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概要
目的
が鎮痛薬のターゲティングアプローチ神経成長因子の治療のために(NGF)の変形性関節症(OA)疼痛は、臨床的に関心のままで、NGFは、OAの痛みに寄与するれる神経生理学的メカニズムは不明です。OA疼痛のげっ歯類モデルにおいて、膝関節に対する局所的な仰角の上昇が膝関節に対して及ぼす影響、遠隔(後肢)誘発性脊髄ニューロンの反応を調べた。
設計
生理食塩水の注射に対して、ヨード酢酸モノナトリウム(MIA)の関節内注射後に確立された疼痛行動および関節病理を有する麻酔下のラットにおいてインビボ脊髄電気生理学を実施した。NGF(10μg / 50μl)の関節内注射の前後に、膝関節の伸展および屈曲に対する神経応答、膝の上および遠隔部位における末梢受容野の機械的な点状刺激を研究した。または食塩水。
結果
MIAを注射したラットは、疼痛行動、および関節の病理学において、有意な局所的(膝関節)および遠隔的(後肢後退閾値の低下)の変化を示した。NGFの関節内注射は 、対照と比較して、MIAラットにおいて、膝関節を介した脊髄ニューロンの膝伸展誘発発火および脊髄ニューロンの末梢受容野のサイズの増加(100%増加)を有意に(P <0.05)増加させた。関節内NGF注射は、MIA注射ラットにおける同側後足の有害な刺激後に脊髄ニューロンの応答を有意に変えなかった。 結論 膝関節からの入力を受ける脊髄ニューロンに対するNGFの関節内注射の促進効果は、OA 膝痛の NGF媒介増強のための機構的根拠を提供するが、さらなる機構が遠隔部位への疼痛の拡大に寄与し得る。 前の記事次の記事 キーワード 疼痛変形性関節症脊椎ヨード酢酸モノナトリウム 前書き 変形性関節症(OA)は、しばしば鎮痛に対して難治性である先進国における慢性的な痛みおよび身体障害の主な原因である。関連する疼痛をより効果的に標的とする鎮痛戦略を見出すことの挑戦は、根底にある疼痛メカニズムのより良い理解を必要とする。神経成長因子(NGF)が広くとして認識されるメディエーター慢性疼痛の 1、2。OA病態生理へのNGFの寄与の証拠には、骨軟骨接合部 4、滑膜 5および軟骨 6における滑液 3中のNGFの増加が含まれる。 OAを持つ人々の。 NGF に対するヒト化IgG2 モノクローナル抗体である tanzeumabによるNGFの遮断は、OA患者 7およびより最近では腰痛8 において強い鎮痛作用を示した。しかし、この治療戦略に関する安全性の問題は臨床試験9の進展に影響を与えており、重要なことに、OA疼痛に対するNGFの寄与についてのより機械的な理解の必要性を強調しています。OA疼痛のモデルは、臨床病理学的側面の両方を模倣しており、遠隔部位で負荷時の疼痛(体重負荷)および足引っ込め閾値(PWT)の低下を示す10。。前臨床試験では、OA疼痛の内側半月板モデルのマウス不安定化におけるNGFβレベルと疼痛行動との間の有意な相関関係が報告されており、NGF遮断はOA疼痛反応を抑制した11。 OAは、損傷部位からの痛みに関連付けられているが、また、低下しただけでなく、痛みの圧力しきい値をリモートサイトからの12、13および中枢感作の存在14。本発明者らは、膝関節内のNGFレベルの局所的上昇の機能的結果の1つが、遠隔部位からの疼痛行動のさらなる変化(同側後足)なしに同側体重負荷分布(非対称性)の悪化であることを示した。OA疼痛のヨード酢酸モノナトリウム(MIA)モデル15、NGFの痛み表現型特異的な役割を意味します。この前臨床所見は、抗NGF治療ファシヌマブがOA患者の歩行時の膝痛を有意に軽減するという実証と一致している16。