Name: intracranial pharmacotherapy and pain assays in rodents
Uploaded: 2019-04-09T12:30:00
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这项工作得到了国家普通医学科学研究所 (GM102691, GM1115384)、国家神经疾病和中风研究所 (NS100065) (美国马里兰州贝塞斯达) 和纽约大学系麻醉研究基金的支持。麻醉学 (纽约州, 美国纽约)。

这项研究中的所有程序都得到了纽约大学医学院机构动物护理和使用委员会 (IACUC) 的批准, 认为这符合国家卫生研究所 (NIH) 《实验动物护理和使用指南》。
1. 立体定向插管植入术
<ol><li>使用10-12 大雄性 Sprague-Dawley 大鼠。</li>
	<li>如前所述, 用1.5-2% 异氟醚1,3,5麻醉动物。一旦动物变得没有反应, 以尖锐的钳?...

<ol>
	<li>Lee, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+corticostriatal+circuitry+relieves+chronic+neuropathic+pain.">Activation of corticostriatal circuitry relieves chronic neuropathic pain.</a> The Journal of Neuroscience. 35 (13), 5247-5259 (2015).</li><li>Martinez, E., Lin, H. H., Zhou, H., Dale, J., Liu, K., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corticostriatal+Regulation+of+Acute+Pain.">Corticostriatal Regulation of Acute Pain.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 11, 146 (2017).</li><li>Goffer, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium-permeable+AMPA+receptors+in+the+nucleus+accumbens+regulate+depression-like+behaviors+in+the+chronic+neuropathic+pain+state.">Calcium-permeable AMPA receptors in the nucleus accumbens regulate depression-like behaviors in the chronic neuropathic pain state.</a> The Journal of Neuroscience. 33 (48), 19034-19044 (2013).</li><li>Carr, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMPA+receptor+subunit+GluR1+downstream+of+D-1+dopamine+receptor+stimulation+in+nucleus+accumbens+shell+mediates+increased+drug+reward+magnitude+in+food-restricted+rats.">AMPA receptor subunit GluR1 downstream of D-1 dopamine receptor stimulation in nucleus accumbens shell mediates increased drug reward magnitude in food-restricted rats.</a> Neuroscience. 165, 1074-1086 (2010).</li><li>Su, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMPAkines+target+the+nucleus+accumbens+to+relieve+postoperative+pain.">AMPAkines target the nucleus accumbens to relieve postoperative pain.</a> Anesthesiology. 125 (5), 1030-1043 (2016).</li><li>Le, A. M., Lee, M., Su, C., Zou, A., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMPAkines+have+novel+analgesic+properties+in+rat+models+of+persistent+neuropathic+and+inflammatory+pain.">AMPAkines have novel analgesic properties in rat models of persistent neuropathic and inflammatory pain.</a> Anesthesiology. 121 (5), 1080-1090 (2014).</li><li>Cooper, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaesthetisation+of+prefrontal+cortex+and+response+to+noxious+stimulation.">Anaesthetisation of prefrontal cortex and response to noxious stimulation.</a> Nature. 254 (5499), 439-440 (1975).</li><li>Blevins, J. E., Stanley, B. G., Reidelberger, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DMSO+as+a+vehicle+for+central+injections:+tests+with+feeding+elicited+by+norepinephrine+injected+into+the+paraventricular+nucleus.">DMSO as a vehicle for central injections: tests with feeding elicited by norepinephrine injected into the paraventricular nucleus.</a> Pharmacology Biochemistry and Behavior. 71, 277-282 (2002).</li><li>Schmeichel, B. E., Herman, M. A., Roberto, M., Koob, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypocretin+Neurotransmission+Within+the+Central+Amygdala+Mediates+Escalated+Cocaine+Self-administration+and+Stress-Induced+Reinstatement+in+Rats.">Hypocretin Neurotransmission Within the Central Amygdala Mediates Escalated Cocaine Self-administration and Stress-Induced Reinstatement in Rats.</a> Biological Psychiatry. 81, 606-615 (2017).</li><li>Sun, Y., Liu, K., Martinez, E., Dale, J., Huang, D., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMPAkines+and+morphine+provide+complementary+analgesia.">AMPAkines and morphine provide complementary analgesia.</a> Behavioural Brain Research. 334 (2017), 1-5 (2017).</li></ol>

在这项研究中, 我们已经证明, 颅内药理学是一个强大的工具, 研究疼痛机制, 并具有作为治疗传递系统的潜力。在我们的协议中, 我们将 AMPAkines 直接送入 PFC, 发现通过增强 PFC 中的谷氨酸信号, AMPAkines 提供了止痛。我们能够通过使用颅内注射结合腹腔注射, 并随后进行疼痛检测来证明这一点。根据止痛效果的证据, 当 Ampakine 被送到 PFC 时, 目前的研究表明, PFC 可能是 Ampakine 的目标。这是颅内药理入?...

