Changes of c-Fos Immunoreactivity in Midbrain by Deep Pain and Effects of Aspirin

Purpose : It had been suggested that pain arising from deep somatic body regions influences neural activity within periaqueductal gray(PAG) of midbrain via distinct spinal pathways. Aspirin is one of the popular non-steroidal anti-inflammatory drugs used in the management of pain. Fos expression was used as a marker for neuronal activity throughout central neurons following painful peripheral stimulation. This study was prepared to investigate changes of c-Fos immunoreactivity in midbrain by deep pain and effects of aspirin. Methods : Male Sprague-Dawley rats were injected with 0.1 mL of 5% formalin in the plantar muscle of the right hindpaw. For experimental group II, aspirin was injected intravenously before injection of formalin. An aspirin-untreated group was utilized as group I. Rats were sacrificed at 0.5, 1, 2, 6 and 24 hours after formalin injection. Rat's brains were removed and sliced in rat brain matrix. Brain slices were coronally sectioned at interaural 1.00-1.36 mm. Serial sections were immunohistochemically reacted with polyclonal c-Fos antibody. The numbers of c-Fos protein immunoreactive neurons in ventrolateral periaqueductal gray(VLPAG) and dorsomedial periaqueductal gray(DMPAG) were counted and analyzed statistically with Mann-Whitney U tests. Results : Higher numbers of c-Fos protein immunoreactive neurons were found in VLPAG. In both VLPAG and DMPAG of formalin-treated group, the numbers of c-Fos protein immunoreactive neurons were significantly higher at all time points than the formalin-untreated group, which peaked at two hours. The numbers of c-Fos immunoreactive neuron of the aspirin-treated group were less compared to the aspirin-untreated group at each time point. Conclusion : These results provide some basic knowledge in understanding the mechanism of formalin-induced deep somatic pain and the effects of aspirin.

심부통증이 흰쥐 중뇌에 미치는 c-Fos 면역반응성의 변화와 아스피린의 효과

목 적 : 근육과 관절 등에서 유발된 심부통증(deep pain)이 척수상위로 전달되는 신경로에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않다. 그러나 최근 일부 연구자들은 피부에서 유발된 천부통증(superficial pain)과는 달리 중뇌의 PAG에 위치한 신경원에 침해 자극이 전달되어 자율신경계와 행동양식에 영향을 줄 것이라는 가설을 보고하였다. 또한, 비스테로이드성의 항염증성 약품들은 말초조직에서 프로스타글란딘 합성을 방해하여 진통효과를 유발시킨다고 알려져 왔으나 최근에는 척수와 뇌간에서도 진통효과가 있을 것이라고 추측하고 있다. 그러므로 이 연구자는 포르말린으로 체성 심부통증을 유발시켜 중뇌의 어느 부위에서 신경세포가 활성화되는지를 c-Fos 단백의 발현으로 확인하고 또한 비스테로이드성의 항염증성 약품인 아스피린의 효과를 알아보고자 이 연구를 시도하게 되었다. 방 법 : 실험 I군에서는 생리식염수를 흰쥐 꼬리에 미리 피하주사한 뒤 포르말린을 이용해 체성 심부통증을 유발시켰고, 실험 II군은 아스피린을 주사한 후 포르말린으로 체성 심부통증을 유발시켰다. 정상군에서는 통증자극을 주지 않았다. 실험 I군과 실험 II군의 흰쥐는 통증을 유발 시킨 뒤 30분, 1, 2, 6, 24시간에 희생시켜 뇌를 적출하여 뇌절편을 만들었다. 뇌절편으로 냉동 연속조직절편을 제작하여 면역조직화학적 방법으로 c-Fos 단백의 출현여부를 확인하였다. Interaural 1.00-1.36 mm를 통과하는 관상 뇌절편의 연속조직표본에서 나타난 양성면역반응성을 토대로 중뇌의 VLPAG와 DMPAG를 관찰하였고, 단위면적($0.2mm^2$)당 면역양성반응을 보인 신경세포를 계수하고 통계 처리하였다. 결 과 : c-Fos 양성면역반응 신경세포 수는 DMPAG에서 보다 VLPAG에서 현저하게 많았다. DMPAG와 VLPAG에서 통증유발 2시간 후 c-Fos 양성면역반응 신경세포 수는 최고치에 도달하였다. 아스피린을 투여한 군의 c-Fos 양성면역반응 신경세포 수는 투여하지 않은 군보다 전시기에 걸쳐 적었다. 결 론 : 이 연구결과는 포르말린에 의해 유발된 체성 심부통증의 기전과 아스피린의 효과를 이해하는데 기초적인 자료로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.