In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss eines Mangels des antiinflammatorischen Zytokins Interleukin(IL)-4 am Tiermodell einer experimentellen Mononeuropathie (engl. chronic constriction injury, CCI) untersucht. Zentrale Fragestellung der Studie war, ob IL-4 knockout(ko)-Mäuse im Vergleich zu Wildtyp(wt)-Mäusen mit einem gesteigerten Schmerzverhalten sowie einer veränderten Zytokinantwort und Opioidrezeptor-Expression nach Anwendung eines neuropathischen Schmerzmodells (CCI) reagieren. In mehreren Tierstudien war zuvor eine antiinflammatorische und analgetische Wirkung von IL-4 belegt worden (Vale et al. 2003; Hao et al. 2006) und in klinischen Studien war ein verminderter IL-4-Spiegel bei Patienten mit verschiedenen neuropathischen Schmerzsyndromen mit einer gesteigerten Schmerzempfindung verbunden (Üçeyler et al. 2006; Üçeyler et al. 2007b). Da IL-4 die Transkription von Opioidrezeptoren induziert (Kraus et al. 2001; Börner et al. 2004), wurde zudem das Ansprechen von IL-4 ko-Mäusen auf Morphin und die Genexpression zentraler Opioidrezeptoren untersucht. Vor sowie bis vier Wochen nach Durchführung einer CCI wurden IL-4 ko- sowie wt- Mäuse hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit auf mechanische und thermische Stimuli analysiert. Zum Zeitpunkt des Schmerzmaximums nach CCI (Tag 7 bis 9) wurde zudem das Ansprechen beider Genotypen auf Morphin untersucht. Die Genexpression pro- (IL-1 beta, TNF) und antiinflammatorischer Zytokine (IL-10, IL- 13) im peripheren (N. ischiadicus) und zentralen Nervensystem (lumbales und zervikales Rückenmark, Pons, Thalamus, Hypothalamus, Striatum, Kortex) sowie die Genexpression zentraler Opioidrezeptoren (mü-OR, delta-OR, kappa-OR) wurde bei beiden Genotypen vor sowie vier Wochen nach CCI mittels Real-Time-PCR bestimmt. Unbehandelte IL-4 ko-Mäuse zeigten im Vergleich zu wt-Mäusen bereits vor Durchführung einer CCI eine mechanische Überempfindlichkeit (Hyperalgesie), was möglicherweise durch die bei IL-4-Mangel fehlenden zentralen inhibitorischen Mechanismen bedingt ist. Nach CCI entwickelten sowohl IL-4 ko- als auch wt-Mäuse eine gleich ausgeprägte mechanische und thermische Hyperalgesie. Die Tatsache, dass die mechanische Überempfindlichkeit bei IL-4 ko-Mäusen nach Nervenläsion nicht überproportional steigt, kann Ausdruck der nachgewiesenen kompensatorisch stärker ausgeprägten Genexpression proinflammatorischer, aber insbesondere auch antiinflammatorischer Zytokine in diesem Genotyp sein. Nur bei IL-4 ko-Mäusen war vier Wochen nach CCI die Genexpression der anti- inflammatorischen Zytokine im N. ischiadicus (IL-10) und ipsilateralen Rückenmark (IL-10, IL-13), jedoch auch die der proinflammatorischen Zytokine im ipsilateralen Rückenmark (TNF, IL-1 beta) erhöht. Nach CCI sprachen IL-4 ko-Mäuse schneller auf Morphingabe an als wt-Mäuse, was durch den bei diesem Genotyp stärker ausgeprägten Anstieg der Genexpression der Opioidrezeptortypen delta-OR und kappa-OR im kontralateralen Thalamus bedingt sein kann. / In this study the pain behavior of IL-4 knockout (ko) mice was characterized before and after chronic constriction injury (CCI) of the sciatic nerve as an established model for neuropathic pain. The opioid responsivity of IL-4 ko-mice was tested and four weeks after CCI the cytokine and opioid receptor gene