ब्रेन सर्किटरी के गैर-इनवेसिव वियोग के लिए लक्षित न्यूरोनल चोट
Summary
प्रोटोकॉल का लक्ष्य मस्तिष्क में गैर-इनवेसिव न्यूरोनल घावों के उत्पादन के लिए एक विधि प्रदान करना है। यह विधि मस्तिष्क परेन्चिमा को परिसंचारी न्यूरोटॉक्सिन देने के लिए, क्षणिक और फोकल तरीके से रक्त मस्तिष्क बाधा को खोलने के लिए चुंबकीय अनुनाद-निर्देशित केंद्रित अल्ट्रासाउंड (MRgFUS) का उपयोग करती है।
Abstract
कुछ प्रकार के चिकित्सकीय असभ्य न्यूरोलॉजिकल रोगों के इलाज के लिए शल्य चिकित्सा हस्तक्षेप काफी प्रभावी हो सकता है। यह दृष्टिकोण विशेष रूप से विकारों के लिए उपयोगी है जिसमें पहचाने जाने योग्य न्यूरोनल सर्किटरी मिर्गी और आंदोलन विकारों जैसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। वर्तमान में उपलब्ध सर्जिकल तौर-तरीकों, जबकि प्रभावी, आम तौर पर एक आक्रामक शल्य प्रक्रिया शामिल होती है, जिसके परिणामस्वरूप गैर-लक्षित ऊतकों को सर्जिकल चोट हो सकती है। नतीजतन, एक तकनीक शामिल करने के लिए सर्जिकल दृष्टिकोण की सीमा का विस्तार करना मूल्य का होगा जो गैर-आक्रामक और न्यूरोटॉक्सिक दोनों है।
यहां, मस्तिष्क में फोकल, न्यूरोनल घावों को गैर-आक्रामक तरीके से उत्पादन के लिए एक विधि प्रस्तुत की जाती है। यह दृष्टिकोण कम तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड का उपयोग करता है, जिसमें नसों में माइक्रोबबल्स के साथ क्षणिक रूप से और फोकल रूप से ब्लड ब्रेन बैरियर (बीबीबी) को खोलते हैं। क्षणिक बीबीबी खोलने की अवधि को एक लक्षित मस्तिष्क क्षेत्र में व्यवस्थित रूप से प्रशासित न्यूरोटॉक्सिन देने के लिए शोषण किया जाता है। न्यूरोटॉक्सिन क्विनोलिक एसिड (क्यूए) आम तौर पर बीबीबी-अभेद्य होता है, और जब इंट्रापेरिटोनली या नसों के द्वारा प्रशासित किया जाता है तो इसे अच्छी तरह से सहन किया जाता है। हालांकि, जब क्यूए मस्तिष्क के ऊतकों तक सीधी पहुंच प्राप्त करता है, तो यह न्यूरॉन्स के लिए विषाक्त होता है। विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों को लक्षित करने के लिए चूहों और चूहों में इस विधि का उपयोग किया गया है। MRgFUS के तुरंत बाद, BBB के सफल उद्घाटन के विपरीत बढ़ाया T1 भारित इमेजिंग का उपयोग कर पुष्टि की है । प्रक्रिया के बाद, टी 2 इमेजिंग मस्तिष्क के लक्षित क्षेत्र तक सीमित चोट दिखाता है और लक्षित क्षेत्र में न्यूरॉन्स के नुकसान को हिस्टोलॉजिकल तकनीकों का उपयोग करते हुए पोस्टमार्टम की पुष्टि की जा सकती है। विशेष रूप से, जानवरों के बजाय QA के खारा के साथ इंजेक्शन BBB के उद्घाटन का प्रदर्शन करते हैं, लेकिन डॉट चोट या न्यूरोनल नुकसान प्रदर्शन नहीं है । इस विधि, सटीक इंट्रासर्जेब्रल नॉन-इनवेसिव गाइडेड सर्जरी (पिंग) कहा जाता है तंत्रिका सर्किटरी में गड़बड़ी से जुड़े तंत्रिका संबंधी विकारों के इलाज के लिए एक गैर-आक्रामक दृष्टिकोण प्रदान कर सकता है।
Introduction
