Name: intracranial pharmacotherapy and pain assays in rodents
Uploaded: 2019-04-09T12:30:00
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Este trabajo fue financiado por el Instituto Nacional del General médica Ciencias (GM102691, GM115384), Instituto Nacional de desórdenes neurológicos y movimiento (NS100065), (Bethesda, MD, USA) y la anestesia fondo de Nueva York Universidad Departamento de investigación de Anestesiología (Nueva York, NY, USA).

Todos los procedimientos en este estudio fueron aprobados por la Nueva York University School de medicina institucional Animal Care y el Comité uso (IACUC) como compatible con la guía del National Institute of Health (NIH) para el cuidado y uso de animales de laboratorio.
1. implantación de cánula estereotáctica
<ol><li>Uso de ratas Sprague-Dawley macho 10-12 semana de edad.</li>
	<li>Como se describió anteriormente, anestesiar animales con 1.5-2% isoflurano1<su...

<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>

En este estudio, hemos demostrado que farmacología intracraneal es una poderosa herramienta para estudiar mecanismos de dolor y tiene potencial como un sistema terapéutico de entrega. En nuestro protocolo, entregado ampaquinas directamente en el PFC y encontraron que incrementando glutamato de señalización en el PFC, ampaquinas proporcionaron alivio del dolor. Hemos sido capaces de demostrar esto mediante el uso de inyecciones intracraneales combinadas con inyecciones intraperitoneales, con ensayos de dolor posterior...

El sistema nervioso central es conocido por desempeñar un papel clave en la regulación del dolor. Por ejemplo, el glutamato en el cerebro tiene un papel regulador en el contexto de dolor1,2. Por lo tanto, es necesario para el estudio de vías de señalización celulares y moleculares en el cerebro con respecto al dolor. Además, hay que entender si dianas moleculares en regiones específicas del cerebro pueden ser modificados para tratar el dolor. Los estudios actuales del dolor en el cerebro dependen en vitro los estudios de electrofisiología en combinación con entrega (intraperitoneal) sistémica de agentes farmacológicos. Estudios in vitro tienen déficit evidente en revelar los mecanismos de dolor en vivo . Mientras tanto, el suministro de medicamentos sistémicos no delinear las precisa dianas celulares. En vivo intracraneales inyecciones de agentes químicos y biológicos se han convertido en una poderosa herramienta para estudiar los caminos neurológicos y moleculares en el cerebro. En los últimos años, otros campos han utilizado en vivo intracraneal inyecciones para estudiar con éxito comportamientos de adicción y la recompensa y las vías de circuito en roedores3,4. Sin embargo, en el contexto de dolor, el uso de en vivo intracraneal Farmacología está careciendo.
Las inyecciones intracraneales permiten exactos de la inyección de un medicamento en un área específica del cerebro. Además, receptores y vías específicas pueden orientarse utilizando medicamentos altamente selectivos. La combinación de un sistema de entrega intracraneal con fármacos de precisión nos permite atacar objetivos moleculares y celulares para el dolor. Después del parto intracraneal de estos fármacos, los investigadores pueden observar los efectos inmediatos en el comportamiento de los roedores. De experimentos realizados, comportamientos de los roedores pueden vincularse con la farmacología.
En este protocolo, utilizamos el ejemplo de la ampaquina infusión en la corteza prefrontal (PFC) para demostrar el mecanismo del glutamato cortical de señalización en la regulación del dolor. Ampaquinas son compuestos sintéticos que son moduladores alostéricos. Han demostrado la capacidad para aliviar el agudo y dolor crónico en animales modelos5,6. Estudios anteriores sugieren que los sitios probables de la acción de ampaquinas son en el cerebro5,6. El PFC es una región del cerebro que muestra de arriba hacia abajo el control a las áreas subcorticales que regulan el estado de ánimo y comportamiento. Algunas de estas proyecciones de salida han demostrado ser clave en la regulación de dolor1,2,7. Más específicamente, glutamato en el PFC se ha demostrado para regular el dolor. Así, el PFC fue elegido como un área del cerebro específica para el estudio de ampaquinas en Estados de dolor.

