Cho, Pyung Sun;Lee, Han Kyu;Lee, Sang Hoon;Im, Jay Zoon;Jung, Sung Jun
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
/
v.20
no.5
/
pp.525-531
/
2016
The analgesic mechanism of opioids is known to decrease the excitability of substantia gelatinosa (SG) neurons receiving the synaptic inputs from primary nociceptive afferent fiber by increasing inwardly rectifying $K^+$ current. In this study, we examined whether a ${\mu}$-opioid agonist, [D-Ala2,N-Me-Phe4, Gly5-ol]-enkephalin (DAMGO), affects the two-pore domain $K^+$ channel (K2P) current in rat SG neurons using a slice whole-cell patch clamp technique. Also we confirmed which subtypes of K2P channels were associated with DAMGO-induced currents, measuring the expression of K2P channel in whole spinal cord and SG region. DAMGO caused a robust hyperpolarization and outward current in the SG neurons, which developed almost instantaneously and did not show any time-dependent inactivation. Half of the SG neurons exhibited a linear I~V relationship of the DAMGO-induced current, whereas rest of the neurons displayed inward rectification. In SG neurons with a linear I~V relationship of DAMGO-induced current, the reversal potential was close to the $K^+$ equilibrium potentials. The mRNA expression of TWIK (tandem of pore domains in a weak inwardly rectifying $K^+$ channel) related acid-sensitive $K^+$ channel (TASK) 1 and 3 was found in the SG region and a low pH (6.4) significantly blocked the DAMGO-induced $K^+$ current. Taken together, the DAMGO-induced hyperpolarization at resting membrane potential and subsequent decrease in excitability of SG neurons can be carried by the two-pore domain $K^+$ channel (TASK1 and 3) in addition to inwardly rectifying $K^+$ channel.
Park, Seon-Ah;Yin, Hua;Bhattarai, Janardhan P.;Park, Soo-Joung;Han, Seong-Kyu
International Journal of Oral Biology
/
v.34
no.4
/
pp.191-197
/
2009
Somatostatin (SST) is a known neuromodulator of the central nervous system. The substantia gelatinosa (SG) of the trigeminal subnucleus caudalis (Vc) receives many thinmyelinated $A{\delta}$-fiber and unmyelinated C primary afferent fibers and is involved in nociceptive processing. Many studies have demonstrated that SST plays a pivotal role in pain modulation in the spinal cord. However, little is yet known about the direct effects of SST on the SG neurons of the Vc in adult mice. In our present study, we investigated the direct membrane effects of SST and a type 2 SST receptor agonist, seglitide (SEG), on the SG neurons of the Vc using a gramicidin-perforated current clamp in adult mice. The majority (53%, n = 27/51) of the adult SG neurons were hyperpolarized by SST (300 nM) but no differences were found in the hyperpolarization response rate between males and females. When SST was applied successively, the second response was smaller ($76{\pm}9.5%$, n=19), suggesting that SST receptors are desensitized by repeated application. SST-induced hyperpolarization was also maintained under conditions where presynaptic events were blocked ($75{\pm}1.0%$, n=5), suggesting that this neuromodulator exerts direct effects upon postsynaptic SG neurons. SEG was further found to induce membrane hyperpolarization of the SG neurons of the Vc. These results collectively demonstrate that SST inhibits the SG neuronal activities of the Vc in adult mice with no gender bias, and that these effects are mediated via a type 2 SST receptor, suggesting that this is a potential target for orofacial pain modulation.
