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

Dette arbeidet ble støttet av National Institute of General Medical Sciences (GM102691, GM115384), National Institute av nevrologiske lidelser og strek (NS100065), (Bethesda, MD, USA) og anestesi fondet til New York University Forskningsavdelingen til Anesthesiology (New York, NY, USA).

Alle prosedyrer i denne studien ble godkjent av New York universitet skolen av medisin institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC) som konsekvent med National Institute of Health (NIH) Guide og bruk av forsøksdyr.
1. stereotaxic kanyle implantasjon
<ol><li>Bruke 10-12 uke gamle hannrotter Sprague-Dawley.</li>
	<li>Som beskrevet tidligere, bedøve dyr med 1,5-2% isoflurane1,3,5. Når Dyret...

<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>

I denne studien har vi vist at intrakranielt farmakologi er et kraftig verktøy for å studere mekanismer for smerte og har potensial som et terapeutisk leveringssystem. I vår protokollen, vi leverte AMPAkines direkte inn i PFK og funnet ut at ved å styrke glutamat signalering i PFC, AMPAkines gitt smertelindring. Vi klarte å demonstrere dette ved hjelp av intrakranielt injeksjoner kombinert med intraperitoneal injeksjoner, med påfølgende smerte analyser. Basert på bevis på smertestillende effekter, når AMPAkines...

Sentralnervesystemet er kjent for å spille en nøkkelrolle i smerte regulering. For eksempel har glutamat signalering i hjernen en regulerende rolle i forbindelse med smerte1,2. Derfor er det behov for å studere cellulære og molekylære signalveier i hjernen forhold til smerte. I tillegg er det behov for å forstå hvis molekylære mål i bestemte hjernen regioner kan endres til å behandle smerter. Aktuelle studier av smerte i hjernen er avhengige av i vitro studier av elektrofysiologi i kombinasjon med systemisk (intraperitoneal) levering av farmakologiske agenter. In vitro studier har tydelig underskudd i avslørende i vivo smerte mekanismer. I mellomtiden avgrense systemisk narkotika-leveranser ikke presis mobilnettet målene. I vivo intrakranielt injeksjoner av kjemiske og biologiske agenter har blitt et kraftig verktøy for å studere nevrologiske og molekylære stier i hjernen. De siste årene, har andre felt brukt i vivo intrakranielt injeksjoner kunne studere avhengighet og belønne atferd og krets trasé i gnagere3,4. Men i forbindelse med smerte mangler bruk av i vivo intrakranielt farmakologi.
Intrakranielt injeksjoner tillater presis injeksjon av et stoff i et bestemt område av hjernen. Videre kan bestemte stier og reseptorer være målrettet bruker svært selektive narkotika. Kombinasjonen av en intrakranielt leveringssystem med presisjon narkotika tillater oss å målrette molekylære og mobilnettet mål for smerte. Etter intrakranielt levering av disse stoffene, kan forskerne observere den umiddelbare effekten i atferden til gnagere. Fra godt utført eksperimenter, kan gnagere atferd kobles med farmakologi.
I denne protokollen brukte vi eksempel AMPAkine infusjon i prefrontal cortex (PFK) for å demonstrere mekanisme kortikale glutamat signalering i smerte regulering. AMPAkines er syntetiske stoffer som kalles allosteric modulatorer. De har vist evne til å avlaste akutte og kroniske smerter i dyr modeller5,6. Tidligere studier tyder på at sannsynlig områdene av AMPAkines er i hjernen5,6. PFC er en region i hjernen som viser toppen ned å subkortikal områder å regulere humøret og atferd. Noen av disse utgang anslagene har vist seg å være nøkkel i smerte regulering1,2,7. Mer spesifikt, har glutamat signalering i PFC vist å regulere smerte. Dermed ble PFC valgt som en målrettet brain området for å studere AMPAkines i smerte stater.

