Summary

一過性受容体電位バニロイド型 1 Ultrapotent アゴニストと純粋な小さな繊維の神経疾患のマウスモデルを確立します。

Published: February 13, 2018
doi:

Summary

本研究は、純粋な小さな繊維エナンチオ (RTX) ニューロパシーの実験モデルを確立します。RTX のユニークな線量 (50 μ g/kg) が患者の特性を模した小さな繊維神経障害モデルを開発するため最適な神経因性疼痛の基礎となる受容分子の意義を調査を助けることができます。

Abstract

糖尿病 (DM) や化学療法剤の神経毒性の影響を経験している患者は、変性と小さな繊維の神経障害と呼ばれる小径感覚ニューロンの損傷による感覚障害を開発があります。小さな繊維の神経障害の存在の動物モデルは両方の大と小口径の感覚線維に影響し、負傷した小径感覚線維の効果を適切に評価するには複雑すぎる、神経病理学をこうして作成します。したがって、これらの問題の検討を十分に純粋な小さな繊維の神経障害の実験モデルを開発する必要があります。このプロトコルは、具体的にはエナンチオ (RTX) 一過性受容体電位バニロイドを通じて型の 1 (TRPV1)、単回投与の ultrapotent アゴニストと細径感覚神経に影響を与える小さな繊維の神経障害の実験的モデルを記述します。腹腔内投与、RTX 神経障害と呼ばれます。この RTX 神経の病的な症状を示し, 表皮内神経線維 (IENF) 変性、具体的には外傷を含む小さな繊維神経症患者の臨床的特徴を模倣行動の異常小径ニューロンと熱消と機械的アロディニアの誘導。このプロトコルは、RTX の 3 つの線量をテストした (200、50、および 10 μ g/kg、それぞれ)、結論 RTX の重要な線量 (50 μ g/kg) の典型的な小さな繊維の神経障害症状の開発に必要なし、する変更された染色手順を準備IENF 変性神経相馬損傷を調査します。修正手順は、高速、体系的、かつ経済的です。神経因性疼痛の行動評価は、細径感覚神経の機能を明らかにするため重要です。実験齧歯動物で機械しきい値の評価は特に挑戦的なこのプロトコルを記述するこのタイプの齧歯動物の評価に適しているカスタマイズされた金属製のメッシュ。要約すると、RTX 神経障害は分子の重要性と神経因性疼痛治療薬の開発のための基礎となる介入を評価する新しいと簡単に確立された実験的モデルです。

Introduction

IENFs の変性によって明らかである神経因性疼痛を含む小さな繊維の神経障害は、DM などは化学療法のエージェント1,2、神経毒性影響の結果としての条件の様々 な種類の共通 3,4,5。IENFs は後根神経節 (DRG) にある小径ニューロンの末梢の端末を並行 IENF 変性6の場合に影響を受けます。たとえば、神経突起の変えられた上流遺伝子転写は転写因子 3 (atf3 作動)6,7をアクティブにするのアップレギュレーションによって実証されています。さらに、皮膚生検、IENFs 神経支配の評価は小さな繊維神経障害5,8,9の診断に有用。従来、皮膚生検で IENFs のプロファイルに依存しているタンパク質遺伝子産物の免疫組織化学的デモ 9.5 (PGP 9.5)1,10,11。一緒に取られて、後根神経節と IENFs の病理組織学的プロファイルは機能条件の基になる小さな繊維神経障害を反映し、小径ニューロンに神経障害のこのタイプの機能的な結果の指標となることがあります。

以前は、いくつかの実験的モデルが圧縮または断裂14,15による化学療法による末梢神経障害12,13と神経損傷の場合 IENF 変性の問題を解決しました,16. これらの実験モデルにも大口径の神経が影響を受けるそれは、したがって、, 小さな繊維の神経障害; で影響を受ける大径神経の貢献を除外することはできません例えば、有害な撤退によってこれらの障害の検討は、機能運動神経線維17,18,19に依存します。したがって、純粋な小さな繊維神経障害モデルの確立と体系的に神経突起の小径ニューロンの周辺皮膚神経病理学的状態の調査は必要かつ不可欠です。

