Titelaufnahme

Chronische Schmerzen stellen einen großen Einschnitt in die Lebensqualität dar und treten immer häufiger in unserer modernen Gesellschaft auf. Chronischer Schmerz kann durch eine Vielzahl von Ursachen hervorgerufen werden, die sich in ihrer Ätiologie voneinander unterscheiden. Kürzlich wurde von einer Subpopulation von afferenten C-Fasern berichtet, welche zur mechanischen Hypersensitivität nach Nervenverletzungen beitragen und den vesikulären Glutamat Transporter 3 (VGluT3) exprimieren. Diese Fasern sind nicht nur in der Lage schwache mechanische-, sondern auch milde Kältereize zu detektieren. Unser Ziel war es, den Beitrag VGluT3+ Fasern zur mechanischen- und Kältehypersensitivität in verschiedenen chronischen Schmerzmodellen in Mäusen zu untersuchen und einen potentiellen Mechanismus der Schmerzverstärkung zu identifizieren. Hierzu wurden ein inflammatorisches, ein Nervenläsions- und ein Schmerzmodell der Chemotherapie-induzierten Neuropathie an Wildtyp und VGluT3-Knockout Mäusen durchgeführt, um mögliche Unterschiede in den Reaktionen der Knockout Mäuse auf mechanische- und Kältereize zu untersuchen. Des weiteren wurden Mäuse verwendet, welche den lichtsensitiven Ionenkanal Channelrhodopsin 2 (ChR2) selektiv in VGluT3+ primären Afferenzen exprimieren (VGluT3-ChR2 Mäuse) um den aktiven Beitrag VGluT3+ Fasern am Schmerzverhalten der Tiere in Schmerzmodellen unterschiedlicher Ätiologie zu untersuchen. Zusätzlich wurde die Expression von transient receptor membrane potential melastatin 8 (TRPM8), dem molekularen Hauptdetektor von Umweltkälte, in VGluT3+ Fasern mittels Immunhistochemie und Elektrophysiologie untersucht. Die gewonnen Daten zeigen, dass VGluT3+ Fasern an der Entwicklung von mechanischerund Kältehypersensitivität Ätiologie-abhängig im Oxaliplatin Model der Chemotherapieinduzierten Neuropathie beteiligt sind. Zudem konnte durch die selektive Lichtstimulation bei VGluT3-ChR2 Mäusen gezeigt werden, dass die selektive Aktivierung VGluT3 exprimierender primärer Afferenzen im Oxaliplatin-Modell hinreichend ist, um ein nozifensives Verhalten in diesen Tieren auszulösen. Weiters konnte gezeigt werden, dass VGluT3+ Fasern TRPM8 exprimieren und die Applikation eines TRPM8 Agonisten zu einer Verstärkung der VGluT3+ Fasern mediierten Feldpotentiale im spinalen Dorsalhorn führt. Die ermittelten Daten führen zu dem Schluss, dass VGluT3+ primäre Afferenzen Ätiologieabhängig an der Entwicklung der mechanischen und Kältehypersensitivität beteiligt sind. Ein möglicher Beitrag zu einer erhöhten synaptischen Übertragung durch TRPM8 ist ebenfalls anzunehmen

Primary afferent fibre input to the spinal dorsal horn plays a crucial role in the induction and maintenance of pain hypersensitivity.

It is, however, presently unknown in which pattern the different types of sensory afferents contribute to the symptoms of various aetiological forms of neuropathic and inflammatory pain conditions. Vesicular glutamate transporter 3 (VGluT3) -positive primary afferents have been implicated in mechanical hypersensitivity during peripheral inflammation, but their contribution to neuropathic pain after nerve lesions remains under discussion. The aim of this thesis was to investigate a possible aetiology-dependent contribution of VGluT3+ fibres to mechanical and cold hypersensitivity in in a variety of inflammatory and neuropathic pain models. In addition to VGluT3-/- mice, used to study the role of VGluT3 in chronic pain conditions, VGluT3 - Channelrhodopsin 2 (ChR2) mice were used to directly assess the contribution of VGluT3+ sensory afferents to hypersensitivities in chronic pain models. In these mice, VGluT3+ sensory fibres were activated by blue light, and light-evoked behaviour was assessed in freely moving animals with the use of a novel light stimulation paradigm. This work shows that VGluT3-/- mice display an impaired development of mechanical hypersensitivity upon carrageenan injection.

Mechanical and cold hypersensitivity were significantly reduced in VGluT3-/- mice in neuropathic pain evoked by the chemotherapeutic drug oxaliplatin, but not by the chronic constriction injury (CCI) model.

Further, we provide direct evidence that, despite not mediating painful stimuli in naïve mice, activation of VGluT3+ sensory fibres by light elicits pain behaviour in the oxaliplatin- but not the CCI model. In addition, we analyzed the expression of transient receptor potential melastatin 8 (TRPM8), the main detector of environmental cold, in VGluT3+ fibres. Immunohistochemical and electrophysiological data implicate a role of TRPM8-mediated facilitation of synaptic strength at the level of the dorsal horn as underlying mechanism. In sum, this thesis shows that VGluT3+ fibres contribute in an aetiology-dependent manner to the development of mechanical and cold hypersensitivity.