抗NGF治療戦略の鎮痛能力の進行中の臨床評価の文脈において、膝関節から生じる、および潜在的に遠隔からの疼痛に対するNGFの膝関節レベルの上昇の影響の根底にあるメカニズムを決定することは臨床的に興味深い。サイト この重要な問題に取り組むために、我々は有害な刺激に対する脊髄ニューロンの応答に対する膝関節NGFの局所的上昇の影響を決定するために確立された神経生理学的アプローチを使用した。OA疼痛のげっ歯類モデルにおける、膝関節の、後足に対する比較。これらの前臨床試験の知見は、特定のOA疼痛メカニズムに対する膝関節NGFの限定的な寄与についての新しい機構的証拠を提供する。 材料および方法 ラット(n = 73)はCharles River UKから購入した。全ての研究は英国内務省動物科学法(1986年)に従って実施され、国際疼痛学会の指針に従った。 OA誘導 オスのSprague Dawleyラット(160-190 g)をイソフルラン(50%N 2 O-50%O 2 中1.5〜2%)で短時間麻酔した。関節損傷は 、生理食塩水中の(MIA; 1mg / 50μl; Sigma UK;n= 24匹のラット)の左膝の膝蓋骨下靭帯を通しての単回関節内注射によって誘発された10。対照ラットには同じ方法で左膝に生理食塩水(50μl)を単回注射した(n = 24ラット)。すべての外科的処置は、動物の飼育場所から離れた動物処置室で無菌条件下で行われた。実験単位は単一の動物であった。 行動テスト 関節内注射後、ラットを術前期間中と同じ条件下で維持した。ラットの姿勢および行動は、麻酔からの回復後および研究を通して注意深く監視された。体重増加、後足重量分布の変化、および機械的離脱閾値を、関節内注射の直前(0日目、ベースライン)および注射後21日目までの一定の間隔で記録した。試験者は試験の時点で怪我をしていなかった。行動試験は常に午前8時から正午までの間に実施した。 ナイーブまたは生理食塩水を注射したラットは、両足の間で均等に体重を配分します。関節損傷に続いて、体重分布の変化は、関節の不快感およびそれに伴う損傷した膝の痛みの指標となります17。左(同側)および右(反対側)膝を通しての体重分布を、以前に記載されたようにインキャパシタンステスター(Linton Instrumentation、英国)を使用して評価した18。機械的後足引っ込め閾値を較正フォン・フレイモノフィラメント(曲げ力のセムス、ワインスタインモノフィラメント1、1.4、2、4、6、8、10、15 g)を用いて評価したの足底表面に適用後足曲げ力の小さい順に それぞれの髪の毛は、およそ2〜3秒間、または離脱反応が現れるまで3回塗布されました。反応後、反応が起こらなくなるまでモノフィラメントで足を降順で再試験し、その時点で反応が再び誘発されるまでモノフィラメントを昇順で再び適用した。この最後の反射を誘発したモノフィラメントがPWTとして注目されました。 インビボ電気生理学 MIAまたは生理食塩水を注射したラット(試験時の体重310〜425 g)およびナイーブコントロールラット(n = 25、試験時の体重300〜405 g)の電気生理学的試験を行った(注射後21〜24日)。 MIAおよび生理食塩水投与ラットでは、行動は安定していた。公表されている方法10に基づいて、ラットを吸入麻酔薬(3%の導入、2%の手術、60%のN 2 O、40%のO 2 で1〜1.5%の維持)で麻酔した(流速300 cm 3 min -1、200 cm)。それぞれ3 分-1)および気管カニューレを挿入した。椎弓切除術実行とセグメントL1〜L4た(膝録音 19、 20 ;またはL4-L5(後足録音 10 ;))脊髄刺激プロトコルに応じて露光した(下記参照)。脊髄は、露出した部分に対して吻側および尾側のクランプによって堅く保持された。