Large A-fiber activity is required for microglial proliferation and p38 MAPK activation in the spinal cord: different effects of resiniferatoxin and bupivacaine on spinal microglial changes after spared nerve injury.

BACKGROUND: After peripheral nerve injury, spontaneous ectopic activity arising from the peripheral axons plays an important role in inducing central sensitization and neuropathic pain. Recent evidence indicates that activation of spinal cord microglia also contributes to the development of neuropathic pain. In particular, activation of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) in spinal microglia is required for the development of mechanical allodynia. However, activity-dependent activation of microglia after nerve injury has not been fully addressed. To determine whether spontaneous activity from C- or A-fibers is required for microglial activation, we used resiniferatoxin (RTX) to block the conduction of transient receptor potential vanilloid subtype 1 (TRPV1) positive fibers (mostly C- and Adelta-fibers) and bupivacaine microspheres to block all fibers of the sciatic nerve in rats before spared nerve injury (SNI), and observed spinal microglial changes 2 days later. RESULTS: SNI induced robust mechanical allodynia and p38 activation in spinal microglia. SNI also induced marked cell proliferation in the spinal cord, and all the proliferating cells (BrdU+) were microglia (Iba1+). Bupivacaine induced a complete sensory and motor blockade and also significantly inhibited p38 activation and microglial proliferation in the spinal cord. In contrast, and although it produced an efficient nociceptive block, RTX failed to inhibit p38 activation and microglial proliferation in the spinal cord. CONCLUSION: (1) Blocking peripheral input in TRPV1-positive fibers (presumably C-fibers) is not enough to prevent nerve injury-induced spinal microglial activation. (2) Peripheral input from large myelinated fibers is important for microglial activation. (3) Microglial activation is associated with mechanical allodynia.

Distinct ASIC currents are expressed in rat putative nociceptors and are modulated by nerve injury.

The H(+)-gated acid-sensing ion channels (ASICs) are expressed in dorsal root ganglion (DRG) neurones. Studies with ASIC knockout mice indicated either a pro-nociceptive or a modulatory role of ASICs in pain sensation. We have investigated in freshly isolated rat DRG neurones whether neurones with different ASIC current properties exist, which may explain distinct cellular roles, and we have investigated ASIC regulation in an experimental model of neuropathic pain. Small-diameter DRG neurones expressed three different ASIC current types which were all preferentially expressed in putative nociceptors. Type 1 currents were mediated by ASIC1a homomultimers and characterized by steep pH dependence of current activation in the pH range 6.8-6.0. Type 3 currents were activated in a similar pH range as type 1, while type 2 currents were activated at pH < 6. When activated by acidification to pH 6.8 or 6.5, the probability of inducing action potentials correlated with the ASIC current density. Nerve injury induced differential regulation of ASIC subunit expression and selective changes in ASIC function in DRG neurones, suggesting a complex reorganization of ASICs during the development of neuropathic pain. In summary, we describe a basis for distinct cellular functions of different ASIC types in small-diameter DRG neurones.

Neuropathic Pain Phenotype Does Not Involve the NLRP3 Inflammasome and Its End Product Interleukin-1β in the Mice Spared Nerve Injury Model.

The NACHT, LRR and PYD domains-containing protein 3 (NLRP3) inflammasome is one of the main sources of interleukin-1β (IL-1β) and is involved in several inflammatory-related pathologies. To date, its relationship with pain has not been studied in depth. The aim of our study was to elucidate the role of NLRP3 inflammasome and IL-1β production on neuropathic pain. Results showed that basal pain sensitivity is unaltered in NLRP3-/- mice as well as responses to formalin test. Spared nerve injury (SNI) surgery induced the development of mechanical allodynia and thermal hyperalgesia in a similar way in both genotypes and did not modify mRNA levels of the NLRP3 inflammasome components in the spinal cord. Intrathecal lipopolysaccharide (LPS) injection increases apoptosis-associated speck like protein (ASC), caspase-1 and IL-1β expression in both wildtype and NLRP3-/- mice. Those data suggest that NLRP3 is not involved in neuropathic pain and also that other sources of IL-1β are implicated in neuroinflammatory responses induced by LPS.

Neuronal expression of the ubiquitin ligase Nedd4-2 in rat dorsal root ganglia: Modulation in the spared nerve injury model of neuropathic pain.

