Calcium homeostasis and modulation of nociceptive synaptic transmission

Abstract

This study was designed to improve our knowledge regarding mechanisms of nociceptive signaling at spinal cord level. One of the forms of spinal cord synaptic transmission modulation is central sensitization, a manifestation of synaptic plasticity at spinal cord level, which was found to be present at many chronic pain syndromes. This study deals mainly with a development of calcium imaging technique with a final goal to study mechanisms of central sensitization in vitro on population of dorsal horn neurons. We have analyzed synaptically evoked intracellular Ca changes as a result of dorsal root stimulation in a superficial dorsal horn area in spinal cord slices and found two types of Ca responses: one synchronized with electrical stimulation and a second one, delayed response due to Ca release from internal stores. The delayed Ca release was not previously shown to be present in these neurons and it was not dependent on activation of ionotropic glutamatergic receptors, suggesting involvement of metabotropic receptor pathway. The presence of this delayed type of Ca response could have a significant role in the induction of some types of chronic pain syndromes, since intracellular calcium increase is thought to be a key trigger point in spinal cord neurons sensitization. An important role in neuronal calcium...

Předkládaná disertační práce má za cíl přispět k objasnění míšních mechanismů nocicepce. Jedním z důležitých mechanismů podílejících se na vzniku a průběhu řady chronických bolestivých stavů je tzv. centrální sensitizace. Jedná se o formu dlouhodobé modulace synaptického přenosu na míšní úrovni, neboli synaptické plasticity. Tato studie se ve své hlavní části zabývá vývojem metody, která by s využitím techniky calcium imagingu umožnila studovat mechanismy centrální sensitizace in vitro na populaci neuronů zadního míšního rohu. V pokusech provedených na akutních míšních řezech jsme snímali změny fluorescence u Ca-senzitivní sondy FLUO-4 v neuronech zadního rohu. Provedená analýza změn intracelulární koncentrace Ca, ke kterým docházelo během synaptického přenosu vyvolaného stimulací zadního kořene míšního, odhalila dva odlišné typy Ca odpovědí. První typ odpovědi byl synchronizovaný s elektrickou stimulací, zatímco pozdní typ, odpovídající uvolnění Ca z vnitřních Ca zdrojů, následoval po určité časové prodlevě po stimulaci. Tyto pozdní Ca odpovědi, nezávislé na aktivaci ionotropních glutamátových receptorů, naznačují zapojení metabotropních drah při jejich aktivaci a nebyly doposud u tohoto typu neuronů zaznamenány. Je možné usuzovat, že takto uvolněný vápník, o kterém se uvažuje jako o klíčovém spouštěcím...