Abstract Myogenous temporomandibular disorders (TMDM) is associated with an increased responsiveness of nerves innervating the masseter (MM), temporal (TM), medial pterygoid (MPM) and lateral pterygoid muscles (LPM). This study aimed to examine sensory nerve types innervating MM, TM and LPM of adult non-human primate - common marmosets. Sensory nerves are localized in specific regions of these muscles. Pgp9.5, marker for all nerves, and NFH, a marker for A-fibers, showed that masticatory muscles were predominantly innervated with A-fibers. The proportion of C- to A-fibers was highest in LPM, and minimal (6-8%) in MM. All C-fibers (pgp9.5 + /NFH - ) observed in masticatory muscles were peptidergic (CGRP + ) and lacked mrgprD, trpV1 and CHRNA3, a silent nociceptive marker. All fibers in masticatory muscles were labeled with GFAP + , a myelin sheath marker. There were substantially more peptidergic A-fibers (CGRP + /NFH + ) in TM and LPM compared to MM. Almost all A-fibers in MM expressed trkC, with some of them having trkB and parvalbumin. In contrast, a lesser number of TM and LPM nerves expressed trkC, and lacked trkB. Tyrosine hydroxylase antibodies, which did not label TG, highlighted sympathetic fibers around blood vessels of the masticatory muscles. Overall, masticatory muscle types of marmosets have distinct and different innervation patterns.

Abstract Many clinical and preclinical studies report higher prevalence and severity of chronic pain in females. We used hyperalgesic priming with interleukin 6 (IL-6) priming and PGE 2 as a second stimulus as a model for pain chronicity. Intraplantar IL-6 induced hypersensitivity was similar in magnitude and duration in both males and females, while both paw and intrathecal PGE 2 hypersensitivity was more persistent in females. This difference in PGE 2 response was dependent on both circulating estrogen and translation regulation signaling in the spinal cord. In males, the duration of hypersensitivity was regulated by testosterone. Since the prolactin receptor (Prlr) is regulated by reproductive hormones and is female-selectively activated in sensory neurons, we evaluated whether Prlr signaling contributes to hyperalgesic priming. Using ΔPRL, a competitive Prlr antagonist, and a mouse line with ablated Prlr in the Nav1.8 sensory neuronal population, we show that Prlr in sensory neurons is necessary for the development of hyperalgesic priming in female but not male mice. Overall, sex-specific mechanisms in the initiation and maintenance of chronic pain are regulated by the neuroendocrine system and, specifically, sensory neuronal Prlr signaling. Significance Statement Females are more likely to experience chronic pain than males, but the mechanisms that underlie this sex difference are not completely understood. Here, we demonstrate that the duration of mechanical hypersensitivity is dependent on circulating sex hormones in mice – where estrogen caused an extension of sensitivity and testosterone was responsible for a decrease in the duration of the hyperalgesic priming model of chronic pain. Additionally, we demonstrated that Prolactin receptor expression in Nav1.8 + neurons was necessary for hyperalgesic priming in female, but not male mice. Our work demonstrates a female-specific mechanism for the promotion of chronic pain involving the neuroendrocrine system and mediated by sensory neuronal prolactin receptor.

This study investigated the time course of gene expression changes during the progression of persistent painful neuropathy caused by paclitaxel (PTX) in male and female mouse hindpaws and dorsal root ganglia (DRG). Bulk RNA-seq was used to examine these gene expression changes at 1, 16, and 31 days post-last PTX. At these time points, differentially expressed genes (DEGs) were predominantly related to the reduction or increase in epithelial, skin, bone, and muscle development and to angiogenesis, myelination, axonogenesis, and neurogenesis. These processes are accompanied by the regulation of DEGs related to the cytoskeleton, extracellular matrix organization, and cellular energy production. This gene plasticity during the progression of persistent painful neuropathy could be interpreted as a biological process linked to tissue regeneration/degeneration. In contrast, gene plasticity related to immune processes was minimal at 1–31 days after PTX. It was also noted that despite similarities in biological processes and pain chronicity between males and females, specific DEGs differed dramatically according to sex. The main conclusions of this study are that gene expression plasticity in hindpaw and DRG during PTX neuropathy progression similar to tissue regeneration and degeneration, minimally affects immune system processes and is heavily sex-dependent at the individual gene level.

