Name: intracranial pharmacotherapy and pain assays in rodents
Uploaded: 2019-04-09T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents at JoVE.com

Dit werk werd gesteund door de National Institute of General Medical Sciences (GM102691, GM115384), National Institute of Neurological Disorders en beroerte (NS100065), (Bethesda, MD, USA) en de verdoving Fonds van New York University onderzoeksafdeling van Anesthesiologie (New York, NY, USA).

Alle procedures in deze studie werden goedgekeurd door de New York University School van geneeskunde institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) als consistent met het National Institute of Health (NIH)-gids voor de zorg en het gebruik van proefdieren.
1. stereotaxic canule implantatie
<ol><li>Gebruik 10-12 weken oude mannelijke Sprague-Dawley ratten.</li>
	<li>Anesthetize dieren met 1,5-2% Isofluraan1,3,<sup cla...

<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>

In dit onderzoek hebben we aangetoond dat intracraniële farmacologie een krachtig hulpmiddel is om pijn mechanismen te bestuderen en potentieel als een therapeutische uitvoeringssysteem heeft. In ons protocol, we AMPAkines rechtstreeks in de PFC geleverd en vond dat door het verbeteren van glutamaat signalering in de PFC, AMPAkines geboden verlichting van pijn. We waren in staat om aan te tonen dat door het gebruik van intracraniële injecties gecombineerd met intraperitoneaal injecties, met latere pijn testen. Op basis...

Het centrale zenuwstelsel is bekend dat een belangrijke rol spelen in de verordening van de pijn. Glutamaat signalering in de hersenen heeft bijvoorbeeld een regelgevende taak in het kader van pijn1,2. Vandaar, is er een noodzaak om te studeren van cellulaire en moleculaire signaalroutes in de hersenen ten aanzien van pijn. Daarnaast is er een noodzaak om te begrijpen als moleculaire doelwitten in specifieke hersengebieden kunnen worden gewijzigd voor de behandeling van pijn. Huidige studies van pijn in de hersenen, is afhankelijk van in vitro studies van electrofysiologie in combinatie met systemische (intraperitoneaal) levering van farmacologische agenten. In vitro studies hebben duidelijke tekorten in het onthullen van in vivo de mechanismen van de pijn. Ondertussen, systemische drug delivery doet niet af te bakenen de precieze cellulaire doelstellingen. In vivo intracraniële injecties van chemische en biologische agentia zijn geworden een krachtig hulpmiddel om te studeren van neurologische en moleculaire pathways in de hersenen. In de afgelopen jaren hebben andere velden in vivo intracraniële injecties gebruikt voor succesvol studeren verslaving en beloning gedrag en circuit trajecten in knaagdieren3,4. In het kader van de pijn ontbreekt het gebruik van in vivo intracraniële farmacologie echter.
Intracraniële injecties zorgen voor nauwkeurige injectie van een geneesmiddel in een bepaald gebied van de hersenen. Bovendien kunnen specifieke studierichtingen en receptoren worden gericht zeer selectief drugs gebruiken. De combinatie van een intracraniële delivery systeem met precisie drugs kan ons te richten op moleculaire en cellulaire doelstellingen voor pijn. Na de intracraniële levering van deze drugs, kunnen onderzoekers observeren de onmiddellijke gevolgen in het gedrag van knaagdieren. Van degelijk uitgevoerde experimenten, kunnen knaagdieren gedrag worden gekoppeld aan farmacologie.
In dit protocol gebruikten we het voorbeeld van AMPAkine infusie in de prefrontale cortex (PFC) om aan te tonen van het mechanisme van corticale glutamaat signalering in de verordening van de pijn. AMPAkines zijn synthetische verbindingen die allosteric modulatoren zijn bekend. Zij hebben getoond voor de mogelijkheid om te verlichten acute en chronische pijn in dierlijke modellen5,6. Eerdere studies suggereren dat de waarschijnlijk sites actieprogramma van AMPAkines in de hersenen5,6 zijn. De PFC is een regio in de hersenen dat top-down besturingselement subcorticale gebieden voor het regelen van de stemming en gedrag vertoont. Sommige van deze uitvoer projecties is gebleken sleutel in pijn verordening1,2,7. Meer in het bijzonder, is glutamaat signalering in de PFC aangetoond dat het reguleren van de pijn. Dus, de PFC werd gekozen als een gerichte hersenen gebied voor de studie van AMPAkines in de Staten van de pijn.

<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

Pijn is een opvallende zintuiglijke ervaring met affectieve en cognitieve dimensie. Centrale mechanismen voor pijn blijft echter slecht begrepen, belemmeren de ontwikkeling van effectieve therapeutics. Intracraniële farmacologie presenteert een belangrijk instrument voor het begrip van de moleculaire en cellulaire mechanismen van pijn in de hersenen, alsook voor nieuwe behandelingen. Hier presenteren we een protocol dat intracraniële farmacologie met het testen van de werking van de pijn integreert. Specifiek, we laten zien hoe pijnstillende medicijnen inblazen met een select hersenen-regio, die verantwoordelijk voor modulatie van de pijn wellicht. Bovendien, om te bepalen van het effect van het kandidaat-geneesmiddel in het centrale zenuwstelsel, pijn testen worden uitgevoerd na de intracraniële behandeling. Onze resultaten tonen aan dat intracraniële beheer van pijnstillende medicijnen in de regio van een gerichte verlichting van pijn bij knaagdieren kan bieden. Dus ons protocol met succes toont aan dat intracraniële farmacologie, gecombineerd met pijn gedrag testen, een krachtig hulpmiddel voor de studie van de mechanismen van de pijn in de hersenen zijn kan.

