Tot vaststelling van een muismodel van een zuivere kleine vezel neuropathie met de Ultrapotent Agonist van voorbijgaande Receptor potentiële Vanilloid Type 1
Summary
Deze studie stelt een experimenteel model van pure kleine vezel neuropathie met resiniferatoxin (RTX). Een unieke dosis RTX (50 µg/kg) is optimaal voor het ontwikkelen van een kleine vezel neuropathie model dat bootst de kenmerken van de patiënt en kan helpen bij het onderzoeken van de Nociceptieve moleculaire betekenis onderliggende neuropatische pijn.
Abstract
Patiënten met diabetes mellitus (DM) of personen die de neurotoxische effecten van chemotherapeutische agenten kunnen ontwikkelen sensatie aandoeningen als gevolg van degeneratie en letsel van de sensorische neuronen kleine diameter, hierna aangeduid als kleine vezel neuropathie. Huidige dierlijke modellen van kleine vezel neuropathie invloed op beide grote – en kleine diameter zintuiglijke vezels en dus maken een Neuropathologie te complex om de effecten van gewonde kleine diameter zintuiglijke vezels naar behoren te beoordelen. Het is daarom nodig om een experimentele model van pure kleine vezel neuropathie aan deze vraagstukken adequaat te ontwikkelen. Dit protocol beschrijft een experimenteel model van kleine vezel neuropathie specifiek op het gebied van de sensorische zenuwen kleine diameter met resiniferatoxin (RTX), een ultrapotent agonist van voorbijgaande receptor potentiële vanilloid type 1 (TRPV1), door middel van een enkelvoudige dosis van intraperitoneale injectie, hierna RTX neuropathie. Deze neuropathie van de RTX toonde pathologische uitingen en gedrags afwijkingen die nabootsen van de klinische kenmerken van patiënten met kleine vezel neuropathie, met inbegrip van intraepidermal zenuw vezels (IENF) degeneratie, specifiek letsel in kleine diameter neuronen en inductie van thermische hypoalgesia en mechanische allodynia. Dit protocol getest drie doses van RTX (200, 50 en 10 µg/kg, respectievelijk) en geconcludeerd dat een kritische dosis RTX (50 µg/kg) is vereist voor de ontwikkeling van de typische kleine vezel neuropathie manifestaties en bereid een gemodificeerde immunokleuring procedure onderzoeken IENF degeneratie en soma neuronale schade. De gewijzigde procedure is snel, systematische en economische. Gedrags evaluatie van neuropatische pijn is cruciaal voor het onthullen van de functie van de sensorische zenuwen kleine diameter. De evaluatie van mechanische drempels in experimentele knaagdieren is bijzonder uitdagende en dit protocol beschrijft een aangepaste metalen gaas die geschikt is voor dit soort beoordeling in knaagdieren. Kortom is RTX neuropathie een nieuwe en gemakkelijk gevestigde experimentele model moleculaire betekenis en interventie onderliggende neuropatische pijn voor de ontwikkeling van therapeutische agenten te evalueren.
Introduction
Kleine vezel neuropathie neuropatische pijn, die duidelijk door de degeneratie van IENFs is, waarbij is gebruikelijk in verschillende soorten voorwaarden, zoals DM, en als gevolg van de neurotoxische effecten van chemotherapeutische agenten1,2, 3,4,5. IENFs zijn de perifere terminals van kleine diameter neuronen gelegen in de achterwortelganglia, bevatten (DRG), en parallel in gevallen van IENF degeneratie6worden beïnvloed. Bijvoorbeeld, is de gewijzigde upstream genetische transcriptie van neuronale waarin aangetoond door de opregulatie van transcriptie factor-3 (ATF3)6,7te activeren. De evaluatie van de innervatie van de IENFs arm met Huidbiopt is bovendien nuttig voor de diagnose van kleine vezel neuropathie,5,,8,9. Traditioneel, hebben de profielen van de IENFs op het Huidbiopt afgehangen immunohistochemische demonstratie van eiwit gene product 9.5 (PGP 9,5)1,10,11. Samen genomen, kunnen de pathologische profielen van de Deutsche Reichsbahn en IENFs weerspiegelen de functionele toestand onderliggende kleine vezel neuropathie en een indicator voor de functionele gevolgen van dit soort neuropathie op kleine diameter neuronen.
Eerder, verschillende experimentele modellen hebben de kwestie van IENF degeneratie in gevallen van chemotherapie geïnduceerde neuropathie12,13 en zenuw letsel veroorzaakt door compressie of transect14,15 , 16. deze experimentele modellen ook beïnvloed grote diameter zenuwen; het was dus niet mogelijk om uit te sluiten van de bijdrage van de betrokken grote diameter zenuwen in de waargenomen kleine vezel neuropathie; het onderzoek van thermosensation stoornis door schadelijke terugtrekking is bijvoorbeeld afhankelijk van functionele motor zenuwvezels17,18,19. Dus, tot oprichting van een zuivere kleine vezel neuropathie model en systematisch onderzoek naar de pathologische status van neuronale waarin zowel hun perifere cutane zenuwvezels in kleine diameter neuronen zijn noodzakelijk en noodzakelijk.