expression in the peripheral and central nervous system of IL-4 ko mice was measured compared to wildtype (wt) mice. Before CCI IL-4 ko mice showed tactile allodynia, while responses to heat did not differ in comparison to wt-mice. No compensatory changes in the gene expression of the measured cytokines (tumor necrosis factor-alpha (TNF), IL-1b, IL-10, and IL-13) were found in the PNS and CNS of na ̈ıve IL-4 ko mice. Four weeks after CCI IL-1b gene expression was stronger in the sciatic nerve of IL-4 ko mice (p,0.001) and only IL-4 ko mice had elevated IL-10 gene expression in the sciatic nerve. Only in IL-4 ko-mice there was an upregulated gene expression four weeks after CCI of TNF (p,0.01), IL-1b (p,0.05), IL-10 (p,0.05), and IL-13 (p,0.001) in the ipsilateral spinal cord. The compensatory overexpression of the anti-inflammatory cytokines IL-10 and IL-13 in the spinal cord of IL-4 ko mice may explain the lack of genotype differences for pain behavior after CCI. CCI upregulated gene expression of k, and d opioid receptors in the contralateral thalamus of IL-4 ko mice, in accordance with an observed fast onset of morphine analgesia compared to wt mice.

Neuropathic pain, caused by neuronal damage, is a severely impairing mostly chronic condition. Its underlying molecular mechanisms have not yet been thoroughly understood in their variety. In this doctoral thesis, I investigated the role of microRNAs (miRNAs) in a murine model of peripheral neuropathic pain. MiRNAs are small, non-coding RNAs known to play a crucial role in post-transcriptional gene regulation, mainly in cell proliferation and differentiation. Initially, expression patterns in affected dorsal root ganglia (DRG) at different time points after setting a peripheral nerve lesion were studied. DRG showed an increasingly differential expression pattern over the course of one week. Interestingly, a similar effect, albeit to a smaller extent, was observed in corresponding contralateral ganglia. Five miRNA (miR-124, miR-137, miR-183, miR-27b, and miR-505) were further analysed. qPCR, in situ hybridization, and bioinformatical analysis point towards a role for miR-137 and -183 in neuropathic pain as both were downregulated. Furthermore, miR-137 is shown to be specific for non-peptidergic non-myelinated nociceptors (C fibres) in DRG. As the ganglia consist of highly heterocellular tissue, I also developed a neuron-specific approach. Primarily damaged neurons were separated from intact adjacent neurons using fluorescence-activated cell-sorting and their gene expression pattern was analysed using a microarray. Thereby, not only were information obtained about mRNA expression in both groups but, by bioinformatical tools, also inferences on miRNA involvement. The general expression pattern was consistent with previous findings. Still, several genes were found differentially expressed that had not been described in this context before. Among these are corticoliberin or cation-regulating proteins like Otopetrin1. Bioinformatical data conformed, in part, to results from whole DRG, e.g. they implied a down-regulation of miR-124, -137, and -183. However, these results were not significant. In summary, I found that a) miRNA expression in DRG is influenced by nerve lesions typical of neuropathic pain and that b) these changes