Описанный метод был разработан после исследований, показывающих важность CGRP в патофизиологии мигрени. Он хорошо подходит для исследования механизмов, участвующих в высвобождении CGRP из тройничной системы, что имеет решающее значение для передачи сигналов боли в области головы. Количество CGRP, полученное в этой модели, непосредственно измеряет высвобождение CGRP из тройничных нервов, иннервирующих твердую мозговую оболочку, TG и TNC. Количество высвобождения CGRP количественно больше45,54, чем высвобождение, измеренное в плазме после термокоагуляции у человека, стимуляции тройничного нерва у кошек 39,55,56 и во время приступов мигрени 23. Одним из объяснений может быть то, что CGRP разбавляется и разлагается в крови54. Однако следует отметить, что прямая стимуляция химическими веществами может превосходить патофизиологическую активацию. Дополнительные преимущества заключаются в том, что можно обнаружить высвобождение из трех различных участков в тригеминосудистой системе и что его можно использовать вместе с фармакологическими манипуляциями и в тканях генетически модифицированных грызунов.
В последнее время многие доклинические модели грызунов фокусируются на системном введении веществ и последующих показаниях, связанных с болью или мигренью, с использованием тестирования фон Фрея 57,58, гримасничания 59,60,61 или легкого отвращения 62,63,64. Эти методы полезны для понимания болеутоляющих и обезболивающих свойств различных веществ. Однако эти подходы не дают никакой информации о конкретных тканях-мишенях. В настоящем способе тригеминоваскулярная система делится на три структуры: твердая мозговая оболочка, ТГ и ТНК. Это позволяет проводить локальное воздействие на каждую структуру и оценивать место действия конкретного вещества. Это было использовано в исследовании 2011 года, где была изучена роль кальциевых каналов с напряжением у крыс, и было обнаружено, что ингибирование этих каналов различно в трех структурах тригеминосаскулярного пути47. При рассечении структур нервной системы аксотомия неизбежна. Было показано, что аксотомия изменяет транскрипцию различных генов65. Эти транскрипционные изменения слишком медленны, чтобы повлиять на результаты этого метода, но изменения фосфорилирования не могут быть исключены по сравнению с ситуациями in vivo 46. Хотя нейропептиды, такие как CGRP, образуются в клеточной соме, высвобождение и действие нейропептидов обычно происходит на центральных или периферических нервных окончаниях. Таким образом, исследования интактных нейронов, включая терминалы, интересны при изучении высвобождения нейропептидов. Поэтому методы изучения культур нейронов из изолированных ганглиев были созданы для того, чтобы служить моделью терминалов. Однако культуры нейрональных клеток подвержены нескольким проблемам, поскольку механическая диссоциация может разрушать нейроны в культуре46. Более длительные временные рамки, связанные с культивированием клеток, делают этот метод чувствительным к транскриптомическим изменениям, обусловленным аксотомией и условиямикультивирования 65. Кроме того, добавление факторов роста и культивирование на поверхностных покрытиях изменили свойства нейронов в качестве трансмиттера и экспрессии рецепторов 66,67,68,69. Этих проблем можно избежать при изучении свежеизолированных интактных ганглиев вместо культур нейрональных клеток.
Одной из проблем с методом высвобождения ex vivo CGRP является точное рассечение ткани, необходимой для воспроизводимых результатов. Особенно точное вскрытие ТНК является сложной задачей, поскольку это структура внутри ствола мозга без видимых границ. Кроме того, твердая мозговая оболочка является хрупкой, и удаление мозга должно быть тщательно проведено, чтобы обеспечить неповрежденную структуру. Эти препятствия могут привести к изменению размера ткани и, таким образом, к изменению базальных и стимулирующих уровней CGRP. Однако это изменение может быть объяснено нормализацией базального высвобождения CGRP. Следует также отметить, что при выделении ТНК от мышей выделяется вся нижняя часть ствола мозга, а не более конкретная ТНК-содержащая часть, как это делается у крыс. В целом, использование ткани крысы может быть преимуществом, так как это позволяет измерять высвобождение CGRP из твердой мозговой оболочки и более точно рассечение ТНК. Кроме того, размер ткани также позволяет использовать крысу в качестве контроля транспортного средства, поскольку одна крыса приводит к двум половинкам черепа, двум ТГ и двум ТНК, где один кусок ткани используется для стимуляции вещества, а другой - для транспортного средства. При использовании мышей для одного эксперимента необходимы два животных, так как оба ТГ объединяются в один образец, а ТНК препарируются как один ствол мозга. Таким образом, два ТГ и один ствол мозга используются для стимуляции веществ, а два ТГ и один ствол мозга от другой мыши используются для управления транспортным средством. Это приводит к использованию в два раза большего количества мышей по сравнению с крысами для получения такого же количества реплик. Чтобы уменьшить количество используемых мышей, был предложен метод измерения высвобождения CGRP из срезов ствола мозга49. Преимуществом является то, что метод был модифицирован для обеспечения возможности использования мышей. Это позволяет использовать многие уже доступные трансгенные штаммы мышей, полезный инструмент для изучения, например, сигнальных путей. Положительный контроль в конце эксперимента должен быть включен, чтобы гарантировать, что ткань, используемая в эксперименте, может высвобождать CGRP. Положительным контролем может быть агонист TRPV1 капсаицин или деполяризующий стимул калия (KCl), которые, как было обнаружено, высвобождают CGRP из тригеминосудистой системы как у мышей, так и у крыс 46,47,48,49,50. Кроме того, метод также был адаптирован для измерения высвобождения других соответствующих пептидов в виде аденилатциклаз-активирующего пептида гипофиза (PACAP) - еще одного пептида, представляющего большой интерес в рамках исследования мигрени70.
Метод предоставляет полезный инструмент для исследования высвобождения CGRP из конкретных тканей-мишеней у крыс и мышей. Это относительно быстрый метод, который позволяет избежать проблем, связанных с культивированием нейронов. Протокол метода может быть легко модифицирован для изучения взаимосвязи концентрация-реакция или ингибирования ответа различными фармакологическими соединениями. Метод высвобождения ex vivo CGRP является одним из нескольких доклинических методов, полезных для изучения роли CGRP и других механизмов, связанных с высвобождением CGRP в патофизиологии мигрени.