RTX is een analoge capsaïcine en een krachtige agonist aan voorbijgaande receptor potentiële vanilloid receptor 1 (TRPV1), die Nociceptieve verwerking20,21,22 bemiddelt. Onlangs, perifere RTX behandeling verving neurogene pijn23,24,25 , en een intraganglionic injectie van RTX geïnduceerde onomkeerbaar verlies van DRG neuronen22. Het effect van perifere RTX administratie is dosisafhankelijk20,26,27, wat in de voorbijgaande desensibilisatie of degeneratie van IENFs resulteerde. Intrigerend, systematische hoge dosis RTX behandeling geleid tot neuropatische pijn28, een symptoom van kleine vezel neuropathie. Deze bevindingen stellen voor dat de modus van de behandeling en de dosis RTX verschillende pathologische effecten en neuronale reacties produceren; te weten, perifere administratie voorkomen van pijn transmissie door lokale effecten29 en beïnvloed de neuronale waarin die neuropatische gedrag6ontwikkeld. Gezamenlijk deze bevindingen wijzen erop dat RTX een multipotent effect heeft en de vraag opgeworpen of er is een bepaalde dosis RTX die de perifere zenuwen, zoals de IENFs van de perifere en centrale neuronale waarin systematisch kan beïnvloeden. Zo ja, misschien RTX wel een potentiële agent te specifiek kleine diameter neuronen van invloed zijn op kleine vezel neuropathie in de kliniek wordt nagebootst. Bijvoorbeeld, is DM in de kliniek een ingewikkelde kwestie, met inbegrip van stofwisselingsziekte en Neuropathologie van perifere zenuwen, die de belangrijkste kenmerken van kleine vezel neuropathie zijn. De mechanismen van DM-geassocieerde kleine vezel neuropathie kunnen niet uitsluiten dat de bijdrage van stofwisselingsziekte die niet mag worden de belangrijkste agent op het gebied van perifere zenuwen. DM-geassocieerde kleine vezel neuropathie vereist daarom een zuivere diermodel die de effecten van systematische stofwisselingsziekte kan uitsluiten. Dit protocol beschrijft de dosis van de werken van RTX te ontwikkelen van een typische kleine vezel neuropathie model, met inbegrip van IENF degeneratie en neuron kleine diameter schade, zoals blijkt uit de analyse van de gemodificeerde immunokleuring.
Protocol
Representative Results
Discussion
Effectieve therapie voor kleine vezel neuropathie in de kliniek is vereist voor de bevordering van de functionele herstel en de levenskwaliteit van patiënten. Momenteel, is er gebrek aan een therapeutische gids gericht op zintuiglijke aandoening geassocieerd met kleine vezel neuropathie wegens het ontbreken van een grondig inzicht in de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de kleine diameter neuronale schade. Voorgaande modellen van neuropathie beïnvloed meestal beide grote – en kleine diameter sensoris…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door subsidies van het ministerie van wetenschap en technologie (106-2320-B-037-024), Kaohsiung Medizinische Universität (KMU-M106028, KMU-S105034) en doel voor de Top universiteiten Grant (TP105PR15), Kaohsiung Medizinische Universität, Taiwan.
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 |
References
- 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).
- 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).
- Holland, N. R., et al. Small-fiber sensory neuropathies: clinical course and neuropathology of idiopathic cases. Ann Neurol. 44 (1), 47-59 (1998).
- 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).
- Mellgren, S. I., Nolano, M., Sommer, C. The cutaneous nerve biopsy: technical aspects, indications, and contribution. Handb Clin Neurol. 115, 171-188 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hsieh, S. T. Pathology and functional diagnosis of small-fiber painful neuropathy. Acta Neurol Taiwan. 19 (2), 82-89 (2010).
- 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).
- Kennedy, W. R. Opportunities afforded by the study of unmyelinated nerves in skin and other organs. Muscle Nerve. 29 (6), 756-767 (2004).
- Verdu, E., et al. Physiological and immunohistochemical characterization of cisplatin-induced neuropathy in mice. Muscle Nerve. 22 (3), 329-340 (1999).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Neubert, J. K., et al. Peripherally induced resiniferatoxin analgesia. Pain. 104 (1-2), 219-228 (2003).
- 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).
- Karai, L., et al. Deletion of vanilloid receptor 1-expressing primary afferent neurons for pain control. J Clin Invest. 113 (9), 1344-1352 (2004).
- Apostolidis, A., et al. Capsaicin receptor TRPV1 in urothelium of neurogenic human bladders and effect of intravesical resiniferatoxin. Urology. 65 (2), 400-405 (2005).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Zimmermann, M. Ethical guidelines for investigations of experimental pain in conscious animals. Pain. 16 (2), 109-110 (1983).
- 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).
- Cliffer, K. D., et al. Physiological characterization of Taxol-induced large-fiber sensory neuropathy in the rat. Ann Neurol. 43 (1), 46-55 (1998).
- Lipton, R. B., et al. Taxol produces a predominantly sensory neuropathy. Neurology. 39 (3), 368-373 (1989).
- 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).
- 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).
- 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).
- Caudle, R. M., et al. Resiniferatoxin-induced loss of plasma membrane in vanilloid receptor expressing cells. Neurotoxicology. 24 (6), 895-908 (2003).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