develop simultaneously to over-expression of galanin, a marker for neuronal damage. Furthermore, several miRNAs (miR-183, -137) exhibit distinct expression patterns in whole-DRG as well as in neuron-specific approaches. Therefore, further investigation of their possible role in initiation and maintenance of neuropathic pain seems promising. Finally, the differential expression of genes like Corticoliberin or Otopetrin 1, previously not described in neuropathic pain, has already resulted in follow-up projects. / Neuropathischer Schmerz, d.h. Schmerz durch neuronale Schäden, ist eine stark beeinträchtigendes, oft chronisches Leiden. Die hierfür verantwortlichen molekularen Geschehen sind in ihrer Breite bislang nur unzureichend verstanden. In meiner Promotion habe ich die Rolle von microRNAs (miRNAs) in einem Mäusemodell des peripheren neuropathischen Schmerzes untersucht. MiRNAs sind kleine, nicht kodierende RNAs, die für posttranskriptionelle Genregulation, besonders Zellproliferation und –differenzierung verantwortlich sind. Im Experiment wurde zunächst ihre Expression in den Dorsalganglien geschädigter Nerven analysiert. Hier zeigte sich im Verlauf einer Woche ein zunehmend differentielles Expressionsmuster. Bemerkenswert war ein ähnlicher, wenn auch geringerer Effekt in kontralateralen Ganglien. In einem weiteren Schritt wurden fünf ausgewählte miRNAs (miR-124, miR-137, miR-183, miR-27b und miR-505) weiter analysiert. qPCR, In-situ-Hybridisierung und bioinformatische Untersuchungen deuteten auf Minderexpression von miR-137 und -183 bei neuropathischem Schmerz hin. Weiterhin stellte sich miR-137 als spezifisch für nicht-peptiderge nicht-myelinisierte Nozizeptoren in Dorsalganglien heraus. Da Dorsalganglien aus äußerst heterozellulärem Gewebe bestehen, entwickelte ich im Folgenden einen neuronenspezifischen Ansatz: Primär geschädigte sowie intakte benachbarte Neuronen wurden durch fluoreszenz¬aktivierte Zellsortierung (FACS) selektiert und ihre Genexpression jeweils in einem Microarray analysiert. Hierdurch konnten nicht nur direkte Informationen über mRNA-Expression in beiden Gruppen gewonnen, sondern durch bioinformatische Techniken auch Rückschlüsse auf miRNA-Expression gezogen werden. Das generelle Expressionsmuster entsprach der einschlägigen Literatur, allerdings zeigten sich auch bislang nicht beschriebene Veränderungen. Hierzu gehören Corticoliberin sowie Otopetrin1. Die bioinformatische Analyse bestätigte teilweise die Ergebnisse aus der ersten, ganglienweiten Untersuchung: Sie wiesen auf eine Minderexpression von miR-124, -137 und -183 hin, allerdings waren diese Ergebnisse nicht signifikant. Zusammengefasst zeigte sich, dass sich a) die Expression von miRNA in Dorsalganglien nach neuropathischen Läsionen ändert, und b) diese Veränderungen parallel zum neuropathischen Phänotyp entwickeln. Weiterhin wiesen mehrere miRNAs markante Expressionsmuster sowohl in ganglienweiten wie in neuronenspezifischen Untersuchugen auf. Daher scheint die weitere Untersuchung ihrer Rolle in Entwicklung und Aufrechterhaltung von neuropathischem Schmerz vielversprechend. Schließlich hat die Entdeckung von Expressionsveränderungen bei Genen wie Corticoliberin und Otopetrin1, bislang nicht im Zusammenhang mit neuropathischem Schmerz beschrieben, bereits zu Nachfolgeprojekten geführt.