RTX はカプサイシン アナログと一過性受容体電位バニロイド受容体に 1 (TRPV1) 受容処理20,21,22を媒介する強力なアゴニスト。最近、周辺の RTX 治療安心神経因性の痛み23,24,25 RTX の intraganglionic 注射誘発 DRG ニューロン22の不可逆的な損失。周辺の RTX 投与の効果は用量依存性20,26,27、過渡的脱感作や IENFs の変性につながった。興味深いことに, 体系的な高用量 RTX 治療は神経因性疼痛28, 小さな繊維の神経障害の症状につながった。治療モードと RTX の用量が異なる病理学的効果と神経の反応を生成することが示唆します。ウィットには、周辺の管理ローカル効果29痛み情報伝達を防いだし、神経因性動作6を開発した神経突起が影響を受けます。総称して、RTX 率効果であり、体系的に周辺の IENFs と中央の神経突起などの末梢神経に影響を与える可能性 RTX の特定の投与量があるかどうか問題を提起したことが判明しました。もしそうなら、RTX は特に小径ニューロンに影響を与えるし、診療所の小さな繊維の神経障害を模倣の潜在的なエージェントであるかもしれない。たとえば、クリニックの DM は代謝性疾患と小さな繊維の神経障害の主な特徴は、末梢神経の病理を含む複雑な問題です。DM 関連の小さな繊維の神経障害のメカニズムは、本剤の末梢神経に影響を与えることができない代謝障害の貢献を除外でした。したがって、DM 関連の小さな繊維の神経障害では、体系的な代謝性疾患の影響を除外することができる純粋な動物モデルが必要です。このプロトコルでは、RTX IENF 変性と小径ニューロンの損傷などを含む変更された免疫染色解析によって示されるように、典型的な小さな繊維神経障害モデルを開発するための作業量について説明します。

Protocol

記載されているすべての手順研究所動物30に関する倫理指針に基づき、プロトコルは、動物委員会の高雄医学大学、高雄、台湾によって承認されています。 1. RTX 神経障害の確立 注意:RTX は神経毒性と有害です。接触、目、粘膜、上気道刺激として機能します。吸入を避ける、RTX の準備中にラボ メガネとコートを着用し?…

Representative Results

このプロトコルでは、RTX 神経障害、具体的には IENF の変性、感覚器障害 (図 2) に関連付けられているを含む小径ニューロンに影響を与える新規マウスモデルをについて説明します。ここ記載されているプロトコルに従い、動物は熱消、D7 のポスト RTX 噴射で機械的アロディニアを展示しました。この小さな繊維神経障害モデルを RTX の 3 つの用?…

Discussion

診療所の小さな繊維の神経障害の効果的な治療は、機能回復と患者の生活の質を促進するため必要です。現在、ターゲットに小径神経細胞傷害の分子機構の包括的な理解の不足のために小さな繊維神経障害による感覚障害治療ガイドの欠如があります。神経障害の以前のモデルに通常両方大と小口径の感覚神経が影響を受ける例えば、化学療法による末梢神経障害12,</sup…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、省の科学と技術 (106-2320-B-037-024)、高雄医科大学 (KMU M106028、KMU S105034) トップ大学助成金 (TP105PR15)、台湾、高雄医学大学の目的からの補助金によって支えられました。

Materials

Chemical reagent
Resiniferatoxin Sigma R8756
Tween 80 Sigma P1754
3,3’-diaminobenzidine Sigma D8001
avidin-biotin complex Vector PK-6100
Name Company Catalog Number Comments
Primary Antisera
Peripherin Chemicon MAB-1527
ATF3 Santa Cruz SC-188
PGP9.5 UltraClone RA95101
Name Company Catalog Number Comments
Secondary Antisera
Biotinylated goat anti-rabbit IgG Vector BA-1000
Texas Red-conjugated goat anti-mouse Jackson ImmunoResearch 115-075-146
Isothiocyanate (FITC)-conjugated donkey anti-rabbit Jackson ImmunoResearch 711-095-152
Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Hot plate IITC Model 39
von Frey filament Somedic Sales AB 10-600-0001
Name Company Catalog Number Comments
Material
Shandon coverplate Thermo scientific 72110017
Slide rack Thermo scientific 73310017

