Transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) receptors are major polymodal nociceptors that generate primary pain responses in the peripheral nerve endings of the dorsal root ganglion neurons. Recently, we reported that the activation of TRPA1 receptors by reactive oxygen species (ROS) signaling, which is triggered by Ca2+ influx through T-type Ca2+ channels, contributes to prolonged pain responses induced by jellyfish toxin. In this review, we focus on the characteristics of the TRPA1 receptor involved in intracellular signaling as a secondary pain modulator. Unlike other transient receptor potential receptors, TRPA1 receptors can induce membrane depolarization by ROS without exogenous stimuli in peripheral and central sensory neurons. Therefore, it is important to identify the functional characteristics of TRPA1 receptors to understand pain modulation under several pathogenic conditions such as neuropathic pain syndromes and autoimmune diseases, which are mediated by oxidative signaling to cause chronic pain in the sensory system.
Transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1), responding to noxious cold (${\leq}17^{\circ}C$) and pungent compounds, is implicated in nociception, but little is known about the coexpression of TRPA1 and other channels or receptors involved in the nociception in craniofacial regions. To address this issue, we characterized the TRPA1-immunopositive (+) neurons in the rat trigeminal ganglion (TG) and investigated their colocalization with other proteins known to be expressed in nociceptive neurons, such as transient receptor potential vanilloid (TRPV1) and $P2X_3$ receptor, using light microscopic immunofluorescence labeling method with TRPA1 and TRPV1 or $P2X_3$ antisera. The majority of TRPA1+ neurons costained for TRPV1 (TRPV1+/TRPA1+; 58.8%, 328/558) and 41.2% only expressed TRPA1 but not TRPV1. The TRPV1+/TRPA1+ neurons were small and medium sized. In addition, we investigated the colocalization of TRPA1 with $P2X_3$, a nonselective cation channel activated by ATP that may be released in the extracellular space as a result of tissue damage and inflammation. Among all TRPA1+ TG neurons, 26.1% (310/1186) costained for $P2X_3$, whereas 73.9% (876/1186) of TRPA1+ neurons did not coexpress $P2X_3$. $P2X_3$+/TRPA1+ neurons were predominantly small and medium sized. These results suggest that TRPA1+ neurons coexpressing TRPV1 or $P2X_3$ are involved in specific roles in the transmission and processing of orofacial nociceptive information by noxious cold, heat, and inflammation.
Du, Eun Jo;Ahn, Tae Jung;Choi, Min Sung;Kwon, Ilmin;Kim, Hyung-Wook;Kwon, Jae Young;Kang, KyeongJin
Molecules and Cells
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v.38
no.10
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pp.911-917
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2015
Citronellal, a well-known plant-derived mosquito repellent, was previously reported to repel Drosophila melanogaster via olfactory pathways involving but not directly activating Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1). Here, we show that citronellal is a direct agonist for Drosophila and human TRPA1s (dTRPA1 and hTRPA1) as well as Anopheles gambiae TRPA1 (agTRPA1). Citronellal-induced activity is isoform-dependent for Drosophila and Anopheles gambiae TRPA1s. The recently identified dTRPA1(A) and ag-TRPA1(A) isoforms showed citronellal-provoked currents with EC50s of $1.0{\pm}0.2$ and $0.1{\pm}0.03mM$, respectively, in Xenopus oocytes, while the sensitivities of TRPA1(B)s were much inferior to those of TRPA1(A)s. Citronellal dramatically enhanced the feeding-inhibitory effect of the TRPA1 agonist N-methylmaleimide (NMM) in Drosophila at an NMM concentration that barely repels flies. Thus, citronellal can promote feeding deterrence of fruit flies through direct action on gustatory dTRPA1, revealing the first isoform-specific function for TRPA1(A).