Shilajit, a medicine herb commonly used in Ayurveda, has been reported to contain at least 85 minerals in ionic form that act on a variety of chemical, biological, and physical stressors. The substantia gelatinosa (SG) neurons of the trigeminal subnucleus caudalis (Vc) are involved in orofacial nociceptive processing. Shilajit has been reported to be an injury and muscular pain reliever but there have been few functional studies of the effect of Shilajit on the SG neurons of the Vc. Therefore, whole cell and gramicidin-perfotrated patch clamp studies were performed to examine the action mechanism of Shilajit on the SG neurons of Vc from mouse brainstem slices. In the whole cell patch clamp mode, Shilajit induced short-lived and repeatable inward currents under the condition of a high chloride pipette solution on all the SG neurons tested. The Shilajit-induced inward currents were concentration dependent and maintained in the presence of tetrodotoxin (TTX), a voltage gated $Na^+$ channel blocker, CNQX, a non-NMDA glutamate receptor antagonist, and AP5, an NMDA receptor antagonist. The Shilajit-induced responses were partially suppressed by picrotoxin, a $GABA_A$ receptor antagonist, and totally blocked in the presence of strychnine, a glycine receptor antagonist, however not affected by mecamylamine hydrochloride (MCH), a nicotinic acetylcholine receptor antagonist. Under the potassium gluconate pipette solution at holding potential 0 mV, Shilajit induced repeatable outward current. These results show that Shilajit has inhibitory effects on the SG neurons of Vc through chloride ion channels by activation of the glycine receptor and $GABA_A$ receptor, indicating that Shilajit contains sedating ingredients for the central nervous system. These results also suggest that Shilajit may be a potential target for modulating orofacial pain processing.
Korean red ginseng (KRG) is a valuable and important traditional medicine in East Asian countries and is currently used extensively for botanical products in the world. KRG has both stimulatory and inhibitory effects on the central nervous system (CNS) suggesting its complicated action mechanisms. The substantia gelatinosa (SG) neurons of the trigeminal subnucleus caudalis (Vc) are involved in orofacial nociceptive processing. Some studies reported that KRG has antinociceptive effects, but there are few reports of the functional studies of KRG on the SG neurons of the Vc. In this study, a whole cell patch clamp study was performed to examine the action mechanism of a KRG extract on the SG neurons of the Vc from juvenile mice. KRG induced short-lived and repeatable inward currents on all the SG neurons tested in the high chloride pipette solution. The KRG-induced inward currents were concentration dependent and were maintained in the presence of tetrodotoxin, a voltage gated $Na^+$ channel blocker. The KRG-induced inward currents were suppressed by 6-cyano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione, a non-N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamate receptor antagonist and/or picrotoxin, a gamma-aminobutyric acid $(GABA)_A$ receptor antagonist. However, the inward currents were not suppressed by d,l-2-amino-5-phosphonopentanoic acid, an NMDA receptor antagonist. These results show that KRG has excitatory effects on the SG neurons of the Vc via the activation of non-NMDA glutamate receptor as well as an inhibitory effect by activation of the $GABA_A$ receptor, indicating the KRG has both stimulatory and inhibitory effects on the CNS. In addition, KRG may be a potential target for modulating orofacial pain processing.
