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

Questo lavoro è stato supportato dal National Institute of General Medical Sciences (GM102691, GM115384), Istituto nazionale dei disordini neurologici e Stroke (NS100065), (Bethesda, MD, USA) e l'anestesia ricerca fondo del New York University Dipartimento di Anestesiologia (New York, NY, USA).

Tutte le procedure in questo studio sono state approvate dalla New York University School di medicina istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC) come coerente con la guida del National Institute of Health (NIH) per la cura e l'uso di animali da laboratorio.
1. l'impianto di Cannula stereotassica
<ol><li>Utilizzare ratti Sprague-Dawley maschi 10-12 settimana di vita.</li>
	<li>Come descritto in precedenza, anestetizzare gli animali con 1,5-2% isoflurane1,</...

<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 questo studio, abbiamo dimostrato che farmacologia intracranica è un potente strumento per lo studio dei meccanismi di dolore ed ha potenziale come un sistema terapeutico di consegna. Nel nostro protocollo, abbiamo consegnato AMPAkines direttamente nel PFC e trovato che migliorando glutammato segnalazione in PFC, AMPAkines fornito sollievo dal dolore. Siamo stati in grado di dimostrarlo attraverso l'uso di iniezioni intracraniche combinate con le iniezioni intraperitoneali, con conseguente dolore dosaggi. Basato sull...

Il sistema nervoso centrale è conosciuto per svolgere un ruolo chiave nella regolazione del dolore. Ad esempio, glutammato segnalazione nel cervello ha un ruolo regolatore nel contesto di dolore1,2. Quindi, c'è la necessità di studiare le vie di segnalazione cellulare e molecolare nel cervello rispetto al dolore. Inoltre, c'è una necessità di capire se i bersagli molecolari nelle regioni specifiche del cervello possono essere modificati per trattare il dolore. Gli studi correnti del dolore nel cervello si basano su studi in vitro di elettrofisiologia in combinazione con consegna sistemica (intraperitoneale) di agenti farmacologici. Studi in vitro hanno evidente deficit nel rivelare i meccanismi del dolore in vivo . Nel frattempo, somministrazione di farmaci sistemici non delineare i precisi obiettivi cellulari. In vivo le iniezioni intracraniche di agenti chimici e biologici sono diventati un potente strumento per studiare le vie neurologiche e molecolari nel cervello. Negli ultimi anni, altri campi sono usati in vivo intracraniche iniezioni per studiare con successo i comportamenti di dipendenza e ricompensa e vie di circuito in roditori3,4. Tuttavia, nel contesto del dolore, l'uso di in vivo intracranica farmacologia è carente.
Le iniezioni intracraniche consentono precisione del dosaggio di un farmaco in un'area specifica del cervello. Inoltre, i recettori e vie specifiche possono essere mirati utilizzando farmaci altamente selettivi. La combinazione di un sistema di consegna intracranico con le droghe di precisione permette di mirare a bersagli molecolari e cellulari per il dolore. Dopo la consegna intracranica di questi farmaci, i ricercatori possono osservare gli effetti immediati nel comportamento dei roditori. Da esperimenti ben condotti, i comportamenti dei roditori possono essere collegati con la farmacologia.
In questo protocollo, abbiamo utilizzato l'esempio di AMPAkine infusione nella corteccia prefrontale (PFC) per dimostrare il meccanismo di glutammato corticale segnalazione nel regolamento di dolore. AMPAkines sono composti sintetici che sono noti modulatori allosterici. Essi hanno dimostrato la capacità di alleviare acuto e dolore cronico in animale modelli5,6. Gli studi precedenti suggeriscono che i probabili siti di azione di AMPAkines sono in cervello5,6. Il PFC è una regione del cervello che presenta top-down controllo per aree subcorticali per regolare l'umore e il comportamento. Alcune di queste proiezioni di uscita sono stati indicati per essere chiave nel dolore regolamento1,2,7. Più specificamente, glutammato di segnalazione nel PFC è stato indicato per regolare il dolore. Così, il PFC è stato scelto come un'area del cervello mirati per lo studio di AMPAkines negli Stati di dolore.