Transient receptor potential ankyrin 1 from rattlesnakes (rsTRPA1) and boas (bTRPA1) was previously proposed to underlie thermo-sensitive infrared sensing based on transcript enrichment in infrared-sensing neurons and hyper-thermosensitivity expressed in Xenopus oocytes. It is unknown how these TRPA1s show thermosensitivities that overwhelm other thermoreceptors, and why rsTRPA1 is more thermosensitive than bTRPA1. Here, we show that snake TRPA1s differentially require Ca2+ for hyper-thermosensitivity and that predisposition to cytosolic Ca2+ potentiation correlates with superior thermosensitivity. Extracellularly applied Ca2+ upshifted the temperature coefficients (Q10s) of both TRPA1s, for which rsTRPA1, but not bTRPA1, requires cytosolic Ca2+. Intracellular Ca2+ chelation and substitutive mutations of the conserved cytosolic Ca2+-binding domain lowered rsTRPA1 thermosensitivity comparable to that of bTRPA1. Thapsigargin-evoked Ca2+ or calmodulin little affected rsTRPA1 activity or thermosensitivity, implying the importance of precise spatiotemporal action of Ca2+. Remarkably, a single rattlesnake-mimicking substitution in the conserved but presumably dormant cytosolic Ca2+-binding domain of bTRPA1 substantially enhanced thermosensitivity through cytosolic Ca2+ like rsTRPA1, indicating the capability of this single site in the determination of both cytosolic Ca2+ dependence and thermosensitivity. Collectively, these data suggest that Ca2+ is essential for the hyper-thermosensitivity of these TRPA1s, and cytosolic potentiation by permeating Ca2+ may contribute to the natural variation of infrared senses between rattlesnakes and boas.
Objectives: The purpose of this study was to investigate the involvement of TRPA1 in the cinnamaldehyde-induced pulpal blood flow (PBF) change in the feline dental pulp. Materials and Methods: Mandibles of eight cats were immobilized and PBF was monitored with a laser Doppler flowmetry at the mandibular canine tooth. To evaluate the effect of cinnamaldehyde on PBF, cinnamaldehyde was injected into the pulp through the lingual artery at a constant rate for 60 seconds. As a control, a mixture of 70% ethanol and 30% dimethyl sulfoxide (DMSO, vehicle) was used. To evaluate the involvement of transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) in PBF change, AP18, a specific TRPA1 antagonist, was applied into the pulp through the Class V dentinal cavity followed by cinnamaldehyde-administration 3 minutes later. The paired variables of experimental data were statistically analyzed using paired t-test. A p value of less than 0.05 was considered as statistically significant. Results: Administration of cinnamaldehyde (0.5 mg/kg, intra-arterial [i.a.]) induced significant increases in PBF (p < 0.05). While administration of a TRPA1 antagonist, AP18 (2.5 - 3.0 mM, into the dentinal cavity [i.c.]) caused insignificant change of PBF (p > 0.05), administration of cinnamaldehyde (0.5 mg/kg, i.a.) following the application of AP18 (2.5 - 3.0 mM, i.c.) resulted in an attenuation of PBF increase from the control level (p < 0.05). As a result, a TRPA1 antagonist, AP18 effectively inhibited the vasodilative effect of cinnamaldehyde (p < 0.05). Conclusions: The result of the present study provided a functional evidence that TRPA1 is involved in the mechanism of cinnamaldehyde-induced vasodilation in the feline dental pulp.
Nam, Jae Sik;Cheong, Yu Seon;Karm, Myong Hwan;Ahn, Ho Soo;Sim, Ji Hoon;Kim, Jin Sun;Choi, Seong Soo;Leem, Jeong Gil
The Korean Journal of Pain
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v.27
no.4
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pp.326-333
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2014
Background: Nefopam is a centrally acting non-opioid analgesic agent. Its analgesic properties may be related to the inhibitions of monoamine reuptake and the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor. The antinociceptive effect of nefopam has been shown in animal models of acute and chronic pain and in humans. However, the effect of nefopam on diabetic neuropathic pain is unclear. Therefore, we investigated the preventive effect of nefopam on diabetic neuropathic pain induced by streptozotocin (STZ) in rats. Methods: Pretreatment with nefopam (30 mg/kg) was performed intraperitoneally 30 min prior to an intraperitoneal injection of STZ (60 mg/kg). Mechanical and cold allodynia were tested before, and 1 to 4 weeks after drug administration. Thermal hyperalgesia was also investigated. In addition, the transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) and TRP melastatin 8 (TRPM8) expression levels in the dorsal root ganglion (DRG) were evaluated. Results: Pretreatment with nefopam significantly inhibited STZ-induced mechanical and cold allodynia, but not thermal hyperalgesia. The STZ injection increased TRPM8, but not TRPA1, expression levels in DRG neurons. Pretreatment with nefopam decreased STZ-induced TRPM8 expression levels in the DRG. Conclusions: These results demonstrate that a nefopam pretreatment has strong antiallodynic effects on STZ-induced diabetic rats, which may be associated with TRPM8 located in the DRG.
