Name: intracranial pharmacotherapy and pain assays in rodents
Uploaded: 2019-04-09T12:30:00
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この作品は、国立医学研究所の一般的な (GM102691、GM115384)、国立神経疾患や脳卒中 (NS100065) (ベセスダ、MD、米国) によって支えられた麻酔研究基金のニューヨーク大学の部麻酔 (ニューヨーク、NY、米国)。

この研究のすべてのプロシージャは、ケアと実験動物の使用のため、国立衛生研究所 (NIH) ガイドとの整合性などニューヨーク大学大学院の医学機関動物ケアおよび使用委員会 (IACUC) によって承認されました。
1. 脳定位固定装置カニューレ留置
<ol><li>10-12 週齢雄 Sprague-dawley ラットを使用します。</li>
	<li>前述のよう、1.5-2% イソフルラン1,<sup clas...

<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>

本研究で我々 は頭蓋内薬理痛みのメカニズムを勉強する強力なツールです、治療配信システムとしての可能性を実証しました。我々 のプロトコルで、PFC に直接 AMPAkines を配信し、グルタミン酸シグナリング、PFC の AMPAkines は、痛みの軽減を提供を強化してわかった。頭蓋内注射後の痛みアッセイでの腹腔内注射の併用を使用してこれを実証することができました。鎮痛効果の証拠に基づい?...

中枢神経系は、痛みの調節に重要な役割を再生する知られています。たとえば、グルタミン酸が脳内の情報伝達では、痛み1,2のコンテキストが規制の役割。したがって、痛みに関して脳の細胞・分子のシグナル伝達経路を研究する必要があります。さらに、痛みを治療する特定の脳領域で分子標的を変更できるかどうかを理解する必要があります。脳における痛みの現在の研究は、生体外で研究の組み合わせで生理学と薬理学的エージェントの全身 (腹腔内) 配信依存しています。生体外で研究生体内で痛みのメカニズムを明らかに明らかな赤字があります。一方、全身性ドラッグデリバリー正確な細胞内標的の線引きはないです。生体内で化学および生物学的エージェントの頭蓋内注射脳の神経学的および分子経路を研究するための強力なツールとなっています。近年では、他のフィールドは正常に動作中毒と報酬と齧歯動物3,4回路経路を研究するため生体内で頭蓋内注射を使用しています。ただし、痛みの中では、頭蓋内の薬理学生体内での使用は欠けています。
頭蓋内注射薬の脳の特定の領域に精密成形を可能にします。さらに、特定の経路と受容体ターゲットにできます選択性の高い薬剤を使用します。精度薬と頭蓋内の配信システムの組み合わせにより、痛みの分子および細胞のターゲットをターゲットとします。これらの薬の頭蓋内配信後研究者は齧歯動物の行動の即時効果を確認できます。まあ実験から齧歯動物の行動薬理学とリンクできます。
このプロトコルでは、AMPAkine 注入の例の使用前頭前皮質 (PFC) の皮質のグルタミン酸痛み調節におけるシグナリング機構をデモンストレーションします。AMPAkines は、アロステリック変調器を知られている合成化合物です。彼らは急性を和らげる能力を示しているし、動物における慢性疼痛モデル5,6。以前の研究では、AMPAkines のアクションの可能性が高い部位は、脳の5,6をお勧めします。PFC は、トップダウンの気分と行動を調節する脳領域にコントロールを示す脳の領域です。これらの出力予測のいくつかは、痛み規制1,2,7のキーに示されています。具体的には、痛みを規制するグルタミン酸、PFC のシグナリングを示されています。したがって、PFC は、痛みの状態で AMPAkines の研究の対象となる脳領域として選ばれました。