<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

Il dolore è un'esperienza sensoriale saliente con dimensione affettiva e cognitive. Restano tuttavia capite male, ostacolando lo sviluppo di terapie efficaci meccanismi centrali per il dolore. Intracranica farmacologia presenta uno strumento importante per la comprensione dei meccanismi molecolari e cellulari del dolore nel cervello, così come per nuovi trattamenti. Qui presentiamo un protocollo che integra intracranica farmacologia con analisi del comportamento di dolore. In particolare, mostreremo come infondere farmaci analgesici in una regione del cervello select, che può essere responsabile di modulazione del dolore. Inoltre, per determinare l'effetto del farmaco candidato nel sistema nervoso centrale, saggi di dolore vengono eseguite dopo il trattamento intracranico. I nostri risultati dimostrano che la somministrazione intracranica di farmaci analgesici in una regione di destinazione può fornire sollievo del dolore nei roditori. Quindi, il nostro protocollo con successo dimostra che la farmacologia intracranica, combinato con analisi del comportamento di dolore, può essere un potente strumento per lo studio dei meccanismi del dolore nel cervello.

Ad esempio, abbiamo infuso un AMPAkine in PFC tramite cannule (Figura 1). Abbiamo anche infuso morfina sistemica per valutare gli effetti analgesici sinergici tra AMPAkines e morfina. Questi risultati indicano che AMPAkines e morfina hanno un effetto analgesico additivo. Viene inoltre illustrato che iniezioni intracraniche hanno il potere di scoprire, almeno in parte, un meccanismo per l'attivazione di droga nell'ambito del dolore.
<p class="jove_content"...

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

Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents

Dosaggi di dolore nei roditori e farmacoterapia intracranica

Qui presentiamo un protocollo per eseguire esperimenti farmacologici intracranici seguiti da analisi del comportamento di dolore nei roditori. Questo protocollo permette ai ricercatori di fornire bersagli molecolari e cellulari del cervello, per gli agenti farmacologici nel trattamento del dolore.

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

Il vantaggio principale di questa tecnica è che può essere utilizzato per esplorare ulteriormente i meccanismi del dolore e le azioni farmacologiche nel cervello. Per studiare l'effetto delle iniezioni intracranici sul comportamento del dolore acuto nei ratti, una settimana dopo l'intervento chirurgico, posizionare il topo sulla piastra di vetro di un apparato hargreaves e utilizzare l'apparato per mettere a fuoco un fascio infrarosso attraverso il piano di vetro sotto l'area plantare di uno dei piedi del topo. Per studiare gli effetti farmacologici sinergici tra due diversi farmaci da studio, utilizzare un pezzo di tubi PE-50 attaccati a una siringa Hamilton da 10 microlitri dotata di una cannula iniettatrice calibro 33 che si estende di un millimetro oltre le guide impiantate.Iniettare 0,5 microlitri o meno del farmaco di studio in una cannula intracraniciale per un periodo di 100 secondi. Mantenere la cannula dell'iniettore in posizione per altri 60 secondi dopo l'iniezione per facilitare una lenta diffusione della soluzione. Quindi, iniettare per via intraperitoneale il secondo farmaco di interesse.Da 20 a 30 minuti dopo l'iniezione, eseguire il test del riflesso plantare altre cinque volte come dimostrato. In questo esperimento rappresentativo, la consegna intracrania di un AMPAkine ha dimostrato un effetto analgesico additivo quando co-somministrato con morfina somministrata per via intraperitoneale, suggerendo che le iniezioni intracranici hanno il potere, almeno in parte, di scoprire un meccanismo per l'attivazione del farmaco nel contesto del dolore. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di seguire da vicino la tempistica della procedura.Seguendo questa procedura, gli impianti intracranici possono essere utilizzati in combinazione con test del dolore per rispondere a domande aggiuntive sulla regione del cervello responsabile di un dato fenotipo del dolore, possibili siti di azione farmacologica o possibili meccanismi antidolorifici.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Intracranial Injection of Adeno-associated Viral Vectors

Iniezione intracranica di adeno-associato vettori virali

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

Ricerca

Neuroscienze

Intracranial Orthotopic Allografting of Medulloblastoma Cells in Immunocompromised Mice

Intracranica allotrapianto ortotopico di cellule di medulloblastoma in topi immunocompromessi

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

Preparazione del modello di sottosquadro epilettogenesi Post-Traumatico in roditori

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

Inibizione assuefazione e prepulse di shock acustici in roditori

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

Registrazione e analisi dei ritmi circadiani in Running-ruota Attività nei roditori

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

La stimolazione cerebrale profonda con simultanea fMRI in Roditori

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

Un metodo semplice e poco costoso per la determinazione fredda sensibilità e adattamento nei topi

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

Acrilico Resina Molding Based Testa tecnica di fissazione in Roditore

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

Il potere di Interstimulus intervallo per la valutazione di elaborazione temporale in roditori

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

Dolore indotto da ustioni e comportamento simile alla depressione nei topi

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 ...