Adel Ben-Kraiem

• Abstract Neuropathic pain affects 6.9 to 10% of the general population, arises from lesion or disease of the somatosensory nervous system and is still challenging to treat. Indeed, current treatments efficacy are relatively low and present strong side effects. To that extent, identifying new targets and developing new treatment strategies constitute a priority. The blood nerve barrier consists of the endoneurial micro-blood vessels and the perineurium sealed by tight junctions constituted of tight junction proteins such claudin-5 andAbstract Neuropathic pain affects 6.9 to 10% of the general population, arises from lesion or disease of the somatosensory nervous system and is still challenging to treat. Indeed, current treatments efficacy are relatively low and present strong side effects. To that extent, identifying new targets and developing new treatment strategies constitute a priority. The blood nerve barrier consists of the endoneurial micro-blood vessels and the perineurium sealed by tight junctions constituted of tight junction proteins such claudin-5 and claudin-1. As the functional blood nerve barrier allows nerve tissue protection from external elements and maintains homeostasis, a destabilization or a disruption leads to infiltration of immunocytes promoting neuroinflammation and increased inflammatory mediators that can sensitize nociceptors and enhance pain. Thus resealing the blood nerve barrier in case of neuropathic pain could be a possible treatment strategy. Specialised proresolving mediators such lipoxin A4 and resolvin D1 are small lipids that bind to receptors such the formylpeptide recptor 2 (FPR2) and resolve inflammation. Specially resolvin D1 as anti-inflammatory and analgesic properties. Thus using resolvin D1 or eventually other specialized proresolving mediators in neuropathic pain could reseal the blood nerve barrier and resolve neuropathic pain. The present work aimed to characterize the blood nerve barrier in a preclinical model of diabetic polyneuropathy and nerve injury (chronic constriction injury) and to identify specialized proresolving mediators that seal the blood nerve barrier and thereby alleviate neuropathic pain. In diabetic polyneuropathy, the blood nerve barrier is permeable only to small molecules, which is due to the loss of claudin-1 in the perineurium and a reduced number of blood vessel- associated macrophages. Interestingly, blood nerve barrier permeability did not occur until four to eight weeks after diabetes induction, whereas mechanical hyperalgesia was measurable as early as two weeks. This suggests a pain-maintaining rather than a pain-triggering role of the blood nerve barrier. In case of chronic constriction injury, a resolution process of both mechanical and thermal hyperalgesia occurs between three to six weeks after injury. Here, the blood nerve barrier is permeable to both small and large molecules from the beginning. The pain recovery process occurs primarily in parallel with the sealing of the endoneurial barrier to large molecules such as fibrinogen from the plasma and its degradation. Perineurium is still permeable nine weeks after injury. Metabolomic analyses show that especially precursors of Resolvin D1 as well as its receptor FPR2, are upregulated at the beginning of pain resolution. Application of resolvin D1 loaded nanoparticles or agonists of FPR2 at the injury site before the onset of pain resolution accelerates the process and fibrinogen is no longer detectable in the endoneurium. Depending on the nerve damage, the blood nerve barrier is affected to varying degrees. Direct mechanical trauma and the accompanying inflammation lead to a more pronounced and long-lasting permeability - independent hyperalgesia. Possibly permeability, at least for small molecules, is important for prolonged reparative processes. In the nerve, permeability of capillaries in particular depends not only on tight junctions but also on other cells: in addition to macrophages, pericytes could also have a sealing effect. Endoneurial fibrinogen triggers pain; the exact mechanism remains to be investigated. Resolvin-containing nanoparticles were particularly effective and could be used locally as they contain endogenous substances in non- toxic particles.…
