Pentylenetetrazole kaynaklı çıra fare modeli
Summary
Bu iletişim kuralı ile pentylenetetrazole kimyasal çıra yöntemi açıklar ve epilepsi bir fare modeli sağlar. Bu iletişim kuralı, farelerde epileptik nöbetler sonra nöbet indüksiyon ve Escherichia türleri için güvenlik açığı araştırmak için de kullanılabilir.
Abstract
Pentylenetetrazole (PTZ) GABA-A reseptör antagonisti var. Subconvulsive bir doz sıralı enjeksiyon kimyasal kindling, bir epilepsi modeli geliştirilmesi için kullanılan, ancak PTZ mayi bir iğne içine bir hayvan, yüksek doz, akut, şiddetli bir nöbet neden olmaktadır. PTZ tek bir düşük doz enjeksiyon kasılma nöbetlerinden olmadan hafif nöbet neden olmaktadır. Ancak, PTZ tekrarlayan düşük doz enjeksiyonlari eşik kasılan nöbet uyandırmak için azaltın. Son olarak, sürekli düşük doz yönetimi PTZ şiddetli tonik-klonik nöbet neden olmaktadır. Bu yöntem basit ve yerde tekrarlayan nöbetlere içerir kronik bir hastalık olarak tanımlanır epilepsi Patofizyoloji araştırmak için geçerli değildir. Bu kimyasal kindling Protokolü hayvanlarda tekrarlayan nöbetlere neden olur. Bu yöntemle, güvenlik açığı PTZ-aracılı nöbetler veya tırmandığı epileptik nöbetlerin derecesini tahmin edilmiştir. Bu avantajları anti-epileptik ilaçlar ve epilepsi ile ilgili genleri süzmek için bu yöntemin kullanılması yol açmıştır. Buna ek olarak, bu yöntem epileptik hastaların beyinlerinde gözlenen histolojik değişiklikler da kimyasal tutuşturulmuş hayvanların beyinlerinde görünür çünkü nöronal hasar sonra epileptik nöbetler araştırmak için kullanılmıştır. Böylece, bu protokole uygun epilepsi hayvan modelleri üretmek için yararlıdır.
Introduction
Epilepsi tarafından tekrarlayan nöbetleri ile karakterize ve insanların yaklaşık % 1’i etkileyen kronik nörolojik bir hastalıktır. Epileptogenesis ve el koyma nesil Epilepsi hastalarında temel mekanizmaları tam olarak klinik çalışmalarda açıklık olamaz. Bu nedenle, uygun bir hayvan modeli epilepsi1çalışması için gereklidir.
Hayvan modelleriyle epilepsi epilepsi fizyolojisi araştırmak ve anti-epileptik ilaçlar2,3tanımlamak için kullanılmıştır. Bu modeller arasında farmakolojik nöbet indüksiyon epilepsi4patoloji incelenmesi için hayvan bir model oluşturmak için kullanılan yaygın bir yöntemdir. Bu ucuz ve basit bir yöntemdir. Elektrot-aracılı, çıra da yaygın olarak kullanılan bir yöntem ama bu yordamı daha yüksek maliyetlerdir ve Yöntem tekrarlayan nöbetlere5ikna etmek için cerrahi ve elektrik becerileri gerektirir.
Zamanlama ve ele geçirme vakalarının sayısı kolaylıkla kontrol farmakolojik indüksiyon de avantajlı çünkü. Spontan nöbetler sergi genetik fare modelleri de epilepsi çalışmada kullanılır. Ancak, ne zaman ve ne sıklıkta bu genetik modellerinde nöbetler ortaya tahmin etmek imkansız6olabilir. Bir izleme sistemi genetiği değiştirilmiş fare6epileptik davranışlarını gözlemlemek için gereklidir.