Biological processes linked to intramuscular inflammation during myogenous temporomandibular disorder (TMDM) are largely unknown. We mimicked this inflammation by intra-masseteric muscle (MM) injections of complete Freund’s adjuvant (CFA) or collagenase type 2 (Col), which emulates tissue damage. CFA triggered mechanical hypersensitivity at 1d post-injection was mainly linked to processes controlling chemotactic activity of monocytes and neutrophils. At 5d post-CFA, when hypersensitivity was resolved, there was minimal inflammation whereas tissue repair processes were pronounced. Low dose Col (0.2U) also produced acute orofacial hypersensitivity that was linked to tissue repair, but not inflammatory processes. High dose Col (10U) triggered prolonged orofacial hypersensitivity with inflammatory processes dominating at 1d post-injection. At pre-resolution time point (6d), tissue repair processes were underway and a significant increase in pro-inflammatory gene expressions compared to 1d post-injection were detected. RNA-seq and flow cytometry showed that immune processes in MM were linked to accumulation of macrophages, natural killer and natural killer T cells, dendritic cells and T-cells. Altogether, CFA and Col treatments induced different immune processes in MM. Importantly, orofacial hypersensitivity resolution was preceded with repairs of muscle cell and extracellular matrix, an elevation in immune system gene expression and accumulation of distinct immune cells in MM.

Abstract Non-neuronal cells constitute 90-95% of sensory ganglia. These cells play critical roles in modulation of nociceptive signal transmissions by sensory neurons. Accordingly, the aim of this review-study was to identify, profile and summarize TG non-neuronal cell types in naïve male mice using published and our own data generated by single-cell RNA sequencing (scRNA-seq), flow cytometry (FC) and immunohistochemistry (IHC). TG contains 5 types of non-neuronal cells: glial, fibroblasts, smooth muscle, endothelial and immune cells. There is agreement among publications for glial, fibroblasts, smooth muscle and endothelial cells. Based on gene profiles, glial cells were classified as Schwann cells and satellite glial cells (SGC). Mpz had dominant expression in Schwann cells, and Fabp7 is specific for SCG. Two types of Col1a2 + fibroblasts located throughout TG were distinguished using gene profiles. TG smooth muscle and endothelial cells representing blood vessels were detected with well recognized markers. Our study split reported single TG immune cell group into 3 types of macrophages and 4 types of neutrophils. Macrophages were located among neuronal bodies and nerve fibers, and were sub-grouped by unique transcriptomic profiles and using Ccr2 , Cx3cr1 and Iba1 as markers. S100a8 + neutrophils were located in dura surrounding TG and were sub-grouped by clustering and expressions of Csf3r , Ly6G, Ngp, Elane and Mpo . Overall, generated and summarized here dataset on non-neuronal TG cells could provide essential and fundamental information for studies on cell plasticity, interactomic network between neurons and non-neuronal cells and function during variety of pain conditions in the head and neck region.

This study aimed to investigate the time course of gene expression changes during the progression of persistent painful neuropathy caused by paclitaxel (PTX) in male and female mouse hind paws and dorsal root ganglia (DRG). Bulk RNA-seq was used to investigate the gene expression changes in the paw and DRG collected at 1, 16, and 31 days post-PTX. At these time points, differentially expressed DEGs were predominantly related to reduction or increase in epithelial, skin, bone, and muscle development and to angiogenesis, myelination, axonogenesis, and neurogenesis. These processes were accompanied by regulation of DEGs related to cytoskeleton, extracellular matrix organization and cellular energy production. This gene plasticity during persistent painful neuropathy progression likely represents biological processes linked to tissue regeneration and degeneration. Unlike regeneration/degeneration, gene plasticity related to immune processes was minimal at 1-31 days post-PTX. It was also noted that despite similarities in biological processes and pain chronicity in males and females, specific DEGs showed dramatic sex-dependency. The main conclusions of this study are that gene expression plasticity in paws and DRG during PTX neuropathy progression relates to tissue regeneration and degeneration, minimally affects the immune system processes, and is heavily sex-dependent at the individual gene level.