Plasticity in descending modulation of pain : therapeutic effects of non-painful heating-needle stimulation and its potential mechanisms

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5893-2
Title: Plasticity in descending modulation of pain : therapeutic effects of non-painful heating-needle stimulation and its potential mechanisms
Author: Lei, Jing
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine
Doctoral Programme Brain and Mind
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-03-20
Language: en
Belongs to series: URN:ISSN:2342-317X
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5893-2
http://hdl.handle.net/10138/313906
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: In the present series of studies, contributions of descending pain facilitatory and inhibitory pathways to behavioral pain responses were assessed under physiological conditions in humans and rats, under a simulated weightlessness condition in rats, and in an experimental model of Parkinson’s disease (PD) in rats. A long-term activation of descending pain modulatory pathways was induced by noxious conditioning stimulation to allow determining whether the studied experimental procedures cause decreases or increases in the activity of descending pathways. Acute muscle nociception was induced by intramuscular injection of 5.8% hypertonic saline. Secondary mechanical hyperalgesia was used as an index of the magnitude of descending facilitation, and secondary heat hypoalgesia as an index of the magnitude of descending inhibition. To explore whether heating-needle stimulation (H.N.S.) can promote analgesia due to modulation of descending pain controls, the effect of H.N.S. on descending facilitation and inhibition was also determined in different experimental conditions of the present study. To study whether thalamic dopamine is involved in descending modulation of pain, the effects induced by microinjections of dopamine or dopamine D2 receptor antagonist into the thalamic mediodorsal (MD) / ventromedial (VM) nuclei on descending pain modulation were evaluated. Furthermore, expression of Fos, a marker of neuronal activation, was determined in the spinal cord dorsal horn to reveal a spinal neuronal correlate for descending pain modulation. In the current series of studies, simulated weightlessness and a partial depletion of dopamine in the striatum enhanced endogenous descending facilitation and depressed descending inhibition. In the spinal dorsal horn, changes in Fos expression in the superficial layers were associated with changes in descending facilitation and those in the middle/deep layers with changes in descending inhibition. Intramuscular (i.m.) H.N.S. at an innocuous temperature of 43 C triggered descending inhibition without concomitant activation of descending facilitation both in physiological conditions and in experimental model of PD. In the PD model, dopamine D2 receptors in the thalamic VM nucleus were involved in mediating the enhancement of descending pain inhibition induced by H.N.S. applied at the temperature of 43 C. In humans, i.m. H.N.S. applied at the non-painful temperature of 43 C enhanced selectively descending inhibition, and it may be explained by a difference in the density of capsaicin- and heat-sensitive fibers innervating these heating-needle stimulation targets. Injection of capsaicin that selectively activates C-fibers produced stronger pain in acupoints than in non-acupoints.Koe-eläimillä aikaansaatiin patofysiologinen tilanne joko painotonta olosuhdetta simuloivalla tilalla tai kemiallisesti aikaansaadulla kokeellisella Parkinsonin taudilla. Kaikissa olosuhteissa niin ihmisellä kuin koe-eläimillä aktivoitiin pitkäkestoisesti laskevat kivunmuuntelujärjestelmät antamalla toispuoleisesti raajan lihakseen hypertonista keittosuolaa. Kynnysmääritykset tehtiin ihoalueella, joka oli etäällä hypertonisella keittosuolalla käsitellystä lihaksesta, minkä vuoksi kynnysmuutokset kuvastavat keskushermostollisiin mekanismeihin perustuvaa sekundaarista hyperalgesiaa tai hypoalgesiaa. Työsarjassa selvitettiin myös kuumaneulastimulaation terapeuttista vaikutusta ja vaikutusmekanismia kivulle herkistymiseen. Mediaalisen talamuksen dopamiinihermotuksen merkitystä laskevan kivunmuuntelujärjestelmän toiminnan häiriölle tutkittiin annostelemalla mediaalisen talamuksen tumakkeisiin dopamiinia tai dopamiini D2 reseptorin antagonistia. Mediaalisessa talamuksessa tutkimuksen kohteena olivat mediodorsaalinen (MD) tumake ja ventromediaalinen (VM) tumake. Lisäksi tutkittiin selkäytimen takasarven eri solukerrosten osuutta laskevassa kivun muuntelussa käyttäen hermosolujen toiminnan mittarina c-FOS-merkkiaineen ilmentymistä. Painotonta olosuhdetta simuloiva tila sekä kokeellinen Parkinsonin tauti vahvistivat kivun laskevaa fasilitaatiota ja vaimensivat kivun laskevaa inhibitiota. Selkäytimen takasarvessa laskeva fasilitaatio korreloi hermosoluaktiviteetin muutoksiin selkäytimen takasarven pinnallisissa solukerroksissa, kun taas laskeva inhibitio korreloi muutoksiin takasarven syvempien solukerrosten hermosoluaktiviteetissa. Kivuton kuumaneulastimulaatio 43oC lämpötilassa olevilla neuloilla vahvisti selektiivisesti kivun laskevaa inhibitiota koe-eläimillä sekä fysiologissa oloissa että kokeellisessa Parkinsonin tautimallissa. Mediaalisen talamuksen VM-tumakkeen dopamiini 2-reseptori oli välittämässä kuumaneulastimulaation kipua inhiboivaa vaikutusta Parkinsonin tautimallissa. Myös ihmiskokeissa kivuton kuumaneulastimulaatio 43oC lämpötilassa olevilla neuloilla vahvisti selektiivisesti kivun laskevaa inhibitiota. Ihmiskoetulokset osoittivat, että ääreishermoista C-syyt ovat keskeisiä kuumaneulastimulaation vaikutuksen välittäjiä, koska kuumaneulastimulaation terapeuttinen vaikutus oli voimakkain, kun stimuloitiin ihoaluetta, jossa C-syitä selektiivisesti aktivoiva kemiallinen aine kapsaisiini aiheutti voimakkaimman poltteen.
Subject: physiology
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
PLASTICI.pdf 840.7Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record