Jean-Paul Laulin

Evidence for opiate-activated NMDA processes masking opiate analgesia in rats.

The acute interaction between opioid receptors and N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors on nociception was examined in rats using tail-flick and paw-pressure vocalisation tests. When injected at various times (1 to 6 h) after morphine (5 to 20 mg/kg, i.v.) or fentanyl (4x40 microgram/kg, i.v.), the opioid receptor antagonist naloxone (1 mg/kg, s.c.) not only abolished the opiate-induced increase in nociceptive threshold, but also reduced it below the basal value (hyperalgesia). The noncompetitive NMDA receptor antagonist MK-801 (0.15 or 0.30 mg/kg, s.c.) prevented the naloxone-precipitated hyperalgesia and enhanced the antinociceptive effects of morphine (7.5 mg/kg, i.v.) and fentanyl (4x40 microgram/kg, i.v.). These results indicate that the antinociceptive effects of morphine and fentanyl, two opiate analgesics widely used in humans in the management of pain, are blunted by concomitant NMDA-dependent opposing effects which are only revealed when the predominant antinociceptive effect is sharply blocked by naloxone. This study provides new rationale for beneficial adjunction of NMDA receptor antagonists with opiates for relieving pain by preventing pain facilitatory processes triggered by opiate treatment per se.

Endogenous Opioids Released During Non-Nociceptive Environmental Stress Induce Latent Pain Sensitization Via a NMDA-Dependent Process

UNLABELLED Although stress induces analgesia, there is evidence that stressful events may exacerbate pain syndromes. Here, we studied the effects of 1 to 3 prestressful events (days 0, 2, and 7), such as non-nociceptive environmental stress, on inflammatory hyperalgesia induced by a carrageenan injection (day 14) in 1 rat hind paw. Changes in nociceptive threshold were evaluated by the paw pressure vocalization test. The higher the number of stress sessions presented to the rats, the greater was the inflammatory hyperalgesia. Blockade of opioid receptors by naltrexone before each stress inhibited stress-induced analgesia and suppressed the exaggerated inflammatory hyperalgesia. Stressed versus nonstressed animals could be discriminated by their response to a fentanyl ultra-low dose (fULD), that produced hyperalgesia or analgesia, respectively. This pharmacological test permitted the prediction of the pain vulnerability level of prestressed rats because fULD analgesic or hyperalgesic indices were positively correlated with inflammatory hyperalgesic indices (r(2) = .84). In prestressed rats, fULD-induced hyperalgesia and the exaggerated inflammatory hyperalgesia were prevented NMDA receptor antagonists. This study provides some preclinical evidence that pain intensity is not only the result of nociceptive input level but is also dependent on the individual history, especially prior life stress events associated with endogenous opioid release. PERSPECTIVE Based on these preclinical data, it would be of clinical interest to evaluate whether prior stressful events may also affect further pain sensation in humans. Moreover, this preclinical model could be a good tool for evaluating new therapeutic strategies for relieving pain hypersensitivity.

A Single Nitrous Oxide (N2O) Exposure Leads to Persistent Alleviation of Neuropathic Pain in Rats

UNLABELLED Using the rat chronic constriction injury (CCI) pain model, we evaluated whether nitrous oxide (N2O), a gas shown to have potent anti-hyperalgesic properties, may alleviate neuropathic pain. Mechanical nociceptive threshold was estimated using the paw pressure vocalization test. Thermal allodynia was challenged by measuring the struggle latency by immersion of the hind paw in a 10 degrees C water bath. A single 50% N2O exposure for 1 hour, 15 minutes not only induced potent anti-nociception during N2O exposure but also provoked a delayed and sustained reduction (37% to 46%) of pain hypersensitivity of the injured hind paw and abolished pain hypersensitivity of the contralateral uninjured hind paw for at least 1 month. Thermal allodynia was completely prevented by a single N2O exposure. A preadministration of naltrexone, which markedly reduced acute N2O-induced anti-nociception, did not affect the persistent reduction of hyperalgesia. The administration of naltrexone in N2O-treated rats, 1 week after the gas exposure, did not induce any effect. This suggests that the long-lasting effect of N2O was not due to its prior acute analgesic effect and was independent of endogenous opioid systems. These data suggest that 50% N2O exposure could be an efficient and safe strategy for alleviating neuropathic pain in a persistent manner. PERSPECTIVE Because a single 50% N2O exposure induced a persistent reduction of hyperalgesia-allodynia in a rat neuropathic pain model, clinical trials must be developed for evaluating the N2O effects in patients with neuropathic pain. The ability of N2O to potentiate analgesic effects of other drugs also must be evaluated.

