JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neuroscience

Создание мыши модель чистой небольшой волоконно невропатии с Ultrapotent агонист Переходный рецепторный потенциал Vanilloid типа 1

Published: February 13, 2018
doi:
10.3791/56651
, ,
1Department of Anatomy, School of Medicine, College of Medicine,Kaohsiung Medical University, 2Department of Medical Research,Kaohsiung Medical University Hospital, 3Department of Medical Research, Ultrastructural Laboratory,Kaohsiung Medical University Hospital

Summary

Это исследование устанавливает экспериментальную модель чистой небольшой волоконно невропатии с resiniferatoxin (RTX). Уникальный доза RTX (50 мкг/кг) является оптимальным для разработки модели небольшой волоконно нейропатии, которая имитирует характеристики пациента и может помочь исследовать ноцицептивных молекулярной значения, лежащие в основе нейропатической боли.

Abstract

У пациентов с сахарным диабетом (DM), или тех, кто испытывает нейротоксические эффекты химиотерапевтических агентов, может развиться ощущение расстройств из-за дегенерации и травмы сенсорных нейронов малого диаметра, именуемые как малые волокна нейропатии. Настоящее время Животные модели малых волокна нейропатии влияет на оба большого и малого диаметра чувствительных волокон и тем самым создать невропатология слишком сложны, чтобы должным образом оценить последствия раненых малого диаметра чувствительных волокон. Таким образом необходимо разработать экспериментальную модель чистой небольшой волоконно нейропатии надлежащим образом рассмотреть эти вопросы. Этот протокол описывает экспериментальной модели малых волокна нейропатии, конкретно затрагивающих сензорных нервах малого диаметра с resiniferatoxin (RTX), ultrapotent агонист Переходный рецепторный потенциал vanilloid типа 1 (TRPV1), через одну дозу внутрибрюшинной инъекции, называется RTX нейропатии. Этот RTX нейропатии показал патологических проявлений и поведенческие аномалии, которые имитируют клинических характеристик больных с небольшой волоконно нейропатии, включая intraepidermal дегенерация нервных волокон (IENF), специально травмы в малого диаметра нейронов и индукции hypoalgesia тепловых и механических аллодиния. Этот протокол испытания трех доз RTX (200, 50 и 10 мкг/кг, соответственно) и пришел к выводу, что критической дозой RTX (50 мкг/кг) для развития проявления невропатии типичных малых волокна и подготовила измененный иммуноокрашивания процедура расследования, IENF дегенерация и повреждения нейронов сома. Измененная процедура быстро, систематической и экономической. Поведенческие оценки нейропатической боли важно выявить функции сензорных нервах малого диаметра. Оценка механических порогов в экспериментальной грызунов является особенно сложным, и этот протокол описывает заказной металлической сетки, которая подходит для этого вида оценки грызунов. В целом RTX невропатия является новой и легко установленных экспериментальной модели для оценки молекулярной значимость и вмешательства, лежащие в основе невропатической боли для развития терапевтических агентов.

Introduction

Малые волокна невропатии с участием невропатической боли, которая проявляется на перерождение IENFs, распространены в различных типах условий, таких как DM и в результате нейротоксические эффекты химиотерапевтических агентов1,2, 3,4,5. IENFs являются периферийных терминалы малого диаметра нейронов, расположенный в спинной корень ганглиев (DRG) и страдают параллельно в случаях IENF дегенерация6. К примеру изменены вышестоящим генетических транскрипции нейрональных somata была продемонстрирована upregulation активации транскрипционного фактора-3 (ATF3)6,7. Кроме того Оценка IENFs иннервации с биопсия кожи является полезным для диагностики малых волокна нейропатии5,8,9. Традиционно профили IENFs на биопсии кожи зависели иммуногистохимических демонстрация продукта гена белка 9,5 (PGP 9.5)1,10,11. Взятые вместе, патологических профили DRG и IENFs отражать функционального состояния базовой небольшой волоконно нейропатии и может быть показателем для функциональных последствий этого типа невропатии на малого диаметра нейронов.

