Intracerebroventrikulær behandling med harpiksiferatoxin og smertetester hos mus
Summary
Den forbigående reseptoren potensielle vanilloid type 1 (TRPV1) i supraspinal regionen har blitt foreslått å spille noen roller i hjernefunksjonen. Beskrevet her er en protokoll for intracerebroventrikulær injeksjon av harpiksiferatoxin for supraspinal TRPV1 desensibilisering hos mus. Prosedyrer for noen smertetester presenteres også.
Abstract
Den forbigående reseptoren potensielle vanilloid type 1 (TRPV1), en termosensitiv kation kanal, er kjent for å utløse smerter i perifere nerver. I tillegg til sin perifere funksjon har dets engasjement i hjernefunksjoner også blitt foreslått. Harpiksiferatoxin (RTX), en ultrapotent TRPV1 agonist, har vært kjent for å indusere langsiktig desensibilisering av TRPV1, og denne desensibiliseringen har vært en alternativ tilnærming for å undersøke den fysiologiske relevansen av TRPV1-uttrykkende celler. Her beskriver vi en protokoll for intracerebroventrikulær (i.c.v.) behandling med RTX hos mus. Prosedyrer er beskrevet for testing av nociception til perifer TRPV1 stimulering (RTX test) og mekanisk stimulering (haletrykktest) deretter følge. Selv om de nociceptive responsene til mus som hadde blitt administrert RTX i.c.v. var sammenlignbare med de av kontrollgruppene, var RTX-i.c.v.-administrerte mus ufølsomme for den smertestillende effekten av paracetamol, noe som tyder på at RTX-behandling kan indusere suppinrasal-selektiv TRPV1 desensibilisering. Denne musemodellen kan brukes som et praktisk eksperimentelt system for å studere rollen som TRPV1 i hjernen / supraspinalfunksjonen. Disse teknikkene kan også brukes på studier av andre legemidlers sentrale handlinger.
Introduction
Dyr får ulike fysiske og kjemiske stimuli fra sitt miljø gjennom sensorer på perifere nerver. Den forbigående reseptoren potensielle vanilloid type 1 (TRPV1) er en av de termosensitive, ikke-selektive kationkanaler som fungerer somvarmesensorer 1,,2,og aktivering og / eller modulering av TRPV1 er kjent for å være et viktig skritt for nociception i både normale og inflammatoriske sammenhenger3. Selv om det generelle uttrykksmønsteret er kontroversielt, har uttrykk for TRPV1 også blitt foreslått i supraspinalregioner, som er involvert i ulike hjerneaktiviteter (inkludert nociception4,termoregulering5,angst6,oppmerksomhetssvikt hyperaktivitetsforstyrrelse7og epilepsi8). Videre har det nylig blitt foreslått at paracetamol, et mye brukt smertestillende middel, formidler aktiveringen av sentrale TRPV1 for å fremkalle sin smertestillende virkning9,10.
Administrasjon av overflødig TRPV1 agonist inkludert capsaicin og harpiksiferatoxin (RTX) til dyr fører til død av TRPV1-positive nevroner og langvarig desensibilisering til TRPV1 agonister11,12. Kombinert med lokal applikasjon (intratekal13,14, intraisternal15,,16,,17og intraganglional18),har denne kjemiske ablasjontilnærmingen gitt en alternativ måte å undersøke de fysiologiske funksjonene til TRPV1. Vi har nylig rapportert at intracerebroventrikulær (i.c.v.) injeksjon av RTX hemmer den smertestillende effekten av paracetamol hos mus, noe som tyder på supraspinal-selektiv TRPV1 desensibilisering19. I dette manuskriptet presenterer vi den nøyaktige protokollen for i.c.v. injeksjon og påfølgende smertetester.
Direkte injeksjon av legemidler i hjernens ventrikkler gjør det mulig å studere sine sentrale effekter samtidig som de minimaliserer perifere effekter. I.c.v. injeksjon prosedyren presentert her er en endring av metoden rapportert av Haley og McCormick20. Denne metoden er enkel å involvere innsetting av en injeksjonsnål i laterale ventriklene gjennom koronal sutur og krever ikke noe spesielt utstyr eller kirurgiske prosedyrer for hermetikk.
