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  • The spinal anti-inflammatory mechanism of motor cortex stimulation: cause of success and refractoriness in neuropathic pain?

The spinal anti-inflammatory mechanism of motor cortex stimulation: cause of success and refractoriness in neuropathic pain?

Journal of neuroinflammation (2015-01-21)
Guilherme D Silva, Patrícia S S Lopes, Erich T Fonoff, Rosana L Pagano
ABSTRACT

Motor cortex stimulation (MCS) is an effective treatment in neuropathic pain refractory to pharmacological management. However, analgesia is not satisfactorily obtained in one third of patients. Given the importance of understanding the mechanisms to overcome therapeutic limitations, we addressed the question: what mechanisms can explain both MCS effectiveness and refractoriness? Considering the crucial role of spinal neuroimmune activation in neuropathic pain pathophysiology, we hypothesized that modulation of spinal astrocyte and microglia activity is one of the mechanisms of action of MCS. Rats with peripheral neuropathy (chronic nerve injury model) underwent MCS and were evaluated with a nociceptive test. Following the test, these animals were divided into two groups: MCS-responsive and MCS-refractory. We also evaluated a group of neuropathic rats not stimulated and a group of sham-operated rats. Some assays included rats with peripheral neuropathy that were treated with AM251 (a cannabinoid antagonist/inverse agonist) or saline before MCS. Finally, we performed immunohistochemical analyses of glial cells (microglia and astrocytes), cytokines (TNF-α and IL-1β), cannabinoid type 2 (CB2), μ-opioid (MOR), and purinergic P2X4 receptors in the dorsal horn of the spinal cord (DHSC). MCS reversed mechanical hyperalgesia, inhibited astrocyte and microglial activity, decreased proinflammatory cytokine staining, enhanced CB2 staining, and downregulated P2X4 receptors in the DHSC ipsilateral to sciatic injury. Spinal MOR staining was also inhibited upon MCS. Pre-treatment with AM251 blocked the effects of MCS, including the inhibitory mechanism on cells. Finally, MCS-refractory animals showed similar CB2, but higher P2X4 and MOR staining intensity in the DHSC in comparison to MCS-responsive rats. These results indicate that MCS induces analgesia through a spinal anti-neuroinflammatory effect and the activation of the cannabinoid and opioid systems via descending inhibitory pathways. As a possible explanation for MCS refractoriness, we propose that CB2 activation is compromised, leading to cannabinoid resistance and consequently to the perpetuation of neuroinflammation and opioid inefficacy.

MATERIALI
Numero di prodotto
Marchio
Descrizione del prodotto

Sigma-Aldrich
Perossido di idrogeno, contains inhibitor, 30 wt. % in H2O, ACS reagent
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Perossido di idrogeno, 30 % (w/w) in H2O, contains stabilizer
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, Molecular Biology, DNase, RNase, and protease, none detected, ≥99% (titration)
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, 5 M in H2O, BioReagent, Molecular Biology, suitable for cell culture
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, BioXtra, ≥99.5% (AT)
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, BioReagent, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture, suitable for plant cell culture, ≥99%
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, 0.9% in water, BioXtra, suitable for cell culture
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Perossido di idrogeno, 50 wt. % in H2O, stabilized
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, 5 M
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
SAFC
Sodio cloruro, 5 M
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Millipore
Perossido di idrogeno, 3%, suitable for microbiology
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Supelco
Perossido di idrogeno, ≥30%, for trace analysis
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Monoclonale Anti-proteina acida gliale fibrillare (GFAP), clone G-A-5, ascites fluid
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, BioUltra, Molecular Biology, ≥99.5% (AT)
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Perossido di idrogeno, contains inhibitor, 30 wt. % in H2O, meets USP testing specifications
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, meets analytical specification of Ph. Eur., BP, USP, 99.0-100.5%
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, 99.999% trace metals basis
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, BioUltra, Molecular Biology, ~5 M in H2O
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Supelco
Sodio cloruro, Pharmaceutical Secondary Standard; Certified Reference Material
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Supelco
Sodio cloruro, reference material for titrimetry, certified by BAM, >99.5%
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Perossido di idrogeno, 34.5-36.5%
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Supelco
Perossido di idrogeno, 30 % (w/w), for ultratrace analysis
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, BioPerformance Certified, ≥99% (titration), suitable for insect cell culture, suitable for plant cell culture
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, 0.85%
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, tested according to Ph. Eur.
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
AM251, >98% (HPLC), solid
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodium chloride-35Cl, 99 atom % 35Cl
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, tablet
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Perossido di idrogeno, tested according to Ph. Eur.
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili
Sigma-Aldrich
Sodio cloruro, random crystals, 99.9% trace metals basis
Prezzi e disponibilità al momento non sono disponibili