<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

El dolor es una experiencia sensorial saliente con dimensiones afectivas y cognitivas. Sin embargo, mecanismos centrales para el dolor siguen siendo mal entendidos, lo que dificulta el desarrollo de terapias eficaces. Farmacología intracraneal presenta una herramienta importante para la comprensión de los mecanismos moleculares y celulares del dolor en el cerebro, así como para nuevos tratamientos. Aquí presentamos un protocolo que integra Farmacología intracraneal con pruebas de comportamiento de dolor. En concreto, mostramos cómo infundir fármacos analgésicos en una región del cerebro selectos, que puede ser responsable de la modulación del dolor. Además, para determinar el efecto de la droga del candidato en el sistema nervioso central, se realizan ensayos de dolor después del tratamiento intracraneal. Nuestros resultados demuestran que la administración intracraneal de fármacos analgésicos en una región específica puede proporcionar alivio del dolor en roedores. Así, nuestro protocolo con éxito demuestra que farmacología intracraneal, combinada con pruebas de comportamiento del dolor, puede ser una poderosa herramienta para el estudio de los mecanismos de dolor en el cerebro.

Por ejemplo, nos infunde una ampaquina en el PFC vía cánulas (figura 1). También nos infunde morfina sistémica para evaluar los efectos analgésicos sinérgicos entre ampaquinas y morfina. Estos resultados muestran que las ampaquinas y morfina tienen un efecto analgésico aditivo. También muestra que las inyecciones intracraneales tienen el poder de descubrir, al menos en parte, un mecanismo para la activación de la droga en el contexto de dolor.
<p...

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Intracranial Pharmacotherapy and Pain Assays in Rodents

Análisis de dolor en roedores y farmacoterapia intracraneal

Aquí presentamos un protocolo para llevar a cabo experimentos farmacológicos intracraneales seguidos por análisis de comportamiento del dolor en roedores. Este protocolo permite a los investigadores ofrecer objetivos moleculares y celulares en el cerebro, de agentes farmacológicos en el tratamiento del dolor.

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

La principal ventaja de esta técnica es que se puede utilizar para explorar más a fondo los mecanismos del dolor y las acciones de drogas en el cerebro. Para estudiar el efecto de las inyecciones intracraneales en el comportamiento agudo del dolor en ratas, una semana después de la cirugía, coloque la rata en la placa de vidrio de un aparato Hargreaves, y utilice el aparato para enfocar un haz infrarrojo a través del plano de vidrio debajo de la zona plantar de uno de los pies de la rata. Para estudiar los efectos farmacológicos sinérgicos entre dos fármacos de estudio diferentes, utilice una pieza de tubo PE-50 unido a una jeringa Hamilton de 10 microlitros equipada con una cánula de inyector de calibre 33 que se extiende un milímetro más allá de las guías implantadas.Inyectar 0,5 microlitros o menos del fármaco del estudio en una cánula intracraneal durante un período de 100 segundos. Mantenga la cánula del inyector en su lugar durante 60 segundos adicionales después de la inyección para facilitar una difusión lenta de la solución. Luego, inyecte intraperitonealmente el segundo fármaco de interés.20 a 30 minutos después de la inyección, realice la prueba de reflejo plantar cinco veces más como se ha demostrado. En este experimento representativo, la entrega intracraneal de una AMPAkine demostró un efecto analgésico aditivo cuando se administró conjuntamente con morfina entregada por vía intraperitoneal, lo que sugiere que las inyecciones intracraneales tienen el poder, al menos en parte, de descubrir un mecanismo para la activación de fármacos en el contexto del dolor. Al intentar este procedimiento, es importante recordar seguir de cerca el momento del procedimiento.Después de este procedimiento, los implantes intracraneales se pueden utilizar junto con ensayos de dolor para responder preguntas adicionales sobre la región del cerebro responsable de un fenotipo de dolor dado, posibles sitios de acción de la droga, o posibles mecanismos de medicamentos para el dolor.

Research

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Neuroscience

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