Riferimenti

  1. Shun, C. T., et al. Skin denervation in type 2 diabetes: correlations with diabetic duration and functional impairments. Brain. 127 (Pt 7), 1593-1605 (2004).
  2. Polydefkis, M., et al. The time course of epidermal nerve fibre regeneration: studies in normal controls and in people with diabetes, with and without neuropathy. Brain. 127 (Pt 7), 1606-1615 (2004).
  3. Holland, N. R., et al. Small-fiber sensory neuropathies: clinical course and neuropathology of idiopathic cases. Ann Neurol. 44 (1), 47-59 (1998).
  4. Chaudhry, V., Rowinsky, E. K., Sartorius, S. E., Donehower, R. C., Cornblath, D. R. Peripheral neuropathy from taxol and cisplatin combination chemotherapy: clinical and electrophysiological studies. Ann Neurol. 35 (3), 304-311 (1994).
  5. Mellgren, S. I., Nolano, M., Sommer, C. The cutaneous nerve biopsy: technical aspects, indications, and contribution. Handb Clin Neurol. 115, 171-188 (2013).
  6. Hsieh, Y. L., Chiang, H., Lue, J. H., Hsieh, S. T. P2X3-mediated peripheral sensitization of neuropathic pain in resiniferatoxin-induced neuropathy. Exp Neurol. 235 (1), 316-325 (2012).
  7. Fukuoka, T., et al. Re-evaluation of the phenotypic changes in L4 dorsal root ganglion neurons after L5 spinal nerve ligation. Pain. 153 (1), 68-79 (2012).
  8. Joint Task Force of the, E., et al. European Federation of Neurological Societies/Peripheral Nerve Society Guideline on the use of skin biopsy in the diagnosis of small fiber neuropathy. Report of a joint task force of the European Federation of Neurological Societies and the Peripheral Nerve Society. J Peripher Nerv Syst. 15 (2), 79-92 (2010).
  9. Hsieh, S. T. Pathology and functional diagnosis of small-fiber painful neuropathy. Acta Neurol Taiwan. 19 (2), 82-89 (2010).
  10. Kennedy, W. R., Wendelschafer-Crabb, G. Utility of the skin biopsy method in studies of diabetic neuropathy. Electroencephalogr Clin Neurophysiol Suppl. 50, 553-559 (1999).
  11. Kennedy, W. R. Opportunities afforded by the study of unmyelinated nerves in skin and other organs. Muscle Nerve. 29 (6), 756-767 (2004).
  12. Verdu, E., et al. Physiological and immunohistochemical characterization of cisplatin-induced neuropathy in mice. Muscle Nerve. 22 (3), 329-340 (1999).
  13. Ko, M. H., Hu, M. E., Hsieh, Y. L., Lan, C. T., Tseng, T. J. Peptidergic intraepidermal nerve fibers in the skin contribute to the neuropathic pain in paclitaxel-induced peripheral neuropathy. Neuropeptides. 48 (3), 109-117 (2014).
  14. Hsieh, S. T., Chiang, H. Y., Lin, W. M. Pathology of nerve terminal degeneration in the skin. J Neuropathol Exp Neurol. 59 (4), 297-307 (2000).
  15. Tseng, T. J., Hsieh, Y. L., Ko, M. H., Hsieh, S. T. Redistribution of voltage-gated sodium channels after nerve decompression contributes to relieve neuropathic pain in chronic constriction injury. Brain Res. 1589, 15-25 (2014).
  16. Hsieh, Y. L., Lin, W. M., Lue, J. H., Chang, M. F., Hsieh, S. T. Effects of 4-methylcatechol on skin reinnervation: promotion of cutaneous nerve regeneration after crush injury. J Neuropathol Exp Neurol. 68 (12), 1269-1281 (2009).
  17. Tseng, T. J., Chen, C. C., Hsieh, Y. L., Hsieh, S. T. Effects of decompression on neuropathic pain behaviors and skin reinnervation in chronic constriction injury. Exp Neurol. 204 (2), 574-582 (2007).
  18. Hsieh, Y. L., Chiang, H., Tseng, T. J., Hsieh, S. T. Enhancement of cutaneous nerve regeneration by 4-methylcatechol in resiniferatoxin-induced neuropathy. J Neuropathol Exp Neurol. 67 (2), 93-104 (2008).
  19. Hsieh, Y. L., et al. Role of Peptidergic Nerve Terminals in the Skin: Reversal of Thermal Sensation by Calcitonin Gene-Related Peptide in TRPV1-Depleted Neuropathy. PLoS One. 7 (11), e50805 (2012).
  20. Neubert, J. K., et al. Peripherally induced resiniferatoxin analgesia. Pain. 104 (1-2), 219-228 (2003).
  21. Almasi, R., Petho, G., Bolcskei, K., Szolcsanyi, J. Effect of resiniferatoxin on the noxious heat threshold temperature in the rat: a novel heat allodynia model sensitive to analgesics. Br J Pharmacol. 139 (1), 49-58 (2003).
