Name: intracranial pharmacotherapy and pain assays in rodents
Uploaded: 2019-04-09T12:30:00
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Este trabalho foi financiado pelo Instituto Nacional de General Medical Ciências (GM102691, GM115384), Instituto Nacional de Disorders Neurological e Stroke (NS100065), (Bethesda, MD, EUA) e o anestesia fundo de Nova York University departamento de pesquisa de Anestesiologia (Nova York, NY, EUA).

Todos os procedimentos neste estudo foram aprovados pela New York University School de medicina institucional Cuidado Animal e Comissão de utilização (IACUC) como consistente com o National Institute of Health (NIH) guia para o cuidado e o uso de animais de laboratório.
1. estereotáxica cânula implantação
<ol><li>Use ratos Sprague-Dawley machos de 10-12 semanas.</li>
	<li>Como descrito anteriormente, anestesia animais com53,<...

<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>

Neste estudo, Nós demonstramos que farmacologia intracraniana é uma poderosa ferramenta para estudar os mecanismos de dor e tem potencial como um sistema de entrega a terapêutico. Em nosso protocolo, nós entregue AMPAkines diretamente no PFC e constatou que, aumentando o glutamato sinalização no PFC, AMPAkines fornecido alívio da dor. Fomos capazes de demonstrar isto através do uso de injeções intracranianas combinadas com injeções intraperitoneal, com ensaios de dor subsequente. Baseado na evidência dos efe...

O sistema nervoso central é conhecido por desempenhar um papel fundamental no Regulamento de dor. Por exemplo, o glutamato de sinalização no cérebro tem um papel regulador no contexto da dor1,2. Portanto, há uma necessidade de estudar as vias de sinalização celulares e moleculares no cérebro em relação a dor. Além disso, há uma necessidade de compreender se os alvos moleculares em regiões específicas do cérebro podem ser modificados para tratar a dor. Estudos atuais da dor no cérebro confiam em estudos em vitro de eletrofisiologia em combinação com a entrega (intraperitoneal) sistêmica de agentes farmacológicos. Estudos in vitro têm déficits óbvios em revelar os mecanismos de dor na vivo . Enquanto isso, entrega da droga sistêmica não delinear os objectivos precisos e celulares. Na vivo intracranianas injeções de agentes químicos e biológicos tornaram-se uma poderosa ferramenta para estudar caminhos neurológicos e moleculares no cérebro. Nos últimos anos, outros campos têm usado na vivo intracraniana injeções para estudar com sucesso a comportamentos de dependência e recompensa e vias de circuito em roedores3,4. No entanto, no contexto da dor, o uso de na vivo intracraniana farmacologia está faltando.
Intracranianas injeções permitem injeção precisa de uma droga em uma área específica do cérebro. Além disso, receptores e percursos específicos podem ser direcionados usando drogas altamente seletivas. A combinação de um sistema de entrega intracraniana com drogas de precisão nos permite atingir alvos moleculares e celulares para a dor. Após a entrega intracraniana destas drogas, pesquisadores observam-se os efeitos imediatos no comportamento dos roedores. De experiências bem conduzidas, comportamentos dos roedores podem ser vinculados com a farmacologia.
Neste protocolo, usamos o exemplo da infusão de AMPAkine no córtex pré-frontal (PFC) para demonstrar o mecanismo de glutamato cortical sinalização no Regulamento de dor. AMPAkines são compostos sintéticos que são conhecidos moduladores alostéricos. Eles têm demonstrado a capacidade de aliviar aguda e dor crônica no animal modelos5,6. Estudos anteriores sugerem que os locais prováveis de ação de AMPAkines são no cérebro5,6. O PFC é uma região no cérebro que exibe de cima para baixo de controle para áreas subcorticais para regular o humor e comportamento. Algumas dessas projeções de saída foram mostradas para ser chave na dor Regulamento1,2,7. Mais especificamente, glutamato sinalização no PFC foi mostrado para regular a dor. Assim, o PFC foi escolhido como uma área específica do cérebro para o estudo de AMPAkines nos Estados de dor.