Neuropathische Schmerzen treten in der klinischen Praxis häufig auf und beeinträchtigen in hohem Maße die Lebensqualität der Patienten. Bedingt durch eine Schädigung somatosensorischer Nervenstrukturen im peripheren oder zentralen Nervensystem ist der Schmerz meist durch eine Allodynie, Hyperalgesie oder einschießende Schmerzen charakterisiert. Diese Symptome lassen sich durch gängige Schmerzmittel kaum lindern. In jüngerer Zeit rückte die Blut-Rückenmarkschranke immer mehr in den Fokus verschiedener Untersuchungen, da auch einige nicht-schmerzhafte Erkrankungen (z.B. Multiple Sklerose und Amyotrophe Lateralsklerose) zur Veränderung dieser Barriere mit folgender Permeabilitätserhöhung durch reduzierte Tight Junction-Protein-Expression führen. Die Blut- Rückenmarkschranke dichtet Gefäße des Rückenmarks ab und verhindert das Eindringen toxischer oder proanalgetischer Mediatoren in das zentrale Nervensystem. Dafür ist die Funktion der Tight Junction-Proteine zur Aufrechterhaltung dieser Barriere essentiell. Dennoch konnte die Rolle der Blut-Rückenmarkschranke bei Neuropathie noch nicht vollständig erörtert werden. Die Untersuchungen meiner Arbeitsgruppe konnten bereits zeigen, dass eine lockere Ligatur des N. ischiadicus bei Ratten (CCI; chronic constriction injury) zur Entwicklung einer thermischen und mechanischen Hyperalgesie sowie eingeschränkten motorischen Funktionen führt. Zudem konnte eine Störung der Blut-Rückenmarkschranke nach einer CCI nachgewiesen werden, da es Tracern unterschiedlicher molekularer Größe möglich war das Rückenmark zu penetrieren. Daher sollte im Rahmen dieser Dissertation untersucht werden, inwieweit es zu einer Veränderung unterschiedlicher Tight Junction-Proteine nach peripherer Nervenverletzung (CCI) kommt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass eine CCI zu einer Herabregulation der mRNA-Expression von Claudin-1, Claudin-19, Tricellulin und Occludin im Rückenmark führt, wobei diese Veränderungen insbesondere 7 und 14 d nach der CCI auftraten. Die membranäre Expression dieser Proteine im Rückenmark blieb bis auf Occludin unverändert, das 7 d nach der CCI signifikant reduziert war. Am deutlichsten waren jedoch Claudin-5 und ZO-1 verändert. Folglich vermindert eine CCI signifikant die Claudin-5-mRNA sowie die Immunreaktivität in isolierten Kapillaren des Rückenmarks. Das Ankerprotein ZO-1 war sogar auf allen Ebenen, also in der Genals auch Proteinexpression, und darüber hinaus in den Rückenmarkskapillaren signifikant reduziert. Die Interpretation dieser Ergebnisse legt nahe, dass ZO-1, und zum Teil auch Claudin-5, für die gestörte Blut-Rückenmarkschranke verantwortlich sind und die anderen untersuchten Proteine vermutlich nur eine untergeordnete Rolle spielen. Die Bedeutung der Tight Junction-Proteine in der Blut-Rückenmarkschranke konnte somit weiter untermauert werden. In zukünftigen Untersuchungen wäre es wichtig den Signalweg, der zur Veränderung der Tight Junction-Proteine führt sowie die subzelluläre Lokalisation zu untersuchen, um Möglichkeiten zum Wiederverschluss der Barriere zu finden. Somit könnten Therapien zur Aufrechterhaltung der Blut- Rückenmarkhomöostase den neuropathischen Schmerz unter Umständen kausal, und nicht nur symptomatisch, behandelbar machen. / Chronic neuropathic pain is common in clinical practice and it greatly impairs the quality of life of patients. Due to a lesion or disease of the peripheral or central nervous system neuropathic pain is characterized by allodynia, hyperalgesia and spontaneous pain. The treatment of neuropathic pain remains a challenge since conventional pain treatment is not effective in alleviating most types of neuropathic pain. Lately a lot of research has focussed on the function of the blood-spinal cord barrier (BSCB) since some non-painful diseases (e.g. multiple sclerosis and amyotrophic lateral sclerosis) compromise the barrier and lead to reduced tight junction protein expression. The BSCB prevents leakage of molecules such as pronociceptive and toxic mediators into the spinal cord. Tight junction proteins are essential in maintaining this barrier by restricting the paracellular diffusion pathway. Nevertheless, the pathophysiology of neuropathic pain is not completely understood. Recently, this scientific work group observed that rats with a loose ligation of the sciatic nerve (CCI) developed thermal and mechanical hypersensitivity and reduced motor performance. The BSCB became permeable for small and large tracers indicating a breakdown of the barrier. This study was therefore designed to explore selected tight junction proteins after nerve injury using CCI. The mRNA expression of claudin-1, claudin-19, tricellulin and occludin was significantly reduced at 7 and 14 days after CCI. No alteration in protein expression was observed at any chosen time point except for occludin which was significantly decreased 7 days after CCI. In addition, CCI leads to a reduction of tight junction proteins most pronounced for claudin-5 an ZO-1. Claudin-5 mRNA expression and immunoreactivity in spinal cord capillaries is significantly reduced after CCI. The anchor protein ZO-1 is even downregulated at mRNA and protein levels in the whole lumbar spinal cord as well as in the spinal cord capillaries. In conclusion, this research shows that ZO-1 and in part claudin-5 are necessary for maintaining the BSCB while other tight junction proteins possibly play a minor role for the tightness of the barrier. These results further emphasize the importance of tight junction proteins in the BSCB. In future research the signaling pathway and regulation of these tight junction proteins should be explored as barrier sealing could be a possibility for pain relief in the future.