Neuronal hyperexcitability following peripheral nerve lesions may stem from altered activity of voltage-gated sodium channels (VGSCs), which gives rise to allodynia or hyperalgesia. In vitro, the ubiquitin ligase Nedd4-2 is a negative regulator of VGSC α-subunits (Na(v)), in particular Na(v)1.7, a key actor in nociceptor excitability. We therefore studied Nedd4-2 in rat nociceptors, its co-expression with Na(v)1.7 and Na(v)1.8, and its regulation in pathology. Adult rats were submitted to the spared nerve injury (SNI) model of neuropathic pain or injected with complete Freund's adjuvant (CFA), a model of inflammatory pain. L4 dorsal root ganglia (DRG) were analyzed in sham-operated animals, seven days after SNI and 48h after CFA with immunofluorescence and Western blot. We observed Nedd4-2 expression in almost 50% of DRG neurons, mostly small and medium-sized. A preponderant localization is found in the non-peptidergic sub-population. Additionally, 55.7±2.7% and 55.0±3.6% of Nedd4-2-positive cells are co-labeled with Na(v)1.7 and Na(v)1.8 respectively. SNI significantly decreases the proportion of Nedd4-2-positive neurons from 45.9±1.9% to 33.5±0.7% (p<0.01) and the total Nedd4-2 protein to 44%±0.13% of its basal level (p<0.01, n=4 animals in each group, mean±SEM). In contrast, no change in Nedd4-2 was found after peripheral inflammation induced by CFA. These results indicate that Nedd4-2 is present in nociceptive neurons, is downregulated after peripheral nerve injury, and might therefore contribute to the dysregulation of Na(v)s involved in the hyperexcitability associated with peripheral nerve injuries.

Assessment and analysis of mechanical allodynia-like behavior induced by spared nerve injury (SNI) in the mouse

Rrésumé: La première description dans une publication médicale des douleurs neuropathiques remonte à 1872, le Dr S.W. Mitchell les résumant ainsi [...]" la causalgie est la plus terrible des tortures qu'une lésion nerveuse puisse entraîner "[...]. Par définition, la douleur neuropathique est une douleur chronique faisant suite à une lésion ou dysfonction du système nerveux. Malgré les progrès faits dans la compréhension de ce syndrome, le détail des mécanismes impliqués nous échappe encore et son traitement reste insuffisant car moins de 50% des patients sont soulagés par les thérapies actuelles. Différents modèles expérimentaux ont été élaborés chez l'animal de laboratoire, en particulier des modèles de lésion de nerfs périphériques chez le rat, permettant des investigations tant moléculaires que fonctionnelles des mécanismes impliqués dans le développement de ces douleurs. En revanche, peu de modèles existent chez la souris, alors que cet animal, grâce à la transgénèse, est très fréquemment utilisé pour l'approche fonctionnelle ciblée sur un gène. Dans l'étude présentée ici, nous avons évalué chez la souris C57BL/6 l'adaptation d'un modèle neuropathique, proposé une nouvelle modalité de mesure de la sensibilité douloureuse adaptée à la souris et défini une méthode d'analyse performante des résultats. Ce modèle, dit de lésion avec épargne nerveuse (spared Werve injury, SNI), consiste en la lésion de deux des trois branches du nerf sciatique, soit les nerfs peronier commun et tibial. La troisième branche, le nerf sural est laissé intact et c'est dans le territoire cutané de ce dernier que la sensibilité douloureuse à des stimulations mécaniques est enregistrée. Des filaments calibrés de force croissante sont appliqués sur la surface de la patte impliquée et la fréquence relative de retrait de la patte a été modélisée mathématiquement et analysée par un modèle statistique intégrant tous les paramètres de l'expérience (mixed-effects model). Des variantes chirurgicales lésant séquentiellement les trois branches du nerf sciatique ainsi que la réponse en fonction du sexe de l'animal ont également été évaluées. La lésion SNI entraîne une hypersensibilité mécanique marquée comparativement aux souris avec chirurgie contrôle; cet effet est constant entre les animaux et persiste durant les quatre semaines de l'étude. De subtiles différences entre les variables, y compris une divergence de sensibilité mécanique entre les sexes, ont été démontrées. La nécessité de léser le nerf tibial pour le développement des symptômes a également été documentée par notre méthode d'évaluation et d'analyse. En conclusion, nous avons validé le modèle SNI chez la souris par l'apparition d'un symptôme reproductible et apparenté à l'allodynie mécanique décrite par les patients souffrant de douleurs neuropathiques. Nous avons développé des méthodes d'enregistrement et d'analyse de la sensibilité douloureuse sensibles qui permettent la mise en évidence de facteurs intrinsèques et extrinsèques de variation de la réponse. Le modèle SNI utilisé chez des souris génétiquement modifiées, de par sa précision et reproductibilité, pourra permettre la discrimination de facteurs génétiques et épigénétiques contribuant au développement et à la persistance de douleurs neuropathiques.

