מחקר פיילוט על הגירוי המגנטי הטרנס-גולגולתי החוזר ונשנה של רמות Aβ ו- Tau בנוזל השדרתי של קופי רזוס

Summary

כאן, אנו מתארים את ההליך עבור מחקר פיילוט כדי לחקור את ההשפעה של גירוי מגנטי transcranial חוזר עם תדרים שונים (1 Hz / 20 Hz / 40 Hz / 40 הרץ) על Aβ ו Tau חילוף החומרים בנוזל השדרתי קוף רזוס.

Abstract

מחקרים קודמים הראו כי משטר מהבהב אור לא פולשני וגירוי טון שמיעתי יכול להשפיע על חילוף החומרים Aβ ו tau במוח. כטכניקה לא פולשנית, גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי חוזר ונשנה (rTMS) יושם לטיפול בהפרעות ניווניות. מחקר זה בחן את ההשפעות של rTMS על רמות Aβ ו tau בנוזל השדרתי קוף רזוס (CSF). זהו מחקר חד-סמיות, בשליטה עצמית. שלושה תדרים שונים (תדר נמוך, 1 הרץ; תדרים גבוהים, 20 הרץ ו-40 הרץ) של rTMS שימשו להמרצת קליפת המוח הקדם-מצחית הדו-צדדית-דורסולטרלית (DLPFC) של קוף הרזוס. שיטת צנתור שימשה לאיסוף CSF. כל הדגימות היו נתונות לזיהוי שבבים נוזליים כדי לנתח סמנים ביולוגיים CSF (_Aβ42, _Aβ42/_Aβ40, tTau, pTau). רמות הסמן הביולוגי CSF השתנו עם הזמן לאחר גירוי על ידי rTMS. לאחר גירוי, רמת _Aβ42 ב- CSF הראתה מגמת עלייה בכל התדרים (1 הרץ, 20 הרץ ו- 40 הרץ), עם הבדלים משמעותיים יותר עבור התדרים הגבוהים (p < 0.05) מאשר עבור התדר הנמוך.

לאחר rTMS בתדר גבוה, רמת הטאו (tTau) הכוללת של CSF עלתה מיד בנקודת הזמן שלאחר rTMS (p < 0.05) וירדה בהדרגה ב- 24 שעות. יתר על כן, התוצאות הראו כי רמת טאו זרחן (pTau) עלה מיד לאחר 40 Hz rTMS (p < 0.05). היחס בין _Aβ42/_Aβ40 הראה מגמת עלייה של 1 הרץ ו-20 הרץ (p < 0.05). לא היה הבדל משמעותי ברמות הטאו עם גירוי בתדר נמוך (1 הרץ). לפיכך, תדרים גבוהים (20 הרץ ו-40 הרץ) של rTMS עשויים להיות בעלי השפעות חיוביות על רמות Aβ ו- tau ב- CSF של קופי רזוס, בעוד rTMS בתדר נמוך (1 הרץ) יכולים להשפיע רק על רמות Aβ.

Introduction

עמילואיד-β (Aβ) ו tau הם סמנים ביולוגיים CSF חשובים. Aβ מורכב מ-42 חומצות אמינו (_Aβ1-42), שהוא תוצר של חלבון הקדמה עמילואיד טרנסממברן (APP) שעבר הידרוליזה על ידי β- ו-γ-secretases1. _Aβ1-42 עשוי להצטבר לתוך לוחות עמילואיד חוץ תאיים במוח בגלל מאפייני המסיסות ^שלה1,2. טאו הוא חלבון הקשור למיקרוטובולה שנמצא בעיקר באקסון ומעורב בהובלה אקסונית אנטרוגרדית3. היפרפוספורילציה לא תקינה של טאו נגרמת בעיקר על ידי חוסר האיזון בין קינאזים ופוספטזות, וכתוצאה מכך ניתוק של טאו ממיקרוטובולים ויצירת סבך נוירופיברילררי (NFT)¹. הריכוז של טאו עולה ב- CSF מכיוון שחלבוני טאו טאו וזרחן (pTau) משתחררים לחלל החוץ תאי במהלך התהליך הנוירודגנרטיבי. מחקרים קודמים הראו כי סמנים ביולוגיים CSF רלוונטיים לשלושת השינויים הפתולוגיים העיקריים של המוח מחלת האלצהיימר (AD): לוחות עמילואיד חוץ תאיים, היווצרות NFT תאית, ואובדן ^{נוירונים4}. ריכוזים חריגים של Aβ ו tau נוכחים בשלב המוקדם של AD, ובכך מאפשרים אבחון מוקדם ^{לספירה5,6}.