D-4F, an ApoA-I mimetic peptide, alleviates mechanical hyperalgesia after administration to rodents suffering from inflammatory and neuropathic pain. D-4F scavenges proalgesic oxidized lipids – as such an anti-inflammatory drug – but also activates ATP-binding cassette transporters (Abca1 and Abcg1) – as such an anti-atherosclerotic drug. Aim of the project was to investigate the impact of neuropathy and its treatment with D-4F on the expression of Abca1/Abcg1 as well as cytokines. / D-4F, ein ApoA-I-mimetisches Peptid, lindert mechanische Hyperalgesie nach Verabreichung an Nagetiere, die an entzündlichen und neuropathischen Schmerzen leiden. D-4F fängt proalgetische oxidierte Lipide ab – als ein solches entzündungshemmendes Medikament – ​​aktiviert aber auch ATP-bindende Kassettentransporter (Abca1 und Abcg1) – als ein solches anti-atherosklerotisches Medikament. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von Neuropathie und deren Behandlung mit D-4F auf die Expression von Abca1/Abcg1 sowie Zytokinen zu untersuchen.

Bislang ist ungeklärt, warum PNPs teils schmerzhaft und teils schmerzlos verlaufen. Die in der vorliegenden Arbeit untersuchte Hypothese lautete, dass ein Ungleichgewicht zwischen pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen der unterschiedlichen Schmerzausprägung zugrunde liegt.Es wurden 32 Patienten mit schmerzhafter PNP, 20 Patienten mit schmerzloser PNP und 44 Kontrollpersonen auf die Expression und Produktion ausgewählter pro- und anti-inflammatorischer Zytokine untersucht. Zur Messung der Schmerzhaftigkeit wurden etablierte Schmerzfragebögen verwendet. Zusätzlich wurden nahezu alle Patienten mit der Allgemeinen Depressionsskala befragt. Die Diagnose, Ätiologie, Dauer, klinische Manifestation der PNP sowie die Medikation der Patienten wurde auf standardisierten Erhebungsbögen dokumentiert. Zur Messung der Zytokine wurde morgens Blut in EDTA- und Serummonovetten asserviert und entsprechend der Messmethodik weiterverarbeitet. Die relative Genexpression wurde aus Gesamt-RNA mittels reverser Transkription und quantitativer real-time PCR, die Serumproteine mittels enzyme-linked immunosorbant assay gemessen. Die Patienten mit schmerzhafter PNP hatten in der Mehrzahl Neuropathie-typische Plussymptome und mittelstarke Schmerzen, die eine starke bis sehr starke Behinderung darstellten. Die hier untersuchten Zytokinmuster bei Patienten mit schmerzhafter und schmerzloser PNP zeigten eine Verschiebung zu pro-inflammatorischen Zytokinen bei Patienten mit schmerzhafter PNP. Die Zytokinexpression der Patienten mit schmerzhafter PNP war im Vergleich zu Patienten mit schmerzloser PNP und Kontrollen bezüglich der IL-2 und TNF Expression und Produktion signifikant erhöht. Umgekehrt lagen bei Patienten mit schmerzloser PNP die Produktion und die Expression des IL-4 im Vergleich zu Patienten mit schmerzhafter PNP und Kontrollen höher. Die Expression des IL-10 lag bei Patienten mit