The expressions of GABA and glutannate transporters are altered in the spared nerve injury model of neuropathic pain in the rat

Neuropathic pain is a common form of chronic pain, and is unsuccessfully alleviated by usual medications. Mounting evidence strongly point at non-neuronal glial cells in the spinal cord as key actors behind the persistence of pain. In particular, a change in the astrocytic capacity to regulate extracellular concentrations of neurotransmitters might account for the strengthened spinal nociceptive neurotransmission. Therefore, we investigated whether spinal expressions of GABA (GAT) and glutamate (EAAT) transporters were affected in the spared nerve injury (SNI) rat model of neuropathic pain. SNI was induced in male Sprague-Dawley rats by a unilateral section of tibial and common peroneal branches of the sciatic nerve, leaving the sural branch untouched. Western-blot analysis was performed to study the expression of GAT-1 and GAT-3 as well as EAAT-1 and EAAT-2, the main astrocytic GABA and glutamate transporters respectively. Seven days post-surgery, a significant increase in GAT-1, GAT-3 and EAAT-1 expressions is detected in both ipsilateral and contralateral sides of lumbar spinal cord in comparison to sham animals. No change in EAAT-2 signal could be detected. Furthermore, the astrocytic reaction parallels the glutamate and GABA transporters changes as we found an increased GFAP expression compared to the sham condition, in both spinal sides. Together, our results indicate that modifications in GABA and glutamate transport may occur along with SNI-associated painful neuropathy and identify spinal neurotransmitter reuptake machinery as a putative pharmacological target in neuropathic pain.

A selective nociceptive block is not sufficient to prevent central changes after peripheral nerve injury

Background: Providing analgesia without suppressing motor or sensory function is a challenge for regional anesthesia and postoperative pain management. Resiniferatoxin (RTX), an ultrapotent agonist for transient receptor potential subtype-1 (TRPV1) can produce this selective blockade, as TRPV1 is selectively expressed on nociceptors. Futhermore, after peripheral nerve injury, spontaneous ectopic activity arises from all types of nerve fibers that can affect spinal neurons and glial cells. The goal of the present experiment is to determine whether spontaneous activity generated in C-fibers or in both A&C-fibers is required for microglia activation. Method: We applied RTX (0.01%) or bupivacaine microspheres to the sciatic nerve of rats to block the conduction of C-fibers or A&C-fibers, respectively, before spared nerve injury (SNI). Behavior was tested and all the rats were sacrificed 2 days later; immunohistochemistry was performed on their spinal cord for mitogen-activated protein kinase (MAPK) p38, bromodeoxyuridine (BrdU, marker of proliferation) and Iba1 (microglial marker). Result: At day 2 after SNI robust mechanical allodynia and p38 activation in spinal microglia were documented. There was also a substantial cell proliferation in the spinal cord, all proliferating cells (BrdU+) being microglia (Iba1+). RTX blocked heat sensitivity and produced heat hypoalgesia without affecting mechanical allodynia and motor function. Microglial proliferation and p38 activation in the spinal cord were not affected by RTX (p >0.05). In contrast, a complete sensory and motor blockade was seen with bupivacaine which also significantly inhibited p38 activation and microglial proliferation in the spinal cord (p <0.05). Conclusion: We conclude that (1) RTX can provide a selective nociceptive blockade but that (2) blocking only nociceptive fibers does not impair the development of mechanical allodynia and microglia activation. Therefore (3) if microglia activation is important for chronic pain development then specific nociceptive blockade won't be sufficient to prevent it.

Upregulation of the GABA transporter GAT-1 in the gracile nucleus in the spared nerve injury model of neuropathic pain.

