velikost textu

The role of nociceptive synaptic transmission modulation at the spinal cord level in different pain states

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
The role of nociceptive synaptic transmission modulation at the spinal cord level in different pain states
Název v češtině:
Význam modulace nociceptivního synaptického přenosu na míšní úrovni za různých bolestivých stavů
Typ:
Disertační práce
Autor:
Bc. Pavel Adámek
Školitel:
MUDr. Jiří Paleček, CSc.
Oponenti:
doc. MVDr. Šimon Vaculín, Ph.D.
RNDr. Viktorie Vlachová, Ph.D., DrSc.
Id práce:
155033
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyziologie (31-152)
Program studia:
Fyziologie živočichů (P1521)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
20. 6. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Bolest, nocicepce, synaptický přenos, neuropatická bolest, paclitaxel, TRPV1, kapsaicin, TLR4, PI3K, Nav1.7, CB1, anandamid
Klíčová slova v angličtině:
Pain, nociception, synaptic transmission, neuropathic pain, paclitaxel, TRPV1, capsaicin, TLR4, PI3K, Nav1.7, CB1, anandamide
Abstrakt:
Abstrakt Bolest je běžným příznakem mnoha klinických syndromů a nemocí. Zejména léčba bolestí neuropatického původu představuje závažný medicínský problém, neboť dostupná analgesie je v řadě případů neúčinná, nebo má výrazné nežádoucí účinky. Vývoj nových analgetických postupů a úspěšná léčba bolesti proto vyžaduje podrobnou znalost mechanizmů vzniku akutních i chronických bolestivých stavů. Proces vzniku, kódování a přenosu signálů o bolestivých podnětech zprostředkovává nociceptivní systém, který je klíčový pro vznik vjemu bolesti v mozku. Modulace nociceptivního synaptického přenosu v zadním rohu míšním představuje důležitý mechanismus ve vývoji a udržování různých patologických stavů bolesti. Tato disertační práce se zaměřila na zkoumání a objasnění některých mechanismů podílejících se na zpracování a modulaci míšního nociceptivního synaptického přenosu u různých modelů bolestivých stavů. Hlavní pozornost byla věnována studiu následujících otázek: (I.) Jakou úlohu mají TRPV1 (Transient Receptor Potential Vanilloid type 1) kanály, TLR4 (Toll-Like Receptor 4) a PI3K (fosfatidylinositol 3-kináza) v rozvoji neuropatické bolesti po podání chemoterapeutika paclitaxel (PAC) v akutním in vitro a subchronickém in vivo myším modelu PAC-indukované periferní neuropatie (PIPN)? (II.) Do jaké míry je ovlivněna míšní inhibiční synaptická kontrola u animálního modelu PIPN, akutního periferního zánětu a chronického konstrikčního poranění sedacího nervu (CCI) u transgenního kmene myši VGAT-ChR2-eYFP? (III.) Jak ovlivní inhibice sodíkového kanálu Na𝑣𝑣1.7 specifickým antagonistou protoxinem II spinální nociceptivní signalizaci u modelu termálního poškození kůže? (IV.) Jak N-arachidonoyl- fosfatidylethanolamin (20:4-NAPE), prekurzor anandamidu (AEA), moduluje nociceptivní synaptický přenos u modelu akutního periferního zánětu a jakou roli hraje kanabinoidní receptor 1 (CB1) v tomto procesu? Pro zkoumání těchto cílů byla využívána metoda patch-clamp v konfiguraci snímání z celé buňky, která nám umožnila snímání excitačních či inhibičních postsynaptických proudů (EPSC, resp. IPSC). Dále bylo využíváno behaviorální měření mechanické či tepelné citlivosti a imunohistochemická analýza. Naše výsledky ukázaly, že: (I.) Přímá funkční interakce mezi TLR4 a TRPV1 receptory, zejména prostřednictvím PI3K signalizace, hraje důležitou roli v (a) PAC- indukovaném nárůstu frekvence miniaturních EPSC v neuronech zadního rohu míšního, (b) v modulaci a tachyfylaxi kapsaicinem vyvolaných odpovědí zprostředkovaných TRPV1 kanály na presynaptických zakončeních primárních aferentů v míše a (c) v PAC- indukované mechanické alodynii. Všechny tyto PAC-indukované změny bylo možné zablokovat inhibitorem PI3K wortmanninem. Mechanismus závislý na TRPV1 je také nezbytný pro PAC-indukované zvýšení exprese proteinu c-Fos v neuronech zadního rohu. (II.) Naše předběžné výsledky poukazují na významnou roli disinhibice v zadním rohu míšním v rozvoji mechanické allodynie ve všech testovaných modelech bolestivých stavů (PIPN, periferní zánět a CCI). (III.) Inhibitor Na𝑣𝑣1.7 kanálu protoxin II významně omezil zvýšenou excitační aktivitu v populaci nociceptivních, kapsaicin-senzitivních neuronů u modelu termálního poškození kůže. (IV.) Potvrdili jsme hypotézu, že 20:4-NAPE slouží jako zdroj pro endogenní syntézu AEA v míše in vitro a že inhibiční účinek 20:4-NAPE je zprostředkován mechanismem závislým na CB1. Tento analgetický účinek 20:4-NAPE zprostředkovaný CB1 receptory je však za zánětlivých stavů částečně modifikován dalším mechanismem závislým na aktivaci TRPV1 kanálů. V souhrnu naše data podporují názor, že za různých patologických bolestivých stavů dochází k výrazné modulaci nociceptivního synaptického přenosu na míšní úrovni. Ukázali jsme také, že vhodná intervence a farmakologická léčba mohou pomoci zmírnit zvýšený nociceptivní přenos, nebo utlumit behaviorální projevy související s bolestí u zvířat. Porozumění mechanismům modulace nociceptivního synaptického přenosu je nezbytným předpokladem pro zlepšení terapeutických přístupů pro léčbu bolestivých stavů v budoucnosti.
