Coexistence of Two Forms of LTP in ACC Provides a Synaptic Mechanism for the Interactions between Anxiety and Chronic Pain

Abstract

SUMMARY Chronic pain can lead to anxiety and anxiety can enhance the sensation of pain. Unfortunately, little is known about the synaptic mechanisms that mediate these re-enforcing interactions. Here we characterized two forms of long-term potentiation (LTP) in the anterior cingulate cortex (ACC); a presynaptic form (pre-LTP) that requires kainate receptors and a postsynaptic form (post-LTP) that requires N-methyl-D-aspartate receptors. Pre-LTP also involves adenylyl cyclase and protein kinase A and is expressed via a mechanism involving hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels. Interestingly, chronic pain and anxiety both result in selective occlusion of pre-LTP. Significantly, microinjection of the HCN blocker ZD7288 into the ACC in vivo produces both anxiolytic and analgesic effects. Our results provide a mechanism by which two forms of LTP in the ACC may converge to mediate the interaction between anxiety and chronic pain.

Cortical astrocytes rewire somatosensory cortical circuits for peripheral neuropathic pain

“…The formation of new synaptic connections in the adult cortex underlies the transition from short-term to long-term memory (3,4). Such circuit and synaptic plasticity has been documented in a number of cortical regions associated with nociception including the medial prefrontal cortex (5,6), the anterior cingulate cortex (7,8) and the primary somatosensory (S1) cortex (9,10), and these changes may be required for a shift from acute to chronic pain.…”

Hyperpolarization-activated, cyclic nucleotide-gated cation channels in Aplysia : Contribution to classical conditioning

“…In addition, binding of cyclic nucleotides (cAMP and cGMP) to the C-terminal cyclic nucleotide binding domain (CNBD) enhances I h and thus couples membrane excitability with intracellular signaling pathways (2, 4). HCN channels are widely important for numerous systemic functions such as hormonal regulation, heart contractility, epilepsy, pain, central pattern generation, sensory perception (4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15), and learning and memory (16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24).…”

Correlation of personal anxiety with myocardial infarction and angina debut

“…Еще один возможный патогенетический механизм, объясняющий взаимодействие болевого синдрома с уров-нем тревоги, может быть опосредован через продукцию и воздействие цитокинов [21,33]. Как известно, негатив-ный аффект (психический стресс) активирует перифери-ческие физиологические механизмы с формированием доклинического уровня воспаления, который, в свою оче-редь, участвует в формировании депрессивной симптома-тики [21,23].…”

“…Как известно, негатив-ный аффект (психический стресс) активирует перифери-ческие физиологические механизмы с формированием доклинического уровня воспаления, который, в свою оче-редь, участвует в формировании депрессивной симптома-тики [21,23]. Также существует гипотеза, что интерфе-рон-гамма (INF-γ), интерлейкин-6 (IL-6), фактор некро-за опухоли альфа (ФНО-α) и оксидативный стресс акти-вируют индоламин 2,3-диоксигеназу, которая, воздей-ствуя на триптофан плазмы, расщепляет его до кинурени-на и хинолиновой кислоты.…”

“…Также существует гипотеза, что интерфе-рон-гамма (INF-γ), интерлейкин-6 (IL-6), фактор некро-за опухоли альфа (ФНО-α) и оксидативный стресс акти-вируют индоламин 2,3-диоксигеназу, которая, воздей-ствуя на триптофан плазмы, расщепляет его до кинурени-на и хинолиновой кислоты. Последние оказывают воз-буждающее и нейротоксическое воздействие, вызывая симптомы депрессии и тревоги [21]. Еще один патогене-тический путь, который может быть опосредован дей-ствием цитокинов, осуществляется через активность гор-мональной оси через гипоталамус-гипофиз-надпочечни-ковую систему [37].…”