  22. Karai, L., et al. Deletion of vanilloid receptor 1-expressing primary afferent neurons for pain control. J Clin Invest. 113 (9), 1344-1352 (2004).
  23. Apostolidis, A., et al. Capsaicin receptor TRPV1 in urothelium of neurogenic human bladders and effect of intravesical resiniferatoxin. Urology. 65 (2), 400-405 (2005).
  24. Helyes, Z., et al. Antiinflammatory and analgesic effects of somatostatin released from capsaicin-sensitive sensory nerve terminals in a Freund’s adjuvant-induced chronic arthritis model in the rat. Arthritis Rheum. 50 (5), 1677-1685 (2004).
  25. Kissin, I., Bright, C. A., Bradley, E. L. Selective and long-lasting neural blockade with resiniferatoxin prevents inflammatory pain hypersensitivity. Anesth Analg. 94 (5), 1253-1258 (2002).
  26. Helyes, Z., et al. Inhibitory effect of anandamide on resiniferatoxin-induced sensory neuropeptide release in vivo and neuropathic hyperalgesia in the rat. Life Sci. 73 (18), 2345-2353 (2003).
  27. Kissin, I. Vanilloid-induced conduction analgesia: selective, dose-dependent, long-lasting, with a low level of potential neurotoxicity. Anesthesia and analgesia. 107 (1), 271-281 (2008).
  28. Pan, H. L., Khan, G. M., Alloway, K. D., Chen, S. R. Resiniferatoxin induces paradoxical changes in thermal and mechanical sensitivities in rats: mechanism of action. J Neurosci. 23 (7), 2911-2919 (2003).
  29. Iadarola, M. J., Mannes, A. J. The vanilloid agonist resiniferatoxin for interventional-based pain control. Current topics in medicinal chemistry. 11 (17), 2171-2179 (2011).
  30. Zimmermann, M. Ethical guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16 (2), 109-110 (1983).
  31. Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. J Neurosci Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
  32. Cliffer, K. D., et al. Physiological characterization of Taxol-induced large-fiber sensory neuropathy in the rat. Ann Neurol. 43 (1), 46-55 (1998).
  33. Lipton, R. B., et al. Taxol produces a predominantly sensory neuropathy. Neurology. 39 (3), 368-373 (1989).
  34. Bennett, G. J., Xie, Y. K. A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man. Pain. 33 (1), 87-107 (1988).
  35. Ko, M. H., Hsieh, Y. L., Hsieh, S. T., Tseng, T. J. Nerve demyelination increases metabotropic glutamate receptor subtype 5 expression in peripheral painful mononeuropathy. Int J Mol Sci. 16 (3), 4642-4665 (2015).
  36. Jeftinija, S., Liu, F., Jeftinija, K., Urban, L. Effect of capsaicin and resiniferatoxin on peptidergic neurons in cultured dorsal root ganglion. Regul Pept. 39 (2-3), 123-135 (1992).
  37. Caudle, R. M., et al. Resiniferatoxin-induced loss of plasma membrane in vanilloid receptor expressing cells. Neurotoxicology. 24 (6), 895-908 (2003).
  38. Acs, G., Biro, T., Acs, P., Modarres, S., Blumberg, P. M. Differential activation and desensitization of sensory neurons by resiniferatoxin. J Neurosci. 17 (14), 5622-5628 (1997).
  39. Athanasiou, A., et al. Vanilloid receptor agonists and antagonists are mitochondrial inhibitors: how vanilloids cause non-vanilloid receptor mediated cell death. Biochem Biophys Res Commun. 354 (1), 50-55 (2007).
  40. Wu, C. H., Ho, W. Y., Lee, Y. C., Lin, C. L., Hsieh, Y. L. EXPRESS: NGF-trkA signaling modulates the analgesic effects of prostatic acid phosphatase in resiniferatoxin-induced neuropathy. Mol Pain. 12, (2016).
  41. Hsiao, T. H., Fu, Y. S., Ho, W. Y., Chen, T. H., Hsieh, Y. L. Promotion of thermal analgesia and neuropeptidergic skin reinnervation by 4-methylcatechol in resiniferatoxin-induced neuropathy. Kaohsiung J Med Sci. 29 (8), 405-411 (2013).
  42. Chao, C. C., et al. Pathophysiology of neuropathic pain in type 2 diabetes: skin denervation and contact heat-evoked potentials. Diabetes Care. 33 (12), 2654-2659 (2010).
  43. Kim, S. H., Chung, J. M. An experimental model for peripheral neuropathy produced by segmental spinal nerve ligation in the rat. Pain. 50 (3), 355-363 (1992).

Play Video

Citazione di questo articolo
Lee, Y., Lu, S., Hsieh, Y. Establishing a Mouse Model of a Pure Small Fiber Neuropathy with the Ultrapotent Agonist of Transient Receptor Potential Vanilloid Type 1. J. Vis. Exp. (132), e56651, doi:10.3791/56651 (2018).

View Video