Hypolocomotion, asymmetrically directed behaviors (licking, lifting, flinching, and shaking) and dynamic weight bearing (gait) changes are not measures of neuropathic pain in mice

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Spontaneous (non-evoked) pain is a major clinical symptom of neuropathic syndromes, one that is understudied in basic pain research for practical reasons and because of a lack of consensus over precisely which behaviors reflect spontaneous pain in laboratory animals. It is commonly asserted that rodents experiencing pain in a hind limb exhibit hypolocomotion and decreased rearing, engage in both reflexive and organized limb directed behaviors, and avoid supporting their body weight on the affected side. Furthermore, it is assumed that the extent of these positive or negative behaviors can be used as a dependent measure of spontaneous chronic pain severity in such animals. In the present study, we tested these assumptions via blinded, systematic observation of digital video of mice with nerve injuries (chronic constriction or spared nerve injury), and automated assessment of locomotor behavior using photocell detection and dynamic weight bearing (i.e., gait) using the CatWalk^®system.</p> <p>Results</p> <p>We found no deficits in locomotor activity or rearing associated with neuropathic injury. The frequency of asymmetric (ipsilaterally directed) behaviors were too rare to be seriously considered as representing spontaneous pain, and in any case did not statistically exceed what was blindly observed on the contralateral hind paw and in control (sham operated and unoperated) mice. Changes in dynamic weight bearing, on the other hand, were robust and ipsilateral after spared nerve injury (but not chronic constriction injury). However, we observed timing, pharmacological, and genetic dissociation of mechanical allodynia and gait alterations.</p> <p>Conclusions</p> <p>We conclude that spontaneous neuropathic pain in mice cannot be assessed using any of these measures, and thus caution is warranted in making such assertions.</p

Involvement of neuropeptides calcitonin gene-related peptide, vasopressin, and oxytocin in nociception and emotional reactivity in the mouse