ガラスコートタングステン 微小電極を用いて、深部(500〜1000μm、ラミナV〜VI)広ダイナミックレンジ(WDR)後角ニューロンの細胞外単一単位記録を行った。層状V – VI WDRニューロンは、有害な刺激に対する反応をよく特徴付けており、有害な刺激に対する段階的な反応を示します21。。SCAT-01マイクロドライブ(Digitimer、UK)を用いて電極を脊髄を通して10μmステップで下げ、脊髄表面からの記録されたニューロンの深さを記録し、実験の最後に検証した。活動電位をデジタル化し、CED micro1401インターフェースおよびSpike 2ソフトウェア(Cambridge Electronic Design 、英国)を使用して分析した。直腸温プローブに接続された加熱用ブランケットを用いて、中核体温を36.5〜37.5℃に維持した。膝関節刺激プロトコルについては、皮膚求心性ニューロンからの入力は局所麻酔クリーム(EMLA :2.5%リドカイン)の適用によって最小化された20〜30分間、膝関節を覆って皮膚に2.5%プリロカイン)。クリームを除去した後、膝関節の上の皮膚を切除した。後肢から皮膚を除去することは不可能であり(膝関節の場合のように)、したがって誘発反応は後肢からの皮膚入力のより大きな割合を反映する可能性があることに留意されたい。 膝関節の刺激に対する反応の記録(膝誘発反応) 主に膝関節上に受容野を持ち、機械的刺激に反応する脊髄ニューロン(腰椎セグメントL1〜L4)生理学的範囲内で、足首または後足の刺激に応答しない、屈曲(屈曲)または膝関節の伸展を記録した。フォンフレイモノフィラメント(曲げ力26g(有毒))を膝関節上の受容野に10秒間適用し、脊髄ニューロンの誘発発火を記録した(平均発火頻度として定量化した)。膝関節の正常な動きを模倣するために、生理学的範囲内で、膝関節の伸張、次いで膝関節の屈曲に対する脊髄ニューロンの応答を記録した。伸展または屈曲誘発発射を混乱させる動きまたは電気的干渉を回避するために、膝関節を新しい位置に動かし、次いで5秒間にわたって誘発された発射を記録した。ベースライン反応が記録されたら、関節内NGF対生理食塩水の伸展および屈曲誘発発火に対する効果を決定した。確立された方法を用いて有害な26 g von Freyモノフィラメントでマッピングされた膝関節を神経支配する脊髄ニューロンの受容野サイズ22。刺激による末梢組織の感作を防ぐために、我々は、受容野が定量化の目的で拡張された領域に末梢刺激の列を送達せず、単に異なる部分に適用された刺激に対する閾値反応(存在または不在)を述べた。受容野 誘発反応および受容野の大きさの試験を20分間隔で記録した。ラット1匹につきニューロン1個のみを記録した。 後足の刺激に対する脊髄ニューロンの反応の記録(後足誘発反応) OA疼痛のモデルにおける脊髄感作の寄与を調査するために、膝関節から離れた領域(同側後足)の刺激に対する脊髄神経細胞応答を別のラットコホートにおいて測定した。足の指に受容野があり、足首や膝の動きや刺激に反応しない脊髄ニューロン(腰部L4〜L5)を記録した。後足を覆って末梢受容野に加えられた機械的な点状刺激(von Frey monofilament 26g)に対する脊髄ニューロンの応答を、上記と同様の様式で特徴付けおよび定量化した。後足上のニューロンの受容野の大きさは、26 g von Freyモノフィラメントでマッピングした。誘発反応および受容野の大きさの試験を20分間隔で記録した。 NGFの関節内注射 膝または後足の刺激に対する脊髄ニューロンの安定した対照反応に続いて、ラットに、15に基づく用量または食塩水(10μg / 50μl; Sigma UK)のいずれかの膝蓋内靭帯を通して単回関節内注射を施した。50μl)。上記の刺激プロトコルに対する脊髄ニューロンの応答を、注射後2時間にわたって20分間隔で定量した。