schmerzloser PNP ebenfalls höher als bei Patienten mit schmerzloser PNP und Kontrollen, unterschied sich aber auf Proteinebene nicht in den drei Gruppen. Die einleitend gestellte Hypothese, dass der schmerzhafte oder schmerzlose Verlauf einer PNP durch unterschiedliche Zytokinprofile bedingt ist, kann durch die vorliegenden Ergebnisse gestützt werden. In Zusammenschau mit den Daten aus der Grundlagenforschung scheint einem pro-inflammatorischen Zytokinmuster eine entscheidende Rolle an der Entstehung und Aufrechterhaltung neuropathischer Schmerzen zuzukommen. Für TNF sind entsprechende pathophysiologische Wirkungen bekannt. Anti-inflammatorische Zytokine, wie IL-4 und IL-10 zeigten analgetische Wirkungen im Tierversuch. Die Mitwirkung des IL-2 an peripheren Opioid-Rezeptoren lässt eine endogene periphere Analgesie vermuten. Hieraus lassen sich Folgerungen für zukünftige Diagnostik und Therapie neuropathischer Schmerzen ziehen. Durch Erkennung von Zytokin-Imbalancen wären schmerzhafte PNPs früher einer adäquaten Therapie zuzuführen. Durch die Modulation von Zytokinprofilen im Rahmen schmerzhafter PNPs könnten sich zusätzlich therapeutische Möglichkeiten eröffnen. / BACKGROUND: Pain is a common symptom in peripheral neuropathies. The factors determining why some peripheral neuropathies are painful and others are not are incompletely understood. Pro-inflammatory cytokines have been implicated to play a crucial role in the generation of pain. OBJECTIVE: To investigate whether cytokine profiles differ between patients with painful or painless neuropathy. METHODS: In this prospective study, we analyzed blood mRNA and protein levels of the pro-inflammatory cytokines interleukin-2 (IL-2) and tumor necrosis factor-alpha (TNF) and the anti-inflammatory cytokines IL-4 and IL-10 in 32 patients with painful neuropathy, 20 patients with painless neuropathy, and 38 healthy control subjects, using quantitative real-time PCR and ELISA. RESULTS: Patients with a painful neuropathy had about twofold higher IL-2 mRNA (p = 0.001) and TNF mRNA (p < 0.0001) and protein levels (p = 0.009) than healthy control subjects and about twofold higher IL-2 and TNF mRNA (p = 0.03; p = 0.001) and protein levels (p = 0.04; p = 0.04) than patients with painless neuropathy. In contrast, mRNA levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10 were about twofold higher in patients with painless neuropathy than in patients with painful neuropathy (p = 0.001) and controls (p = 0.004). IL-4 protein levels were 20-fold higher in patients with painless neuropathy (p < 0.0001) and 17-fold higher in patients with painful neuropathy (p < 0.0001) than in healthy control subjects. CONCLUSIONS: A pro-inflammatory cytokine profile seems to be associated with pain in the setting of a peripheral neuropathy, corroborating findings in animal models with experimental painful neuropathies. This may have implications for future treatment strategies.