In this study, the role of three neuropeptides, calcitonin gene-related peptide (CGRP), arginine vasopressin (AVP) and oxytocin (OXT), in pain-related behaviors was investigated. Using two strains of inbred mice exhibiting different CGRP expression levels, we had shown before that in the peripheral nervous system CGRP determines the threshold for thermal pain. Here, we extended this finding to the central nervous system. Moreover, the contribution of brain CGRP to the control of locomotion, anxiety- and depression-like behavior was investigated. Pharmacological manipulation of CGRP signaling did not influence anxiety-like behavior, but central administration of CGRP receptor antagonists increased locomotion whereas central injection of CGRP elicited an anti-depressive-like effect.To investigate whether disruption of physiological CGRP-, AVP-, or OXTergic signaling would alter pain and pain-related behaviors, knock out (KO) mouse lines deficient in either the calcitonin-like receptor (CLR), the vasopressin 1 A receptor (V1AR) or the oxytocin receptor (OTR) were used. Heterozygous CLR mutants (HET) were behaviorally screened for a nociceptive phenotype, in addition to undergoing tests for locomotion, anxiety-, depression- and schizophrenia-like behavior. CLR HETs were indistinguishable from wild-type (WT) littermates throughout all assays. With respect to V1AR and OTR KOs we focused on nociception, and did not detect major differences between KOs and WTs.However, analgesia elicited by systemically administered AVP or OXT was preserved in WT mice and OTR KOs, yet absent in V1AR KOs, suggesting the analgesic effects of OXT to be V1AR-mediated. This observation was confirmed using V1AR and OTR specific antagonists. Scratching, a centrally mediated effect of AVP and OXT was also impaired in V1AR KOs, but intact in OTR KOs. Further, we demonstrate that in the mouse OTR binding sites densely label the substantia gelatinosa, whereas V1AR binding sites are only weakly labeled throughout the spinal cord. In contrast, V1ar mRNA expression largely exceeds Oxtr mRNA expression in dorsal root ganglia, and was detected mainly in small- and medium-sized neurons. In summary, we have shown that central CGRP has pronocicpetive and antidepressant properties and we have demonstrated that the antinociceptive effects of AVP and OXT are mediated by the V1AR.Pour la présente étude, trois neuropeptides, calcitonin gene-related peptide (CGRP), arginine vasopressine (AVP) et ocytocine (OXT) et leur contribution à la régulation des comportements de nociception furent étudiés.Grâce à l'utilisation de deux souches de souris consanguines caractérisées par une expression différentielle du CGRP, nous avions montré dans une étude antérieure que dans le système nerveux périphérique le niveau d'expression du CGRP détermine la sensibilité aux stimulus nocifs thermiques. Par la présente étude, nous confirmons que dans le système nerveux central le CGRP joue un rôle semblable. De plus, la contribution du CGRP supraspinal au contrôle de la locomotion et aux manifestations comportementales de l'anxiété et de la dépression a été examinée. Dans la souris, les manipulations pharmacologiques du système CGRPergique étaient sans effet sur le comportement d'anxiété. Par contre, l'injection de CGRP dans le troisième ventricule s'avéra avoir un effet anti-dépresseur, alors que l'administration de l'antagoniste du récepteur du CGRP augmenta l'activité locomotrice chez la souris.Afin de déterminer si l'interférence avec les systèmes CGRPergique, vasopressinergique et ocytocinergique, engendrait des répercussions sur les comportements reliés à la douleur, des lignées de souris porteuses de mutations touchant les gènes pour respectivement l'élément central du récepteur du CGRP (calcitonin-like receptor, CLR), du récepteur de type 1A de la vasopressine (V1AR), ou du récepteur de l'ocytocine (OTR) furent utilisées. Des souris ayant une seule copie fonctionnelle du CLR (CLR HET) furent assujetties à un ensemble de tests comportementaux relatifs à la nociception, la motricité, l'anxiété, la dépression et le comportement schizophrène. Aucune différence comportementale entre les souris mutantes et normales ne fut observée. Quant aux mutants des récepteurs V1AR et OTR seulement les comportements relatifs à la douleur furent étudiés. En dépit du fait que les mutations touchant les gènes du V1AR et du OTR étaient homozygotes, aucune différence majeure entre la sensibilité à la douleur des souris mutantes, comparé aux souris normales ne fut détectée. Toutefois, l'analgésie provoquée par l'administration systémique de l'AVP ou de l'OXT fut complètement préservée dans les souris déficientes pour le V1AR, tandis qu'aucune analgésie ne pue être obtenu dans les mutants du V1AR. Cette observation suggère que l'effet analgésique des deux peptides dépende uniquement du V1AR et non pas du OTR. Cette hypothèse fut corroborée grâce à des expériences avec des antagonistes spécifiques pour le V1AR et l'OTR. En recherchant le site potentiel des effets analgésiques dépendants du V1AR, nous démontrions que chez la souris, les sites de liaison du OTR étaient abondants dans la substance gélatineuse, tandis que les sites de liaison du V1AR étaient peu présents dans la moelle épinière. À l'inverse, l'ARN messager du V1AR abondait dans les ganglions de la racine dorsale, alors que l'ARN messager de l'OTR n'y était que très faiblement exprimé. Étant donné que le signal de l'ARN messager du V1AR est surtout présent dans les neurones de petites à moyenne taille, nous nous permettons de conjecturer que les V1ARs exprimés dans les ganglions de la racine dorsale pourraient constituer un substrat méconnu responsable des effets analgésiques de l'AVP et de l'OXT. En résumé, nous avons montré que dans le cerveau de souris, le CGRP a des effets pronociceptif et anti-dépresseur. Quant à l'AVP et à l'OXT, nous avons mis en évidence que le V1AR est suffisant et nécessaire pour leur effet analgésique

Distribution of vasopressin and oxytocin binding sites in the brain and upper spinal cord of the common marmoset

The aim of this study was to label selectively and to map central vasopressin (AVP) and oxytocin (OT) binding sites in the common marmoset. [(125)I]VPA, a compound selective in rodents and human for the AVP V(1a) receptor, yielded the same labeling pattern as [(3)H]AVP, thus suggesting that most AVP receptors present in the marmoset brain are of the V(1a) subtype. Numerous areas exhibited AVP binding sites, among which the olfactory bulb, the accumbens nucleus, the bed nucleus of the stria terminalis, the hypothalamic suprachiasmatic, arcuate and ventromedial nuclei, the medial amygdaloid nucleus, the nucleus of the solitary tract and the cerebral cortex. Binding sites for [(125)I]OTA, a selective OT receptor antagonist in rat and human, were markedly less abundant than [(125)I]VPA ones, and, to a few exceptions, expressed in different areas. Neither AVP, nor OT binding sites were detected in the hypothalamic paraventricular (PVN) and supraoptic (SON) nuclei identified by neurophysin immunoreactivity. Marked species-related differences were observed in the distribution of both AVP and OT binding sites. Altogether, our data provide a morphological basis to investigate the function of central AVP and OT in the marmoset