物質の関節内注射は、関節の動きを必要とし、したがって、ニューロンの発火に対する注射の即時効果を測定することは不可能であった。実験の終わりに、ラットを麻酔薬の過量投与により殺しそして膝関節を集めそしてサブグループを処理した。 膝関節病理学の巨視的グレーディング 膝関節の巨視的評点は23に基づいた。肉眼的病変を以下のように等級付けした:0 =正常な外観。1 =軟骨表面のわずかに黄色がかった変色。2 =耐荷重領域における軟骨侵食が少ない。3 =軟骨下骨まで広がる大きな侵食。4 =広い領域の軟骨下骨露出を伴う大きな侵食。膝の各軟骨コンパートメント(内側および外側大腿顆、内側および外側脛骨プラトー、膝蓋骨、ならびに大腿骨溝)は、介入を盲検化し、インビボで等級分けした。データ。6つのコンパートメントスコアを(最大可能スコア24について)組み合わせ、そして各群について平均値を計算した。 データ分析と統計 後肢と機械的離脱閾値との間の体重負荷の変化の統計分析は、ボンフェローニ事後検定と共に二元配置分散分析(ANOVA)を用いて行った。神経膝の刺激に対する応答または個々の細胞のための薬物前ベースライン値の%として正規化された後足であったが、膝または後肢刺激に対する神経応答の統計分析(曲線下面積)を用いて行ったマン-ホイットニー検定を、または Dunnのpost hocを使ったKruskal Wallisテスト一致しないグループの数に応じてテストします。Kruskal – WallisおよびMann – Whitneyの統計検定を使用した分析では、すべての観測値は独立していて(データは対応していない)、非ガウス分布でした。反復測定二元配置分散分析を使用して分析したデータでは、データをグループ内で一致させ、球形度を仮定した。膝関節または後足の機械的刺激に対する末梢受容野をテンプレート上にマッピングした。後肢または後足のそれぞれ。受容野マップをスキャンし、300 dpiのJPEGファイルに変換し、受容野の面積をMacBiophotonics Image Jソフトウェアを用いて定量した。ベースライン受容野サイズは、NGFまたは生理食塩水の注射前の3つの受容野サイズの平均の%として計算された。受容野の拡大(曲線下面積)の統計解析は、必要に応じて、マンホイットニー検定またはダンの事後検定を用いたクラスカルウォリス検定を行った。マンホイットニー検定を使用して、膝関節病理の統計分析を行った。 結果 疼痛行動と関節の病理 以前の研究と一致して、MIA(1μg / 50μl)の関節内注射は、同側後肢の体重負荷の減少(体重負荷の非対称性)を生じさせ、それは生理的食塩水を注射されたラットとは有意に異なっていた。注入[ 図1(A)]。さらに、MIAを注射したラットは、生理食塩水を注射したラットと比較して、機械的後肢引っ込め閾値の有意な減少を示した[図1 (B)]。MIAの関節内注射後21日目に、生理食塩水を注射したラットと比較して、同側膝関節の関節表面のレベルで肉眼的病変の程度の増加が見られた[ 図1(C)]。 高解像度画像をダウンロード(385KB)フルサイズの画像をダウンロード 図1。MIAの関節内注射は、(A)を生成体重負荷非対称と(B)を同側に後足引っ込め閾値の減少後足 MIAラット(のN 、生理食塩水を注射したラット(と比較して、= 24ラット)のn = 24匹のラット)。この研究で使用されたラットのサブセットにおいて、膝関節の病状に対する関節内MIAの効果を定量した。生理食塩水注射ラット(n = 12のMIAラット;n = 11の生理食塩水ラット)と比較して、MIA注射ラットの関節関節表面上の肉眼的病変(C)の出現の有意な増加があった。体重負荷の非対称性およびPWTの統計分析は、2方向を使用して実行されましたBonferroni事後検定を用いたANOVA。