בשנת 2016, צאי ואח ‘ מצא כי הבהוב אור לא פולשני (40 הרץ) הפחית את רמות _Aβ1-40 ו _Aβ1-42 בקליפת המוח החזותית של עכברים לפני ^הפקדה7. לאחרונה, הם דיווחו עוד כי גירוי טון שמיעתי (40 הרץ) שיפור זיהוי וזיכרון מרחבי, ירידה ברמות חלבון עמילואיד בהיפוקמפוס וקליפת המוח השמיעתית (AC) של עכברי 5XFAD, וירידה בריכוזי pTau במודל טאופתיה P301S8. תוצאות אלה מצביעות על כך שטכניקות לא פולשניות יכולות להשפיע על חילוף החומרים של Aβ ו- tau.

ככלי לא פולשני, גירוי מגנטי גולגולתי (TMS) יכול לעורר חשמלית רקמה עצבית, כולל חוט השדרה, עצבים היקפיים וקליפת ^המוח9. יתר על כן, זה יכול לשנות את ההתרגשות של קליפת המוח באתר מגורה ובקשרים פונקציונליים. לכן, TMS שימש לטיפול בהפרעות ניווניות ובדיקות פרוגנוסטיות ואבחון. הצורה הנפוצה ביותר של התערבות קלינית ב- TMS, rTMS, יכולה לגרום להפעלת קליפת המוח, לשנות את ההתרגשות של קליפת המוח, ולווסת את התפקוד הקוגניטיבי / מוטורי.

דווח כי 20 Hz rTMS היה אפקט נוירו-הגנתי במבחנה נגד גורמי לחץ חמצוני, כולל גלוטמט ו Aβ ושיפר את הכדאיות הכוללת של תאי HT22 היפוקמפוס חד שבטי ^{בעכברים10}. לאחר גירוי rTMS של 1 הרץ, האנזים β 1, APP-cleaving 1, APP, ורסיסי מסוף C שלו בהיפוקמפוס הופחתו במידה ניכרת. ראוי לציין, הליקוי של potentiation לטווח ארוך, למידה מרחבית, וזיכרון בהיפוקמפוס CA1 היה הפוך ^11,12. Bai ואח ‘ חקר את ההשפעה של rTMS על תפקוד תנודת גמא הנגרמת על ידי Aβ במהלך בדיקת זיכרון עבודה. הם הגיעו למסקנה כי rTMS יכול להפוך תפקוד לקוי הנגרמת על ידי Aβ, וכתוצאה מכך יתרונות פוטנציאליים עבור זיכרון ^עבודה13. עם זאת, ישנם דיווחים מעטים על ההשפעות של rTMS על חילוף החומרים טאו ואת השינויים הדינמיים Aβ ו tau ב CSF לפני ואחרי rTMS. פרוטוקול זה מתאר את ההליך לבדיקת ההשפעות של rTMS בתדרים שונים (תדירות נמוכה, 1 הרץ; תדרים גבוהים,20 הרץ, ו 40 הרץ) על רמות Aβ ו tau ב CSF קוף רזוס.

Protocol

כל הניסויים בוצעו תחת ההנחיה לטיפול ושימוש בחיות מעבדה, שגובשה על ידי משרד המדע והטכנולוגיה של הרפובליקה העממית של סין, כמו גם את עקרונות הצהרת באזל. האישור ניתן על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים של בית החולים הסיני המערבי של אוניברסיטת סצ’ואן (צ’נגדו, סין). איור 1 מציג את עיצוב…

Representative Results

התוצאות הראו כי rTMS יכול להשפיע על רמות Aβ ו tau ב CSF קוף רזוס. רמות הסמן הביולוגי CSF השתנו עם הזמן לאחר גירוי rTMS בתדרים שונים (1 הרץ, 20 הרץ ו- 40 הרץ). Aβ42 ו Aβ42/Aβ40כפי שניתן לראות באיור 4A, לאחר ?…

Discussion

_Aβ1-42, סמן ביולוגי מבוסס היטב של AD, הוא סמן ביולוגי מרכזי CSF הקשורים חילוף החומרים Aβ ו היווצרות פלאק עמילואיד במוח, היה בשימוש נרחב בניסויים קליניים ^{במרפאה26}. מחקרים אחרונים הראו כי יחס CSF _Aβ42/_Aβ40 הוא סמן ביולוגי אבחוני טוב יותר של AD מאשר _Aβ42 לבד כי זה אינדיק?…

Materials

Anesthesia Puncture Kit for Single Use	Weigao, Shandong, China
CCY-I magnetic field stimulator	YIRUIDE MEDICAL, Wuhan, China
GraphPad Prism version 7.0	GraphPad Software, Inc., San Diego, CA, USA
Human Amyloid Beta and Tau Magnetic Bead Panel	EMD Millipore Corporation, Billerica, MA 01821 USA		liquid chip detection
MILLIPLEX Analyst 5.1	EMD Millipore Corporation, Billerica, MA 01821 USA
Monkey Chair HH-E-1	Brainsight, Cambridge, MA 02140 USA
Zoletil 50	Virbac, France		zolazepam–tiletamine