Abstract v angličtině:
Abstract Pain is a common symptom of many clinical syndromes and diseases. In particular, the treatment of neuropathic pain represents a serious public health issue because currently available analgesia is ineffective in many cases or it has adverse effects. Treatment of pain-related suffering requires knowledge of how pain signals are initially generated and subsequently transmitted by the nervous system. A nociceptive system plays a key role in this process of encoding and transmission of pain signals. Modulation of the nociceptive synaptic transmission in the spinal cord dorsal horn represents an important mechanism in the development and maintenance of different pathological pain states. This doctoral thesis has aimed to investigate and clarify some of the mechanisms involved in the modulation of the spinal nociceptive processing in different pain states. The main attention was paid to study the following issues: (I.) Which is the role of Transient Receptor Potential Vanilloid type 1 channels (TRPV1), Toll-Like Receptors 4 (TLR4), and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) in the development of neuropathic pain induced by paclitaxel (PAC) chemotherapy in acute in vitro, and subchronic in vivo murine model of PAC-induced peripheral neuropathy (PIPN)? (II.) How is affected spinal inhibitory synaptic control under different pain states, using VGAT-ChR2-eYFP transgenic mice model of PIPN, acute peripheral inflammation, and chronic constriction injury injury (CCI) of the sciatic nerve? (III.) How does the Na𝑣𝑣1.7 receptor blocker protoxin II affect the spinal nociceptive signaling in the model of burn injury? (IV.) How 20:4-NAPE (N-arachidonoylphosphatidylethanolamine), the precursor of anandamide (AEA), modulates the nociceptive synaptic transmission under the acute inflammatory condition and which role plays cannabinoid receptor 1 (CB1) in this process? To investigate these aims, the main method used was the whole-cell patch-clamp recording of excitatory- and/or inhibitory postsynaptic currents (EPSCs, respectively IPSCs). We also used behavioral measurement of mechanical/thermal sensitivity and immunohistochemistry. Our results have shown that: (I.) Direct functional interaction between TLR4 and TRPV1 receptors, in particular via PI3K signaling, play an important role in (a) PAC- induced increase of miniature EPSCs frequency in dorsal horn neurons, (b) in the modulation of TRPV1 sensitivity and tachyphylaxis of capsaicin-evoked responses, and (c) in the PAC-induced mechanical allodynia. All these PAC-induced changes have been prevented by PI3K blocker wortmannin. The TRPV1-dependent mechanism is also necessary to PAC-induced enhancement of c-Fos protein expression in the dorsal horn neurons. (II.) Our preliminary data clearly demonstrates that disinhibition occurs in a significant manner in all tested models of pain (PIPN, peripheral inflammation, and CCI). (III.) Na𝑣𝑣1.7 receptor blocker protoxin II significantly reduced aberrant activity induced by burn injury in the population of capsaicin-sensitive nociceptive spinal cord dorsal horn neurons in the rat. Finally, (IV.) we confirmed the hypothesis that 20:4-NAPE serves as a source for endogenous AEA synthesis in the spinal cord in vitro. Inhibitory effect of 20:4-NAPE is mediated by CB1-dependent mechanism. However, this CB1- mediated analgesic effect of 20:4-NAPE, is under inflammatory conditions partly modified by an additional TRPV1-dependent mechanism. Taking together, these data support the view that spinal nociceptive synaptic transmission is substantially influenced under pathological conditions, and that appropriate intervention and pharmacological treatment can help alleviate increased nociceptive transmission or pain-related behavior in animals. Detailed understanding of these mechanisms is necessary for the improvement of pain therapy in the future.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. Pavel Adámek 39.54 MB
Stáhnout Příloha k práci Bc. Pavel Adámek 16.78 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. Pavel Adámek 95 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. Pavel Adámek 86 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Bc. Pavel Adámek 1.13 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. MVDr. Šimon Vaculín, Ph.D. 84 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Viktorie Vlachová, Ph.D., DrSc. 79 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 112 kB