Crotamiton is an anti-scabies drug, but it was recently found that crotamiton also suppresses non-scabietic itching in mice. However, the underlying mechanism is largely unclear. Therefore, aim of the study is to investigate mechanisms of the anti-pruritic effect of crotamiton for non-scabietic itching. Histamine and chloroquine are used as non-scabietic pruritogens. The effect of crotamiton was identified using fluorometric intracellular calcium assays in HEK293T cells and primary cultured dorsal root ganglion (DRG) neurons. Further in vivo effect was evaluated by scratching behavior tests. Crotamiton strongly inhibited histamine-induced calcium influx in HEK293T cells, expressing both histamine receptor 1 (H1R) and transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1), as a model of histamine-induced itching. Similarly, it also blocked chloroquine-induced calcium influx in HEK293T cells, expressing both Mas-related G-protein-coupled receptor A3 (MRGPRA3) and transient receptor potential A1 (TRPA1), as a model of histamine-independent itching. Furthermore, crotamiton also suppressed both histamine- and chloroquine-induced calcium influx in primary cultures of mouse DRG. Additionally, crotamiton strongly suppressed histamine- and chloroquine-induced scratching in mice. Overall, it was found that crotamiton has an anti-pruritic effect against non-scabietic itching by histamine and chloroquine. Therefore, crotamiton may be used as a general anti-pruritic agent, irrespective of the presence of scabies.
Generally, odorant molecules are detected by olfactory receptors, which are specialized chemoreceptors expressed in olfactory neurons. Besides odorant molecules, certain volatile molecules can be inhaled through the respiratory tract, often leading to pathophysiological changes in the body. These inhaled molecules mediate cellular signaling through the activation of the Ca2+-permeable transient receptor potential (TRP) channels in peripheral tissues. This review provides a comprehensive overview of TRP channels that are involved in the detection and response to volatile molecules, including hazardous substances, anesthetics, plant-derived compounds, and pheromones. The review aims to shed light on the biological mechanisms underlying the sensing of inhaled volatile molecules. Therefore, this review will contribute to a better understanding of the roles of TRP channels in the response to inhaled molecules, providing insights into their implications for human health and disease.
Lee, Han Kyu;Park, Seok Bum;Chang, Su-youne;Jung, Sung Jun
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.22
no.5
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pp.547-554
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2018
Itching is a common clinical symptom of skin disease that significantly affects a patient's quality of life. Transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) receptors of keratinocytes and peripheral nerve fibers in skin are involved in the regulation of itching as well as pain. In this study, we investigated whether curcumin, which acts on TRPV1 receptors, affects histamine-induced itching in mice, using behavioral tests and electrophysiological approaches. We found that histamine-induced itching was blocked by topical application of curcumin in a concentration-dependent manner. In ex-vivo recordings, histamine-induced discharges of peripheral nerves were reduced by the application of curcumin, indicating that curcumin acts directly on peripheral nerves. Additionally, curcumin blocked the histamine-induced inward current via activation of TRPV1 (curcumin $IC_{50}=523nM$). However, it did not alter chloroquine-induced itching behavior in mice, which is associated with transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1). Taken together, our results suggest that histamine-induced itching can be blocked by topical application of curcumin through the inhibitory action of curcumin on TRPV1 receptors in peripheral nerves.
Temperature signaling can be initiated by members of transient receptor potential (thermo-TRP) channels. Hot and cold substances applied to teeth usually elicit pain sensation. Since odontoblasts constitute a well-defined layer between the pulp and the mineralized dentin, being first to encounter thermal stimulation from oral cavity, they may be involved in sensory transduction process, in addition to their primary function as formation of dentin. We investigated whether thermo-TRP channels are expressed in a odontoblast cell line, MDPC-23. The expressions of thermo-TRP channels were examined using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), immunohistochemistry, fluorometric calcium imaging. Analysis of RT-PCR revealed mRNA expression of TRPV1, TRPV2, TRPV4 and TRPM8, but no TRPV3, TRPA1. Immunohistochemical approach failed to detect TRPV1 expression. Whereas the application of 4-phorbol-12,13-didecanoate($10\;{\mu}M$, a TRPV4 agonist), menthol(1 mM, a TRPM8 agonist) and icilin($10\;{\mu}M$, a TRPM8 agonist) produced the enhancement of intracellular calcium concentration, capsaicin($1\;{\mu}M$, a TRPV1 agonist) did not. Our results suggest that subfamily of thermo-TRP channels expressed in odontoblasts may serve as thermal or mechanical transducer in teeth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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