Neuropathic pain is a major health issue and is frequently accompanied by allodynia (painful sensations in response to normally non-painful stimulations), and unpleasant paresthesia/dysesthesia, pointing to alterations in sensory pathways normally dedicated to the processing of non-nociceptive information. Interestingly, mounting evidence indicate that central glial cells are key players in allodynia, partly due to changes in the astrocytic capacity to scavenge extracellular glutamate and gamma-aminobutyric acid (GABA), through changes in their respective transporters (EAAT and GAT). In the present study, we investigated the glial changes occurring in the dorsal column nuclei, the major target of normally innocuous sensory information, in the rat spared nerve injury (SNI) model of neuropathic pain. We report that together with a robust microglial and astrocytic reaction in the ipsilateral gracile nucleus, the GABA transporter GAT-1 is upregulated with no change in GAT-3 or glutamate transporters. Furthermore, [(3)H] GABA reuptake on crude synaptosome preparation shows that transporter activity is functionally increased ipsilaterally in SNI rats. This GAT-1 upregulation appears evenly distributed in the gracile nucleus and colocalizes with astrocytic activation. Neither glial activation nor GAT-1 modulation was detected in the cuneate nucleus. Together, the present results point to GABA transport in the gracile nucleus as a putative therapeutic target against abnormal sensory perceptions related to neuropathic pain.

ACID-SENSING ION CHANNELS: functional and molecular characterization in putative nociceptors, and modulation by nerve injury and serine protease

