Implicación de la glía en la prevención de la hiperalgesia postoperatoria y la sensibilización latente al dolor postquirúrgico en el ratón

Abstract

El dolor agudo postoperatorio (DAP) afecta hasta un 60% de los pacientes sometidos a cirugía a pesar de recibir tratamiento farmacológico; éste puede convertirse en crónico en aproximadamente 15-60%, siendo la intensidad del DAP un factor de riesgo importante. En el modelo de dolor postincisional en el ratón, que reproduce aproximadamente los eventos del perioperatorio en humanos, la cirugía (incisión) induce hiperalgesia postoperatoria (HPO) con una duración de hasta 4 días. El día 21, tras la completa recuperación de la herida quirúrgica y los umbrales nociceptivos, la administración de naloxona (Nx, antagonista opioide) induce nuevamente hiperalgesia mecánica con una magnitud similar a la del postoperatorio inmediato (HPO), evidenciando la presencia de cambio plásticos latentes inducidos por la cirugía implicando al sistema opioide endógeno. Este fenómeno denominado sensibilidad latente al dolor (SLD) podría constituir la base del desarrollo de dolor crónico postquirúrgico (DCPQ) en humanos. Entre estos cambios, hemos demostrado que la cirugía induce activación de microglía y astrocitos en médula espinal (incremento de inmunoreactividad para Iba-1 y GFAP, respectivamente) asociado a la HPO, y reactivación astrocitaria tras la administración de Nx (SLD).Estos resultados sugieren que, ambos tipos de células gliales participarían en la HPO y que los astrocitos podrían tener un papel en el desarrollo de SLD. En el presente proyecto postulamos que la administración intraoperatoria de analgésicos y/o adyuvantes, solos o combinados, podrían evitar la HPO y prevenir los cambios plásticos que conducirían al desarrollo de SLD y que posiblemente implicarían a las células de glía en médula espinal. Así, hemos evaluado los umbrales nociceptivos mecánicos (filamentos de Von Frey) en el período de HPO (4horas-2días) y el día 21 tras la administración de Nx (21d+Nx, SLD) en ratones sometidos a una incisión plantar bajo anestesia con sevoflurano (3,5/3% v/v). Durante la cirugía, los animales recibieron una única administración por vía sistémica de dexketoprofeno (AINE) y/o tramadol (opioide), ketamina (antagonista NMDA), gabapentina (anticonvulsivamente), minociclina (tetraciclina), A-836339 (agonista CB2) o midazolam (ansiolítico). Con el objetivo de establecer un posible paralelismo entre antihiperalgesia y inmunoreactividad glial, evaluamos en los mismos grupos la inmunoreactividad para Iba-1 y GFAP durante la HPO (día 1) y la SLD (21días+Nx); como control se emplearon animales no tratados y sham-operados tratados con el fármaco de estudio. Nuestros resultados muestran que dexketoprofeno, tramadol, ketamina y gabapentina previenen la HPO y la activación microglial. Sin embargo, únicamente el dexketoprofeno previene completamente la hiperalgesia, mientras que todos inhiben completamente la microglía sugiriendo un rol secundario de la microglía en la HPO. La combinación dexketoprofeno:tramadol (1:1), demostró falta de interacción entre estos fármacos, siendo aditivos los efectos antihiperalgésicos (1d). Tramadol=ketamina>gabapentina previenen parcialmente el desarrollo de hiperalgesia tras la administración de Nx (SLD). Este hecho fue acompañado del bloqueo parcial de la reactivación astrocitaria en el caso de la ketamina y la gabapentina, pero no del tramadol. La minociclina no proporcionó antihiperalgesia ni tampoco bloqueó la inmunoreactividad glial en ambos períodos. En el caso del A-836339, indujo un efecto antihiperalgésico solo a las 4 horas (HPO), pero no tuvo efecto en el desarrollo de SLD. El midazolam, no tuvo efecto en ambos periodos. La administración de tramadol incrementó la inmunoreactividad astrocitaria en animales sham-operados el día 1, este efecto fue de corta duración y no se observó tras la Nx (21d+Nx). El resto de fármacos administrados en animales naive no tuvieron ningún efecto sobre la glía. Nuestros resultados sugieren que la administración de tramadol, gabapentina o ketamina, podrían presentar beneficios frente al desarrollo de SLD y el DCPQ, protegiendo de cambios plásticos neuronales y/o gliales inducidos por la cirugía.

