Intrakraniell farmakoterapi och smärta analyser hos gnagare

Summary

Här presenterar vi ett protokoll för att utföra intrakraniell farmakologiska experiment följt av smärta beteende analyser hos gnagare. Detta protokoll tillåter forskare att leverera molekylära och cellulära mål i hjärnan, för farmakologiska agenter i behandling av smärta.

Abstract

Smärta är en salient sensorisk upplevelse med affektiva och kognitiva dimensioner. Centrala mekanismer för smärta kvarstår dock dåligt förstådd, hindrar utvecklingen av effektiva therapeutics. Intrakraniell farmakologi presenterar ett viktigt verktyg för att förstå de molekylära och cellulära mekanismerna av smärta i hjärnan, samt för nya behandlingar. Här presenterar vi ett protokoll som integrerar intrakraniell farmakologi med smärta beteende tester. Specifikt visar vi hur man ingjuta smärtstillande läkemedel i en Välj hjärnregionen, som kan ansvara för smärta modulering. Dessutom för att bestämma effekten av läkemedelskandidaten i det centrala nervsystemet, utförs smärta analyser efter intrakraniell behandling. Våra resultat visar att intrakraniella administrering av smärtstillande läkemedel i en riktad region kan ge lindring av smärta hos gnagare. Således visar våra protokoll framgångsrikt att intrakraniella farmakologi, kombinerat med smärta beteende testning, kan vara ett kraftfullt verktyg för studier av smärta mekanismer i hjärnan.

Introduction

Centrala nervsystemet är känd för att spela en nyckelroll i smärtreglering. Till exempel har glutamat signalering i hjärnan en reglerande funktion i samband med smärta^1,2. Därför finns det ett behov av att studera cellulära och molekylära signalvägar i hjärnan med avseende på smärta. Dessutom finns det ett behov att förstå om molekylära mål i delar av hjärnan kan modifieras för att behandla smärta. Aktuella studier av smärta i hjärnan är beroende av in vitro- studier av elektrofysiologi i kombination med systemisk (intraperitoneal) leverans av farmakologiska medel. In vitro studier har uppenbara brister i avslöjande i vivo smärta mekanismer. Under tiden, systemiska läkemedel inte avgränsa de exakta cellulära mål. In vivo intrakraniell injektioner av kemiska och biologiska agens har blivit ett kraftfullt verktyg att studera neurologiska och molekylära vägar i hjärnan. Under de senaste åren har andra fält används i vivo intrakraniell injektioner för att framgångsrikt studera missbruk och belöna beteenden och krets vägar i gnagare^3,4. Dock i samband med smärta saknas användning av in-vivo intrakraniell farmakologi.

Intrakraniell injektioner möjliggör exakt injektion av ett läkemedel i ett visst område i hjärnan. Dessutom kan specifika vägar och receptorer riktas mycket selektiv droger. Kombinationen av en intrakraniell leveranssystem med precision droger gör det möjligt för oss att rikta molekylära och cellulära mål för smärta. Efter intrakraniell leverans av dessa läkemedel, kan forskarna följa de omedelbara effekterna i beteendet hos gnagare. Från väl genomförda experiment, kan gnagare beteenden kopplas samman med farmakologi.

I detta protokoll brukade vi exemplet av AMPAkine infusion i prefrontala cortex (PFC) visar mekanismen av kortikala glutamat signalering i smärtreglering. Ampakiner är syntetiska ämnen som är kända Allosteriska modulatorer. De har visat förmåga att lindra akut och kronisk smärta hos djur modeller^5,6. Tidigare studier tyder på att de sannolika webbplatser verkningsmekanism Ampakiner i hjärnan^5,6. PFC är en region i hjärnan som uppvisar uppifrån kontroll till subkortikala områdena att reglera humör och beteende. Några av dessa utdata prognoser har visat sig vara avgörande i smärta förordning^1,2,7. Mer specifikt har glutamat signalering i PFC visat att reglera smärta. Således valdes PFC som riktade hjärnområde för studiet av Ampakiner i smärta staterna.

Protocol

Alla förfaranden i denna studie godkändes av New York University skola av medicin institutionella djur vård och användning kommittén (IACUC) som överensstämmer med National Institute of Health (NIH) Guide för skötsel och användning av försöksdjur. 1. stereotaxic kanyl Implantation Använd 10-12 vecka gamla manliga Sprague-Dawley-råttor. Som tidigare beskrivits, söva djur med 1,5-2% isofluran1,3,</…

Representative Results

Som ett exempel infunderas vi en AMPAkine i PFC via kanyler (figur 1). Vi infunderas också morfin systemiskt för att bedöma de analgetiska synergieffekter mellan Ampakiner och morfin. Dessa resultat visar att Ampakiner och morfin har en additiv analgetisk effekt. Det visar också att intrakraniella injektioner har kraften att upptäcka, åtminstone delvis, en mekanism för drogen aktiveringen inom ramen av smärta. <p class="jove_content" fo:keep-toget…

Discussion

I denna studie har vi visat att intrakraniella farmakologi är ett kraftfullt verktyg att studera mekanismer för smärta och har potential som ett terapeutiskt leveranssystem. I våra protokoll, vi levererat Ampakiner direkt i PFC och fann att genom att förbättra glutamat signalering i PFC, Ampakiner som smärtlindring. Vi kunde påvisa detta genom användning av intrakraniell injektioner kombinerat med intraperitoneal injektioner, med efterföljande smärta-analyser. Baserat på bevis av smärtstillande effekter, nä…

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