<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

痛みは、情意と認知の次元の顕著な感覚的な体験です。しかし、痛みの中枢機構は効果的な治療薬の開発を妨げ、よく理解されて残る。頭蓋の薬理学、脳での痛みの分子・細胞メカニズムを理解するためだけでなく、新しい治療法のための重要なツールが表示されます。痛みの動作テストと頭蓋内の薬理学を統合したプロトコルをご紹介します。具体的には、痛みの変調の可能性があります選択の頭脳の地域に鎮痛薬を注入する方法を示します。さらに、中枢神経系の候補薬の効果を決定する、ため痛みの試金、頭蓋治療後実行されます。頭蓋内対象地域での鎮痛薬投与が齧歯動物で痛みの軽減を提供できることを示した。したがって、我々 のプロトコルは正常に、痛み行動のテスト併用頭蓋の薬理学が脳での痛みのメカニズムの調査のための強力なツールをすることができますを示しています。

例として、我々 はカニューレ (図 1) 経由で PFC に、AMPAkine を注入しました。我々 はまた全身 AMPAkines とモルヒネ鎮痛相乗の効果を評価するためにモルヒネを注入しました。これらの結果は、AMPAkines とモルヒネ鎮痛効果があることを示します。また、頭蓋内注射が発見、少なくとも部分では、痛みのコンテキストで薬物の活性化のためのメカニズ...

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Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents

頭蓋内薬物療法と痛みの試金の齧歯動物

ここで齧歯動物の痛み行動の試金に続いて頭蓋の薬理学的実験を行うためのプロトコルを提案する.このプロトコルでは、痛みの治療の薬理学的薬剤の脳内の分子および細胞のターゲットを提供する研究者をことができます。

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

この技術の主な利点は、脳内の疼痛メカニズムおよび薬物作用をさらに探求するために使用できることです。手術後1週間、ラットの急性疼痛行動に対する頭蓋内注射の効果を調べ、その後1週間、ハーグリーブス装置のガラス板にラットを置き、その装置を使用して、ラットの足下の底面領域下のガラス面を通して赤外線ビームを集中させます。2つの異なる研究薬の相乗的な薬理学的効果を研究するには、埋め込まれたガイドを1ミリメートル超える33ゲージインジェクターカニューレを装備した10マイクロリットルハミルトン注射器に取り付けられたPE-50チューブの一部を使用してください。100秒間に1頭蓋内カニューレに0.5マイクロリットル以下の試験薬を注入します。注射後も注入カニューレを60秒間所定の位置に置いておき、溶液の拡散を遅くします。次いで、腹腔内に第2の目的の薬剤を注入する。注射後20~30分、実施したように足底反射試験をさらに5回行う。この代表的な実験では、AMPAkineの頭蓋内送達は、腹腔内に送達したモルヒネと共投与した場合に付加的鎮痛効果を示し、頭蓋内注射は少なくとも部分的には、疼痛の文脈における薬物活性化のメカニズムを明らかにすることを示唆した。この手順を試みる際には、手順のタイミングを厳密に従うことが重要です。この手順に従って、頭蓋内インプラントは、特定の疼痛表現型、薬物作用の可能性のある部位、または可能な疼痛薬のメカニズムを担う脳の領域に関する追加の質問に答えるために、疼痛アッセイと組み合わせて使用することができる。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Intracranial Injection of Adeno-associated Viral Vectors

アデノ随伴ウイルスベクターの頭蓋内注射

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

免疫不全マウスにおける髄芽腫細胞の頭蓋内同所Allografting

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

げっ歯類で心的外傷後てんかん原のアンダーカットモデルを準備

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

げっ歯類における音響驚愕の慣れとプレパルス抑制

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

げっ歯類におけるランニングホイール活動の概日リズムの記録および分析

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

げっ歯類での同時のfMRIと脳深部刺激

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

マウスにおける低温感受性と適応を決定するためのシンプルで安価な方法

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

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げっ歯類でのアクリル樹脂成形ベースヘッド固定法

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

刺激間隔の齧歯動物の一時的な処理の評価のための力

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

マウスにおける火傷誘発性疼痛およびうつ病様行動

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 ...