Intracerebroventricular behandling med resiniferatoxin og smertetest hos mus
Summary
Den forbigående receptor potentielle vanilloid type 1 (TRPV1) i supraspinal regionen er blevet foreslået at spille nogle roller i hjernefunktionen. Beskrevet her er en protokol for intracerebroventricular injektion af harpiksiiferatoxin for supraspinal TRPV1 desensibilisering i mus. Procedurer for nogle smerte test er også præsenteret.
Abstract
Den forbigående receptor potentielle vanilloid type 1 (TRPV1), en termofølsom kation kanal, er kendt for at udløse smerter i de perifere nerver. Ud over sin perifere funktion, dens engagement i hjernens funktioner er også blevet foreslået. Harpiksiniferatoxin (RTX), en ultrapotent TRPV1 agonist, har været kendt for at fremkalde langsigtet desensibilisering af TRPV1, og denne desensibilisering har været en alternativ metode til at undersøge den fysiologiske relevans af TRPV1-udtrykkende celler. Her beskriver vi en protokol for intracerebroventricular (i.c.v.) behandling med RTX hos mus. Procedurer er beskrevet for test nociception til perifer TRPV1 stimulation (RTX test) og mekanisk stimulation (hale tryktest) derefter følge. Selv om de nociceptive reaktioner fra mus, der var blevet administreret RTX i.c.v. var sammenlignelige med de kontrolgrupper, RTX-i.c.v.-administreret mus var ufølsomme over for den smertestillende virkning af acetaminophen, hvilket tyder på, at i.c.v. RTX behandling kan fremkalde supraspinal-selektiv TRPV1 desensibilisering. Denne musemodel kan bruges som et praktisk eksperimentelt system til at studere TRPV1’s rolle i hjernen/supraspinal funktion. Disse teknikker kan også anvendes på undersøgelser af andre stoffers centrale handlinger.
Introduction
Dyr modtager forskellige fysiske og kemiske stimuli fra deres miljø gennem sensorer på de perifere nerver. Den forbigående receptor potentielle vanilloid type 1 (TRPV1) er en af de termofølsomme, ikke-selektive kationkanaler, der fungerer somvarmesensorer 1,2, og aktivering og / eller graduering af TRPV1 er kendt for at være et vigtigt skridt for nociception i både normale og inflammatoriske sammenhænge3. Selv om det overordnede udtryk mønster er kontroversielt, udtryk for TRPV1 er også blevet foreslået i supraspinal regioner, der er involveret i forskellige hjerneaktiviteter (herunder nociception4, termoregulering5, angst6, opmærksomhed underskud hyperaktivitet lidelse7, og epilepsi8). Desuden er det for nylig blevet foreslået, at acetaminophen, en udbredt smertestillende, formidler aktivering af centrale TRPV1 at fremkalde sin smertestillende virkning9,10.
Administration af overskydende TRPV1 agonist herunder capsaicin og harpiksiniferatoxin (RTX) til dyr fører til død TRPV1-positive neuroner og langvarig desensibilisering til TRPV1 agonister11,12. Kombineret med den lokale anvendelse (intrathecal13,14, intracisternal15,16,,17, og intraganglional18),denne kemiske ablation tilgang har givet en alternativ måde at undersøge de fysiologiske funktioner TRPV1. Vi har for nylig rapporteret, at intracerebroventricular (i.c.v.) injektion af RTX hæmmer den smertestillende virkning af acetaminophen i mus, hvilket tyder på supraspinal-selektiv TRPV1 desensibilisering19. I dette manuskript præsenterer vi den præcise protokol for i.c.v. injektion og efterfølgende smertetest.
Direkte injektion af lægemidler i hjertekamrene i hjernen gør det muligt at studere deres centrale virkninger, mens minimalisering eventuelle perifere virkninger. Den i.c.v. injektion procedure præsenteret her er en ændring af den metode, der indberettes af Haley og McCormick20. Denne metode er enkel involverer indsættelse af en injektion nål i laterale ventrikler gennem koronale sutur og kræver ikke noget særligt udstyr eller kirurgiske procedurer for cannulation.
Perifer lokal anvendelse af TRPV1 agonister fremkalder en brændende smerte fornemmelse og neurogen inflammation. Mus, der er systemisk behandlet med RTX, og TRPV1-KO mus, er ufølsomme over for denne stimulation13. Vi har udført intraplantar injektion af RTX (RTX test) for at bekræfte bevarelsen af perifere TRPV1 i RTX-i.c.v. Mus. Denne metode er en ændring af den konventionelle formalin test21.
Det er blevet rapporteret, at mus systemisk behandlet med RTX og TRPV1-KO mus viser en normal tærskel til mekaniske stimuli11,13,22. Her præsenterer vi en procedure for haletryktest til test af ændringer i acetaminophens smertestillende virkning.
Alle disse procedurer er ortodokse og alsidige, og kan anvendes til undersøgelser af andre lægemidler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det mest kritiske skridt i disse eksperimenter er succesen af i.c.v. injektion. Den i.c.v. injektion teknik, der anvendes her er ganske enkel, men kræver nogle praksis. Før forsøg anbefales praksis med farvestoffer (f.eks. 0,5 % trypanblå i saltvand). Hvis injektionen udføres korrekt, skal der være et nålemærke på koronalsuturen, og det injicerede farvestof skal være til stede i den kontralaterale ventrikel og den tredje ventrikel. Desuden bør tvungen indsættelse undgås under injektionen. Hvis nålespidsen e…
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. Neuroscience. 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. Neuroscience. 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).
