (IAP) امتصاص لمراقبة غير مباشرة تدفق الدم إلى المخ الإقليمي (rCBF)، على افتراض وجود علاقة بين نشاط الدماغ والبرازيلي. على الرغم من [14 C] -IAP لا يمكن تقييم نشاط الدماغ في الوقت الحقيقي، كما هو الحال مع التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، لديها العديد من المزايا. على سبيل المثال، [14 C] -IAP هو مناسبة لقياس بشكل عفوي تحدث أحداث الدماغ أثناء الحالات المرضية. 9 وعلاوة على ذلك، يتم قياس [14 C] امتصاص -IAP بدون تخدير. يكلف أيضا أقل من أساليب التصوير الأخرى، بما في ذلك الرنين المغناطيسي الوظيفي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET). وقد اقترح [14 C] -IAP طريقة ليكون مناسبا لmeasurinز ألم عفوية (على سبيل المثال، CPSP) التي يسببها آفات النواة القاعدية البطنية (VB) من المهاد. 9
يصف هذا البروتوكول كيفية تنفيذ [14 C] -IAP طريقة لتقييم مشاركة ركائز العصبية من CPSP التي يسببها آفات VB من المهاد في نموذج حيواني. تقدم هذه التقنية وسيلة لتحديد الآليات المرضية التي تكمن وراء الأعراض CPSP على المستويات السلوكية والعصبية.
Protocol
Representative Results
Discussion
في الاختبارات السلوكية، أظهرت مجموعة CPSP تخفيض عتبة انسحاب مخلب في اختبار الألم الحراري والقوة الميكانيكية في اختبار فون فراي في الأساس والأسابيع 1 – كانت 5. النتائج متسقة مع دراسة سابقة 14
يعتمد [14 C] -IAP الطريقة على كثافة…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذه الدراسة من المنح المقدمة المجلس الوطني للعلوم للدكتور باى تشوانغ Shyu (NSC 99-2320-B-001-016-MY3، NSC 100-2311-B-001-003-MY3، ومجلس الأمن القومي 102-2320- B-001-026-MY3). وأجري هذا العمل في معهد العلوم الطبية الحيوية، والتي تلقت تمويلا من أكاديمية سينيكا.
Materials
| Anesthetic: | |||
| Isoflurane | Halocarbon Products Corporation | NDC 12164-002-25 | 4% |
| Surgery | |||
| homeothermic blanket system | Harvard Apparatus | Model 50–7079 | body temperature were maintained at 36.5-37.5°C. |
| 10µl micro syringe | Hamilton | 80008, Model 1701SN | injected with collagenase |
| polyethylene-50 tubing | Becton, Dickinson and Company | 427411 | catheterized into external jugular vein |
| 1 c.c syringe | Terumo Medical Products | SS-01T | injected with 14C-IAP and saline. |
| saline (Sodium Chloride 0.9gm) | Taiwan Biotech Co., LTD. | 100-130-0201 | To flush the tube |
| Drugs: | |||
| type 4 collagenase | Sigma | C5138-500MG | 0.125 U |
| Gentamicin | Sigma | G1264-250MG | 6 mg/kg |
| Heparin | Sigma | H9399 | 20 U/ml; 0.1 ml/day |
| 14C-iodoantipyrine (IAP) | PerkinElmer | NEC712 | 125 mCi/kg in 300 ml of 0.9% saline |
| Potassium chloride | Merck | 1.04936.1000 | 3 M |
| Behavior system: | |||
| von Frey esthesiometer | Fabrication Enterprises, Inc. | Baseline Tactile Monofilaments 12-1666 | mechanical hyperalgesia was assessed by measuring the withdrawal response to a mechanical stimulus |
| plantar test apparatus | IITC Life Science | IITC 390G Plantar Test | Thermal hyperalgesia was assessed by measuring the hind paw withdrawal latency in response to radiant heat. |
| Brain slice: | |||
| Optimal Cutting Temperature compound | Sakura Fintek Inc | 4583 | embedded the brain |
| dry ice | frozen in dry ice/methylbutane (approximately −55°C) | ||
| methylbutane | Sigma | M32631-1L | frozen in dry ice/methylbutane (approximately −55°C) |
| Cryostat | Leica Biosystems Nussloch GmbH, Germany | Leica CM1850 | Coronal brain slice were sectioned on this machine. |
| Data analyze | |||
| exposure cassettes with a phosphor screen | Amersham Biosciences | 20 cm x 25 cm | The slices were dried on glass slides and placed alongside five standard filter papers with graded radioactivity. All of the slides were exposed to the cassettes at −20°C. |
