Intracerebroventricular behandling med resiniferatoxin och smärtprov hos möss
Summary
Den transienta receptorn potentiella vanilloid typ 1 (TRPV1) i regionen supraspinal har föreslagits att spela några roller i hjärnans funktion. Beskrivs här är ett protokoll för intracerebroventricular injektion av resiniferatoxin för supraspinal TRPV1 desensibilisering hos möss. Förfaranden för vissa smärttester presenteras också.
Abstract
Den transienta receptorn potentiella vanilloid typ 1 (TRPV1), en termokänslig katjonkanal, är känd för att utlösa smärta i de perifera nerverna. Förutom dess perifera funktion, dess engagemang i hjärnans funktioner har också föreslagits. Resiniferatoxin (RTX), en ultrapotent TRPV1-agonist, har varit känt för att inducera långvarig desensibilisering av TRPV1, och denna desensibilisering har varit en alternativ metod för att undersöka den fysiologiska relevansen av TRPV1-uttrycker celler. Här beskriver vi ett protokoll för intracerebroventricular (i.c.v.) behandling med RTX i möss. Procedurer beskrivs för testning nociception till perifera TRPV1 stimulering (RTX test) och mekanisk stimulering (svans tryck test) sedan följa. Även om de nociceptiva svaren från möss som hade administrerats RTX i.c.v. var jämförbara med de som kontrollgrupperna, RTX-i.c.v.-administrerade möss var okänsliga för den smärtstillande effekten av paracetamol, vilket tyder på att i.c.v. RTX behandling kan framkalla supraspinal-selektiv TRPV1 desensibilisering. Denna musmodell kan användas som ett bekvämt experimentellt system för att studera TRPV1s roll i hjärnans/supraspinalfunktionens funktion. Dessa tekniker kan också tillämpas på studier av andra drogers centrala åtgärder.
Introduction
Djur får olika fysiska och kemiska stimuli från sin omgivning genom sensorer på de perifera nerverna. Den transienta receptorn potentiella vanilloid typ 1 (TRPV1) är en av de termosensiösa, icke-selectiv katjonkanaler som fungerar somvärmesensorer 1,2 , ochaktiveringoch/eller modulering av TRPV1 är känt för att vara ett viktigt steg för nociception i både normala och inflammatoriska sammanhang3. Även om det övergripande uttrycket mönstret är kontroversiellt, har uttryck för TRPV1 också föreslagits i supraspinal regioner, att vara involverad i olika hjärnaktiviteter (inklusive nociception4, termoreglering5, ångest6, attention deficit hyperactivity disorder7, och epilepsi8). Dessutom har det nyligen föreslagits att paracetamol, en allmänt använd smärtstillande medel, förmedlar aktivering av centrala TRPV1 att framkalla dess smärtstillande åtgärder9,10.
Administrering av överskott TRPV1 agonist inklusive capsaicin och resiniferatoxin (RTX) till djur leder till döden av TRPV1-positiva nervceller och långvarig desensibilisering till TRPV1-agonister11,12. Kombinerat med den lokala applikationen (intratekal13,14, intracisternal15,16,17, och intraganglional18), har denna kemiska ablationsmetod gett ett alternativt sätt att undersöka de fysiologiska funktionerna hos TRPV1. Vi har nyligen rapporterat att intracerebroventricular (i.c.v.) injektion av RTX hämmar den smärtstillande effekten av paracetamol hos möss, vilket tyder på supraspinal-selektiv TRPV1 desensibilisering19. I detta manuskript presenterar vi det exakta protokollet för i.c.v. injektion och efterföljande smärttester.
Direkt injektion av läkemedel i hjärnans ventriklar gör det möjligt att studera deras centrala effekter samtidigt som de minimaliserar eventuella perifera effekter. Den i.c.v. injektion förfarande som presenteras här är en modifiering av den metod som rapporterats av Haley och McCormick20. Denna metod är enkel som innebär införande av en injektionsnål i de laterala ventriklarna genom koronasuturen och kräver inte någon speciell utrustning eller kirurgiska ingrepp för kanylering.
Perifera lokala tillämpningen av TRPV1 agonister framkallar en brännande smärta sensation och neurogena inflammation. Möss som är systembehandlade med RTX, och TRPV1-KO-möss, är okänsliga för denna stimulering13. Vi har utfört intraplantar injektion av RTX (RTX test) för att bekräfta bevarandet av perifera TRPV1 i RTX-i.c.v. Möss. Denna metod är en modifiering av det konventionella formalintestet21.
Det har rapporterats att möss som behandlas systemiskt med RTX och TRPV1-KO-möss uppvisar en normal tröskel till mekaniska stimuli11,13,22. Här presenterar vi ett förfarande för svansen trycktest för provning av förändringar i den smärtstillande effekten av paracetamol.
Alla dessa förfaranden är ortodoxa och mångsidiga, och kan tillämpas på studier av andra läkemedel.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det mest kritiska steget i dessa experiment är framgången för i.c.v. injektionen. Den i.c.v. injektionsteknik som används här är ganska enkel men kräver lite övning. Före experiment rekommenderas övning med färgämnen (t.ex. 0,5 % trypanblå i saltlösning). Om injektionen utförs korrekt ska ett nålmärke vara uppenbart på koronasuturen och det injicerade färgämnet ska finnas i kontralateralkammaren och den tredje ventrikeln. Dessutom bör tvångsinföring undvikas under injektionen. Om nålspetsen är ko…
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).