Résumé Les canaux ioniques ASICs (acid-sensing ion channels) appartiennent à la famille des canaux ENaC/Degenerin. Pour l'instant, quatre gènes (1 à 4) ont été clonés dont certains présentent des variants d'épissage. Leur activation par une acidification rapide du milieu extracellulaire génère un courant entrant transitoire essentiellement sodique accompagné pour certains types d'ASICs d'une phase soutenue. Les ASICs sont exprimés dans le système nerveux, central (SNC) et périphérique (SNP). On leur attribue un rôle dans l'apprentissage, la mémoire et l'ischémie cérébrale au niveau central ainsi que dans la nociception (douleur aiguë et inflammatoire) et la méchanotransduction au niveau périphérique. Toutefois, les données sont parfois contradictoires. Certaines études suggèrent qu'ils sont des senseurs primordiaux impliqués dans la détection de l'acidification et la douleur. D'autres études suggèrent plutôt qu'ils ont un rôle modulateur inhibiteur dans la douleur. De plus, le fait que leur activation génère majoritairement un courant transitoire alors que les fibres nerveuses impliquées dans la douleur répondent à un stimulus nocif avec une adaptation lente suggère que leurs propriétés doivent être modulés par des molécules endogènes. Dans une première partie de ma thèse, nous avons abordé la question de l'expression fonctionnelle des ASICs dans les neurones sensoriels primaires afférents du rat adulte pour clarifier le rôle des ASICs dans les neurones sensoriels. Nous avons caractérisé leurs propriétés biophysiques et pharmacologiques par la technique du patch-clamp en configuration « whole-cell ». Nous avons pu démontrer que près de 60% des neurones sensoriels de petit diamètre expriment des courants ASICs. Nous avons mis en évidence trois types de courant ASIC dans ces neurones. Les types 1 et 3 ont des propriétés compatibles avec un rôle de senseur du pH alors que le type 2 est majoritairement activé par des pH inférieurs à pH6. Le type 1 est médié par des homomers de la sous-unité ASIC1 a qui sont perméables aux Ca2+. Nous avons étudié leur co-expression avec des marqueurs des nocicepteurs ainsi que la possibilité d'induire une activité neuronale suite à une acidification qui soit dépendante des ASICs. Le but était d'associer un type de courant ASIC avec une fonction potentielle dans les neurones sensoriels. Une majorité des neurones exprimant les courants ASIC co-expriment des marqueurs des nocicepteurs. Toutefois, une plus grande proportion des neurones exprimant le type 1 n'est pas associée à la nociception par rapport aux types 2 et 3. Nous avons montré qu'il est possible d'induire des potentiels d'actions suite à une acidification. La probabilité d'induction est proportionnelle à la densité des courants ASIC et à l'acidité de la stimulation. Puis, nous avons utilisé cette classification comme un outil pour appréhender les potentielles modulations fonctionnelles des ASICs dans un model de neuropathie (spared nerve injury). Cette approche fut complétée par des expériences de «quantitative RT-PCR ». En situation de neuropathie, les courants ASIC sont dramatiquement changés au niveau de leur expression fonctionnelle et transcriptionnelle dans les neurones lésés ainsi que non-lésés. Dans une deuxième partie de ma thèse, suite au test de différentes substances sécrétées lors de l'inflammation et l'ischémie sur les propriétés des ASICs, nous avons caractérisé en détail la modulation des propriétés des courants ASICs notamment ASIC1 par les sérines protéases dans des systèmes d'expression recombinants ainsi que dans des neurones d'hippocampe. Nous avons montré que l'exposition aux sérine-protéases décale la dépendance au pH de l'activation ainsi que la « steady-state inactivation »des ASICs -1a et -1b vers des valeurs plus acidiques. Ainsi, l'exposition aux serine protéases conduit à une diminution du courant quand l'acidification a lieu à partir d'un pH7.4 et conduit à une augmentation du courant quand l'acidification alleu à partir d'un pH7. Nous avons aussi montré que cette régulation a lieu des les neurones d'hippocampe. Nos résultats dans les neurones sensoriels suggèrent que certains courants ASICs sont impliqués dans la transduction de l'acidification et de la douleur ainsi que dans une des phases du processus conduisant à la neuropathie. Une partie des courants de type 1 perméables au Ca 2+ peuvent être impliqués dans la neurosécrétion. La modulation par les sérines protéases pourrait expliquer qu'en situation d'acidose les canaux ASICs soient toujours activables. Résumé grand publique Les neurones sont les principales cellules du système nerveux. Le système nerveux est formé par le système nerveux central - principalement le cerveau, le cervelet et la moelle épinière - et le système nerveux périphérique -principalement les nerfs et les neurones sensoriels. Grâce à leur nombreux "bras" (les neurites), les neurones sont connectés entre eux, formant un véritable réseau de communication qui s'étend dans tout le corps. L'information se propage sous forme d'un phénomène électrique, l'influx nerveux (ou potentiels d'actions). A la base des phénomènes électriques dans les neurones il y a ce que l'on appelle les canaux ioniques. Un canal ionique est une sorte de tunnel qui traverse l'enveloppe qui entoure les cellules (la membrane) et par lequel passent les ions. La plupart de ces canaux sont normalement fermés et nécessitent d'être activés pour s'ouvrire et générer un influx nerveux. Les canaux ASICs sont activés par l'acidification et sont exprimés dans tout le système nerveux. Cette acidification a lieu notamment lors d'une attaque cérébrale (ischémie cérébrale) ou lors de l'inflammation. Les expériences sur les animaux ont montré que les canaux ASICs avaient entre autre un rôle dans la mort des neurones lors d'une attaque cérébrale et dans la douleur inflammatoire. Lors de ma thèse je me suis intéressé au rôle des ASICs dans la douleur et à l'influence des substances produites pendant l'inflammation sur leur activation par l'acidification. J'ai ainsi pu montrer chez le rat que la majorité des neurones sensoriels impliqués dans la douleur ont des canaux ASICs et que l'activation de ces canaux induit des potentiels d'action. Nous avons opéré des rats pour qu'ils présentent les symptômes d'une maladie chronique appelée neuropathie. La neuropathie se caractérise par une plus grande sensibilité à la douleur. Les rats neuropathiques présentent des changements de leurs canaux ASICs suggérant que ces canaux ont une peut-être un rôle dans la genèse ou les symptômes de cette maladie. J'ai aussi montré in vitro qu'un type d'enryme produit lors de l'inflammation et l'ischémie change les propriétés des ASICs. Ces résultats confirment un rôle des ASICs dans la douleur suggérant notamment un rôle jusque là encore non étudié dans la douleur neuropathique. De plus, ces résultats mettent en évidence une régulation des ASICs qui pourrait être importante si elle se confirmait in vivo de part les différents rôles des ASICs. Abstract Acid-sensing ion channels (ASICs) are members of the ENaC/Degenerin superfamily of ion channels. Their activation by a rapid extracellular acidification generates a transient and for some ASIC types also a sustained current mainly mediated by Na+. ASICs are expressed in the central (CNS) and in the peripheral (PNS) nervous system. In the CNS, ASICs have a putative role in learning, memory and in neuronal death after cerebral ischemia. In the PNS, ASICs have a putative role in nociception (acute and inflammatory pain) and in mechanotransduction. However, studies on ASIC function are somewhat controversial. Some studies suggest a crucial role of ASICs in transduction of acidification and in pain whereas other studies suggest rather a modulatory inhibitory role of ASICs in pain. Moreover, the basic property of ASICs, that they are activated only transiently is irreconcilable with the well-known property of nociception that the firing of nociceptive fibers demonstrated very little adaptation. Endogenous molecules may exist that can modulate ASIC properties. In a first part of my thesis, we addressed the question of the functional expression of ASICs in adult rat dorsal root ganglion (DRG) neurons. Our goal was to elucidate ASIC roles in DRG neurons. We characterized biophysical and pharmacological properties of ASIC currents using the patch-clamp technique in the whole-cell configuration. We observed that around 60% of small-diameter sensory neurons express ASICs currents. We described in these neurons three ASIC current types. Types 1 and 3 have properties compatible with a role of pH-sensor whereas type 2 is mainly activated by pH lower than pH6. Type 1 is mediated by ASIC1a homomultimers which are permeable to Ca 2+. We studied ASIC co-expression with nociceptor markers. The goal was to associate an ASIC current type with a potential function in sensory neurons. Most neurons expressing ASIC currents co-expressed nociceptor markers. However, a higher proportion of the neurons expressing type 1 was not associated with nociception compared to type 2 and -3. We completed this approach with current-clamp measurements of acidification-induced action potentials (APs). We showed that activation of ASICs in small-diameter neurons can induce APs. The probability of AP induction is positively correlated with the ASIC current density and the acidity of stimulation. Then, we used this classification as a tool to characterize the potential functional modulation of ASICs in the spared nerve injury model of neuropathy. This approach was completed by quantitative RT-PCR experiments. ASICs current expression was dramatically changed at the functional and transcriptional level in injured and non-injured small-diameter DRG neurons. In a second part of my thesis, following an initial screening of the effect of various substances secreted during inflammation and ischemia on ASIC current properties, we characterized in detail the modulation of ASICs, in particular of ASIC1 by serine proteases in a recombinant expression system as well as in hippocampal neurons. We showed that protease exposure shifts the pH dependence of ASIC1 activation and steady-state inactivation to more acidic pH. As a consequence, protease exposure leads to a decrease in the current response if ASIC1 is activated by a pH drop from pH 7.4. If, however, acidification occurs from a basal pH of 7, protease-exposed ASIC1a shows higher activity than untreated ASIC1a. We provided evidence that this bi-directional regulation of ASIC1a function also occurs in hippocampal neurons. Our results in DRG neurons suggest that some ASIC currents are involved in the transduction of peripheral acidification and pain. Furthermore, ASICs may participate to the processes leading to neuropathy. Some Ca 2+-permeable type 1 currents may be involved in neurosecretion. ASIC modulation by serine proteases may be physiologically relevant, allowing ASIC activation under sustained slightly acidic conditions.