Neuropeptide FF in the Rat Adrenal Gland: Presence, Distribution and Pharmacological Effects

Neuropeptide FF (NPFF, FLFQPQRFamide) is an FMRFamide‐like octapeptide exhibiting antiopiate activity. The presence of both NPFF‐immunoreactivity (NPFF‐IR) and NPFF‐specific receptors has been described in the mammalian central nervous system (CNS). The peripheral effects of NPFF indicate that NPFF‐IR material is present outside the CNS. Biochemical and immunohistochemical methods enabled us to determine the presence and distribution of NPFF‐IR in the rat adrenal gland. The amount of NPFF‐IR material in whole gland was estimated by radioimmunoassay to be 19.00±4.00 fmol/gland. High performance liquid chromatography analysis of adrenal extracts revealed a single molecular form which coeluted with authentic NPFF. Demedullation decreased adrenal NPFF‐IR content, indicating that NPFF‐IR was present in both cortex and medulla. Light microscopy revealed NPFF‐IR in beaded fibers confined in the outer part of the cortex and in medullary cells. Double‐labeling with antityrosine‐hydroxylase and anti‐NPFF antibodies showed NPFF‐IR in cortical catecholaminergic postganglionic fibers restricted to the subcapsular and glomerulosa zonae. NPFF‐IR was also located in medullary chromaffin cells and in rays and islets of chromaffin cells dispersed throughout the cortex. Insulin‐induced hypoglycemia did not alter NPFF‐IR content. Denervation lowered adrenal NPFF‐IR content. These data indicate that this peptide is present in nerve fibers of extrinsic origin. In vitro approaches using adrenal slices have shown that NPFF inhibited aldosterone release in a dose‐dependent manner. Taken together, these data suggest that NPFF may participate in the control of aldosterone production and adrenal blood supply.

TO59 La teneur en polyamines de l’alimentation influence la sensibilité à la douleur chez le rat

Introduction Les nutriments presents dans l’alimentation sont capables de moduler les systemes physiologiques. Les polyamines (spermine, spermidine et putrescine), issues majoritairement de l’alimentation, sont des polycations capables de moduler positivement le fonctionnement des recepteurs NMDA. Il est clairement etabli que les recepteurs NMDA jouent un role critique dans le developpement de l’hypersensibilite a la douleur. Une hypothese est que les polyamines pourraient faciliter la sensibilisation a la douleur via les recepteurs NMDA. Nous avons donc examine s’il existait une relation entre la teneur en polyamines de l’alimentation et le niveau de sensibilite a la douleur. Materiels et methode Les rats ont ete nourris avec 4 regimes alimentaires differents : 1) standard (RS ; polyamines = 30 mg/kg), 2) appauvri (RAP ; polyamines Resultats La teneur en polyamines dans l’alimentation ne modifie pas le seuil nociceptif de base. L’hyperalgesie inflammatoire ainsi que la sensibilisation a la douleur induite par une histoire de stress ou de douleur inflammatoire sont augmentees de maniere importante chez les rats nourris avec le REP alors qu’elles sont reduites chez les rats nourris avec le RAP ou le RIP versus le RS. Conclusion La teneur en polyamines de l’alimentation influence la sensibilite a la douleur. Moins les rats consomment de polyamines, moins ils developpent d’hypersensibilite a la douleur. La therapie nutritionnelle apparait comme une approche therapeutique innovante et efficace pour le traitement de la douleur notamment des douleurs chroniques.

TO57 Sensibilisation latente à la douleur chez des rats ayant eu une expérience douloureuse traitée par du fentanyl

Introduction Le stress induit de l’analgesie via une liberation endogene d’opioides. Cependant, des evenements stressants peuvent aussi jouer un role dans l’apparition d’episodes douloureux. De plus, il a ete montre qu’une seule exposition aux opioides activait les systemes pronociceptifs NMDA-dependants conduisant a une vulnerabilite a long terme a la douleur. Nous avons donc etudie si une experience de douleur inflammatoire traitee par du fentanyl pouvait favoriser : i) le developpement d’une vulnerabilite a long terme a la douleur apres un stress environnemental non nociceptif (SENN) et ii) la resistance aux effets antalgiques des opioides. Materiel et methode A J 0 , la carragenine, un agent pro-inflammatoire, a ete injectee dans une patte posterieure chez des rats traites par du fentanyl (4 x 100 μg/kg ; s.c.). Deux semaines apres, les rats ont ete exposes soit a : i) des SENN repetes, ii) une « ultra-low » dose de fentanyl (ULDf, 50 ng/kg) ou iii) une dose analgesique de fentanyl (25 μg/kg). La sensibilite a la douleur est evaluee quotidiennement par la determination du seuil nociceptif (SN) par le test de Randall-Selitto. Resultats Une ULDf induit une analgesie identique a celle observee apres un SENN chez les rats naifs mais provoque plusieurs heures d’hyperalgesie chez les rats ayant eu une experience douloureuse traitee par du fentanyl. Une resistance a l’effet analgesique du fentanyl 25 μg/kg est observee chez les rats ayant eu une histoire douloureuse et d’opioides. La repetition du SENN induit une importante augmentation (18 a 22 fois) de l’hyperalgesie. L’hyperalgesie induite par le SENN est toujours visible 4 mois apres l’experience douloureuse traitee par du fentanyl. Ce phenomene a ete denomme « sensibilisation latente a la douleur ». Discussion La sensibilisation latente a la douleur induite par une seule exposition aux opioides chez les rats avec une experience douloureuse pourrait jouer un role critique dans la transition de la douleur aigue a la douleur chronique apres une lesion tissulaire.