Kainic asit, pilokarpin ve pentylenetetrazole (PTZ) nöbet indükleyici ilaç7yaygın olarak kullanılmaktadır. Glutamat reseptörlerinin için bir agonist kainic asittir ve kolinerjik reseptörler pilokarpin etkinleştirir. PTZ olduğunu bir gamma aminobütirik asit (GABA)-reseptör antagonisti8. PTZ inhibitör sinapslarda, işlev artmış nöronal aktivite için önde gelen bastırır. Bu yönetmelik jeneralize nöbetler hayvanlar9‘ neden olur. Kainic asit ve pilokarpin tek bir enjeksiyon akut nöbetler, özellikle durum epileptikus (SE)10,11 tetikleyebilir ve kainic asit veya pilokarpin-aracılı SE kronik ve tekrarlayan spontan nöbetler12 teşvik , 13. electroencephalographic (EEG) kayıtları ve davranış analizi belirtilen tekrarlayan spontan nöbetler bir ay sonra bir tek enjeksiyon12,13gözlenir. PTZ kasılan bir doz tek bir enjeksiyon da akut kriz neden olmaktadır. Ancak, kronik spontan nöbetler PTZ tek bir enjeksiyon sonra teşvik etmek zordur. PTZ kronik İdaresi tekrarlayan nöbetleri14ikna etmek için gereklidir. Her iki yöntemde, tekrarlayan nöbetlere nesil bir patoloji daha insan epilepsi için benzer akut nöbetleri üretimi ikna etmek yapabiliyor. PTZ, söz konusu olduğunda her enjeksiyon nöbet uyandıran ve kademeli bir şekilde her enjeksiyon ile nöbet önem daha şiddetli olur. Son olarak, tek bir düşük doz PTZ enjeksiyon şiddetli tonik-klonik nöbet neden olmaktadır. Bu aşamada, her enjeksiyon şiddetli nöbetler çağrıştırır. Buna ek olarak, nöbet gecikme süresi ve süresi de enjeksiyonları boyunca değiştirir. Gecikme süresi tonik nöbet için sık sık15çıra ikinci aşamasında daha kısa olur. Ayrıca, nöbet tırmandığı bir uzun süreli nöbet süresi16tarafından eşlik ediyor. Nöbet önem düzenleyen moleküler mekanizması araştıran, gecikme süresi ve süre, anti-epileptik ilaçların17,18,19eleme için kullanışlıdır.
Nöbetler sık PTZ tek sistemik yönetimi tarafından indüklenir ve 30 dk4,5içinde kurtarma çok hızlıdır. Böylece, ele geçirmelerin sayısı PTZ-çıra modelinde daha fazla kontrol edilebilir. Ancak, EEG izleme Genelleştirilmiş sivri PTZ-aracılı nöbet20sonra 12 saat kadar görülebilir belirtti. Bu nedenle, hayvanlar tercihen müşahede çıra mekanizmaları altında 24 saat sonra daha kesin çözümleme için Miyklonik veya tonik nöbet21 kalmalıdır.
Önce veya sonra PTZ enjeksiyon yönetim ethosuximide, valproat, phenobarbital, vigabatrin ve retigabine3gibi anti-epileptik ilaçların tırmandığı nöbet önem derecesi3,22azaltır, 23. Benzer şekilde, nakavt fareler eksikliği genler FGF-222625 ve neuritin, nöbet alevlenmesi, matriks metalloproteinaz-924gibi içinde ilgili birden çok PTZ enjeksiyonları sonra indirimli nöbet önem sergilemek gösterilmiştir. Epileptik nöbetler sonra bu yöntem ile mümkün Ayrıca, histopatolojik değişiklikler gözlemleyerek. Temporal lob epilepsi olan hastalarda tipik histolojik değişiklikler vardır yosunlu fiber çimlenme27,28, anormal granül nöron geçiş29, astrogliosis30, nöronal hücre gibi beyin Ölüm hipokampus31,32ve hipokampal skleroz33. Benzer değişiklikler epileptik modeli hayvanlarda gözlenir. Mevcut yöntemler arasında kimyasal çıra PTZ-aracılı bir hayvan modeli epilepsi üretmek için bir iyi, tekrarlanabilir ve ucuz yöntemdir. Pilokarpin-aracılı SE modelinde, nöbet kontrolü zordur ve birçok fareler ölmek ya da SE34geliştirmek başarısız. Buna ek olarak, mortalite ve nöbet önem PTZ modelinde daha fazla kontrol edilebilir. Ayrıca, PTZ kainic asit ucuzdur ve becerileri fare beyin cerrahisinde ilaç idaresi için gerekli değildir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada, epilepsi farmakolojik bir hayvan modeli kurulması için yaygın olarak erişilebilir bir protokol mevcut. Kimyasal çıra PTZ-aracılı uzun bir geçmişi vardır ve epilepsi41histopatoloji ve hücresel patoloji incelenmesi için genel kabul görmüş bir modeldir. Epilepsi kimyasal çıra modelinin daha önce Suzdak ve Jansen, 199542tarafından gözden geçirilmiş. PTZ, özellikle ile farmakolojik nöbet indüksiyon şiddetli nöbetler çağrıştıran bir kolay …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser kısmen JSP’ler KAKENHI grant numaraları 24700349, 24659093, 25293239, JP18H02536 ve 17 K 07086, MEXT KAKENHI grant numaraları AMED Grant numarası JP18ek0109311, 25110737 ve 23110525 ve SENSHIN Tıbbi Araştırma Vakfı ve Japonya ile desteklenmiştir Epilepsi Araştırma Vakfı.