据悉, 中枢神经系统在疼痛调节中发挥着关键作用。例如, 大脑中的谷氨酸信号在疼痛1,2的背景下具有调节作用。因此, 有必要研究大脑中有关疼痛的细胞和分子信号通路。此外, 还需要了解特定大脑区域的分子目标是否可以修改以治疗疼痛。目前对大脑疼痛的研究依赖于电生理的体外研究与全身 (腹腔) 药理药物的传递相结合。体外研究在揭示体内疼痛机制方面存在明显缺陷。同时, 系统药物输送并不能描述确切的细胞目标。体内化学和生物制剂的体内注射已成为研究大脑中神经和分子通路的有力工具。近年来, 其他领域已在体内颅内注射成功地研究成瘾和奖励行为和电路路径在啮齿类动物3,4。然而, 在疼痛的情况下,缺乏使用体内颅内药理学。
颅内注射可以精确地将药物注射到大脑的特定区域。此外, 特定的途径和受体可以使用高选择性药物的目标。颅内运载系统与精确药物的结合使我们能够瞄准分子和细胞的疼痛目标。这些药物在颅内分娩后, 研究人员可以观察到啮齿类动物行为的直接影响。从很好的实验中, 啮齿类动物的行为可以与药理学联系起来。
在这个协议中, 我们使用了在前额叶皮层 (PFC) 的 ampakine 输注的例子, 以证明皮质谷氨酸信号在疼痛调节的机制。Ampakine 是已知的合金调节剂的合成化合物。他们已经显示出在动物模型 5,6的能力来缓解急性和慢性疼痛。此前的研究表明, ampakine 的可能作用部位在大脑5,6。PFC 是大脑中的一个区域, 它表现出自上而下的控制, 以调节情绪和行为。其中一些产出预测已被证明是疼痛调节1、2、7的关键。更具体地说, 在 PFC 中谷氨酸信号已被证明可以调节疼痛。因此, PFC 被选定为目标脑区, 用于研究疼痛状态下的 Ampakine。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sterotaxic Cannula</td>
			<td>PlasticsOne</td>
			<td>8I26GA8MMKIT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Syringe</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>8440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AMPAkine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C-271</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D4540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hargreaves Apparatus</td>
			<td>Ugo Basile</td>
			<td>37370</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male Sprague-Dawley rats</td>
			<td>Taconic Farms</td>
			<td>NTac:SD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Surgical gloves</td>
			<td>Dynarex</td>
			<td>6535</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

intracranial pharmacotherapy and pain assays in rodents

疼痛是一种突出的感官体验, 具有情感和认知维度。然而, 对疼痛的核心机制仍然了解甚少, 阻碍了有效疗法的发展。颅内药理学是了解大脑疼痛的分子和细胞机制以及新治疗方法的重要工具。在这里, 我们提出了一个协议, 结合颅内药理学疼痛行为测试。具体而言, 我们展示了如何将镇痛药物注入到一个特定的大脑区域, 这可能是造成疼痛调节的原因。此外, 为了确定候选药物在中枢神经系统中的作用, 颅内治疗后进行疼痛检测。我们的研究结果表明, 颅内给药的镇痛药在目标区域可以提供缓解啮齿类动物的疼痛。因此, 我们的协议成功地证明, 颅内药理学, 结合疼痛行为测试, 可以是一个强大的工具, 研究大脑中的疼痛机制。

例如, 我们通过插管将 AMPAkine 注入 PFC (图 1)。我们还系统地注入吗啡, 以评估 Ampakine 和吗啡之间的协同镇痛作用。这些结果表明, Ampakine 和吗啡具有添加镇痛作用。这也表明, 颅内注射有能力发现, 至少在一定程度上, 在疼痛的情况下药物激活的机制。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58473/58473fi...

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Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents

颅内药物治疗和啮齿动物疼痛检测

在这里, 我们提出了一个方案, 以执行颅内药理实验, 其次是在啮齿类动物的疼痛行为检测。该协议允许研究人员在大脑中提供分子和细胞靶标, 用于治疗疼痛的药理剂。

Pain is a salient sensory experience with affective and cognitive dimensions. However, central mechanisms for pain remain poorly understood, hindering the ...

这项技术的主要优点是，它可以用来进一步探索大脑中的疼痛机制和药物作用。为了研究颅内注射对大鼠急性疼痛行为的影响，手术一周后，将大鼠放在哈格里夫斯仪器的玻璃板上，并使用该仪器将红外光束聚焦在大鼠脚的植物区域下的玻璃平面上。要研究两种不同研究药物之间的协同药理作用，请使用一块PE-50管连接到一个10微升汉密尔顿注射器，该注射器配有一个33量量的注射器管，该管比植入导轨外延伸一毫米。在100秒内将0.5微升或更少的研究药物注射到一个颅内管中。喷油器管在喷射后再放置 60 秒，以方便溶液缓慢扩散。然后，在内注射感兴趣的第二种药物。注射后20至30分钟，进行植物反射测试五次，如证明。在这个具有代表性的实验中，AMPAkine的颅内分娩显示出一种附加镇痛作用，当与内向内注射吗啡共同管理时，表明颅内注射至少部分地具有在疼痛情况下发现药物激活机制的力量。在尝试此过程时，必须记住密切遵循该过程的时间。按照这个程序，颅内植入物可以与疼痛分析一起使用，以回答有关大脑区域负责给定疼痛表型，药物作用的可能位点，或可能的疼痛药物机制的其他问题。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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科研

神经科学

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