इस विधि का उद्देश्य मस्तिष्क के एक लक्षित क्षेत्र में गैर-इनवेसिव न्यूरोनल घावों के उत्पादन के लिए एक साधन प्रदान करना है। इस तरह के दृष्टिकोण को विकसित करने का औचित्य न्यूरोलॉजिकल विकारों में योगदान देने वाले न्यूरोनल सर्किटरी को डिस्कनेक्ट करना है। उदाहरण के लिए, सर्जरी कुछ चिकित्सकीय असभ्य न्यूरोलॉजिकल विकारों, जैसे दवा प्रतिरोधी मिर्गी(DRE) 1के इलाज में काफी प्रभावी हो सकती है । हालांकि, उपलब्ध सर्जिकल तौर-तरीकों में से प्रत्येक के पास मस्तिष्क को अवांछनीय संपाश्र्वक क्षति के उत्पादन के मामले में सीमाएं हैं। पारंपरिक रेसेक्टिव सर्जरी रक्तस्राव, संक्रमण, रक्त के थक्के, स्ट्रोक, दौरे, मस्तिष्क की सूजन, और तंत्रिका क्षति2के जोखिम के साथ अत्यधिक आक्रामक हो सकती है। कम से कम इनवेसिव या नॉन-इनवेसिव होने वाली रेसेक्टिव सर्जरी के विकल्पों में लेजर इंटरस्टिशियल थर्मल थेरेपी और रेडियोसर्जरी शामिल हैं, जो ड्रे में बरामदगी को दबाने में भी कारगर साबित हुए हैं। हाल ही में, उच्च तीव्रता केंद्रित अल्ट्रासाउंड (HIFU) द्वारा उत्पादित थर्मल घावों ने दौरे को कम करने में वादा दिखाया है। हिफू गैर-आक्रामक है; हालांकि, इसकी उपचार खिड़की वर्तमान में खोपड़ी के आसपास स्थित गैर-लक्षित ऊतकों को थर्मल चोट के जोखिम के कारण मस्तिष्क के अधिक केंद्रीय क्षेत्रों तक सीमित है। ऐसी सीमाओं के बावजूद, सर्जरी के लाभ अक्सर संभावित जोखिमों से पल्ला झाड़ लेते हैं। उदाहरण के लिए, हालांकि DRE के लिए सर्जरी जमानत मस्तिष्क क्षति का उत्पादन कर सकते हैं, बरामदगी को दबाने और जीवन की गुणवत्ता में सुधार करने में इसके लाभकारी प्रभाव आम तौर पर शल्य चिकित्सा जोखिम पर प्रबल ।
यहां वर्णित विधि, सटीक इंट्रासेरेब्रल नॉन-इनवेसिव गाइडेड सर्जरी (पिंग) को न्यूरल सर्किटरी को डिस्कनेक्ट करने के उद्देश्य से विकसित किया गया था, जबकि संपाश्र्वक मस्तिष्क क्षति को सीमित किया गया था। यह विधि न्यूरोटॉक्सिन देने के लिए बीबीबी को खोलने के लिए माइक्रोबबल्स के नसों में इंजेक्शन के साथ संयुक्त रूप से कम तीव्रता केंद्रित अल्ट्रासाउंड का उपयोग करती है। यह दृष्टिकोण मस्तिष्क,,3,4,5,6,7में थर्मल घावों का उत्पादन नहीं करता है, और बीबीबी खोलने की अवधि का फायदा उठाया जा सकता है ताकि मस्तिष्क परेन्चिमा तक बीबीबी-अभेद्य यौगिकों को वितरित किया जा सके।,, बीबीबी का उद्घाटन क्षणिक है, और चुंबकीय अनुनय इमेजिंग मार्गदर्शन का उपयोग करके लक्षित तरीके से उत्पादित किया जा सकता है। हमारे अध्ययनों में, बीबीबी खोलने की अवधि का उपयोग चूहों और चूहों8,,9में मस्तिष्क परेन्चिमा के लक्षित क्षेत्र में परिसंचारी न्यूरोटॉक्सिन देने के लिए किया गया है। क्विनोलिक एसिड एक न्यूरोटॉक्सिन है जिसे नसों में10, इंट्राआर्टेरिटी10या इंट्रारिटेली 8 , 9,11प्रशासित होने पर अच्छीतरहसे सहन कियाजाता,है। क्यूए विषाक्तता की कमी इसकी खराब बीबीबी पारगम्यता के कारण है, जिसे नगण्य10बताया गया है । इसके विपरीत, मस्तिष्क परेन्चिमा में क्यूए का सीधा इंजेक्शन न्यूरोनल घावों का उत्पादन करता है जो पड़ोसी अक्षोंको 12,,13से बचाता है। इस प्रकार, जब क्यूए को बीबीबी खोलने के लक्षित क्षेत्र में मस्तिष्क परेन्चिमा तक पहुंच प्राप्त होती है, तो न्यूरोनल डेथ8, 9,का उत्पादनहोताहै। वर्तमान विधि इस प्रकार एक सटीक लक्षित और गैर-आक्रामक तरीके से फोकल न्यूरोनल हानि पैदा करती है।
Protocol
Representative Results
Discussion
