Replacing centralised waste and sanitation infrastructure with local treatment and nutrient recycling : Expert opinions in the context of urban planning

© . This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0

Morphine-3-glucuronide causes antinociceptive cross-tolerance to morphine and increases spinal substance P expression

Morphine-3-glucuronide (M3G), the main metabolite of morphine, has been implicated in the development of tolerance and of opioid-induced hyperalgesia, both limiting the analgesic use of morphine. We evaluated the acute and chronic effects of M3G and morphine as well as development of antinociceptive cross-tolerance between morphine and M3G after intrathecal administration and assessed the expression of pain-associated neurotransmitter substance P in the spinal cord. Sprague-Dawley rats received intrathecal M3G or morphine twice daily for 6 days. Nociception and tactile allodynia were measured with von Frey filaments after acute and chronic treatments. Substance P levels in the dorsal horn of the spinal cord were determined by immunohistochemistry after 4-day treatments. Acute morphine caused antinociception as expected, whereas acute M3G caused tactile allodynia, as did both chronic M3G and morphine. Chronic M3G also induced antinociceptive cross-tolerance to morphine. M3G and morphine increased substance P levels similarly in the nociceptive laminae of the spinal cord. This study shows that chronic intrathecal M3G sensitises animals to mechanical stimulation and elevates substance P levels in the nociceptive laminae of the spinal cord. Chronic M3G also induces antinociceptive cross-tolerance to morphine. Thus, chronic M3G exposure might contribute to morphine-induced tolerance and opioid-induced hyperalgesia.Peer reviewe

Novel RET agonist for the treatment of experimental neuropathies

The glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) family ligands (GFLs) alleviate symptoms of experimental neuropathy, protect and stimulate regeneration of sensory neurons in animal models of neuropathic pain, and restore their functional activity. However, clinical development of GFL proteins is complicated by their poor pharmacokinetic properties and multiple effects mediated by several receptors. Previously, we have identified a small molecule that selectively activates the major signal transduction unit of the GFL receptor complex, receptor tyrosine kinase RET, as an alternative to GFLs, for the treatment of neuropathic pain. We then introduced a series of chemical changes to improve the biological activity of these compounds and tested an optimized compound named BT44 in a panel of biological assays. BT44 efficiently and selectively stimulated the GFL receptor RET and activated the intracellular mitogene-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase pathway in immortalized cells. In cultured sensory neurons, BT44 stimulated neurite outgrowth with an efficacy comparable to that of GFLs. BT44 alleviated mechanical hypersensitivity in surgery- and diabetes-induced rat models of neuropathic pain. In addition, BT44 normalized, to a certain degree, the expression of nociception-related neuronal markers which were altered by spinal nerve ligation, the neuropathy model used in this study. Our results suggest that the GFL mimetic BT44 is a promising new lead for the development of novel disease-modifying agents for the treatment of neuropathy and neuropathic pain.Peer reviewe

Differential Spinal and Supraspinal Activation of Glia in a Rat Model of Morphine Tolerance

Development of tolerance is a well known pharmacological characteristic of opioids and a major clinical problem. In addition to the known neuronal mechanisms of opioid tolerance, activation of glia has emerged as a potentially significant new mechanism. We studied activation of microglia and astrocytes in morphine tolerance and opioid-induced hyperalgesia in rats using immunohistochemistry, flow cytometry and RNA sequencing in spinal-and supraspinal regions. Chronic morphine treatment that induced tolerance and hyperalgesia also increased immunoreactivity of spinal microglia in the dorsal and ventral horns. Flow cytometry demonstrated that morphine treatment increased the proportion of M2-polarized spinal microglia, but failed to impact the number or the proportion of M1-polarized microglia. In the transcriptome of microglial cells isolated from the spinal cord (SC), morphine treatment increased transcripts related to cell activation and defense response. In the studied brain regions, no activation of microglia or astrocytes was detected by immunohistochemistry, except for a decrease in the number of microglial cells in the substantia nigra. In flow cytometry, morphine caused a decrease in the number of microglial cells in the medulla, but otherwise no change was detected for the count or the proportion of M1-and M2-polarized microglia in the medulla or sensory cortex. No evidence for the activation of glia in the brain was seen. Our results suggest that glial activation associated with opioid tolerance and opioid-induced hyperalgesia occurs mainly at the spinal level. The transcriptome data suggest that the microglial activation pattern after chronic morphine treatment has similarities with that of neuropathic pain. (C) 2018 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.Peer reviewe

