Resumen de Papel de los receptores sigma-1 en la transmisión y modulación nociceptiva a través de la médula espinal
- español
La médula espinal es el lugar donde se da la primera integración de la información somatosensorial procedente de periferia.
Por esta razón, la modulación de circuitos espinales se ha convertido en una estrategia de gran interés para la generación de fármacos analgésicos y anestésicos. Los receptores [sigma]1 han sido, en los últimos años, objeto de estudio al haber demostrado ser eficaces en diferentes modelos de dolor. El objetivo principal de esta Tesis doctoral ha sido evaluar los efectos del fármaco experimental S1RA, antagonista de los receptores [sigma]1, en médula espinal. Para cumplir este objetivo se han realizado registros electrofisiológicos extracelulares en dos modelos experimentales de médula espinal "in vitro".
En la primera parte de esta Tesis se utilizó un modelo de médula espinal entera extraída de ratones neonatos (de 6 a 10 días). Utilizando electrodos de succión se estimulaba la raíz dorsal y se registraba la señal motora generada en la raíz ventral. Estos registros han permitido (1) evaluar los efectos de S1RA en médulas procedentes de animales näive y comparar estos efectos con los producidos por otros fármacos analgésicos utilizados en la clínica, (2) evaluar los efectos de S1RA en médulas de ratones tratados con carragenina como agente inflamatorio y (3) estudiar una posible interacción entre S1RA y morfina a nivel espinal.
En la segunda parte, se ha desarrollado un modelo de rodaja longitudinal de médula espinal, que mantiene las láminas superficiales intactas para el registro de neuronas sensoriales. En estos estudios se han utilizado matrices de multielectrodos (MEAs), que permiten el registro de varias neuronas de manera simultánea. Se han analizado las respuestas de estas neuronas a la estimulación eléctrica de raíz dorsal así como su actividad espontánea. Utilizando este modelo se han realizado (1) estudios de caracterización de las señales procedentes de médula espinal de animal näive y de animales a los que se les había producido una neuropatía (SNI), (2) estudios farmacológicos con antagonistas de receptores AMPA, NMDA y sustancia P y (3) estudios de los efectos de S1RA en médulas de animales näive, animales tratados con carragenina y animales neuropáticos (SNI).
Los estudios farmacológicos en los reflejos espinales muestran efectos semejantes producidos por S1RA, a los observados con los fármacos analgésicos de referencia. El efecto inhibitorio de S1RA en los reflejos espinales de médulas procedentes de animales inflamados es ligeramente mayor que el producido en animales näive. No se han observado interacciones significativas entre el sistema [sigma]1 y morfina a nivel espinal.
Los registros de neuronas de láminas superficiales no han mostrado diferencias sustanciales ni en la actividad eléctrica evocada ni en la espontánea entre animales näive y animales SNI. Los estudios de caracterización farmacológica muestran que sólo el bloqueo de receptores AMPA produce efectos inhibitorios en la actividad evocada por estímulos unitarios. El bloqueo de receptores AMPA, NMDA y sustancia P produjeron efectos tendentes a la inhibición de las respuestas a estímulos repetitivos de alta intensidad. Todos los fármacos bloqueantes mostraron efectos inhibitorios en la actividad espontánea. S1RA no mostró efectos ni en actividad eléctrica espontánea ni en la actividad eléctrica inducida en los registros de neuronas de láminas superficiales procedentes de animales näive.
Los registros obtenidos de neuronas de láminas superficiales de médulas de animales pretratados con carragenina muestran un efecto inhibitorio de S1RA en la actividad eléctrica espontánea, mientras que en animales neuropáticos (SNI) S1RA mostró efectos inhibitorios tanto en la actividad eléctrica espontánea como en la inducida por estimulación repetida.
El fármaco S1RA ha mostrado tener efectos a nivel espinal, y estos efectos han mostrado ser mayores en el modelo de dolor inflamatorio por carragenina y en neuropatía. Estos resultados parecen confirmar la implicación del sistema [sigma]1 en dolor patológico y su potencial como diana terapéutica para este tipo de procesos.
- English
The spinal cord is the first relay center for somatosensory inputs from peripheral receptors.
Thus, modulation of spinal circuits has become an important strategy to design analgesic and anesthetic drugs. Drugs currently used in the clinic, are still not effective in many chronic pain processes. Therefore, the finding of new therapeutic targets remains essential. σ1 receptors have been studied in an attempt to elucidate their possible neuropharmacological applications in analgesia.
The aim of this Thesis was to study the effects of S1RA, a selective σ1 receptor antagonist, on nociceptive transmission in mice spinal cord. To this purpose, electrophysiological recordings were performed in two different spinal cord “in vitro” models.
In the first chapter of this Thesis, spinal motor responses to dorsal root stimulation (spinal reflexes) were recorded, from mice pups (6 to 10 days). Dorsal root primary afferents were activated using electrical stimulation and the motor signal generated through ventral root was registered using suction electrodes. This model was used to evaluate (1) the effects of S1RA compared to other well-stabilized analgesics in cords from näive animals, (2) the effects of S1RA in cords from animals pretreated with carrageenan (inflammation model) and (3) the interaction between S1RA and morphine.
For the second chapter, a longitudinal slice of adult spinal cord was developed. Single units from superficial laminae were registered. Multielectrode arrays were used for recording electrical activity evoked by dorsal root stimulation and spontaneous intrinsic activity. This model was used to (1) characterize neuronal behavior in cords from näive mice and cords from neuropathic mice (SNI), (2) to evaluate the pharmacological effects of NMDA, AMPA and substance P blockers, on spontaneous and induced neuronal responses and (3) to evaluate the effect of S1RA in superficial neurons in cords from näive animals and animals that had received an inflammatory (carrageenan) or a neuropathic (SNI) treatment.
Results indicate that, S1RA has an inhibitory action similar to that of other commercial analgesics. These depressant effects of S1RA in cords from inflamed mice are slightly greater than the effects shown in cords from näive mice. No significant interaction between S1RA and morphine has been found.
Recordings from superficial laminae neurons have not shown susbstantial differences in evoked or spontaneous electrical activity between cords from näive and neuropathic mice.
Pharmacological experiments show that only blockade of AMPA receptors produces inhibitory effects in responses to single electrical stimuli. Blockade of AMPA-, NMDA- and substance P receptors produces inhibitory effects in responses to repetitive electrical stimuli and spontaneous activity.
S1RA showed no effect, on either spontaneous or induced activity, in neurons from superficial laminae from näive animals. However, S1RA, showed an inhibitory effect on spontaneous activity in animals pretreated with carragennan. The compound also had inhibitory effects on spontaneous activity and on responses to repetitive stimuli in neuropathic animals.
The S1RA drug has been shown to have effects at the spinal level, and these effects were shown to be higher in a carrageenan and neuropathy model. These results seem to confirm the involvement of σ1 system in pathological pain and its potential as a therapeutic target for this type of process.