Perifer lokal bruk av TRPV1 agonister fremkaller en brennende smertefølelse og nevrogen betennelse. Mus som behandles systemisk med RTX, og TRPV1-KO-mus, er ufølsomme for dennestimuleringen 13. Vi har utført intraplantarinjeksjon av RTX (RTX-test) for å bekrefte bevaring av perifer TRPV1 i RTX-i.c.v. mus. Denne metoden er en modifikasjon av den konvensjonelle formalin test21.
Det har blitt rapportert at mus systemisk behandlet med RTX og TRPV1-KO mus viser en normal terskel for mekaniske stimuli11,,13,,22. Her presenterer vi en prosedyre for haletrykktesten for testing av endringer i den smertestillende effekten av paracetamol.
Alle disse prosedyrene er ortodokse og allsidige, og kan brukes på studier av andre stoffer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det mest kritiske trinnet i disse eksperimentene er suksessen til i.c.v. injeksjon. I.c.v. injeksjon teknikk som brukes her er ganske enkel, men krever litt praksis. Før eksperimenter anbefales trening med fargestoffer (f.eks. 0,5 % trypan blå i saltvann). Hvis injeksjonen utføres riktig, bør et nålemerke være tydelig på koronarsuturen og det injiserte fargestoffet skal være tilstede i den kontralaterale ventrikkelen og den tredje ventrikkelen. Videre bør tvangsinnsetting unngås under injeksjon. Hvis nålespiss…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ingen.
Materials
| Resiniferatoxin | LKT Laboratories | R1774 | used for s.c./i.c.v. pretreatments and the RTX test |
| Acetaminophen | IWAKI SEIYAKU | gifted from IWAKI SEIYAKU | |
| Pentobarbital sodium salt | Tokyo Chemical Industry | P0776 | used for anesthesia |
| Ethanol (99.5) | Wako Pure Chemical Industries | 057-00456 | used for dissolving RTX |
| Polyoxyethylene(20) Sorbitan Monooleate | Wako Pure Chemical Industries | 161-21621 | used for dissolving RTX |
| 25 mL microsyringe | Hamilton | 1702LT | used for i.c.v. injection |
| 100 mL microsyringe | Hamilton | 1710LT | used for intraplantar injection |
| 26-gauge disposable needle | TERUMO | NN-2613S | used for i.c.v. injection |
| 30-gauge disposable needle | NIPRO | 01134 | used for intraplantar injection |
| Pressure meter | Ugo Basile | Analgesy-Meter Type 7200 | used for tail pressure test |
References
- Cavanaugh, D. J., Chesler, A. T., Braz, J. M., Shah, N. M., Julius, D., Basbaum, A. I. Restriction of transient receptor potential vanilloid-1 to the peptidergic subset of primary afferent neurons follows its developmental downregulation in nonpeptidergic neurons. J Neurosci. 31 (28), 10119-10127 (2011).
- Caterina, M. J., Schumacher, M. A., Tominaga, M., Rosen, T. A., Levine, J. D., Julius, D. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature. 389 (6653), 816-824 (1997).
- Caterina, M. J., et al. Impaired nociception and pain sensation in mice lacking the capsaicin receptor. Science. 288 (5464), 306-313 (2000).
- Starowicz, K., et al. Tonic endovanilloid facilitation of glutamate release in brainstem descending antinociceptive pathways. The Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience. 27 (50), 13739-13749 (2007).
- Gavva, N. R., et al. The vanilloid receptor TRPV1 is tonically activated in vivo and involved in body temperature regulation. The Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience. 27 (13), 3366-3374 (2007).
- Marsch, R., et al. Reduced anxiety, conditioned fear, and hippocampal long-term potentiation in transient receptor potential vanilloid type 1 receptor-deficient mice. Journal of Neuroscience. 27 (4), 832-839 (2007).