Effect of magnesium on global coagulation measures of activated partial thromboplastin time and prothrombin time

Hyytymisjärjestelmä on evoluution tuloksena muodostunut, verenvuotoa ja veren epätarkoituksenmukaista hyytymistä estävä biokemiallinen kokonaisuus. Järjestelmä osallistuu monia komponentteja varsinaisten veren hyytymistekijöiden lisäksi. Monimuotoinen ja useilla tasoilla säädelty hyytymismekanismi on keskeisessä roolissa muun muassa traumaattisissa tiloissa, joihin liittyy verenvuotoa. Lisäksi yhtymäkohtia muihin biologisiin järjestelmiin on osoitettu. In vitro-tuloksissa selkeä yhteys magnesiumin merkityksestä hyytymisessä on osoitettu, kun taas in-vivo-tulosten tulkinta on moniselitteisempää. Pyrimme tutkimuksella selvittämään magnesiumin vaikutusta modifioituihin APTT ja PT mittauksiin ensinnäkin arvioidaksemme, kuinka paljon nykyinen menetelmä vääristää tuloksia jättäessään magnesiumin huomioitta ja toisekseen arvioidaksemme sen erityistä merkitystä näihin yleisiin mittauksiin liittyvissä hyytymisreaktioissa. Tuloksissa ilmeni magnesiumin selkeä vaikutus APTT- ja PT-mittauksiin. Vaikutus oli hyytymisaikaa pidentävä, joskin tietyillä pitoisuuksilla havaittiin hyytymisen suhteellista tehostumista.

Opioid analgesia : modulation by drug interactions and glial activation

Opioids are efficacious drugs in the treatment of nociceptive pain but interactions with other drugs can modulate their analgesic efficacy and side effects. Opioids have been shown to activate glial cells in the CNS, which might explain the mechanism of opioid tolerance and opioid-induced hyperalgesia. The aims of the thesis were to study the pharmacological interactions between opioids and diuretics spironolactone, eplerenone, furosemide, and chlorothiazide and anticonvulsant pregabalin in preclinical models. In addition, the effect of chronic morphine treatment on the activation of glial cells in the spinal and supraspinal level was studied. The results suggest that spironolactone and pregabalin have pharmacological interaction with oxycodone and morphine in the preclinical setting. Chronic morphine treatment activates microglia at the spinal but not at supraspinal level and the transcriptome of the spinal microglia resembles that of the chronic pain state.Opioidit ovat tehokkaita lääkkeitä kudosvauriokivun hoidossa, mutta yhteisvaikutukset muiden lääkkeiden kanssa saattavat muuttaa niiden kipua lievittävää tehoa tai sivuvaikutuksia. Opioidien on osoitettu aiheuttavan keskushermoston tuki- ja säätelysoluissa muutoksia, jotka saattavat ainakin osin selittää opioiditoleranssia sekä opioidien mahdollisesti joissain tilanteissa aiheuttamaa herkistymistä kivulle. Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia nesteenpoistolääkkeiden spironolaktonin, eplerenonin, furosemidin, klooritiatsidin sekä kouristuslääke pregabaliinin yhteisvaikutuksia morfiinin ja oksikodonin kanssa pitoisuusmäärityksillä ja käyttäytymiskokeilla prekliinisissä malleissa. Lisäksi prekliinisessä mallissa tutkittiin kroonisen opioidikäsittelyn vaikutusta keskushermoston tuki- ja säätelysolujen aktivaatioon selkäydin- ja aivotasolla. Tulokset viittaavat siihen, että spironolaktonilla sekä pregabaliinilla on lääkeaineyhteisvaikutus oksikodonin ja morfiinin kanssa prekliinisessä asetelmassa. Toisin kuin spironolaktonilla, pregabaliinin ja opioidien välisen yhteisvaikutuksen mekanismi lienee hermostoon toiminnallisesti vaikuttava. Selkäydintason tuki- ja säätelysolujen transkriptomitutkimuksen tulos vahvistaa hypoteesia, jonka mukaan selkäytimen tuki- ja säätelysolujen aktivaatiolla kroonisen morfiinikäsittelyn jälkeen on samankaltaisuuksia neuropaattiseen kipuun