Acute postoperative pain (APP) affects up to 60% of surgical patients regardless of treatment. Acute pain can progress to chronic in approximately 15-60% of individuals, and poorly relieved APP is one of the major risks factors for its development. In a mouse model of postincisional pain, that approximately reproduces the perioperative events occurring in humans, surgery (incision) induces postoperative hyperalgesia (POH) that lasts 4 days. On day 21, after complete recovery of nociceptive thresholds and healing of the wound, a challenge with naloxone (Nx, opioid antagonist) precipitates again mechanical hyperalgesia, with the same magnitude than during POH; the response substantiates the development of latent plastic changes in the spinal cord induced by surgery, that involve the endogenous opioid system. This phenomenon known as latent pain sensitization (LPS) could be the basis of the development of chronic postsurgical pain (CPSP) in humans. Among these changes, our laboratory demonstrated that surgery induced microglia and astrocyte activation in spinal cord (increase of immunoreactivity to Iba-1 and GFAP, respectively) associated to POH, and astroglial re-activation after Nx (LPS). These results suggest that both types of glial cells are involved in POH and astrocytes could have a role in the development of LPS. In the present study, we hypothesized that intraoperative administration of analgesics or adjuvants, alone or combined, could prevent POH and prevent plastic changes that lead to the development of LPS; these changes may involve glial cells in spinal cord. Thus, we evaluated mechanical nociceptive thresholds (Von Frey filaments) during POH (4 hours-2days) and on day 21 after Nx (21d+Nx, LPS) in mice that underwent surgery under sevoflurane anaesthesia (3.5/3% v/v). During surgery, animals received a single dose of systemic dexketoprofen (NSAID) and/or tramadol (opioid), ketamine (NMDA antagonist), gabapentin (anticonvulsant), minocycline (tetracycline), A-836339 (CB2 agonist) or midazolam (anxiolytic). In order to establish a possible parallelism between anti-hyperalgesia and glial immunoreactivity, we assessed in the same groups immunoreactivity to Iba-1 and GFAP during POH (day1) and LPS (day 21d+Nx); untreated and sham-operated mice receiving the drug of study served as controls. The results show that dexketoprofen, tramadol, ketamine and gabapentin prevented POH and microglial activation. However, only dexketoprofen completely prevented hyperalgesia, whereas all of them totally blocked microglial activation, suggesting a minor role of microglia in POH. The simultaneous administration of dexketoprofen+tramadol (1:1 proportion) demonstrated additive effects for anti-hyperalgesia (no interaction) on postoperative day 1 (POH). Tramadol=ketamine>gabapentin partially prevented the development of hyperalgesia after Nx administration (LPS). For ketamine and gabapentin (but not tramadol) the effect was associated with an incomplete blockade of astrocyte re-activation. Systemic administration of minocycline did not induce any effect on mechanical hyperalgesia or glial activation at any time of evaluation. A-836339 induced a slight anti-hyperalgesic effect only at 4hrs (POH) but had no effect on the development of LPS. Midazolam had no effect at any time of evaluation. Systemic tramadol increased astrocyte immunoreactivity in sham-operated animals on day 1, but the effect was short-lived; the rest of the drugs individually, had no effect on glial activation. Our results suggest that the administration of tramadol, gabapentin and ketamine could partially prevent the development of LPS, protecting against neuronal and/or glial plastic changes induced by surgery.