पिंग विधि को गैर-आक्रामक, लक्षित न्यूरोनल घावों का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह विधि केंद्रित अल्ट्रासाउंड 3 , 4 ,5,,,6,,7के क्षेत्र में अनुसंधान की ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक एमआरआई के क्षेत्र में अपने उत्कृष्ट तकनीकी सहायता के लिए रेने जैक रॉय को पहचानते हैं। इस काम को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थानों (R01 NS102194 से केएसएल और R01 CA217953-01 से मेगावाट), चेस्टर फंड (केएसएल), और केंद्रित अल्ट्रासाउंड फाउंडेशन (केएसएल और जेडब्ल्यू) द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| 7T-ClinScan MRI System | Bruker Biospin, Ettinglen, Germany | MR Image Acquisition | |
| Acoustic Gel | Litho CLEAR | 11-601 | High Viscosity Accoustic Transmission Gel |
| DPX Mounting Medium | Electron Microscopy Sciences | 13512 | Resin Based Cover Glass Mountant |
| Fluoro-Jade B | EDM Millipore | AG310 | High Affinity Stain For Degenerating Neurons |
| Fluovac anesthetic adsorber | Harvard Apparatus | 34-0388 | Organic Anaesthesia Scavenger |
| FUS System | Image Guided Therapy, Pessac, France | LabFUS | MR Compatible Small Animal Focused Ultrasound System |
| Gadodiamide | GE Healthcare AS, Oslo, Norway | Omniscan | MR Contrast Agent |
| Heparin | SAGENT | NDC2502140010 | Anti-Coagulant |
| Hypodermic needle 30G x 1/2 | Becton-Dickinson | 26027 | Tail Vein Catheterization |
| Insulin syringe 28G1/2 (1ml) | EXEL | 26027 | Administration of Injectables to Tail Vein Catheter |
| Isofluorane atomizer | SurgiVet | VCT302 | Anaesthesia Administration |
| Isoflurane | Henry Schein | NDC1169567762 | Anaesthesia |
| KMnO4 | Sigma | 223468 | Reagent Used in Fluoro-Jade B Staining |
| Microbubbles | Produced internally: A. Klibanov | 305106 | Blood Brain Barrier Disrupting Agent |
| Microbubbles (commercial source) | Lantheus Medical Imaging, North Billerica, MA | Definity microbubbles | Blood Brain Barrier Disrupting Agent |
| Monitoring & Gating System | Small Animal Instruments | Model 1030 | Respiration Monitoring |
| Multisizer 3 Coulter counter | Beckman-Coulter, Hialeah, FL | Multisizer 3 | Used to Determine Average Size of Microbubbles |
| Optixcare EYE LUBE | CLC MEDICA, Ontario, Canada | 11611 | Corneal Protectant-Eye Lube |
| PE10 tubing | Becton-Dickinson | 427401 | Tail Vein Catheter Component |
| Quinolinic Acid | Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX | CAS 89-00-9 | Neurotoxin |
| Sprague-Dawley Rats | Taconic Biosciences | SD-M | Rat Model |
| Syringe Pump | Carnegie Medicin | CMA 100 | Controlled Delivery of Quinolinic Acid |
| Thermoguide Software | Image Guided Therapy, Pessac, France | Thermoguide | Drives Lab FUS System |
| Tish Rats | In-house colony | Rat Model | |
| Veet depilatory cream | Reckitt Benckiser | Removal of Scalp Hair |
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