マンホイットニー検定を用いて膝関節病理の統計検定を行った。 生理食塩水注射に対して*P <0.05、**P <0.01、***P<0.001のMIA注射。 インビボ脊髄電気生理学 MIAの関節内注射に関連する疼痛行動の特徴付けに続いて、脊髄ニューロンの電気生理学的記録を実施した。記録されたWDR脊髄ニューロンの平均深さは実験群間で同様であり(表I)、そして脊髄後角の層VおよびVIに対応した。記録されたすべての脊髄ニューロンは、同側膝関節または後足のいずれかにある末梢受容野の有害な(26g)機械的刺激に反応し、そして5Hz未満の基礎自発発火率を有した。 表I。NGF(10μg / 50μl)または生理食塩水を膝に注射する前のベースラインでの処置群および異なる群のラットにおける後角脊髄ニューロンの特性。ニューロンは5Hz未満の基礎自発活動を有した。グループ間の神経細胞反応は、ベースライン時に互いに有意差はなかった。データは平均値±標準誤差 治療グループ ニューロンの平均深さ(μm) ベースライン26 g誘発刺激(Hz) ベースライン膝屈曲誘発発火(Hz) ベースライン膝伸展誘発発火(Hz) ベースラインニューロン反応:膝関節刺激 ナイーブラット 7匹のラットでn = 7個のニューロン NGF 962±74 9±4 7±2 17±6 6匹のラットのn = 6ニューロン 生理食塩水 887±51 8±4 4±1 9±2 MIAラット 6匹のラットのn = 6ニューロン NGF 734±69 8±3 5±1 9±4 6匹のラットのn = 6ニューロン 生理食塩水 776±74 12±4 6±3 7±3 生理食塩水ラット 6匹のラットのn = 6ニューロン NGF 722±87 9±2 6±2 9±3 7匹のラットでn = 7個のニューロン 生理食塩水 742±83 7±1 8±2 17±6 治療グループ ニューロンの平均深さ(μm) ベースライン26 g誘発刺激(Hz) ベースラインニューロン反応:後足刺激 ナイーブラット 6匹のラットのn = 6ニューロン NGF 842±121 37±12 6匹のラットのn = 6ニューロン 生理食塩水 796±34 19±4 MIAラット 6匹のラットのn = 6ニューロン NGF 780±63 22±4 6匹のラットのn = 6ニューロン 生理食塩水 778±51 47±7 生理食塩水ラット 6匹のラットのn = 6ニューロン NGF 735±47 32±6 5匹のラットのn = 5ニューロン 生理食塩水 680±32 28±7 NGFの関節内注射は脊髄ニューロンの膝関節誘発反応を変化させるか? 生理学的範囲内での屈曲(屈曲)および膝関節の伸展は、MIA注射ラットおよび食塩水注射ラットにおける脊髄ニューロンの発火頻度を同程度に増加させた(表I)。MIA注射ラットにおけるNGFの関節内注射は、生理食塩水処置ラットと比較して、膝の伸展後に脊髄ニューロンの発火の有意な増加をもたらした[図2(A)、(B)、補足図1]。 ]。対照的に、NGFの関節内注射は、生理食塩水を注射したラットにおける膝の伸展後の脊髄ニューロンの発火を変化させなかった[ 図2 ] 。(A)、(B)]。MIAを注射したラットの生理食塩水の注射と比較して、NGFの関節内注射もまた、MIAを注射したラットの膝関節を神経支配する脊髄ニューロンの受容野の大きさの有意な(100%増加)拡大をもたらした。図2(C) – (F)]。NGFの関節内注射は、生理食塩水注射ラットにおいて膝関節を神経支配する脊髄ニューロンの受容野の大きさを変えなかった[図2(C) – (F)]。NGFの関節内注射は、膝の屈曲(屈曲)誘発発火(図2(G)、(H))も機械的点状誘発発火も変化させなかった[図2]。