Modulation of neuropathic pain by neuropeptides at the level of the medulla in rats

Abstract

[한글]

말초신경 손상에 의한 신경병리성 통증(neuropathic pain)은 비정상적인 통증의 발달로 특징지을 수 있다. 이러한 신경병리성 통증은 척수 수준에서의 신경전달물질들의 이상 조절작용을 포함한 신경가소성의 변화를 유발한다고 알려져 왔다. 현재까지 신경병리성 통증에 관한 연구는 주로 척수 혹은 척수신경절 부위를 중심으로 연구되어 왔다. 그러나 최근 보고에 따르면 신경병리성 통증을 조절하는데 있어 연수의 박속핵(gracile nucleus)이 중요한 역할을 수행한다. 따라서 본 연구에서는 연수 수준에서의 신경펩타이드(neuropeptide)에 의한 신경병리성 통증의 조절 작용을 알아보기 위해 galanin과 neuropeptide Y(NPY)를 거대수조(cisterna magna)내에 주입한 후 von Frey 세사를 이용하여 행동검사를 실시하고, 이온영동적 주입법을 이용하여 박속핵 뉴런에 이들 신경펩타이드를 가하면서 전기생리학적 연구를 수행하였다.흰쥐를 pentobarbital로 마취시킨 후 좌골신경 분지 중 경골신경(tibial nerve)과 장딴지신경(sural nerve)을 결찰한 후 미세 수술가위로 절단하고 총비골신경(common peroneal nerve)은 남겨둠으로써 신경병리성 통증 모델을 제작하였다. 행동적 연구에서는 약물을 거대수조내 주입하기 위해 후두골에 구멍을 낸 후 스테인레스 스틸 관(stainless steel cannula)을 안쪽 면을 따라서 삽입하였다. 이때 관의 끝이 거대수조에서 관찰될 때까지 삽입하였다. 행동적으로 기계적 이질통은 von Frey 세사를 이용하여 측정하였다. 전기생리학적 연구에서는 galanin과 NPY의 이온영동적 주입을 위해 통증이 뚜렷하게 나타나는 쥐를 우레탄(urethane)으로 마취시키고 기계적 자극에 대한 박속핵 뉴런들의 반응을 기록하였다. 거대수조내 주입된 NPY는 신경병리성 통증 반응을 농도 의존적으로 감소시켰다. Galanin은 고농도(20, 40㎍)로 거대수조내에 주입했을 때 신경병리성 통증 반응을 억제시켰다. NPY와 galanin 모두 저농도(1㎍)에서는 약물을 주입하고 30분 후에 기계적 이질통이 오히려 증가하였다. 이온영동적으로 주입된 galanin과 NPY는 기계적 이질통에 대한 박속핵 뉴런의 반응을 억제시켰다. 이러한 결과는 galanin과 NPY와 같은 신경펩타이드가 신경병리성 통증을 조절하는데 있어서 연수 수준 특히 박속핵에서 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.

[영문]

Neuropathic pain resulting from peripheral nerve injury is characterized by the development of abnormal pain states. It is accompanied by a number of neuroplastic alterations at the level of the spinal cord including upregulation or downregulation of neurotransmitters. Up to now, studies on the mechanisms of neuropathic pain has been conducted mostly at the level of the dorsal root ganglia or the spinal cord. However, according to the latest reports, the gracile nucleus has been suggested to play an important role in neuropathic pain. In this study, the effects of intracisternaly injected galanin and neuropeptide Y (NPY), and iontophoretically applied galanin and NPY on the modulation of neuropathic pain were examined at the level of the medulla. Under pentobarbital anesthesia, male Sprague-Dawley rats were subjected to neuropathic surgery by tightly ligating and cutting the left tibial and sural nerves, leaving the common peroneal nerve intact. For the purpose of intracisternal injection of drugs, a stainless steel cannula was inserted to slide along the inner table of the occipital bone until the tip was just visible in the cistern. Mechanical allodynia was monitored using a von Frey filament. Then galanin or NPY was applied intracisternally. In an electrophysiological experiment, rats were reanesthetized with urethane and the responses of gracile nucleus neurons to mechanical stimulation were recorded. Galanin or NPY was applied microiontophoretically. Intracisternally administered NPY reduced neuropathic pain behaviors dose-dependently. High doses (20, 40㎍) of galanin inhibited neuropathic pain behaviors. At the lowest dose (1㎍) of galanin and NPY, neuropathic pain behavior was increased at 30 min after drug injection. Responses of gracile nucleus neurons to mechanical stimulation were inhibited by iontophoretically ejected galanin and NPY. These results suggest that the neuropeptides including galanin and NPY play an important role in the gracile nucleus in the modulation of neuropathic pain.