The superficial dorsal horn, particularly substantia gelatinosa (SG) in the spinal cord, receives inputs from small-diameter primary afferents that predominantly convey noxious sensation. Reactive oxygen species (ROS) are toxic agents that may be involved in various neurodegenerative diseases. Recent studies indicate that ROS are also involved in persistent pain through a spinal mechanism. In the present study, whole cell patch clamp recordings were carried out on SG neurons in spinal cord slice of young rats to investigate the effects of hydrogen peroxide on neuronal excitability and excitatory synaptic transmission. In current clamp condition, tert-buthyl hydroperoxide (t-BuOOH), an ROS donor, depolarized membrane potential of SG neurons and increased the neuronal firing frequencies evoked by depolarizing current pulses. When slices were pretreated with phenyl-N-tert-buthylnitrone (PBN) or ascorbate, ROS scavengers, t-BuOOH did not induce hyperexcitability. In voltage clamp condition, t-BuOOH increased the frequency and amplitude of spontaneous excitatory postsynaptic currents (sEPSCs), and monosynaptically evoked excitatory postsynaptic currents (eEPSCs) by electrical stimulation of the ipsilateral dorsal root. These data suggest that ROS generated by peripheral nerve injury can modulate the excitability of the SG neurons via pre- and postsynaptic actions.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
/
v.21
no.2
/
pp.432-437
/
2007
Reactive oxygen species (ROS) are toxic agents that may be involved in various neurodegenerative diseases. Recent studies indicate that ROS are also involved in persistent pain through a spinal mechanism. In the present study, whole cell patch clamp recordings were carried out on substantia gelatinosa (SG) neurons in spinal cord slice of neonatal rats to investigate the effects of ROS on neuronal excitability and excitatory synaptic transmission. In current clamp condition, tert-buthyl hydroperoxide (t-BuOOH), an ROS donor, induced a electrical hyperexcitability during t-BuOOH wash-out followed by a brief inhibition of excitability in SG neurons. Application of t-BuOOH depolarized membrane potential of SG neurons and increased the neuronal firing frequencies evoked by depolarizing current pulses. Phenyl-N-tert-buthylnitrone (PBN), an ROS scavenger, antagonized t-BuOOH induced hyperexcitability. IN voltage clamp conditions, t-BuOOH increased the frequency and amplitude of spontaneous excitatory postsynaptic currents (sEPSCs). In order to determine the site of action of t-BuOOH, miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs) were recorded. t-BuOOH increased the frequency and amplitude of mEPSCs, indicating that it may modulate the excitability of the SG neurons via pre- and postsynaptic actions. These data suggest that ROS generated by peripheral nerve injury can induce central sensitization in spinal cord.
Recent studies indicate that reactive oxygen species (ROS) are critically involved in persistent pain primarily through spinal mechanisms, and that mitochondria are the main source of ROS in the spinal dorsal horn. To investigate whether mitochondrial ROS can induce changes in membrane excitability on spinal substantia gelatonosa (SG) neurons, we examined the effects of mitochondrial electron transport complex (ETC) substrates and inhibitors on the membrane potential of SG neurons in spinal slices. Application of ETC inhibitors, rotenone or antimycin A, resulted in a slowly developing and slight membrane depolarization in SG neurons. Also, application of both malate, a complex I substrate, and succinate, a complex II substrate, caused reversible membrane depolarization and enhanced firing activity. Changes in membrane potential after malate exposure were more prominent than succinate exposure. When slices were pretreated with ROS scavengers such as phenyl-N-tert-buthylnitrone (PBN), catalase and 4- hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPOL), malate-induced depolarization was significantly decreased. Intracellular calcium above $100{\mu}M$ increased malateinduced depolarization, witch was suppressed by cyclosporin A, a mitochondrial permeability transition (MPT) inhibitor. These results suggest that enhanced production of spinal mitochondrial ROS can induce nociception through central sensitization.
Seon Ah Park;Thao Thi Phuong Nguyen;Soo Joung Park;Seong Kyu Han
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
/
v.28
no.1
/
pp.73-81
/
2024
The substantia gelatinosa (SG) within the trigeminal subnucleus caudalis (Vc) is recognized as a pivotal site of integrating and modulating afferent fibers carrying orofacial nociceptive information. Although naringenin (4',5,7-thrihydroxyflavanone), a natural bioflavonoid, has been proven to possess various biological effects in the central nervous system (CNS), the activity of naringenin at the orofacial nociceptive site has not been reported yet. In this study, we explored the influence of naringenin on GABA response in SG neurons of Vc using whole-cell patch-clamp technique. The application of GABA in a bath induced two forms of GABA responses: slow and fast. Naringenin enhanced both amplitude and area under curve (AUC) of GABA-mediated responses in 57% (12/21) of tested neurons while decreasing both parameters in 33% (7/21) of neurons. The enhancing or suppressing effect of naringenin on GABA response have been observed, with enhancement occurring when the GABA response was slow, and suppression when it was fast. Furthermore, both the enhancement of slower GABA responses and the suppression of faster GABA responses by naringenin were concentration dependent. Interestingly, the nature of GABA response was also found to be sex-dependent. A majority of SG neurons from juvenile female mice exhibited slower GABA responses, whereas those from juvenile males predominantly displayed faster GABA responses. Taken together, this study indicates that naringenin plays a partial role in modulating orofacial nociception and may hold promise as a therapeutic target for treating orofacial pain, with effects that vary according to sex.