(I)、(J)]、MIA注射または生理食塩水注射ラットにおける脊髄ニューロンの。食塩水を注射したラットにおける脊髄ニューロンのベースライン反応は、ナイーブラットで記録されたものとほぼ同等であったことに注意してください。同様に、食塩水処置ラットにおけるNGFの関節内注射の効果は、ナイーブラットにおけるNGFの関節内注射の効果とほぼ同等であった(補足図2(A) – (H))。 高解像度画像をダウンロード(1MB)フルサイズの画像をダウンロード 図2。MIAおよび生理食塩水を注射したラットにおけるNGFまたは生理食塩水の関節内注射がMIAの(A、B)膝関節伸展に対する脊髄神経細胞の応答、(C – D)膝関節を神経支配する26 gの受容野サイズに及ぼす影響ラットおよび生理食塩水を注射したラット。(E – F)26 g von Freyの毛髪で刺激した後の膝関節上の末梢受容野のマッピングの代表的な画像。(E)NGF注射の2時間後。陰影を付けた領域は、刺激が脊髄中の後角ニューロンの単一単位の活動を誘発することができた領域を示す。パネルは、(G – H)膝屈曲に対する脊髄神経細胞の反応に対する、MIAおよび生理食塩水を注射したラットにおけるNGFまたは生理食塩水の関節内注射の効果を示す。(曲げ)および(I − J)MIA注射および食塩水注射ラットにおける膝関節上の26gのフォンフライ点状刺激。データをベースライン値に対して正規化し、平均値± SEMとして表す 。曲線下面積を比較する統計分析は、クラスカルウォリス検定とダンの事後検定を用いて行った。*P <0.05。MIA − NGF: 6匹のラットにおいてn= 6個のニューロン。MIA-生理食塩水: 6匹のラットでn= 6個のニューロン、6匹のラットでSaline-NGF:n = 6個の ニューロン、7匹のラットでn= 7ニューロン。 関節内NGFは脊髄ニューロンの後肢誘発反応を変えるか? NGFにおける局所的な膝関節の変化が遠隔部位からの感覚入力の処理を変えることができるかどうかを検討するために、同側後肢の上に受容野を有する脊髄ニューロンの応答に対するNGFまたは生理食塩水の反応膝関節をMIA処置ラットで記録した。関節内の生理食塩水の注入、又はNGF改変有害(26グラム)後足のいずれも応答誘発 [脊髄ニューロンのが図3または脊髄ニューロンの受容野の大きさMIA-で後肢を支配- (B)(A)]を注射または生理食塩水を注射したラット[ 図3(C) – (D)]、またはナイーブラット(データは示さず)。 高解像度画像をダウンロード(564KB)フルサイズの画像をダウンロード 図3。MIAラットまたは生理食塩水を注射したラットにNGFまたは生理食塩水を関節内注射したときの(A – B)26 g von Frey刺激および(C – D)26 gの後肢神経支配ニューロンの受容野サイズに対する効果。データをベースライン値に対して正規化し、平均値± SEMとして表す 。曲線下面積を比較する統計分析は、クラスカルウォリス検定を用いて行った。MIA − NGF: 6匹のラットにおいてn= 6個のニューロン。MIA−食塩水: 6匹のラットにおいてn= 6個のニューロン。食塩水−NGF: 6匹のラットにおいてn= 6個のニューロン。生理食塩水 – 生理食塩水: 5匹のラットでn = 5ニューロン。 討論 最近の研究は、ヒト滑膜におけるNGF様免疫反応性と症候性OAの存在との間の関連を報告している5。。ここで我々は膝関節内のNGFの局所レベルの上昇が脊髄ニューロンの膝関節伸張誘発反応を有意に促進し、OA疼痛のMIAモデルにおいて膝関節を神経支配する脊髄ニューロンの受容野サイズをより大きく増加させることを証明する。ナイーブまたは対照ラットよりも。