Papel de los canales iónicos de calcio dependientes de voltaje en la modulación de las señales nociceptivas en la médula espinal
- Autores: Jesús Martínez Gómez
- Directores de la Tesis: Jose Antonio López García (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fernando Cervero (presid.), Carolina Laura Roza Fernández de Caleya (secret.), Cruz Miguel Cendán Martínez (voc.), Pedro de la Villa Polo (voc.), Juan Reyes Aguilar Lepe (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: e_Buah
- Resumen
- español
La finalidad de esta Tesis era obtener nuevos procedimientos de estudio de la transmisión de información nociceptiva a nivel de la médula espinal, usando un modelo de médula espinal de ratón in vitro. Así mismo nos propusimos usar esta nueva metodología para estudiar el papel de los canales de calcio dependientes de voltaje (CCDV) en la transmisión nociceptiva medular.
En base a modelos previos de médula espinal hemiseccionada de rata, se estableció una preparación viable de médula entera de ratón in vitro. Este modelo permitió estimular eléctricamente una raíz dorsal de la región lumbar, y registrar de forma simultánea información motora en la raíz ventral correspondiente e información sensorial a nivel de un axón ascendente, ambas generadas como respuesta al estímulo aplicado. Se registró con éxito la información sensorial ascendente en el cuadrante anterolateral (contralateral a la raíz de estimulación), área preferente de proyección del tracto espinotalámico. En los primeros estudios se realizó una clasificación de los axones anterolaterales registrados, en base a sus respuestas a la estimulación de la raíz dorsal. También se realizaron registros en las columnas dorsales (ipsilateral), demostrando que este modelo presentaba una gran versatilidad para el estudio de la médula espinal.
Para verificar que estas dos vías de información registradas (motora y sensorial) eran independientes, se estudió su modulación por un gas anestésico (sevoflurano) y por una amina biógena (noradrenalina). Los resultados obtenidos mostraron que el sevoflurano deprime la transmisión por ambas vías mientras que la noradrenalina deprime la vía sensorial pero potencia la vía motora. De esta forma se demostró que realmente se registraba de forma paralela y diferencial información motora y sensorial, y que estás vías tenían mecanismos de modulación diferentes.
Una vez desarrollado el modelo, se realizaron estudios para conocer cómo afectaba la aplicación de antagonistas y agonistas de los CCDV a las respuestas motora y sensorial. Los antagonistas empleados fueron verapamil, diltiazem y nimodipina, cada uno de ellos pertenecía a una de las tres grandes familias de antagonistas de CCDV de tipo L. La aplicación de estos antagonistas dificultó la capacidad de las vías motoras espinales para producir descargas sostenidas en respuesta a la activación sináptica repetitiva, sin embargo tuvo efectos mucho más modestos en las vías sensoriales. Nimodipina tuvo un efecto más específico que los otros dos antagonistas, los cuales podrían ejercer su actividad sobre otras dianas diferentes a los CCDV de tipo L cuando son aplicados a altas concentraciones.
Por último, la aplicación del agonista de los CCDV de tipo L Bay K8644 aumentó considerablemente la actividad de los circuitos motores medulares en respuesta a la estimulación de la raíz dorsal. Esta potenciación fue duradera, característica que se debió a una interacción prolongada entre el agonista y el canal, pero no al establecimiento de una potenciación a lago plazo iniciada por la entrada de calcio, ya que se anuló completamente mediante la posterior aplicación del antagonista diltiazem. Este agonista no afectó aparentemente a la información ascendente excepto en su actividad espontánea, la cual se vio potenciada.
En resumen, hemos establecido un modelo de médula de ratón in vitro para el registro simultáneo de la actividad en vías motoras y sensoriales, y el uso de esta preparación nos ha permitido concluir que los CCDV de tipo L pueden estar implicados en la codificación inmediata de señales nociceptivas persistentes, aunque parece poco probable que la entrada de calcio a través de estos canales contribuya al desarrollo de procesos de sensibilización en las condiciones empleadas. Se ha confirmado también que estos canales no juegan un papel esencial en la transmisión sensorial ascendente de señales nociceptivas.
- English
The principal aims of the present Thesis were (1) to develop new procedures to study the transmission of nociceptive information across spinal circuits using a mouse model of the spinal cord in vitro, and (2) to use this new technology to study the role of voltage dependent calcium channels (VDCC) on spinal nociceptive transmission. On the basis of existing models of the hemisected rat spinal cord in vitro, we have established a viable preparation of the entire mouse spinal cord in vitro. This model allowed for the simultaneous recording of activity in motor and sensory transmission pathways in response to the electrical stimulation of a lumbar dorsal root.
We have recorded ascending sensory information from single axons in the anterolateral quadrant of the cord (contralateral to the site of stimulation) which is the main projection area for spinothalamic pathways. In the first experiments we were able to characterize and classify ascending axons in terms of their responses to dorsal root stimulation. We also obtained recordings from the ipsilateral dorsal columns, showing the potential of the model used.
In order to test whether or not motor and sensory pathways could be independently modulated, we studied the effects of a halogenated anaesthetic agent (sevoflurane) and an amine (noradrenalin) in simultaneous recording experiments. Results showed that sevoflurane depressed transmission across both pathways, whereas noradrenalin depressed sensory transmission but potentiated motor transmission. This demonstrated that both pathways can be modulated by different mechanisms.
Once established the reliability of the technique, we proceeded to study the effects of agonists and antagonists of VDCC on motor and sensory responses to afferent stimulation. We used verapamil, diltiazem and nimodipine, each representing one of the three main families of VDCC antagonists of the L-type currents. These antagonists tended to show marked depressant effects on motor pathway but little effects on sensory pathways. Nimodipine appeared to be the most selective antagonist, whereas verapamil and diltiazem could activate different targets from the L-type VDCC when applied at high concentrations.
Finally, we studied the action of the agonist of the L-type VDCC Bay K8644 on spinal transmission. This agonist produced a long-lasting increase of the responses in motor pathways. The long duration of the effect appeared to be due to a strong interaction of the agonist with the channel, excluding an established process of increased responses started by calcium entry, since perfusion of diltiazem abolished the effects produced by Bay K8644. This agonist did not show any effect on the responses to afferent stimulation in the sensory pathway but increased spontaneous activity.
In summary, we have established a new model of the in vitro mice spinal cord that allowed for simultaneous recordings in sensory and motor pathways. The use of this new model has allowed us to conclude that L-type calcium currents are involved in the immediate codification of persistent nociceptive signals across somato-motor pathways without intervening in the initiation of a process of spinal sensitization. We also confirmed that L-type currents do not play a fundamental role in modulating nociceptive sensory transmission in the present study conditions.
- español
