Characterization of peripheral nociceptors during chronic secondary pain: experimental studies in mice

Abstract

La cronificación del dolor es la mayor causa de sufrimiento e incapaz humana, afectando al 20 % de la población mundial. Sin embargo, todavía carece de tratamiento eficaz. De las diferentes formas de dolor crónico que existen, el dolor orofacial y el dolor neuropático son de especial interés en nuestros grupos de investigación. Dentro del dolor orofacial, el dolor dental es especial ya que cualquier estimualción en el diente produce sólo dolor, siendo el frío el estímulo más efectivo para evocar esta sensación. Hay diferentes moléculas de la familia de receptores de potencial transitorio (TRP por sus siglas en inglés, principalmente TRPM8 y TRPA1) que, en nociceptores cutáneos con cuerpos celulares en ganglios de la raíz dorsal, participan en la transducción al frío. Sin embargo, existe menos información referente a aferencias primarias que inervan los dientes, cuyos cuerpos celulares se encuentran en el ganglio trigémino, junto con cuerpos celulares de neuronas que inervan otras estructuras. Optimizamos un método que permite estudiar especificamente aferencias primarias que inervan la pulpa dental de ratón, utilizando el marcaje retrógrado. Así, estudiamos la expresión de diferentes canales TRP en neuronas inervando la pulpa dental. La combinación de estos estudios con otras metodologías es la base para futuros estudios en dolor dental y los mecanimos de transducción de estímulos de frío. Dentro del dolor neuropático, el dolor espontáneo es el principal síntoma reportado por los pacientes, y el cuál ha sido ligado a descargas espontáneas en nociceptores periféricos. Sin embargo, la mayoría de los estudios previos se han enfocado en evaluar los síntomas evocados, motivo por el cual las causas subyacentes al dolor espontáneo siguen sin resolverse. Utilizamos un modelo de daño parcial a un nervio periférico que muestra una alta incidencia de nociceptores espontáneos con frecuencias estables. Utilizando farmacología, demostramos la contribución de canales con compuerta de nucleótidos cíclicos activado por hiperpolarización (HCN) y canales de potasio activados por voltaje de la subfamilia KQT (Kv) en la generación de actividad espontánea ectópica en nociceptores periféricos. Esto sugiere que estos canales serían dianas periféricas para el tratamiento del dolor neuropático.

Chronic Pain is one main cause of human suffering and disability, affecting 20% of the global population. However, we still lack effective treatment. Among the different forms of chronic pain, orofacial and neuropathic pain are of special interest in our research groups. As orofacial pain is concerned, dental pain is unique, because stimulation of teeth only produces pain as feeling, with cold as the most prominent stimuli to evoke this sensation. There are several ion channels of the transient receptor potential (TRP) family (mainly TRPM8, TRPA1) that, at least in cutaneous nociceptors with their cell bodies in the dorsal root ganglia, participate in cold transduction. However, fewer studies have involved primary afferents innervating the teeth, in which cell bodies are located in the trigeminal ganglia together with cell bodies of neurons innervating other facial organs and structures. We optimized a method to specifically study primary afferent nociceptors innervating the tooth pulp of the mouse by retrograde labelling and found expression of different TRP channels in dental primary afferent neurons. Its combination with other methodologies will be the basis for futures studies on dental chronic pain and cold transduction mechanisms. Within the entity of neuropathic pain, spontaneous pain is the main symptom reported by patients, which has been linked to spontaneous discharges in peripheral nociceptors. However, as most of the previous studies have focused on the evaluation of stimulus-induced symptoms, the underlying causes of spontaneous activity remain unclear. We used a mouse model of partial damage of a peripheral nerve and showed a high incidence of spontaneous nociceptors firing action potentials at constant rates. Using pharmacological tools, we demonstrated the contribution of hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels and a member of the voltage-gated potassium channel subfamily KQT (Kv7) to ectopic spontaneous activity in peripheral nociceptors. Our results suggest HCN and Kv7 channels as peripheral targets to treat neuropathic pain.