Als voorbeeld geïnfundeerd wij een AMPAkine in de PFC via cannulas (Figuur 1). Wij ook morfine systemisch om te beoordelen van de synergetische pijnstillende werking tussen AMPAkines en morfine toegediend. Deze resultaten tonen aan dat AMPAkines en morfine een additief pijnstillend effect hebben. Het blijkt ook dat intracraniële injecties de macht om te ontdekken hebben, ten minste gedeeltelijk, een mechanisme voor activering van de drug in het kader van de...

Watch this Scientific Journal Video about Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents at JoVE.com

Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents

Intracraniële farmacotherapie en pijn Assays bij knaagdieren

Hier presenteren we een protocol voor het uitvoeren van intracraniële farmacologische experimenten gevolgd door pijn gedrag testen bij knaagdieren. Dit protocol kunnen onderzoekers te leveren van moleculaire en cellulaire doelen in de hersenen, voor farmacologische agenten in de behandeling van pijn.

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

Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het kan worden gebruikt om verder te verkennen pijnmechanismen en drugsacties in de hersenen. Om het effect van intracraniale injecties op acuut pijngedrag bij ratten te bestuderen, een week na de operatie, plaats de rat op de glasplaat van een Hargreaves-apparaat en gebruik het apparaat om een infraroodstraal door het glazen vlak onder het plantaire gebied van een van de voeten van de rat te concentreren. Om de synergetische farmacologische effecten tussen twee verschillende studiegeneesmiddelen te bestuderen, gebruikt u een stuk PE-50-buizen dat is bevestigd aan een 10-microliter Hamilton-spuit uitgerust met een 33-gauge injectorblikule die een millimeter verder reikt dan de geïmplanteerde geleiders.Injecteer 0,5 microliter of minder van het studiemedicijn in één intracraniale canule over een periode van 100 seconden. Houd de injector canule nog 60 seconden na de injectie op zijn plaats om een langzame verspreiding van de oplossing te vergemakkelijken. Dan, intraperitoneally injecteren van de tweede drug van belang.20 tot 30 minuten na de injectie, voer de plantaire reflex test nog vijf keer zoals aangetoond. In dit representatieve experiment toonde de intracraniale levering van een AMPAkine een additief pijnstillend effect wanneer mede-toegediend met intraperitoneally morfine, wat suggereert dat intracraniale injecties de macht hebben, althans gedeeltelijk, om een mechanisme voor activering van geneesmiddelen in de context van pijn aan het licht te brengen. Tijdens het proberen van deze procedure, is het belangrijk om te onthouden om de timing van de procedure op de voet te volgen.Na deze procedure kunnen intracraniale implantaten worden gebruikt in combinatie met pijntesten om aanvullende vragen te beantwoorden over het gebied van de hersenen dat verantwoordelijk is voor een bepaald pijnfenotype, mogelijke plaatsen van drugactie of mogelijke mechanismen van pijnstillers.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Intracranial Injection of Adeno-associated Viral Vectors

Intracraniële Injectie van adeno-geassocieerde virale vectoren

Intracranial injection of viral vectors engineered to express a fluorescent protein is a versatile labeling technique for visualization of specific ...

Intracranial Orthotopic Allografting of Medulloblastoma Cells in Immunocompromised Mice

Intracraniële orthotope Allografting van Medulloblastoom cellen in Immunogecompromitteerde Muizen

Medulloblastoma is the most common pediatric tumor of the nervous system. A large body of animal studies has focused on cerebellar granule neuron ...

Preparing Undercut Model of Posttraumatic Epileptogenesis in Rodents

Voorbereiden Undercut Model van Posttraumatische epileptogenese in Knaagdieren

Partially isolated cortex ("undercut") is an animal model of posttraumatic epileptogenesis. The surgical procedure involves cutting through the ...

Habituation and Prepulse Inhibition of Acoustic Startle in Rodents

Gewenning en prepulse Remming van akoestische schrikreactie bij knaagdieren

The acoustic startle response is a protective response, elicited by a sudden and intense acoustic stimulus. Facial and skeletal muscles are activated ...

Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents

Registratie en analyse van circadiane ritmen bij Running-wheel activiteit in knaagdieren

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, ...

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

Deep Brain Stimulation met gelijktijdige fMRI in Knaagdieren

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

A Simple and Inexpensive Method for Determining Cold Sensitivity and Adaptation in Mice

Een eenvoudige en goedkope methode voor het bepalen Koude Gevoeligheid en aanpassing in Muizen

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life.  The cold ...

Acrylic Resin Molding Based Head Fixation Technique in Rodents

Acrylhars Molding Based Head Fixatie Techniek in Knaagdieren

Head fixation is a technique of immobilizing animal's head by attaching a head-post on the skull for rigid clamping. Traditional head fixation requires ...

The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents

De kracht van Interstimulus Interval voor de beoordeling van Temporal Processing in knaagdieren

Temporal processing deficits have been implicated as a potential elemental dimension of higher-level cognitive processes, commonly observed in ...

Burn Injury-Induced Pain and Depression-Like Behavior in Mice

Brandwonden-geïnduceerde pijn en depressie-achtig gedrag bij muizen

Scalding water is the most common cause of burn injury in both elderly and young populations. It is one of the major clinical challenges because of the ...