• Neuropathische Schmerzen betreffen 6,9 bis 10 % der Allgemeinbevölkerung. Sie entstehen durch eine Verletzung oder Erkrankung des somatosensorischen Nervensystems und deren Behandlung ist eine Herausforderung. Die derzeitigen Behandlungen sind relativ unwirksam und haben starke Nebenwirkungen. Insofern sind die Identifizierung neuer Angriffspunkte und die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien besonders wichtig. Die Blut-Nerven-Schranke besteht aus den endoneuralen Kapillaren und dem Perineurium, die beide durch Tight Junctions versiegeltNeuropathische Schmerzen betreffen 6,9 bis 10 % der Allgemeinbevölkerung. Sie entstehen durch eine Verletzung oder Erkrankung des somatosensorischen Nervensystems und deren Behandlung ist eine Herausforderung. Die derzeitigen Behandlungen sind relativ unwirksam und haben starke Nebenwirkungen. Insofern sind die Identifizierung neuer Angriffspunkte und die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien besonders wichtig. Die Blut-Nerven-Schranke besteht aus den endoneuralen Kapillaren und dem Perineurium, die beide durch Tight Junctions versiegelt werden. Letztere werden aus Tight Junction-Proteinen wie Claudin-5 und -1 gebildet. Da die Blut-Nerven-Schranke das Nervengewebe vor äußeren Einflüssen schützt und die Homöostase aufrechterhält, führt eine Öffnung zur Diffusion von potential algetischen Mediatoren und Infiltration von Immunzellen. Dieser Prozess fördert Neuroinflammation und sensibilisiert Nozizeptoren und verstärkt letztendlich die Schmerzen. Daher könnte die Abdichtung der Blut-Nerven-Schranke bei neuropathischen Schmerzen eine mögliche Behandlung darstellen. „Specialised proresolving mediators“, wie Lipoxin A4 und Resolvin D1, sind kleine Lipide, die an Rezeptoren wie der Formlypeptid 2 Rezeptor (FPR2) binden und Entzündungsprozesse auflösen. Insbesondere Resolvin D1 hat nicht nur entzündungshemmende und schmerzlindernde Eigenschaften, sondern wirkt auch barriereabdichtend in Lungenepithelzellen. Der Einsatz von Resolvin D1 oder möglicherweise anderer „specialised proresolving mediators“ bei neuropathischen Schmerzen könnte also die Blut-Nerven-Schranke wieder abdichten und neuropathische Schmerzen lindern. In der vorliegenden Arbeit sollte die Blut-Nerven-Schranke in einem präklinischen Modell der diabetischen Polyneuropathie und einer Nervenverletzung („chronic constriction injury“) charakterisiert und „specialised proresolving mediators“ identifiziert werden, die die Blut-Nerven-Schranke abdichten und damit neuropathische Schmerzen lindern. Bei der diabetischen Polyneuropathie ist die Blut-Nerven-Schranke nur für kleine Moleküle durchlässig, was auf den Verlust von Claudin-1 im Perineurium und eine geringere Anzahl von gefäßassoziierten Makrophagen zurückzuführen ist. Interessanterweise tritt die Durchlässigkeit der Blut-Nerven-Schranke erst vier bis acht Wochen nach der Diabetesinduktion auf, während die mechanische Hyperalgesie bereits nach zwei Wochen messbar ist. Dies spricht eher für eine schmerzunterhaltende als für eine schmerzauslösende Rolle der Blut-Nerven-Schranke. Bei chronic constriction injury bilden sich die mechanische und thermische Hyperalgesie im Zeitraum von drei bis sechs Wochen nach der Verletzung zurück. Hier ist der Blut-Nerven-Schranke von Anfang an sowohl für kleine als auch für große Moleküle durchlässig. Der Schmerzrückbildungsprozess findet vor allem parallel zur Abdichtung der endoneurialen Barriere für große Moleküle wie Fibrinogen aus dem Plasma und dessen Abbau statt. Das Perineurium ist neun Wochen nach der Verletzung noch durchlässig. Metabolomanalysen zeigen, dass insbesondere Vorläufer von Resolvin D1 sowie die entsprechenden Rezeptoren wie FPR2, zu Beginn der Schmerzrückbildung hochreguliert sind. Applikation von Resolvin D1 Nanopartikeln bzw. Agonisten des FPR2 an der Verletzungsstelle vor dem Beginn der Schmerzauflösung beschleunigt sich den Prozess und Fibrinogen ist nicht mehr endoneurial nachweisbar. Zusammenfassend ist je nach Art der Nervenschädigung die Blut-Nervenschranke unterschiedlich stark betroffen. Ein direktes mechanisches Trauma und die begleitende Inflammation führen im Gegensatz zur metabolisch-toxischen Schädigung zu einer ausgeprägteren und langanhaltenden Durchlässigkeit. Gerade bei einer Nervenläsion sind verschiedene Bereiche (Ort der Nervendurchtrennung und distale Regenerationsbereiche) unterschiedlich betroffen von der Schädigung und der Reparatur. Insofern ist Hyperalgesie nur teilweise davon beeinflusst. Möglicherweise ist die Durchlässigkeit zumindest für kleine Moleküle für längerdauernde Reparaturvorgänge wichtig. Die Permeabilität der Kapillaren ist im Nerven nicht nur von den Tight Junctions sondern auch von anderen Zellen abhängig: neben gefäßassoziierten Makrophagen könnten auch Perizyten abdichtend wirken. Endoneuriales Fibrinogen löst Schmerzen aus, der genaue Mechanismus muss noch untersucht werden. Resolvinhaltige Nanopartikeln waren besonders effektiv und könnten lokal gut eingesetzt werden, da sie körpereigene Substanzen in nichttoxischen Partikeln enthalten.…