同側後肢誘発反応は、OA疼痛のモデルにおいてNGFの関節内注射によって有意には影響されなかったので、脊髄神経反応に対するNGFの効果は、膝関節からの入力を受けたものに限定された。これらの神経生理学的研究は、OA疼痛に対するNGFの寄与を裏付けるメカニズムへの新たな洞察を提供し、それはOA疼痛に対する抗NGF治療戦略の鎮痛効果に関連している。 MIAモデルは臨床的OAの病因を模倣していないが、関節損傷の病理組織学的特徴および示された疼痛の表現型(負荷時の疼痛および関節から離れた部位への疼痛の広がり)は、臨床的に関連のあるモデルの調査に役立つ。確立されたOAの痛みを駆動するメカニズム24。MIAの関節内注射後、生理食塩水を注射したラットと比較して、ラットは体重負荷および同側の機械的後肢PWTの特徴的な減少を示した。これは、OA患者において明らかな疼痛の空間的合計および広がりの局面を模倣する25。以前我々は活性化ミクログリアの数の有意な増加を示したMIAモデル26の 21日目の脊髄では、この神経生理学的調査に使用された時点で中枢感作の特徴の存在を示している。機械的誘発点状反応の大きさは、一次求心性繊維27による膝関節の比較的低い神経支配および追加の寄与を反映している可能性がある膝関節の刺激と比較して、後肢の刺激後は一貫して高かった。後足から脊髄への皮膚入力。MIA処置ラットのサブセットにおける膝関節の肉眼的評価により、食塩水を注射したラットと比較して、臨床的OAと一致する病理組織学的特徴の存在が確認された。 疼痛行動15を生じることが以前に示された用量で、膝関節内のNGFの外因性の上昇は、脊髄ニューロンの膝伸展誘発性発火の有意な増加および脊髄ニューロンの末梢受容野のサイズの強い有意な増加をもたらした。膝関節を神経支配する。MIAモデルに特異的であり、ナイーブコントロールおよび生理食塩水を注射したコントロールと比較して有意であったこれらの効果は、このモデルにおける疼痛行動の体重負荷測定に対する膝関節NGFの強力な効果の神経生理学的基礎を提供する。このモデルにおけるDRGのレベルでのNGF TrkA に対する高親和性受容体のmRNA発現の増加15。本研究は、カプセル内対カプセル外求心性線維からの入力を受ける脊髄ニューロンを区別することができなかったので、これらのタイプの感覚入力に対するNGFの異なる効果は識別できなかった。膝関節NGFの局所的上昇が脊髄ニューロンの膝伸展誘発性発火を促進する能力は、筋肉を含む膝関節内の複数の構造からの感覚入力の変化を表し得る。大腿二頭筋の筋肉レベルでの強化された脊髄離脱反射(膝の屈曲に関与)は、MIAモデル28で実証されており、OA患者の筋肉内高張食塩水に続く疼痛反応の有意な増強 29は、関節損傷後の筋肉入力の中央処理の感度の向上を示しています。 重要なことに、NGFの関節内注射は、誘発発火の大きさまたは後足を神経支配するニューロンの受容野の大きさの点で、MIA処置ラットにおける後肢刺激に対する脊髄ニューロンの応答を変えなかった。後肢引き抜き閾値の低下によって証明されるように、後肢からの感覚入力の脊髄処理における変化を引き起こすMIA誘発性の膝関節損傷にもかかわらず、NGFの局所膝関節レベルの上昇はこの効果に寄与しそうにないことを示唆する。確かに、OA疼痛に対する膝関節NGFの寄与は、少なくとも本研究で調査された時点では、末梢性事象に限定される可能性がある。 複数の一連の証拠がNGFとOAの高レベルの間の関連性を裏付けており(序論を参照)、NGFへの反復暴露は深部組織の刺激に応答して脊髄ニューロンの受容野の拡大を含む長期持続性過敏を引き起こす30。NGFは関節炎ラットと非関節炎ラットの両方で脊髄神経応答を増加させたが、効果の大きさはMIA注射ラットで2倍大きかった。