Materials
| Pentylenetetrazole | Sigma-Aldrich | P6500 | |
| Sodium chloride | MANAC | 7647-14-5 | |
| Mouse | CLEA Japan | C57Bl/6NJcl, postnatal 8 week, male | |
| Syringe (1mL) | Terumo | SS-01T | |
| Needle(27G x 3/4") (0.40 x 19 mm) | Terumo | NN-2719S | |
| Weighing scale | Mettler | PE2000 | This item is a discontinued product. Almost equivalent to FX-2000i with FXi-12-JA from A&D company. |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
| Sodium hydroxide | nacalai tesque | 31511-05 | |
| Peristatic pump | ATTO | SJ1211 | |
| Sucrose | nacalai tesque | 30404-45 | |
| Microtome | Yamato | REM-700 | This item is a discontinued product. Almost equivalent to REM-710 |
| Microtome blade | Feather | S35 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X-100 | |
| anti-synaptoporin antibody | Synaptic systems | 102 002 | |
| anti-ZnT3 antibody | Synaptic systems | 197 002 | |
| anti-doublecortin | Santa Cruz | sc-8066 | This item is a discontinued product. We did not test equivalent product (sc-271390). |
| Contextual fear discrimination test apparatus | O'hara | ||
| Three chamber test apparatus | Muromachi |
Referencias
- Löscher, W., Brandt, C. Prevention or Modification of Epileptogenesis after Brain Insults: Experimental Approaches and Translational Research. Pharmacological Reviews. 62 (4), 668-700 (2010).
- Loscher, W. Animal Models of Seizures and Epilepsy: Past, Present, and Future Role for the Discovery of Antiseizure Drugs. Neurochem Res. , (2017).
- Löscher, W. Critical review of current animal models of seizures and epilepsy used in the discovery and development of new antiepileptic drugs. Seizure. 20 (5), 359-368 (2011).
- Kandratavicius, L., et al. Animal models of epilepsy: use and limitations. Neuropsychiatr Dis Treat. 10, 1693-1705 (2014).
- Pitkänen, A., Schwartzkroin, P. A., Moshé, S. L. . Models of Seizures and Epilepsy. , xvii (2006).
- Yang, Y., Frankel, W. N. Genetic approaches to studying mouse models of human seizure disorders. Adv Exp Med Biol. 548, 1-11 (2004).
- Leite, J. P., Garcia-Cairasco, N., Cavalheiro, E. A. New insights from the use of pilocarpine and kainate models. Epilepsy Res. 50 (1-2), 93-103 (2002).
- Squires, R. F., Saederup, E., Crawley, J. N., Skolnick, P., Paul, S. M. Convulsant potencies of tetrazoles are highly correlated with actions on GABA/benzodiazepine/picrotoxin receptor complexes in brain. Life Sci. 35 (14), 1439-1444 (1984).
- Tourov, A., et al. Spike morphology in PTZ-induced generalized and cobalt-induced partial experimental epilepsy. Funct Neurol. 11 (5), 237-245 (1996).
- Furtado Mde, A., Braga, G. K., Oliveira, J. A., Del Vecchio, F., Garcia-Cairasco, N. Behavioral, morphologic, and electroencephalographic evaluation of seizures induced by intrahippocampal microinjection of pilocarpine. Epilepsia. 43, 37-39 (2002).
- Hosford, D. A. Animal models of nonconvulsive status epilepticus. J Clin Neurophysiol. 16 (4), 306-313 (1999).
- Medina-Ceja, L., Pardo-Pena, K., Ventura-Mejia, C. Evaluation of behavioral parameters and mortality in a model of temporal lobe epilepsy induced by intracerebroventricular pilocarpine administration. Neuroreport. , (2014).
- Bragin, A., Azizyan, A., Almajano, J., Wilson, C. L., Engel, J. Analysis of chronic seizure onsets after intrahippocampal kainic acid injection in freely moving rats. Epilepsia. 46 (10), 1592-1598 (2005).
- Schmidt, J. Changes in seizure susceptibility in rats following chronic administration of pentylenetetrazol. Biomed Biochim Acta. 46 (4), 267-270 (1987).
- Angelatou, F., Pagonopoulou, O., Kostopoulos, G. Changes in seizure latency correlate with alterations in A1 adenosine receptor binding during daily repeated pentylentetrazol-induced convulsions in different mouse brain areas. Neuroscience Letters. 132 (2), 203-206 (1991).
