Intracerebroventriculaire behandeling met resiniferatoxine en pijntests bij muizen
Summary
De voorbijgaande receptor potentieel vanilloid type 1 (TRPV1) in de supraspinale regio is voorgesteld om een aantal rollen te spelen in de hersenfunctie. Hier beschreven is een protocol voor intracerebroventriculaire injectie van harsatoxine voor supraspinale TRPV1 desensibilisatie bij muizen. Procedures voor sommige pijntests worden ook gepresenteerd.
Abstract
De voorbijgaande receptor potentieel vanilloid type 1 (TRPV1), een thermogevoelig kation kanaal, is bekend dat pijn in de perifere zenuwen trigger. Naast de perifere functie, zijn betrokkenheid bij hersenfuncties is ook gesuggereerd. Resiniferatoxine (RTX), een ultrapotente TRPV1 agonist, is bekend dat langdurige desensibilisatie van TRPV1 induceren, en deze desensibilisatie is een alternatieve aanpak geweest voor het onderzoeken van de fysiologische relevantie van TRPV1-uitdrukkende cellen. Hier beschrijven we een protocol voor intracerebroventriculaire (i.c.v.) behandeling met RTX in muizen. Procedures worden beschreven voor het testen van nociception aan perifere TRPV1 stimulatie (RTX test) en mechanische stimulatie (staart druk test) dan volgen. Hoewel de nociceptieve reacties van muizen die RTX i.c.v. toegediend waren vergelijkbaar waren met die van de controlegroepen, waren RTX-i.c.v.-toegediende muizen ongevoelig voor het pijnstillende effect van paracetamol, wat suggereert dat i.c.v. RTX-behandeling supraspinale selectieve TRPV1-desensibilisatie kan veroorzaken. Dit muismodel kan worden gebruikt als een handig experimenteel systeem voor het bestuderen van de rol van TRPV1 in de hersenen / supraspinale functie. Deze technieken kunnen ook worden toegepast op studies van de centrale acties van andere geneesmiddelen.
Introduction
Dieren krijgen verschillende fysieke en chemische stimuli uit hun omgeving via sensoren op de perifere zenuwen. De voorbijgaande receptor potentieel vanilloid type 1 (TRPV1) is een van de thermogevoelige, niet-reflecterende kanalen die fungeren als warmtesensoren1,2, en activering en / of modulatie van TRPV1 staat bekend als een belangrijke stap voor nociception in zowel normale als inflammatoire contexten3. Hoewel het algemene expressiepatroon controversieel is, is ook de expressie van TRPV1 voorgesteld in suprachirurgische regio’s, waarbij het betrokken is bij verschillende hersenactiviteiten (waaronder nociception4, thermoregulatie5, angst6, attention deficit hyperactivity disorder7en epilepsie8). Bovendien is onlangs gesuggereerd dat paracetamol, een veelgebruikte pijnstiller, bemiddelt de activering van centrale TRPV1 om zijn pijnstillende werking9,10uit te lokken .
Toediening van overtollige TRPV1 agonist met inbegrip van capsaïcine en harsiferatoxine (RTX) aan dieren leidt tot de dood van TRPV1-positieve neuronen en langdurige desensibilisatie van TRPV1 agonisten11,12. In combinatie met de lokale toepassing (intrathecal13,14, intracisternal15,16,17, en intraganglional18)heeft deze chemische ablatiebenadering een alternatieve manier geboden om de fysiologische functies van TRPV1 te onderzoeken. We hebben onlangs gemeld dat intracerebroventriculaire (i.c.v.) injectie van RTX het pijnstillende effect van paracetamol bij muizen remt, wat suggereert supraspinal-selectieve TRPV1 desensibilisatie19. In dit manuscript presenteren we het precieze protocol voor i.c.v. injectie en daaropvolgende pijntests.
Directe injectie van drugs in de ventrikels van de hersenen maakt het mogelijk om hun centrale effecten te bestuderen terwijl het minimaliseren van eventuele perifere effecten. De i.c.v. injectieprocedure die hier wordt gepresenteerd is een wijziging van de methode die door Haley en McCormick20wordt gerapporteerd. Deze methode is eenvoudig met het inbrengen van een injectienaald in de laterale ventrikels door de coronale hechting en vereist geen speciale apparatuur of chirurgische ingrepen voor cannulation.
Perifere lokale toepassing van TRPV1 agonisten roept een brandend pijngevoel en neurogene ontsteking op. Muizen die systemisch worden behandeld met RTX en TRPV1-KO muizen, zijn ongevoelig voor deze stimulatie13. We hebben intraplantar injectie van RTX (RTX test) uitgevoerd om het behoud van de perifere TRPV1 in RTX-i.c.v. te bevestigen. Muizen. Deze methode is een wijziging van de conventionele formaline test21.
Er is gemeld dat muizen systemisch behandeld met RTX en TRPV1-KO muizen een normale drempel tonen voor mechanische stimuli11,13,22. Hier presenteren we een procedure voor de staartdruktest voor het testen van veranderingen in het pijnstillende effect van paracetamol.
Al deze procedures zijn orthodox en veelzijdig, en kan worden toegepast op studies van andere drugs.
Protocol
Representative Results
Discussion
De meest kritische stap in deze experimenten is het succes van de i.c.v. injectie. De i.c.v. injectietechniek die hier wordt gebruikt is vrij eenvoudig maar vereist wat oefening. Voorafgaand aan experimenten wordt de praktijk met kleurstoffen (bijvoorbeeld 0,5% trypanblauw in zoutoplossing) aanbevolen. Als de injectie correct wordt uitgevoerd, moet een naaldteken zichtbaar zijn op de coronale hechting en moet de geïnjecteerde kleurstof aanwezig zijn in de contralaterale ventrikel en de derde ventrikel. Bovendien moet he…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Geen.
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).
