Summary

糖尿病モデルラットにおける神経伝導の超音波ツール ブロックします。

Published: October 20, 2017
doi:

Summary

この作業は、糖尿病性神経因性神経の活動電位をブロックする高強度集束超音波の適用の方法論を示します。

Abstract

高強度集束超音波 (HIFU) トランスデューサー神経伝導ブロックが正常及び糖尿病の動物モデルで実行されています。HIFU は超音波パラメーターの適切なを使用している間、神経を損傷することがなく可逆的に末梢神経の伝導をブロックできます。神経の活動電位の一時的、部分的なブロックは、HIFU が苦痛救助のための有用な臨床治療になる可能性を示しています。この作品は、糖尿病ラットの生体内でHIFU トランスデューサーを使用した神経因性神経の活動電位を抑制するための手順を示します。最初のステップは、ストレプトゾトシン (STZ) 注射による男性糖尿病神経因性ラットを生成することです。2 番目のステップは電子の von Frey プローブとホット プレートで STZ 誘発糖尿病ラットにおける糖尿病性ニューロパチーを評価する.最後のステップは、HIFU 超音波にさらされた神経の細胞外活動電位記録生体内ですることです。ここで示した方法は超音波鎮痛アプリケーションの研究に恩恵を受けます。

Introduction

鍼治療の経口薬1、および神経電気刺激2は、痛みを伴う糖尿病性多発ニューロパチーの治療のために使用されています。ただし、経口薬、鍼灸、電気神経刺激による手術の副作用は、治療効果と患者の遵守を妨げます。何十年も3,45の動物モデルにおける末梢神経の超音波ブロックについて調べた。大規模な緑のカエルの坐骨神経の in vitroの伝導は 0.4 – 超音波照射の 10-20 パルス治療後可逆的に抑制された 1.0 秒6。神経の伝導をブロックする 1 つの要因7超音波による温度上昇であります。性多発ニューロパチー患者、2 分8の低強度超音波にさらされる腓骨神経の複合筋活動電位 (概念地図) の抑制を行った。完全復旧時間は 5 分以内だった。

最近では、アメリカ合衆国の食品医薬品局は、子宮筋腫の腫瘍9、骨転移10、および前立腺癌11の痛み palliations の非侵襲的治療として HIFU を承認しました。HIFU トランスデューサーは、体の外の音響ビームを発するとフォーカスのターゲット腫瘍に収束ビーム様々 な組織媒体で送信。焦点のゾーンは、周囲の組織を傷つけることがなく腫瘍を標的にローカライズされたエフェクトを生成するすぐに形成されます。HIFU は、神経伝導を抑制または通常 Sprague-dawley (SD) ラット12生体内の実験で神経叢を原因にも適用されています。さらに、神経因性の神経に HIFU の短期的および長期的な効果は、調査13をされています。前述の結果は、適切なパラメーターと HIFU による感覚神経伝導のリバーシブル的、または恒久的なブロックを達成できることを示した。鎮痛剤のアプリケーションに加えて HIFU される可能性がありますツールとして末梢および中枢神経の基礎的研究と鎮痛薬の開発のための神経伝導遮断コンポーネントの相対的な貢献を調査します。したがって、動物モデルにおける末梢神経の特定、HIFU ブロッキング技術プラットフォームが必要です。この資料の目的は、部分的または完全に HIFU による糖尿病神経因性ラット末梢神経の活動電位をブロックするための手順をデモンストレーションすることです。糖尿病ラットのモデルと末梢神経障害症状の評価を設立HIFU プラットフォームとラット坐骨神経の治療のために特定の実験的プロセスが掲載されています。

Protocol

機関動物ケアおよび使用委員会台湾国家衛生研究院の承認すべての動物のプロトコル。 1 です男性大人スプレイグ – SD ラットの糖尿病モデルの誘導 高速雄 SD ラット (300-350 g) STZ 誘発前に 6 時間にラットの餌ペレットをケージから取り外します。。 準備ナトリウム クエン酸バッファー (0.1 M、pH 4.5)。 溶解 1.05 g クエン酸一水和物 (C 6 H 8</…

Representative Results

生体内で調査は示した、2,810 W/cm2の強度で 3 s の超音波照射の HIFU 線量、基準の 20% によって鎮圧されて、概念地図が、彼ら (図 2 a、ダイヤモンド) 30 分後に完全に回復した、ほぼ28 日 (図 2 b, ダイヤモンド) の期間の定数です。同じ強度で 5 s の HIFU の露出のため、概念地図は 4 分でベースラインの 65.4% (9.5%)?…