- Löscher, W. Animal models of epilepsy for the development of antiepileptogenic and disease-modifying drugs. A comparison of the pharmacology of kindling and post-status epilepticus models of temporal lobe epilepsy. Epilepsy Research. 50 (1), 105-123 (2002).
- Ilhan, A., Iraz, M., Kamisli, S., Yigitoglu, R. Pentylenetetrazol-induced kindling seizure attenuated by Ginkgo biloba extract (EGb 761) in mice. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 30 (8), 1504-1510 (2006).
- Emami, S., Kebriaeezadeh, A., Ahangar, N., Khorasani, R. Imidazolylchromanone oxime ethers as potential anticonvulsant agents: Anticonvulsive evaluation in PTZ-kindling model of epilepsy and SAR study. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 21 (2), 655-659 (2011).
- Klitgaard, H. Levetiracetam: The Preclinical Profile of a New Class of Antiepileptic Drugs?. Epilepsia. 42, 13-18 (2001).
- Kellinghaus, C., et al. Dissociation between in vitro and in vivo epileptogenicity in a rat model of cortical dysplasia. Epileptic Disord. 9 (1), 11-19 (2007).
- Koutroumanidou, E., et al. Increased seizure latency and decreased severity of pentylenetetrazol-induced seizures in mice after essential oil administration. Epilepsy Res Treat. 2013, 532657 (2013).
- Krall, R. L., Penry, J. K., White, B. G., Kupferberg, H. J., Swinyard, E. A. Antiepileptic drug development: II. Anticonvulsant drug screening. Epilepsia. 19 (4), 409-428 (1978).
- White, H. S. Preclinical development of antiepileptic drugs: past, present, and future directions. Epilepsia. 44, 2-8 (2003).
- Mizoguchi, H., et al. Matrix metalloproteinase-9 contributes to kindled seizure development in pentylenetetrazole-treated mice by converting pro-BDNF to mature BDNF in the hippocampus. J Neurosci. 31 (36), 12963-12971 (2011).
- Lee, C. H., Umemori, H. Suppression of epileptogenesis-associated changes in response to seizures in FGF22-deficient mice. Front Cell Neurosci. 7, 43 (2013).
- Shimada, T., Yoshida, T., Yamagata, K. Neuritin Mediates Activity-Dependent Axonal Branch Formation in Part via FGF Signaling. J Neurosci. 36 (16), 4534-4548 (2016).
- Parent, J. M., et al. Dentate granule cell neurogenesis is increased by seizures and contributes to aberrant network reorganization in the adult rat hippocampus. J Neurosci. 17 (10), 3727-3738 (1997).
- Sutula, T., He, X. X., Cavazos, J., Scott, G. Synaptic reorganization in the hippocampus induced by abnormal functional activity. Science. 239 (4844), 1147-1150 (1988).
- Parent, J. M., Elliott, R. C., Pleasure, S. J., Barbaro, N. M., Lowenstein, D. H. Aberrant seizure-induced neurogenesis in experimental temporal lobe epilepsy. Ann Neurol. 59 (1), 81-91 (2006).
- Sofroniew, M. V. Molecular dissection of reactive astrogliosis and glial scar formation. Trends Neurosci. 32 (12), 638-647 (2009).
- Arzimanoglou, A., et al. Epilepsy and neuroprotection: an illustrated review. Epileptic Disord. 4 (3), 173-182 (2002).
- Represa, A., Niquet, J., Pollard, H., Ben-Ari, Y. Cell death, gliosis, and synaptic remodeling in the hippocampus of epileptic rats. Journal of Neurobiology. 26 (3), 413-425 (1995).
- Blumcke, I. Neuropathology of focal epilepsies: a critical review. Epilepsy Behav. 15 (1), 34-39 (2009).
- Buckmaster, P. S., Haney, M. M. Factors affecting outcomes of pilocarpine treatment in a mouse model of temporal lobe epilepsy. Epilepsy Res. 102 (3), 153-159 (2012).
- Nokubo, M., et al. Age-dependent increase in the threshold for pentylenetetrazole induced maximal seizure in mice. Life Sci. 38 (22), 1999-2007 (1986).
- Ferraro, T. N., et al. Mapping Loci for Pentylenetetrazol-Induced Seizure Susceptibility in Mice. The Journal of Neuroscience. 19 (16), 6733-6739 (1999).
- Kosobud, A. E., Cross, S. J., Crabbe, J. C. Neural sensitivity to pentylenetetrazol convulsions in inbred and selectively bred mice. Brain Res. 592 (1-2), 122-128 (1992).