<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

Smerte er en fremtredende sanseopplevelse med affektive og kognitive. Sentrale mekanismer for smerte beholdes imidlertid dårlig forstått, hindre utviklingen av effektive therapeutics. Intrakranielt farmakologi presenterer et viktig verktøy for å forstå de molekylære og cellulære mekanismene av smerte i hjernen og romanen behandlinger. Her presenterer vi en protokoll som integrerer intrakranielt farmakologi med smerte atferd testing. Spesielt vise vi hvordan du sette mot smertestillende midler i en velger hjernen regionen, som kan være ansvarlig for smerte modulering. Videre, for å fastslå effekten av stoffet kandidat i det sentrale nerve systemet, smerte analyser utføres etter intrakranielt behandling. Våre resultater viser at intrakranielt administrasjon av smertestillende medikamenter i en målrettingsområde kan gi lindring av smerter i gnagere. Dermed viser våre protokollen vellykket at intrakranielt farmakologi, kombinert med smerte atferd testing, kan være et kraftig verktøy for studier av smerte mekanismer i hjernen.

Som et eksempel infundert vi en AMPAkine i PFC via cannulas (figur 1). Vi har også fylt morfin systematisk for å vurdere de smertestillende synergieffekter mellom AMPAkines og morfin. Disse resultatene viser at AMPAkines og morfin har en additiv analgetisk effekt. Det viser også at intrakranielt injeksjoner har makt til å oppdage, minst delvis en mekanisme for narkotika aktivisering i konteksten av smerte.
<p class="jove_content" fo:keep-together.with...

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

Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents

Intrakranielt farmakoterapi og smerte analyser i gnagere

Her presenterer vi en protokoll for å utføre intrakranielt farmakologiske eksperimenter etterfulgt av smerte atferd analyser i gnagere. Denne protokollen tillater forskere å levere molekylære og mobilnettet mål i hjernen, for farmakologisk agenter i behandling av smerte.

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

Den største fordelen med denne teknikken er at den kan brukes til å utforske smertemekanismer og narkotikahandlinger i hjernen ytterligere. For å studere effekten av intrakranielle injeksjoner på akutt smerteatferd hos rotter, en uke etter operasjonen, legg rotten på glassplaten til et Hargreaves-apparat, og bruk apparatet til å fokusere en infrarød stråle gjennom glassplanet under plantarområdet på en av rottens føtter. For å studere synergistiske farmakologiske effekter mellom to forskjellige studiemedisiner, bruk et stykke PE-50 rør festet til en 10-mikroliter Hamilton sprøyte utstyrt med en 33-gauge injektor kanyle som strekker seg en millimeter utover de implanterte guider.Injiser 0,5 mikroliter eller mindre av studiestoffet i en intrakraniell kanyle over en periode på 100 sekunder. Hold injektor kanylen på plass i ytterligere 60 sekunder etter injeksjonen for å lette en langsom diffusjon av oppløsningen. Deretter injiserer intraperitoneally det andre stoffet av interesse.20 til 30 minutter etter injeksjonen, utfør plantarreflekstesten fem ganger til som vist. I dette representative eksperimentet viste intrakraniell levering av en AMPAkine en additiv smertestillende effekt når den administreres sammen med intraperitoneally levert morfin, noe som tyder på at intrakranielle injeksjoner har kraften, i hvert fall delvis, for å avdekke en mekanisme for legemiddelaktivering i sammenheng med smerte. Mens du prøver denne prosedyren, er det viktig å huske å følge tidspunktet for prosedyren nøye.Etter denne prosedyren kan intrakranielle implantater brukes sammen med smerteanalyser for å svare på flere spørsmål om hjernens region som er ansvarlig for en gitt smertefenotype, mulige steder for narkotikahandling eller mulige smertestillende legemiddelmekanismer.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Intracranial Injection of Adeno-associated Viral Vectors

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

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

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

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

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

Dyp hjernestimulering med Simultaneous fMRI i Gnagere

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

En enkel og rimelig metode for å bestemme Cold Følsomhet og Adaptation i Mus

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

Akryl Resin Molding Based Leder Fixation Technique i Gnagere

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

Kraften i Interstimulus intervall for vurdering av timelige behandling i gnagere

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

Brenn skadeindusert smerte og depresjonslignende oppførsel hos mus

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 ...