我々の神経生理学的データは、OAのモデルにおけるNGF / TrkAシステムのアップレギュレーションの証拠を提供する15これは、脊髄神経細胞の伸張誘発発射を促進する脊椎感作、ならびに膝関節からの感覚入力が個々の脊髄神経細胞を活性化することができる領域の拡大を容易にする。OAの病理学および疼痛に寄与する構造の複雑さを考えると、いくつかの機序が脊髄神経応答におけるNGF媒介性変化に寄与する可能性が高い。これらは、受容野の拡大の存在によって証明されるように、末梢感作、ならびに脊髄興奮性の変化(中枢感作)を含み得る。NGFはCGRPなどの神経ペプチドの放出を介して末梢感作を誘発することがあるので、感覚神経系を刺激するNGFの能力は単独では起こりそうもない31。そして、の円滑TRPV1の応答32 OAの痛みとの関連付けを確立しているどちらも、27、33、34、35 。確かに、熱過敏症への影響に加えて、NGF駆動機械的痛覚過敏はTRPV1依存36です。NGFと他の炎症誘発性物質(例、サイトカイン37)、エンドバニロイド35、浸潤性マクロファージ、およびチャネルおよび受容体発現の変化との相互作用感覚神経への影響はすべてこれらの感作メカニズムに寄与している可能性があります。膝関節NGFの効果は膝関節からの入力を受ける脊髄ニューロンに限定され、後足を神経支配するニューロンには及ばなかったという観察結果は、末梢NGFメカニズムがOA 膝痛を増強する可能性があるがリモートサイトへの痛み NAFに対するOGFの疼痛メカニズムの神経生理学的寄与に対するこの新たな洞察は、NGFシグナル伝達を標的とする治療戦略にとって重要な意味を有し得る。 投稿者の投稿 DRS:概念と設計、データの収集と分析、記事の起草、記事の批判的改訂、最終承認。 LN:データの収集と分析、記事の起草および最終承認。 DAW:構想とデザイン、記事の起草、記事の批判的改訂、原稿の最終承認、資金の獲得。 VC:構想とデザイン、記事の起草、記事の批判的改訂、原稿の最終承認、資金の獲得。 経済的サポート DRSはArthritis Research UKからの助成金番号18769によって支援されていました。リリアンNwosuはによってサポートされていましたARUKとノッティンガム大学。 競合する利益 著者は競合する利益を持ちません。 謝辞 著者らは、これらの研究の支援についてJenna Turner、Luting Xu、Dr Ian Devonshire、Dr James BurstonおよびPaul Millnsに感謝します。 付録A 。補足データ 以下は、この記事に関連する補足データです。 高解像度画像をダウンロード(861KB)フルサイズの画像をダウンロード 補足図1。MIA投与ラットの代表的な痕跡は、(AB)生理食塩水または(CD)NGF(10μg/50μl)の関節内注射の前後20分以内の生理的範囲内の膝関節の伸展に対する脊髄神経細胞の反応を示しています。 )ソートされたトレース= Spike 2ソフトウェアによってソートされた生のトレース内の活動電位。 高解像度画像をダウンロード(1MB)フルサイズの画像をダウンロード 補足図2。(A、B)膝屈曲(C – D)膝伸展、(E – F)26 gフォンフレイ刺激、(G – H)26 g受容性に対する脊髄神経細胞の反応に対するNGFまたは生理食塩水の関節内注射の効果ナイーブラットにおける膝関節上の視野サイズ。データを介入前のベースライン値に対して正規化し、平均値±標準誤差として表す 。曲線下面積を比較する統計分析は、マンホイットニー検定を用いて行った。*P <0.05、**P <0.01:生理食塩水に対するNGF。NGF: 7匹のラットにおいてn= 7個のニューロン。食塩水: 6匹のラットにおいてn= 6個のニューロン。 参考文献 1 V. 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