Intracraniële farmacotherapie en pijn Assays bij knaagdieren
Summary
Hier presenteren we een protocol voor het uitvoeren van intracraniële farmacologische experimenten gevolgd door pijn gedrag testen bij knaagdieren. Dit protocol kunnen onderzoekers te leveren van moleculaire en cellulaire doelen in de hersenen, voor farmacologische agenten in de behandeling van pijn.
Abstract
Pijn is een opvallende zintuiglijke ervaring met affectieve en cognitieve dimensie. Centrale mechanismen voor pijn blijft echter slecht begrepen, belemmeren de ontwikkeling van effectieve therapeutics. Intracraniële farmacologie presenteert een belangrijk instrument voor het begrip van de moleculaire en cellulaire mechanismen van pijn in de hersenen, alsook voor nieuwe behandelingen. Hier presenteren we een protocol dat intracraniële farmacologie met het testen van de werking van de pijn integreert. Specifiek, we laten zien hoe pijnstillende medicijnen inblazen met een select hersenen-regio, die verantwoordelijk voor modulatie van de pijn wellicht. Bovendien, om te bepalen van het effect van het kandidaat-geneesmiddel in het centrale zenuwstelsel, pijn testen worden uitgevoerd na de intracraniële behandeling. Onze resultaten tonen aan dat intracraniële beheer van pijnstillende medicijnen in de regio van een gerichte verlichting van pijn bij knaagdieren kan bieden. Dus ons protocol met succes toont aan dat intracraniële farmacologie, gecombineerd met pijn gedrag testen, een krachtig hulpmiddel voor de studie van de mechanismen van de pijn in de hersenen zijn kan.
Introduction
Het centrale zenuwstelsel is bekend dat een belangrijke rol spelen in de verordening van de pijn. Glutamaat signalering in de hersenen heeft bijvoorbeeld een regelgevende taak in het kader van pijn1,2. Vandaar, is er een noodzaak om te studeren van cellulaire en moleculaire signaalroutes in de hersenen ten aanzien van pijn. Daarnaast is er een noodzaak om te begrijpen als moleculaire doelwitten in specifieke hersengebieden kunnen worden gewijzigd voor de behandeling van pijn. Huidige studies van pijn in de hersenen, is afhankelijk van in vitro studies van electrofysiologie in combinatie met systemische (intraperitoneaal) levering van farmacologische agenten. In vitro studies hebben duidelijke tekorten in het onthullen van in vivo de mechanismen van de pijn. Ondertussen, systemische drug delivery doet niet af te bakenen de precieze cellulaire doelstellingen. In vivo intracraniële injecties van chemische en biologische agentia zijn geworden een krachtig hulpmiddel om te studeren van neurologische en moleculaire pathways in de hersenen. In de afgelopen jaren hebben andere velden in vivo intracraniële injecties gebruikt voor succesvol studeren verslaving en beloning gedrag en circuit trajecten in knaagdieren3,4. In het kader van de pijn ontbreekt het gebruik van in vivo intracraniële farmacologie echter.
Intracraniële injecties zorgen voor nauwkeurige injectie van een geneesmiddel in een bepaald gebied van de hersenen. Bovendien kunnen specifieke studierichtingen en receptoren worden gericht zeer selectief drugs gebruiken. De combinatie van een intracraniële delivery systeem met precisie drugs kan ons te richten op moleculaire en cellulaire doelstellingen voor pijn. Na de intracraniële levering van deze drugs, kunnen onderzoekers observeren de onmiddellijke gevolgen in het gedrag van knaagdieren. Van degelijk uitgevoerde experimenten, kunnen knaagdieren gedrag worden gekoppeld aan farmacologie.