Ранее несколько экспериментальных моделей рассмотрели вопрос IENF дегенерации в случаях химиотерапии индуцированной нейропатии12,13 и нервные травмы, вызванные сжатием или перерезка14,15 , 16. Эти экспериментальные модели также пострадавших нервов большого диаметра; Он был, таким образом, не представляется возможным исключить вклад пострадавших нервов большого диаметра в наблюдаемых небольшой волоконно нейропатии; например изучение thermosensation расстройства вредных вывода зависит от функциональных моторных нервных волокон17,18,19. Таким образом создания модели нейропатии чистый небольшой волокна и систематически изучения патологические состояния нейрональных somata и их периферийных кожный нервных волокон в нейронах малого диаметра необходимо и важно.

RTX является аналогом капсаицина и мощный агонист Переходный рецепторный потенциал vanilloid рецепторов 1 (TRPV1), которая опосредует ноцицептивных обработки20,21,22. Недавно периферических RTX лечения освобожден нейрогенный боль23,24,25 и intraganglionic инъекции RTX индуцированной необратимой потере DRG нейронов22. Эффект периферийных RTX администрации является дозозависимый20,26,27, которые привели к временной десенсибилизация или дегенерации IENFs. Интригующе систематического лечения RTX высок дозы привело к невропатической боли28, симптом малых волокна нейропатии. Эти результаты показывают, что режим лечения и доза RTX производить различных патологических эффектов и нейронных ответов; именно, периферийных администрации предотвратить боль передачи местных эффектов29 и пострадавших нейрональных somata, разработанные нейропатической поведение6. Вместе эти результаты показывают, что RTX имеет multipotency эффект и поднял вопрос, есть ли конкретные дозы RTX, которые систематически могут повлиять на периферических нервов, например IENFs периферических и центральных нейронов somata. Если это так, RTX может быть потенциальным агентом конкретно затрагивают малого диаметра нейронов и имитировать небольшой волоконно невропатии в клинике. К примеру DM в клинике является сложным вопросом, включая метаболические расстройства и невропатологии периферических нервов, которые являются основными характеристиками малых волокна нейропатии. Механизмы DM-связанных небольшой волоконно невропатии не может исключать вклад метаболические расстройства, которое не может быть основным агентом, затрагивающих периферических нервов. Таким образом нейропатии DM-связанных небольшой волоконно требует чистой животных модель, которая могла бы исключить влияние систематического метаболические расстройства. Этот протокол описывает рабочую дозу RTX разработать модель типичный небольшой волоконно нейропатии, включая IENF дегенерация и малого диаметра нейронных травмы, как это продемонстрировано изменение иммуноокрашивания анализа.

Protocol

Все процедуры, описанные в соответствии с этические руководящие принципы для лабораторных животных30, и протокол был одобрен животное Комитет Гаосюн медицинского университета, Гаосюн, Тайвань. 1. Создание RTX нейропатии ОСТОРОЖНОСТЬЮ: RT…

Representative Results

Этот протокол описывает модель Роман мыши RTX нейропатии, который конкретно затрагивает малого диаметра нейронов, включая IENF дегенерации, связанные с сенсорными расстройствами (рис. 2). После протокол, описанные здесь животных выставлены hypoalgesia тепловых…

Discussion

Эффективной терапии нейропатии малых волокна в клинике требуется для восстановления функций и качество жизни пациентов. В настоящее время есть отсутствие руководства терапевтических ориентации сенсорные расстройства, связанные с небольшой волоконно нейропатии из-за отсутствия пол?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа была поддержана от грантов от министерства науки и технологии (106-2320-B-037-024), медицинский университет Гаосюн (KMU M106028, КМУ-S105034) и цель для топ университетов Грант (TP105PR15), медицинский университет Гаосюн, Тайвань.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

Mouse ModelSmall Fiber NeuropathyTransient Receptor Potential Vanilloid Type 1ResiniferatoxinRTXHot Plate TestVon Frey Hair FilamentsSensory NeuropathyNeurotoxin Delivery

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image