Role of thermosensitive transient receptor potential channels (TRP) in the mechanism of action of selected algogens in mice

Duże zainteresowanie kanałami przejściowego potencjału (TRP) jest związane z mnogością funkcji fizjologicznych, w których mogą uczestniczyć. Ich lokalizacja na zakończeniach neuronów czuciowych determinuje foto- i termoregulację, percepcję smaku i zapachu. Szczególnie kanały TRPV1, TRPA1 oraz TRPM8 zdają się odgrywać istotną rolę w nocycepcji, bólu neuropatycznym, czy migrenowym. Wysoka temperatura, kapsaicyna lub niskie pH aktywują TRPV1, podczas gdy TRPA1 podlega stymulacji niską temperaturą oraz licznymi związkami drażniącymi, jak np. izotiocyjanian allilu (AITC). Chłodzące właściwości mentolu można tłumaczyć aktywacją kanałów TRPM8 i TRPA1. Zatem hamowanie różnych kanałów z rodziny TRP przez związki o działaniu antynocyceptywnym niesie ze sobą nadzieję ich wykorzystania jako nowej generacji analgetyków.Celem pracy było określenie udziału kanałów TRPV1, TRPA1 oraz TRPM8 w mechanizmach leżących u podstaw nocycepcji w wybranych modelach bólu u gryzoni. Dla określenia roli kanałów TRP w detekcji nocyceptywnych bodźców przeprowadzono test von Frey’a, test gorącej płytki i zimnej wody u myszy z obwodową neuropatią indukowaną paklitakselem, wykorzystano także test formalinowy, model neurogennego zapalenia wywołanego kapsaicyną oraz ból indukowany AITC. Dodatkowo, część badania dotyczyła określenia mechanizmu przeciwbólowej aktywności pochodnej γ- butyrolaktonu, związku oznaczonego jako LPP-1, (3-[4-3-trifluorometylofenylo)-piperazyn-1-yl]-dihydrofuran-2-onu). W badaniach wykorzystano myszy, samce rasy Swiss Albino. Związki badane, specyficznych antagonistów kanałów: TRPV1 (SB366791, kapsazepina), TRPM8 (AMBT) i TRPA1 (HC-03300, A967079) podawano 30 minut przed właściwym testem. Hamowanie reakcji nocyceptywnych, takich jak: lizanie i/lub gryzienie poddanej działaniu bodźca drażniącego łapy lub reakcje obronne stanowiło miarę nocycepcji.Aktywność analgetyczną związku LPP-1 określano podając go dootrzewnowo 30 minut przed testami u myszy z neuropatią indukowaną paklitakselem lub 15 minut przed testem formalinowym, kapsaicynowym oraz w modelu bólu indukowanego AITC (podanie miejscowe).Wyniki badania wykazały zaangażowanie kanałów TRP w ból wywołany kapsaicyną (TRPV1), AITC (TRPA1), nieszkodliwą i szkodliwą niską temperaturą (TRPM8 oraz TRPA1), jak i prawdopodobnie w ból indukowany podaniem formaliny. Aktywność antynocyceptywna związku LPP-1 jest związana nie tylko z hamowaniem kanałów TRP, w szczególności TRPV1 oraz TRPA1, lecz również z innymi mechanizmami.Wcześniejsze badania oraz dane literaturowe podkreślają potencjalną rolę kanałów TRP w nocycepcji. Antagoniści kanałów TRP, jak i pochodna LPP-1 wykazują duży potencjał antynocyceptywny w wybranych modelach bólu u gryzoni. Termowrażliwe kanały z rodziny TRP są zatem odpowiedzialne za detekcję czynników pronocyceptywnych u myszy.

Major interest in transient receptor potential (TRP) ion channels is caused by a variety of biological functions they participate in. Their localization on sensory neurons determines photo- and thermoreception, taste and smell perception. It is rapidly becoming clear that TRPV1, TRPA1, TRPM8 play an emerging role in nociception, neuropathic or migraine pain syndromes. Noxious heat, capsaicin or acidity can activate TRPV1, whereas TRPA1 is stimulated by cold and several irritants as allyl-isothiocyanate (AITC). Cooling properties of menthol are explained by the activation of TRPM8 and TRPA1. Therefore the inhibition of these channel subtypes by antinociceptive compounds holds promise to their use as a novel generation of analgesics.In this study, the involvement of TRPA1, TRPV1 and TRPM8 as a mechanism underlying nociception in some rodent models of pain was evaluated. We used cold water test, hot plate test and von Frey test in mice with paclitaxel induced neuropathy, and also capsaicin model of pain, formalin assay and AITC-induced model to investigate whether these TRP are involved in the detection of nociceptive stimuli. Additionally, as a part of our study the analgesic efficacy of 3-[4-(3-trifluoromethyl-phenyl)-piperazin-1-yl]-dihydrofuran-2-one (LPP-1) in some of these pain models was evaluated.Male Albino Swiss mice were used throughout the experiments. The test compounds, specific antagonists of TRPV1 (SB366791, capsazepine), TRPM8 (AMTB) and TRPA1 (HC-03300 and A967079) were injected 30 min before each test. Nociception was measured as the occurrence of nocifensive-like behaviors, such as lifting, biting the injected hind paw, paw withdrawal latencies or escape behaviors. To evaluate the analgesic activity of LPP-1, the mice are pretreated with this compound 30 min before the assay (paclitaxel-induced neuropathy) or 15 min before the formalin test, capsaicin model of neurogenic inflammation and AITC pain model (local administration).The results of our studies suggest that TRP channels are involved in pain evoked by capsaicin (TRPV1), AITC (TRPA1), innocuous and noxious cold (TRPM8,TRPA1) and possibly in pain induced by injection of 5% formalin. Antinociceptive acivity of LPP1 can be connected not only with TRPV1 and TRPA1 blockage, but also with other mechanisms.Our previous studies and literature indicate for a potential role of TRP channels in nociception. The antagonists of TRP channels and the compound LPP1 possess the antinociceptive activity in some behavioral rodent models of pain. This confirms that thermosensitive receptors are involved in the detection of nociceptive stimuli in mice.