In dit protocol gebruikten we het voorbeeld van AMPAkine infusie in de prefrontale cortex (PFC) om aan te tonen van het mechanisme van corticale glutamaat signalering in de verordening van de pijn. AMPAkines zijn synthetische verbindingen die allosteric modulatoren zijn bekend. Zij hebben getoond voor de mogelijkheid om te verlichten acute en chronische pijn in dierlijke modellen5,6. Eerdere studies suggereren dat de waarschijnlijk sites actieprogramma van AMPAkines in de hersenen5,6 zijn. De PFC is een regio in de hersenen dat top-down besturingselement subcorticale gebieden voor het regelen van de stemming en gedrag vertoont. Sommige van deze uitvoer projecties is gebleken sleutel in pijn verordening1,2,7. Meer in het bijzonder, is glutamaat signalering in de PFC aangetoond dat het reguleren van de pijn. Dus, de PFC werd gekozen als een gerichte hersenen gebied voor de studie van AMPAkines in de Staten van de pijn.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit onderzoek hebben we aangetoond dat intracraniële farmacologie een krachtig hulpmiddel is om pijn mechanismen te bestuderen en potentieel als een therapeutische uitvoeringssysteem heeft. In ons protocol, we AMPAkines rechtstreeks in de PFC geleverd en vond dat door het verbeteren van glutamaat signalering in de PFC, AMPAkines geboden verlichting van pijn. We waren in staat om aan te tonen dat door het gebruik van intracraniële injecties gecombineerd met intraperitoneaal injecties, met latere pijn testen. Op basis…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de National Institute of General Medical Sciences (GM102691, GM115384), National Institute of Neurological Disorders en beroerte (NS100065), (Bethesda, MD, USA) en de verdoving Fonds van New York University onderzoeksafdeling van Anesthesiologie (New York, NY, USA).
Materials
| Sterotaxic Cannula | PlasticsOne | 8I26GA8MMKIT | |
| Digital Syringe | Hamilton | 8440 | |
| AMPAkine | Sigma Aldrich | C-271 | |
| Dimethyl Sulfoxide | Sigma Aldrich | D4540 | |
| Hargreaves Apparatus | Ugo Basile | 37370 | |
| Male Sprague-Dawley rats | Taconic Farms | NTac:SD | |
| Sterile Surgical gloves | Dynarex | 6535 |
References
- Lee, M., et al. Activation of corticostriatal circuitry relieves chronic neuropathic pain. The Journal of Neuroscience. 35 (13), 5247-5259 (2015).
- Martinez, E., Lin, H. H., Zhou, H., Dale, J., Liu, K., Wang, J. Corticostriatal Regulation of Acute Pain. Frontiers in Cellular Neuroscience. 11, 146 (2017).
- Goffer, Y., et al. Calcium-permeable AMPA receptors in the nucleus accumbens regulate depression-like behaviors in the chronic neuropathic pain state. The Journal of Neuroscience. 33 (48), 19034-19044 (2013).
- Carr, K. D., et al. AMPA receptor subunit GluR1 downstream of D-1 dopamine receptor stimulation in nucleus accumbens shell mediates increased drug reward magnitude in food-restricted rats. Neurosciences. 165, 1074-1086 (2010).
- Su, C., et al. AMPAkines target the nucleus accumbens to relieve postoperative pain. Anesthesiology. 125 (5), 1030-1043 (2016).
- Le, A. M., Lee, M., Su, C., Zou, A., Wang, J. AMPAkines have novel analgesic properties in rat models of persistent neuropathic and inflammatory pain. Anesthesiology. 121 (5), 1080-1090 (2014).
- Cooper, S. J. Anaesthetisation of prefrontal cortex and response to noxious stimulation. Nature. 254 (5499), 439-440 (1975).
- Blevins, J. E., Stanley, B. G., Reidelberger, R. D. DMSO as a vehicle for central injections: tests with feeding elicited by norepinephrine injected into the paraventricular nucleus. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 71, 277-282 (2002).
- Schmeichel, B. E., Herman, M. A., Roberto, M., Koob, G. F. Hypocretin Neurotransmission Within the Central Amygdala Mediates Escalated Cocaine Self-administration and Stress-Induced Reinstatement in Rats. Biological Psychiatry. 81, 606-615 (2017).
- Sun, Y., Liu, K., Martinez, E., Dale, J., Huang, D., Wang, J. AMPAkines and morphine provide complementary analgesia. Behavioural Brain Research. 334 (2017), 1-5 (2017).