The substantia gelatinosa (SG) of the trigeminal subnucleus caudalis (Vc) is the first relay site for the orofacial nociceptive inputs via the thin myelinated Aδ and unmyelinated C primary afferent fibers. Borneol, one of the valuable time-honored herbal ingredients in traditional Chinese medicine, is a popular treatment for anxiety, anesthesia, and antinociception. However, to date, little is known as to how borneol acts on the SG neurons of the Vc. To close this gap, the whole-cell patch-clamp technique was applied to elucidate the antinociceptive mechanism responding for the actions of borneol on the SG neurons of the Vc in mice. In the voltage-clamp mode, holding at -60 mV, the borneol-induced non-desensitizing inward currents were not affected by tetrodotoxin, a voltage-gated Na+ channel blocker, 6-cyano-7-nitro-quinoxaline-2,3-dione, a non-N-methyl-ᴅ-aspartate (NMDA) glutamate receptor antagonist and DL-2-amino-5-phosphonopentanoic acid, an NMDA receptor antagonist. However, borneol-induced inward currents were partially decreased in the presence of picrotoxin, a γ-aminobutyric acid (GABA)A receptor antagonist, or strychnine, a glycine receptor antagonist, and was almost suppressed in the presence of picrotoxin and strychnine. Though borneol did not show any effect on the glycine-induced inward currents, borneol enhanced GABA-mediated responses. Beside, borneol enhanced the GABA-induced hyperpolarization under the current-clamp mode. Altogether, we suggest that borneol contributes in part toward mediating the inhibitory GABA and glycine transmission on the SG neurons of the Vc and may serve as an herbal therapeutic for orofacial pain ailments.
The lamina II, also called the substantia gelatinosa (SG), of the trigeminal subnucleus caudalis (Vc), is thought to play an essential role in the control of orofacial nociception. Glycine and serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) are the important neurotransmitters that have the individual parts on the modulation of nociceptive transmission. However, the electrophysiological effects of 5-HT on the glycine receptors on SG neurons of the Vc have not been well studied yet. For this reason, we applied the whole-cell patch clamp technique to explore the interaction of intracellular signal transduction between 5-HT and the glycine receptors on SG neurons of the Vc in mice. In nine of 13 neurons tested (69.2%), pretreatment with 5-HT potentiated glycine-induced current ($I_{Gly}$). Firstly, we examined with a $5-HT_1$ receptor agonist (8-OH-DPAT, $5-HT_{1/7}$ agonist, co-applied with SB-269970, $5-HT_7$ antagonist) and antagonist (WAY-100635), but $5-HT_1$ receptor agonist did not increase $I_{Gly}$ and in the presence of $5-HT_1$ antagonist, the potentiation of 5-HT on $I_{Gly}$ still happened. However, an agonist (${\alpha}$-methyl-5-HT) and antagonist (ketanserin) of the $5-HT_2$ receptor mimicked and inhibited the enhancing effect of 5-HT on $I_{Gly}$ in the SG neurons, respectively. We also verified the role of the $5-HT_7$ receptor by using a $5-HT_7$ antagonist (SB-269970) but it also did not block the enhancement of 5-HT on $I_{Gly}$. Our study demonstrated that 5-HT facilitated $I_{Gly}$ in the SG neurons of the Vc through the $5-HT_2$ receptor. The interaction between 5-HT and glycine appears to have a significant role in modulating the transmission of the nociceptive pathway.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.