- Tzavara, E. T., et al. Endocannabinoids activate transient receptor potential vanilloid 1 receptors to reduce hyperdopaminergia-related hyperactivity: Therapeutic implications. Biological Psychiatry. 59 (6), 508-515 (2006).
- Nazıroğlu, M., Övey, &. #. 3. 0. 4. ;. S. Involvement of apoptosis and calcium accumulation through TRPV1 channels in neurobiology of epilepsy. 신경과학. 293, 55-66 (2015).
- Mallet, C., et al. TRPV1 in brain is involved in acetaminophen-induced antinociception. PloS one. 5 (9), 1-11 (2010).
- Barrière, D. A., et al. Fatty acid amide hydrolase-dependent generation of antinociceptive drug metabolites acting on TRPV1 in the brain. PloS one. 8 (8), e70690 (2013).
- Jancsó, G., Kiraly, E., Jancsó-Gábor, A. Pharmacologically induced selective degeneration of chemosensitive primary sensory neurones. Nature. 270 (5639), 741-743 (1977).
- Szallasi, A., Blumberg, P. M. Vanilloid receptor loss in rat sensory ganglia associated with long term desensitization to resiniferatoxin. Neuroscience Letters. 140 (1), 51-54 (1992).
- Cavanaugh, D. J., et al. Distinct subsets of unmyelinated primary sensory fibers mediate behavioral responses to noxious thermal and mechanical stimuli. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (22), 9075-9080 (2009).
- Jeffry, J. A., Yu, S. Q., Sikand, P., Parihar, A., Evans, M. S., Premkumar, L. S. Selective targeting of TRPV1 expressing sensory nerve terminals in the spinal cord for long lasting analgesia. PLoS ONE. 4 (9), e7021 (2009).
- Jancsó, G. Intracisternal capsaicin: selective degeneration of chemosensitive primary sensory afferents in the adult rat. Neuroscience letters. 27 (1), 41-45 (1981).
- Gamse, R., Saria, A., Lundberg, J. M., Theodorsson-Norheim, E. Behavioral and neurochemical changes after intracisternal capsaicin treatment of the guinea pig. Neuroscience Letters. 64 (3), 287-292 (1986).
- Neubert, J. K., et al. Characterization of mouse orofacial pain and the effects of lesioning TRPV1-expressing neurons on operant behavior. Molecular pain. 4, 43 (2008).
- Karai, L., et al. Deletion of vanilloid receptor 1-expressing primary afferent neurons for pain control. The Journal of clinical investigation. 113 (9), 1344-1352 (2004).
- Fukushima, A., Mamada, K., Iimura, A., Ono, H. Supraspinal-selective TRPV1 desensitization induced by intracerebroventricular treatment with resiniferatoxin. Scientific reports. 7 (1), 12452 (2017).
- Haley, T. J., McCormick, W. G. Pharmacological effects produced by intracerebral injection of drugs in the conscious mouse. British journal of pharmacology and chemotherapy. 12 (1), 12-15 (1957).
- Tjølsen, A., Berge, O. G., Hunskaar, S., Rosland, J. H., Hole, K. The formalin test: an evaluation of the method. Pain. 51 (1), 5-17 (1992).
- Ohsawa, M., Miyabe, Y., Katsu, H., Yamamoto, S., Ono, H. Identification of the sensory nerve fiber responsible for lysophosphatidic acid-induced allodynia in mice. 신경과학. 247, 65-74 (2013).
- Tanabe, M., Tokuda, Y., Takasu, K., Ono, K., Honda, M., Ono, H. The synthetic TRH analogue taltirelin exerts modality-specific antinociceptive effects via distinct descending monoaminergic systems. British journal of pharmacology. 150 (4), 403-414 (2007).
- Ono, H., et al. Reduction in sympathetic nerve activity as a possible mechanism for the hypothermic effect of oseltamivir, an anti-influenza virus drug, in normal mice. Basic & clinical pharmacology & toxicology. 113 (1), 25-30 (2013).
- Kauer, J. A., Gibson, H. E. Hot flash: TRPV channels in the brain. Trends in neurosciences. 32 (4), 215-224 (2009).