Spinal Cord T-Cell Infiltration in the Rat Spared Nerve Injury Model: A Time Course Study.

The immune system is involved in the development of neuropathic pain. In particular, the infiltration of T-lymphocytes into the spinal cord following peripheral nerve injury has been described as a contributor to sensory hypersensitivity. We used the spared nerve injury (SNI) model of neuropathic pain in Sprague Dawley adult male rats to assess proliferation, and/or protein/gene expression levels for microglia (Iba1), T-lymphocytes (CD2) and cytotoxic T-lymphocytes (CD8). In the dorsal horn ipsilateral to SNI, Iba1 and BrdU stainings revealed microglial reactivity and proliferation, respectively, with different durations. Iba1 expression peaked at D4 and D7 at the mRNA and protein level, respectively, and was long-lasting. Proliferation occurred almost exclusively in Iba1 positive cells and peaked at D2. Gene expression observation by RT-qPCR array suggested that T-lymphocytes attracting chemokines were upregulated after SNI in rat spinal cord but only a few CD2/CD8 positive cells were found. A pronounced infiltration of CD2/CD8 positive T-cells was seen in the spinal cord injury (SCI) model used as a positive control for lymphocyte infiltration. Under these experimental conditions, we show early and long-lasting microglia reactivity in the spinal cord after SNI, but no lymphocyte infiltration was found.

Involvement of nuclear factor-kappaB in macrophage migration inhibitory factor gene transcription up-regulation induced by interleukin- 1 beta in ectopic endometrial cells.

OBJECTIVE: To investigate the involvement of the nuclear factor (NF)-kappaB in the interleukin (IL)-1 beta-mediated macrophage migration inhibitory factor (MIF) gene activation. DESIGN: Prospective study. SETTING: Human reproduction research laboratory. PATIENT(S): Nine women with endometriotic lesions. INTERVENTION(S): Endometriotic lesions were obtained during laparoscopic surgery. MAIN OUTCOME MEASURE(S): The MIF protein secretion was analyzed by ELISA, MIF mRNA expression by quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR), NF-kappaB translocation into the nucleus by electrophoresis mobility shift assay, I kappaB phosphorylation and degradation by Western blot, and human MIF promoter activity by transient cell transfection. RESULT(S): This study showed a significant dose-dependent increase of MIF protein secretion and mRNA expression, the NF-kappaB translocation into the nucleus, I kappaB phosphorylation, I kappaB degradation, and human MIF promoter activity in endometriotic stromal cells in response to IL-1 beta. Curcumin (NF-kappaB inhibitor) significantly inhibited all these IL-1 beta-mediated effects. Analysis of the activity of deletion constructs of the human MIF promoter and a computer search localized two putative regulatory elements corresponding to NF-kappaB binding sites at positions -2538/-2528 bp and -1389/-1380 bp. CONCLUSION(S): This study suggests the involvement of the nuclear transcription factor NF-kappaB in MIF gene activation in ectopic endometrial cells in response to IL-1 beta and identifies a possible pathway of endometriosis-associated inflammation and ectopic cell growth.