Am Modell des tumorinduzierten Schmerzes der Maus wurden sowohl das Schmerzverhalten der Tiere als auch spezifische morphologische Veränderungen im Hinterhorn des Rückenmarks (Aktivierung von Astrozyten) und im tumorbefallenen Knochen analysiert. Durch Analyse von Mäusen mit Defizienz für TNF-Rezeptor 1, TNF-Rezeptor 2 oder für beide Rezeptoren konnte die Rolle von TNF-α seiner Rezeptoren bei der Entstehung von tumorinduziertem Schmerz untersucht werden. Im Unterschied zu neuropathischen Schmerzmodellen konnte gezeigt werden, dass beide TNF-Rezeptoren ausgeschaltet werden müssen, um eine signifikante Schmerzreduktion zu erzielen. Die systemische Behandlung mit dem TNF-neutralisierenden Fusionsprotein Etanercept konnte die im genetischen Modell gezeigte Reduktion der mechanischen Allodynie teilweise, aber nicht vollständig reproduzieren. Eine Hemmung der Mikrogliaaktivierung mittels Minocyclin erbrachte im Tumor-schmerzmodell keinen Effekt auf das Schmerzverhalten der Tiere. Die histologische Analyse der tumoraffizierten Knochen zeigte eine signifikante Zunahme der Osteoklastenaktivität in tumortragenden Tieren. Die Behandlung mit Minocyclin war ohne erkennbaren Effekt auf die Differenzierung und die Aktivität der Osteoklasten. Es ergaben sich jedoch Hinweise, dass TNF-α einen hemmenden Einfluss auf die Osteoklastenaktivität im Knochentumormodell hat, da sowohl in den TNFR-KO-Tieren als auch unter Gabe von Etanercept eine Steigerung der Osteoklastenaktivität nachgewiesen werden konnte. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass TNF-α eine wichtige Rolle, sowohl in der Entstehung, als auch in der Aufrechterhaltung von tumorinduziertem Schmerz spielt. Hier liegt der Ansatzpunkt für weitere Studien mit dem Ziel, eine spezifische Pharmakotherapie zu entwickeln mit wirksamer TNF-α Blockade auch bei Patienten mit Tumorschmerzen. Nach den Erkenntnissen dieser Arbeit mit Etanercept sollte ein spezielles Augenmerk auf die ZNS-Gängigkeit dieser Substanzen gelegt werden und die Gefahr der Möglichkeit eines vermehrten Tumorwachstum bedacht werden. / Bone-cancer-related pain is one of the most disabling factors in patients suffering from primary bone cancer or bone metastases. Recent studies point toward an important role of proinflammatory cytokines, example tumor necrosis factor-alpha (TNF), for tumor growth and bone-cancer-associated pain. Mechanisms by which TNF, through its receptor subtypes, TNF receptor 1 (TNFR1) and -2 (TNFR2), elicits altered sensation and pain behavior, are still incompletely understood. To look for a potential role of TNF in bone cancer pain, cancer-related pain was analyzed in fibrosarcoma-bearing C57Bl/6J wild type mice after systemic antagonism of TNF. To further clarify the role of TNF receptor (TNFR) in bone-cancer pain, naive and fibrosarcoma-bearing C57Bl/ 6J wild type and transgenic mice with a deficiency of TNFR1 (TNFR1ko), TNFR2 (TNFR2ko), and TNFR1+2 (TNFR1+2ko) were compared regarding cancer-related pain and hyperalgesia, tumor growth, osteoclast activation, and spinal astrogliosis. Systemic antagonism of TNF significantly alleviated tactile hypersensitivity and spontaneous bone-cancer-related pain behavior. Most interestingly, combined deletion of the TNFR1 and TNFR2, but not of either gene alone, almost completely inhibited the development of tactile hypersensitivity, whereas spontaneous pain behavior was transiently increased. Accordingly, spinal astrogliosis was markedly reduced, whereas tumor growth was significantly increased in TNFR1+2ko mice. In contrast, deletion of the TNFR1 or TNFR2 gene alone did not change tumor growth or spinal astrogliosis. Our findings suggest that the combined absence of TNFR1 and TNFR2 is necessary for the attenuation of cancer-related tactile hypersensitivity and concomitant spinal astrogliosis, whereas tumor growth seems to be inhibited by combined TNFR activation. These findings support the hypothesis of cytokine-dependent pain development in cancer pain. Differential targeting of TNFR activation could be an interesting strategy in bone-cancer-related pain conditions.