Effect of electrical and chemical Stimulation of the primary motor córtex on the modulation of chronic neuropathic pain by periaqueductal gray matter involvement

Atualmente existem indicações para o uso da estimulação encefálica profunda [(deep brain stimulation (DBS)).], para o manejo da dor crônica (DC) e neuropática (DN). A estimulação do córtex motor (CM) é uma técnica aplicada para o tratamento de pacientes que apresentam a síndrome da dor talâmica após acidente vascular encefálico, sendo também utilizada para o manejo de outros tipos de DN e DC. Entretanto, pouco se sabe sobre os seus mecanismos fisiopatológicos, neurais e da neuroquímica subjacente ao efeito analgésico produzido pela neuroestimulação, especialmente no CM primário (M1). Sendo assim, a proposta do presente estudo foi avaliar se a estimulação elétrica (EE) e química (EQ) do M1 modula a DN crônica, e se o possível efeito analgésico da EE do M1 recruta a coluna dorso-medial (dm) da substância cinzenta periaquedutal (SCP), um núcleo do sistema endógeno de inibição de dor, assim como os receptores glutamatérgicos do tipo N-Metil-D-Aspartato (NMDA). Ratos Wistar machos foram utilizados para indução da mononeuropatia periférica, sendo realizada a injúria por constrição crônica (CCI) do nervo isquiático direito. O limiar nociceptivo foi aferido, avaliando-se a alodínia mecânica através do teste de von Frey. Após 21 dias da CCI, foi realizada a neuroestimulação elétrica (EE: 20µA/15s) do M1 através do equipamento DBS (MiniMatrix da Thomas Recording, Germany) ou a EQ, através da microinjeção de 200nL do agonista NMDA (2, 4 e 8nmol) no M1 de animais neuropáticos. Foi realizado o pré-tratamento da SCPdm por meio da microinjeção de LY235959 (na dose de 8nmol/200nL), um antagonista de receptores do tipo NMDA, seguido, pela EE do M1 em ratos com DN crônica. Também avaliamos a capacidade de locomoção dos ratos CCI e Sham com o teste de campo aberto, após isso os animais foram submetidos ao treinamento físico na esteira durante 7 dias. Os resultados mostraram que a EQ do M1 através do agonista NMDA (nas doses de 2 e 8nmol) e a EEdo M1 atenuaram a DN crônica através da diminuição da alodinia mecânica dos animais. O pré-tratamento da SCPdm com o antagonista de receptores NMDA, o LY235959 (8nmol), atenuou o efeito analgésico causado pela EE do M1 em animais com DN crônica. A locomoção geral dos animais não mostrou diferença entre os grupos. Mas o exercício físico não foi capaz de atenuar a dor neuropática dos ratos submetidos a CCI. Conclui-se que a estimulação química dos receptores NMDA no M1 produz analgesia, atenuando a DN crônica. Além disso, a presente pesquisa demonstra que a neuroestimulação elétrica do M1 também causa analgesia, atenuando a DN crônica e este efeito é dependente da ativação de receptores glutamatérgicos do tipo NMDA na dmSCP em ratos Wistar.Currently, there is evidence to use deep brain stimulation (DBS) for chronic pain (CP) and neuropathic pain (NP) management. The motor cortex stimulation (MCS) is a procedure applied for the treatment in a patient that has the thalamic pain syndrome after stroke and the MCS is also indicated to CP and NP pain management. However, little is known about the pathophysiological, neural and neurochemical mechanisms underlying the analgesic effect. The aims of the present work were evaluated whether the primary (M1) MCS can modulate CP and neuropathic pain NP in rodents, investigating the psychopharmacological and neural mechanisms that result in its analgesic effect. Male Wistar rats were used. The chemical and electrical stimulation of the M1 was made and it was preceded by the blockage of the NMDA receptors located in the periaqueductal grey matter (dmPAG), an endogenous inhibitory system of pain during the electrical M1-stimulation. Male Wistar rats were used to induce peripheral mononeuropathy by chronic constriction injury (CCI) of the right sciatic nerve. The nociceptive threshold was measured through of mechanical allodynia evaluation in the von Frey test. After 21 days of CCI, it was performed the electrical stimulation of M1 through of DBS equipment (MiniMatrix Thomas Recording, Germany) or chemical stimulation in M1 by microinjection of the NMDA agonist (2, 4 and 8nmol) in neuropathic rats. The blockade of NMDA receptors with LY235959 (at 0.25, 4 and 8nmol) in the dmPAG was also performed before the M1-electrical stimulation. We also evaluated the locomotion capacity of CCI and Sham rats with the open field test, after which animals were subjected to physical training on the treadmill for 7 days. The M1 chemical and electrical stimulation attenuate the NP, decreasing the mechanical allodynia in CCI rats. The pre-treatment of dmPAG with NMDA receptors antagonist, LY235959 (at 8nmol), blockaded the analgesic effect caused by M1 electrical stimulation. The general locomotion of the animals showed no difference between the groups. However, physical exercise was not able to mitigate the neuropathic pain of rats submitted to CCI. In conclusion, the M1-electrical stimulation attenuated the chronic NP and this effect is dependent on the activation of NMDA receptors in dmPAG of chronic NP in Wistar rats