Reverse transcription quantitative real-time polymerase chain reaction reference genes in the spared nerve injury model of neuropathic pain : validation and literature search

La douleur neuropathique est définie comme une douleur causée par une lésion du système nerveux somato-sensoriel. Elle se caractérise par des douleurs exagérées, spontanées, ou déclenchées par des stimuli normalement non douloureux (allodynie) ou douloureux (hyperalgésie). Bien qu'elle concerne 7% de la population, ses mécanismes biologiques ne sont pas encore élucidés. L'étude des variations d'expressions géniques dans les tissus-clés des voies sensorielles (notamment le ganglion spinal et la corne dorsale de la moelle épinière) à différents moments après une lésion nerveuse périphérique permettrait de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques. Elles se détectent de manière sensible par reverse transcription quantitative real-time polymerase chain reaction (RT- qPCR). Pour garantir des résultats fiables, des guidelines ont récemment recommandé la validation des gènes de référence utilisés pour la normalisation des données ("Minimum information for publication of quantitative real-time PCR experiments", Bustin et al 2009). Après recherche dans la littérature des gènes de référence fréquemment utilisés dans notre modèle de douleur neuropathique périphérique SNI (spared nerve injury) et dans le tissu nerveux en général, nous avons établi une liste de potentiels bons candidats: Actin beta (Actb), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), ribosomal proteins 18S (18S), L13a (RPL13a) et L29 (RPL29), hypoxanthine phosphoribosyltransferase 1 (HPRT1) et hydroxymethyl-bilane synthase (HMBS). Nous avons évalué la stabilité d'expression de ces gènes dans le ganglion spinal et dans la corne dorsale à différents moments après la lésion nerveuse (SNI) en calculant des coefficients de variation et utilisant l'algorithme geNorm qui compare les niveaux d'expression entre les différents candidats et détermine la paire de gènes restante la plus stable. Il a aussi été possible de classer les gènes selon leur stabilité et d'identifier le nombre de gènes nécessaires pour une normalisation la plus précise. Les gènes les plus cités comme référence dans le modèle SNI ont été GAPDH, HMBS, Actb, HPRT1 et 18S. Seuls HPRT1 and 18S ont été précédemment validés dans des arrays de RT-qPCR. Dans notre étude, tous les gènes testés dans le ganglion spinal et dans la corne dorsale satisfont au critère de stabilité exprimé par une M-value inférieure à 1. Par contre avec un coefficient de variation (CV) supérieur à 50% dans le ganglion spinal, 18S ne peut être retenu. La paire de gènes la plus stable dans le ganglion spinal est HPRT1 et Actb et dans la corne dorsale il s'agit de RPL29 et RPL13a. L'utilisation de 2 gènes de référence stables suffit pour une normalisation fiable. Nous avons donc classé et validé Actb, RPL29, RPL13a, HMBS, GAPDH, HPRT1 et 18S comme gènes de référence utilisables dans la corne dorsale pour le modèle SNI chez le rat. Dans le ganglion spinal 18S n'a pas rempli nos critères. Nous avons aussi déterminé que la combinaison de deux gènes de référence stables suffit pour une normalisation précise. Les variations d'expression génique de potentiels gènes d'intérêts dans des conditions expérimentales identiques (SNI, tissu et timepoints post SNI) vont pouvoir se mesurer sur la base d'une normalisation fiable. Non seulement il sera possible d'identifier des régulations potentiellement importantes dans la genèse de la douleur neuropathique mais aussi d'observer les différents phénotypes évoluant au cours du temps après lésion nerveuse.

Reverse transcription quantitative real-time polymerase chain reaction reference genes in the spared nerve injury model of neuropathic pain: validation and literature search.