Discussion

糖尿病ラット生体内神経因性神経の action potentials とブロック効果の両方が認めた HIFU 治療後の発生インスタントの部分的、一時的な抑制。概念地図の 28 日のフォロー アップ調査を示した適切な HIFU 露出で神経伝導の安全な封鎖が実施されます。その結果、HIFU 治療上のプロトコルは、糖尿病ラットの坐骨神経の可逆的な伝導ブロックの代替ソリューションを提供できます。

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Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

研究は、科学省技術 (プロジェクト最も 105-2221-E-400-001) と国立健康研究所 (プロジェクト BN-105-PP-10)、台湾によって支えられました。

Materials

streptozotocin Sigma 85882
citric acid monohydrate  Sigma C1909
trisodium citrate dihydrate Sigma W302600
glucose meters Roche Accu-Check Active GC
electronic von Frey device IITC Life Science 2390
hot plate IITC Life Science
Biopac MP36 acquisition system Biopac Systems, Inc.
HIFU transducer Sonic Concepts H108
function generator Agilent 33250A
power amplifier Electronics & Innovation 1040L
Rats  Biolasco taiwan Sprague-Dawley
Puralube vet ointment Dechra
isoflurane vaporizer Parkland Scientific V3000PS
Isoflurance Attane
Restraint bag (Decapicones) Braintree Scientific DC 200

References

  1. Abuaisha, B. B., Costanzi, J. B., Boulton, A. J. Acupuncture for the treatment of chronic painful peripheral diabetic neuropathy: A long-term study. Diabetes Res Clin Pract. 39 (2), 115-121 (1998).
  2. Hamza, M. A., et al. Percutaneous electrical nerve stimulation: A novel analgesic therapy for diabetic neuropathic pain. Diabetes Care. 23 (3), 365-370 (2000).
  3. Ballantine, H. T., Bell, E., Manlapaz, J. Progress and problems in the neurologic applications of focused ultrasound. J Neurosurg. 17, 858-876 (1960).
  4. Foley, J. L., Little, J. W., Vaezy, S. Image-guided high-intensity focused ultrasound for conduction block of peripheral nerves. Ann Biomed Eng. 35 (1), 109-119 (2007).
  5. Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. High-intensity focused ultrasound attenuates neural responses of sciatic nerves isolated from normal or neuropathic rats. Ultrasound Med Biol. 41 (1), 132-142 (2015).
  6. Young, R. R., Henneman, E. Reversible block of nerve conduction by ultrasound. Arch Neurol. 4, 83-89 (1961).
  7. Lele, P. P. Effects of focused ultrasonic radiation on peripheral nerve, with observations on local heating. Exp Neurol. 8 (1), 47-83 (1963).
  8. Hong, C. Z. Reversible nerve conduction block in patients with poly- neuropathy after ultrasound thermotherapy at therapeutic dosage. Arch Phys Med Rehabil. 72 (2), 132-137 (1991).
  9. Okada, A., Morita, Y., Fukunishi, H., Takeichi, K., Murakami, T. Non-invasive magnetic resonance-guided focused ultrasound treatment of uterine fibroids in a large Japanese population: impact of the learning curve on patient outcome. Ultrasound Obstet Gynecol. 34 (5), 579-583 (2009).
  10. Huisman, M., et al. International consensus on use of focused ultrasound for painful bone metastases: current status and future directions. Int J Hyperthermia. 31 (3), 251-259 (2015).
  11. Dickinson, L., et al. Medium-term Outcomes after Whole-gland High-intensity Focused Ultrasound for the Treatment of Nonmetastatic Prostate Cancer from a Multicentre Registry Cohort. Eur Urol. 70 (4), 668-674 (2016).
  12. Foley, J. L., Little, J. W., Vaezy, S. Effects of high-intensity focused ultrasound on nerve conduction. Muscle Nerve. 37 (2), 241-250 (2008).
  13. Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. Nerve conduction block in diabetic rats using high-intensity focused ultrasound for analgesic applications. Br J Anaesth. 114 (5), 840-846 (2015).
  14. Donoff, R. B. Nerve regeneration: basic and applied aspects. Crit Rev Oral Biol Med. 6 (1), 18-24 (1995).
  15. Fawcett, J. W., Keynes, R. J. Peripheral nerve regeneration. Annu Rev Neurosci. 13, 43-60 (1990).
  16. Nightingale, S. The neuropathic pain market. Nat Rev Drug Discov. 11 (2), 101-102 (2012).
  17. Lipton, R. B., et al. Single-pulse transcranial magnetic stimulation for acute treatment of migraine with aura: a randomised, double-blind, parallel-group, sham-controlled trial. Lancet Neurol. 9 (4), 373-380 (2010).
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Citer Cet Article
Lee, Y. F., Lin, C., Cheng, J., Chen, G. An Ultrasonic Tool for Nerve Conduction Block in Diabetic Rat Models. J. Vis. Exp. (128), e55675, doi:10.3791/55675 (2017).

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