TO58 La répétition de stress environnementaux non nociceptifs induit une sensibilisation à la douleur – prévention par un régime appauvri en polyamines

Introduction Il est bien admis que le stress induit de l’analgesie via une liberation d’opioides endogenes. Cependant une seule administration d’opioides est capable d’induire a long terme, une hypersensibilite a la douleur via des systemes pronociceptifs NMDA dependants. Nous avons donc etudie si les opioides endogenes liberes lors de stress environnementaux non nociceptifs (SENN) pourraient favoriser le developpement d’une hypersensibilite a la douleur. D’un point de vue therapeutique, les agents anti-NMDA sont efficaces pour reduire l’hypersensibilite a la douleur mais leur utilisation prolongee n’est pas envisageable en clinique en raison d’effets secondaires. La modulation negative des recepteurs NMDA pourrait representer une meilleure strategie therapeutique. Dans cette perspective, puisque les polyamines, issues majoritairement de l’alimentation, sont des modulateurs positifs des recepteurs NMDA, nous avons evalue les effets « anti-sensibilisants » d’un regime alimentaire appauvri en polyamines (RAP). Materiel et methode Des rats ont ete exposes a un SENN a J0, J2 et J7. A J14, un agent pro-inflammatoire, la carragenine, est injecte dans une patte posterieure de rats traites ou non par du fentanyl (4x100 μg/kg, s.c.). La sensibilite a la douleur a ete evaluee quotidiennement par la determination du seuil nociceptif par le test Randall Selitto. L’effet preventif d’un RAP (polyamines Resultats Les SENN sont capables d’amplifier de maniere tres importante et durable (3-4 fois) l’hyperalgesie induite par une douleur inflammatoire chez des animaux traites ou non par du fentanyl. Un traitement par un regime appauvri en polyamines est capable de reduire totalement l’hypersensibilite a la douleur des animaux ayant ete stresses. Conclusion Puisque depourvu d’effets secondaires, un regime appauvri en polyamines peut etre considere comme une nouvelle strategie therapeutique efficace pour reduire l’hypersensibilite a la douleur.

TO56 Hypersensibilité à la douleur : traitement par un régime appauvri en polyamines

Introduction Apres une lesion tissulaire, il existe une sensibilisation du SNC de longue duree via des processus NMDA-dependants. Cette neuroplasticite conduisant a des hyperalgesies post-operatoires exacerbees est consideree comme une des causes principales de chronicisation de la douleur. Cependant, des traitements au long court avec des antagonistes des recepteurs NMDA sont limites par des effets indesirables. Puisque les polyamines modulent positivement le fonctionnement des recepteurs NMDA, et proviennent principalement de notre alimentation, nous avons developpe une therapie nutritionnelle basee sur un regime appauvri en polyamines (RAP) pour prevenir les douleurs exagerees. Materiel et methode Puisque l’augmentation de phosphorylation spinale de la sous-unite NR2B du recepteur NMDA est associee avec l’hyperalgesie d’origine inflammatoire, nous avons evalue la capacite du RAP a reduire cette hyper-activation de NR2B. Des modeles de douleur inflammatoire (carragenine) ou chirurgicale ont ete utilises chez des rats traites ou non par fentanyl (4 x 100 μg/kg, s.c.). La sensibilite a la douleur est evaluee quotidiennement par la determination du seuil nociceptif (SN) par le test de Randall-Selitto. Une fois le SN de retour aux valeurs de base, les rats ont ete exposes a des stress environnementaux non nociceptifs (SENN) repetes. Resultats Le RAP donne de facon preventive (7 jours) previent l’augmentation de phosphorylation de la sous-unite NR2B induite par l’inflammation. Le RAP reduit aussi fortement l’hyperalgesie induite par une inflammation ou une incision, en particulier chez les rats traites par le fentanyl. De plus, le RAP previent aussi l’exageration de l’hyperalgesie induite par une seconde carragenine administree 7 jours apres la premiere. Le RAP s’oppose aussi a l’hyperalgesie paradoxale induite par l’exposition des rats a un SENN. Discussion Puisque le RAP est depourvu d’effets indesirables, cette therapie nutritionnelle pourrait etre une strategie ideale pour reduire la transition de la douleur aigue (en particulier chirurgicale) en douleurs chroniques.