- Shimada, T., Takemiya, T., Sugiura, H., Yamagata, K. Role of Inflammatory Mediators in the Pathogenesis of Epilepsy. Mediators of Inflammation. 2014, 1-8 (2014).
- Itoh, K., et al. Magnetic resonance and biochemical studies during pentylenetetrazole-kindling development: the relationship between nitric oxide, neuronal nitric oxide synthase and seizures. Neurociencias. 129 (3), 757-766 (2004).
- Racine, R. J. Modification of seizure activity by electrical stimulation. II. Motor seizure. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 32 (3), 281-294 (1972).
- Bialer, M., White, H. S. Key factors in the discovery and development of new antiepileptic drugs. Nat Rev Drug Discov. 9 (1), 68-82 (2010).
- Suzdak, P. D., Jansen, J. A. A review of the preclinical pharmacology of tiagabine: a potent and selective anticonvulsant GABA uptake inhibitor. Epilepsia. 36 (6), 612-626 (1995).
- Seyfried, T. N., Glaser, G. H. A review of mouse mutants as genetic models of epilepsy. Epilepsia. 26 (2), 143-150 (1985).
- Upton, N., Stratton, S. Recent developments from genetic mouse models of seizures. Current Opinion in Pharmacology. 3 (1), 19-26 (2003).
- Rao, M. S., Hattiangady, B., Reddy, D. S., Shetty, A. K. Hippocampal neurodegeneration, spontaneous seizures, and mossy fiber sprouting in the F344 rat model of temporal lobe epilepsy. J Neurosci Res. 83 (6), 1088-1105 (2006).
- Hellier, J. L., Patrylo, P. R., Buckmaster, P. S., Dudek, F. E. Recurrent spontaneous motor seizures after repeated low-dose systemic treatment with kainate: assessment of a rat model of temporal lobe epilepsy. Epilepsy Res. 31 (1), 73-84 (1998).
- Turski, L., et al. Seizures produced by pilocarpine: neuropathological sequelae and activity of glutamate decarboxylase in the rat forebrain. Brain Res. 398 (1), 37-48 (1986).
- Itoh, K., Watanabe, M. Paradoxical facilitation of pentylenetetrazole-induced convulsion susceptibility in mice lacking neuronal nitric oxide synthase. Neurociencias. 159 (2), 735-743 (2009).
- Deng, Y., Wang, M., Wang, W., Ma, C., He, N. Comparison and Effects of Acute Lamotrigine Treatment on Extracellular Excitatory Amino Acids in the Hippocampus of PTZ-Kindled Epileptic and PTZ-Induced Status Epilepticus Rats. Neurochemical Research. 38 (3), 504-511 (2013).
- Kupferberg, H. Animal models used in the screening of antiepileptic drugs. Epilepsia. 42, 7-12 (2001).
- Berg, A. T., Plioplys, S. Epilepsy and autism: is there a special relationship?. Epilepsy Behav. 23 (3), 193-198 (2012).
- Robinson, S. J. Childhood epilepsy and autism spectrum disorders: psychiatric problems, phenotypic expression, and anticonvulsants. Neuropsychol Rev. 22 (3), 271-279 (2012).
- Tuchman, R. Autism and Cognition Within Epilepsy: Social Matters. Epilepsy Curr. 15 (4), 202-205 (2015).
- Takechi, K., Suemaru, K., Kiyoi, T., Tanaka, A., Araki, H. The alpha4beta2 nicotinic acetylcholine receptor modulates autism-like behavioral and motor abnormalities in pentylenetetrazol-kindled mice. Eur J Pharmacol. 775, 57-66 (2016).
- Abdel-Zaher, A. O., Farghaly, H. S. M., Farrag, M. M. Y., Abdel-Rahman, M. S., Abdel-Wahab, B. A. A potential mechanism for the ameliorative effect of thymoquinone on pentylenetetrazole-induced kindling and cognitive impairments in mice. Biomed Pharmacother. 88, 553-561 (2017).
- Jia, F., et al. Effects of histamine H(3) antagonists and donepezil on learning and mnemonic deficits induced by pentylenetetrazol kindling in weanling mice. Neuropharmacology. 50 (3), 404-411 (2006).
- Pahuja, M., Mehla, J., Reeta, K. H., Tripathi, M., Gupta, Y. K. Effect of Anacyclus pyrethrum on pentylenetetrazole-induced kindling, spatial memory, oxidative stress and rho-kinase II expression in mice. Neurochem Res. 38 (3), 547-556 (2013).