BACKGROUND: The reverse transcription quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-qPCR) is a widely used, highly sensitive laboratory technique to rapidly and easily detect, identify and quantify gene expression. Reliable RT-qPCR data necessitates accurate normalization with validated control genes (reference genes) whose expression is constant in all studied conditions. This stability has to be demonstrated.We performed a literature search for studies using quantitative or semi-quantitative PCR in the rat spared nerve injury (SNI) model of neuropathic pain to verify whether any reference genes had previously been validated. We then analyzed the stability over time of 7 commonly used reference genes in the nervous system - specifically in the spinal cord dorsal horn and the dorsal root ganglion (DRG). These were: Actin beta (Actb), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), ribosomal proteins 18S (18S), L13a (RPL13a) and L29 (RPL29), hypoxanthine phosphoribosyltransferase 1 (HPRT1) and hydroxymethylbilane synthase (HMBS). We compared the candidate genes and established a stability ranking using the geNorm algorithm. Finally, we assessed the number of reference genes necessary for accurate normalization in this neuropathic pain model. RESULTS: We found GAPDH, HMBS, Actb, HPRT1 and 18S cited as reference genes in literature on studies using the SNI model. Only HPRT1 and 18S had been once previously demonstrated as stable in RT-qPCR arrays. All the genes tested in this study, using the geNorm algorithm, presented gene stability values (M-value) acceptable enough for them to qualify as potential reference genes in both DRG and spinal cord. Using the coefficient of variation, 18S failed the 50% cut-off with a value of 61% in the DRG. The two most stable genes in the dorsal horn were RPL29 and RPL13a; in the DRG they were HPRT1 and Actb. Using a 0.15 cut-off for pairwise variations we found that any pair of stable reference gene was sufficient for the normalization process. CONCLUSIONS: In the rat SNI model, we validated and ranked Actb, RPL29, RPL13a, HMBS, GAPDH, HPRT1 and 18S as good reference genes in the spinal cord. In the DRG, 18S did not fulfill stability criteria. The combination of any two stable reference genes was sufficient to provide an accurate normalization.

Deposits of transforming growth factor-beta-induced protein in granular corneal dystrophy type II after LASIK.

PURPOSE: To analyze components of the deposits in the corneal flap interface of granular corneal dystrophy type II (GCD II) patients after laser in situ keratomileusis (LASIK). METHODS: Four corneal GCD II specimens displaying disease exacerbation after LASIK were analyzed. Three of these specimens included the recipient corneal button after penetrating keratoplasty or deep lamellar keratoplasty for advanced GCD II after LASIK. The fourth specimen, a similar case of GCD II after LASIK, included the amputated corneal flap. Specimens were processed for histopathologic and immunohistochemical analyses. RESULTS: Corneal stromal deposits in the LASIK flaps of all specimens were stained with 3 anti-transforming growth factor-beta-induced protein (TGFBIp) antibodies. The deposits displayed bright red color staining with Masson trichrome; however, negative staining was seen with Congo red, suggesting that hyaline is the main component localizing to the TGFBIp deposits rather than amyloid. CONCLUSIONS: Amorphous granular material deposited along the interface of the LASIK flap in GCD II corneas is composed mainly of hyaline deposits.

p53-induced protein with a death domain (PIDD) isoforms differentially activate nuclear factor-kappaB and caspase-2 in response to genotoxic stress

Cells respond to DNA damage in a complex way and the fate of damaged cells depends on the balance between pro- and antiapoptotic signals. This is of crucial importance in cancer as genotoxic stress is implied both in oncogenesis and in classical tumor therapies. p53-induced protein with a death domain (PIDD), initially described as a p53-inducible gene, is one of the molecular switches able to activate a survival or apoptotic program. Two isoforms of PIDD, PIDD (isoform 1) and LRDD (isoform 2), have already been reported and we describe here a third isoform. These three isoforms are differentially expressed in tissues and cell lines. Genotoxic stress only affects PIDD isoform 3 mRNA levels, whereas isoforms 1 and 2 mRNA levels remain unchanged. All isoforms are capable of activating nuclear factor-kappaB in response to genotoxic stress, but only isoform 1 interacts with RIP-associated ICH-1/CED-3 homologous protein with a death domain and activates caspase-2. Isoform 2 counteracts the pro-apoptotic function of isoform 1, whereas isoform 3 enhances it. Thus, the differential splicing of PIDD mRNA leads to the formation of at least three proteins with antagonizing/agonizing functions, thereby regulating cell fate in response to DNA damage