Morphine-3-glucuronide causes cross-tolerance to morphine and increases spinal Substance P expression

Morfiinin pääasiallisen metaboliitin, morfiini-3-glukuronidin (M3G), epäillään osallistuvan toleranssin ja opioidien aiheuttaman hyperalgesian (OIH) kehittymiseen, jotka rajoittavat morfiinin käyttöä kivun lievityksessä. Tutkimuksen tarkoitus oli selvittää aiheuttaako intratekaalisesti (i.t.) annosteltu M3G ristitoleranssia morfiinille, sekä vaikuttaako se Substanssi P:n (SP) määrään selkäytimessä. Lisäksi tutkittiin morfiinin ja M3G:n jakautumista keskushermostossa ihon alaisen (s.c.) annostelun jälkeen. Spraque-Dawley rotille annosteltiin i.t. M3G:a (5 µg) tai morfiinia (15 µg) kahdesti vuorokaudessa, kuuden päivän ajan. Kuudentena ja seitsemäntenä päivänä tutkittaville ryhmille annettiin morfiinia (1.5 µg ja 5 µg), jolloin toleranssin kehittyminen määritettiin von Freyn filamenteilla. SP:n määrä selkäytimessä määritettiin immunohistokemiallisesti 4 päivän annostelun jälkeen. Morfiinin ja M3G:n pitoisuus seerumissa, likvorissa, aivoissa ja selkäytimessä määritettiin massaspektrometrilla 120 minuuttia morfiinin (10 mg kg–1) tai M3G:n (10 tai 30 mg kg–1) s.c. annostelun jälkeen. M3G herkisti eläimiä akuutin ja kroonisen i.t. annostelun jälkeen ja aiheutti ristitoleranssin morfiinille. Sekä M3G, että morfiini lisäsivät SP:n määrää selkäytimen takasarvessa. S.c. annostelun jälkeen morfiini jakautui tasaisesti eri näyteryhmien kesken. M3G:n pitoisuus aivoissa ja selkäytimessä oli pienempi, kuin likvorissa. M3G provosoi koe-eläimille hyperalgesian ja heikensi morfiinin vaikutusta kivun lievityksessä i.t. annostelun jälkeen mekanismeilla, joihin SP mahdollisesti osallistuu selkäytimen tasolla. Krooninen M3G altistus näyttää aiheuttavan OIH:a ja johtavan toleranssin kehittymiseen morfiinille ja mahdollisesti muillekin opioideille

A Novel Small Molecule GDNF Receptor RET Agonist, BT13, Promotes Neurite Growth from Sensory Neurons in Vitro and Attenuates Experimental Neuropathy in the Rat

Neuropathic pain caused by nerve damage is a common and severe class of chronic pain. Disease-modifying clinical therapies are needed as current treatments typically provide only symptomatic relief; show varying clinical efficacy; and most have significant adverse effects. One approach is targeting either neurotrophic factors or their receptors that normalize sensory neuron function and stimulate regeneration after nerve damage. Two candidate targets are glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and artemin (ARTN), as these GDNF family ligands (GFLs) show efficacy in animal models of neuropathic pain (Boucher et al., 2000; Gardell et al., 2003: Wang et al., 2008, 2014). As these protein ligands have poor drug-like properties and are expensive to produce for clinical use, we screened 18,400 drug-like compounds to develop small molecules that act similarly to GFLs (GDNF mimetics). This screening identified BT13 as a compound that selectively targeted GFL receptor RET to activate downstream signaling cascades. BT13 was similar to NGF and ARTN in selectively promoting neurite outgrowth from the peptidergic class of adult sensory neurons in culture, but was opposite to ARTN in causing neurite elongation without affecting initiation. When administered after spinal nerve ligation in a rat model of neuropathic pain, 20 and 25 mg/kg of BT13 decreased mechanical hypersensitivity and normalized expression of sensory neuron markers in dorsal root ganglia. In control rats, BT13 had no effect on baseline mechanical or thermal sensitivity, motor coordination, or weight gain. Thus, small molecule BT13 selectively activates RET and offers opportunities for developing novel disease-modifying medications to treat neuropathic pain.Peer reviewe