| γ-counter | Beckman Coulter | Beckman LS 6500 Liquid Scintillation Counter | To measure the radioactivity count of the filter papers. |
| Typhoon 9410 Variable Mode Imager | GMI, Inc. | WS-S9410 | To read phosphor screen which was exposed by brain slice |
| Statistical Parametric Mapping (SPM) | Wellcome Centre for Neuroimaging | version 8 | all of the brains were averaged to create the final brain template. To determine significant differences between the images in these two groups, the images were derived by subtracting the sham group from the CPSP group. |
| ImageJ | http://imagej.nih.gov/ij | version 1.46 | Adjacent sections were aligned both manually and using Stack- Reg, an automated pixel-based registration algorithm in ImageJ software. All of the original three-dimensionally reconstructed brains were smoothed and normalized to the reference rat brain model. |
| Matlab | MathWorks | version 2009b | used Pearson correlation coefficients to examine the relationships between the CPSP and sham groups. An inter-regional correlation matrix was calculated across animals from each group. |
| Pajek | http://Pajek.imfm.si/ | version 3.06 | Graphical theoretical analysis was performed on networks defined by the above correlation matrices using Pajek software. |
References
- Finnerup, N. B. A review of central neuropathic pain states. Curr Opin Anaesthesiol. 21 (5), 586-589 (2008).
- Andersen, G., Vestergaard, K., Ingeman-Nielsen, M., Jensen, T. S. Incidence of central post-stroke pain. Pain. 61 (2), 187-193 (1995).
- Chen, B., Stitik, T. P., Foye, P. M., Nadler, S. F., DeLisa, J. A. Central post-stroke pain syndrome: yet another use for gabapentin?. Am J Phys Med Rehabil. 81 (9), 718-720 (2002).
- Greenspan, J. D., Ohara, S., Sarlani, E., Lenz, F. A. Allodynia in patients with post-stroke central pain (CPSP) studied by statistical quantitative sensory testing within individuals. Pain. 109 (3), 357-366 (2004).
- Klit, H., Finnerup, N. B., Jensen, T. S. Central post-stroke pain: clinical characteristics, pathophysiology, and management. Lancet Neurol. 8 (9), 857-868 (2009).
- Kumar, G., Soni, C. R. Central post-stroke pain: current evidence. J Neurol Sci. 284 (1-2), 10-17 (2009).
- Denk, F., McMahon, S. B., Tracey, I. Pain vulnerability: a neurobiological perspective. Nat Neurosci. 17 (2), 192-200 (2014).
- Ji, G., et al. Cognitive impairment in pain through amygdala-driven prefrontal cortical deactivation. J Neurosci. 30 (15), 5451-5464 (2010).
- Jungehulsing, G. J., et al. Levetiracetam in patients with central neuropathic post-stroke pain: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Eur J Neurol. 20 (2), 331-337 (2013).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. J Neurosci Methods. 53, 55-63 (1994).
- Jay, T. M., Luciqnani, G., Crane, A. M., Jehle, J., Sokoloff, L. Measurement of local cerebral blood flow with [14C]iodoantipyrine in the mouse. J Cereb Blood Flow Metab. 8 (1), 121-129 (1988).
- Lu, H. C., Chang, W. J., Kuan, Y. H., Huang, A. C., Shyu, B. C. A [14C]iodoantipyrine study of inter-regional correlations of neural substrates following central post-stroke pain in rats. Mol Pain. 11 (1), (2015).
- Wang, Z., et al. Functional brain activation during retrieval of visceral pain-conditioned passive avoidance in the rat. Pain. 152, 2746-2756 (2011).
- Wasserman, J. K., Koeberle, P. D. Development and characterization of a hemorrhagic rat model of central post-stroke pain. Neurosciences. 161 (1), 173-183 (2009).