<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

A dor é uma experiência sensorial mais saliente com dimensões afetivas e cognitivas. No entanto, mecanismos centrais para dor permanecem mal compreendidos, dificultando o desenvolvimento da terapêutica eficaz. Farmacologia intracraniana apresenta uma ferramenta importante para compreender os mecanismos moleculares e celulares da dor no cérebro, bem como para novos tratamentos. Aqui nós apresentamos um protocolo que integra o intracraniana farmacologia com teste de comportamento de dor. Especificamente, mostramos como infundir drogas analgésicas em uma região do cérebro selecionar, que pode ser responsável pela modulação da dor. Além disso, para determinar o efeito da droga candidato no sistema nervoso central, dor ensaios são realizados após o tratamento intracraniano. Nossos resultados demonstram que o intracraniana administração de drogas analgésicas em uma região de destino pode proporcionar alívio da dor em roedores. Assim, nosso protocolo com sucesso demonstra que a farmacologia intracraniana, combinada com o teste do comportamento de dor, pode ser uma poderosa ferramenta para o estudo dos mecanismos de dor no cérebro.

Por exemplo, infundirmos um AMPAkine no PFC através de cânulas (Figura 1). Nós também infundido morfina sistemicamente para avaliar o efeito analgésico sinérgico entre AMPAkines e morfina. Estes resultados mostram que AMPAkines e morfina têm um efeito analgésico aditivo. Ele também mostra que as injeções intracranianas têm o poder de descobrir, pelo menos em parte, um mecanismo para a ativação de drogas no contexto da dor.
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Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents

Farmacoterapia intracraniana e ensaios de dor em roedores

Aqui nós apresentamos um protocolo para realizar experimentos farmacológicos intracranianas, seguidos de ensaios de comportamento de dor em roedores. Este protocolo permite que os pesquisadores entregar alvos moleculares e celulares no cérebro, por agentes farmacológicos no tratamento da dor.

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

A principal vantagem dessa técnica é que ela pode ser usada para explorar ainda mais mecanismos de dor e ações medicamentosas no cérebro. Para estudar o efeito das injeções intracranianas no comportamento agudo da dor em ratos, uma semana após a cirurgia, coloque o rato na placa de vidro de um aparelho Hargreaves, e use o aparelho para concentrar um feixe infravermelho através do plano de vidro sob a área plantar de um dos pés do rato. Para estudar os efeitos farmacológicos sinérgicos entre duas drogas de estudo diferentes, use um pedaço de tubo PE-50 anexado a uma seringa Hamilton de 10 miclites equipada com uma cânula injetor de 33 bitola que se estende um milímetro além das guias implantadas.Injete 0,5 microliters ou menos da droga de estudo em uma cânula intracraniana durante um período de 100 segundos. Mantenha a cânula injetora no lugar por mais 60 segundos após a injeção para facilitar uma difusão lenta da solução. Então, injete intraperitoneally a segunda droga de interesse.20 a 30 minutos após a injeção, realize o teste de reflexo plantar mais cinco vezes como demonstrado. Neste experimento representativo, a entrega intracraniana de um AMPAkine demonstrou um efeito analgésico aditivo quando coadministrado com morfina intraperitoneal, sugerindo que as injeções intracranianas têm o poder, pelo menos em parte, de descobrir um mecanismo de ativação de drogas no contexto da dor. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de acompanhar de perto o tempo do procedimento.Após este procedimento, implantes intracranianos podem ser usados em conjunto com ensaios de dor para responder a perguntas adicionais sobre a região do cérebro responsável por um determinado fenótipo de dor, possíveis locais de ação medicamentosa ou possíveis mecanismos de medicamentos para dor.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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Neurociência

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