Usando um eletrodo bipolar para criar um modelo de rato com epilepsia do lobo temporal por acendimento elétrico da amígdala

Summary

A amígdala desempenha um papel fundamental na epilepsia do lobo temporal, que se origina e se propaga a partir dessa estrutura. Este artigo fornece uma descrição detalhada da fabricação de eletrodos cerebrais profundos com funções de gravação e estimulação. Introduz um modelo de epilepsia do lobo temporal medial originária da amígdala.

Abstract

A amígdala é uma das origens mais comuns de convulsões, e o modelo de rato amígdala é essencial para a ilustração da epilepsia. No entanto, poucos estudos descreveram o protocolo experimental em detalhes. Este artigo ilustra todo o processo de fabricação de modelos de epilepsia de acendimento elétrico da amígdala, com a introdução de um método de fabricação de eletrodos bipolares. Este eletrodo pode estimular e gravar, reduzindo a lesão cerebral causada pela implantação de eletrodos separados para estimulação e gravação. Para fins de registro de eletroencefalograma (EEG) de longo prazo, anéis deslizantes foram usados para eliminar a interrupção do registro causada por emaranhados de cabos e queda.

Após estimulação periódica (60 Hz, 1 s a cada 15 min) da amígdala basolateral (AP: 1,67 mm, L: 2,7 mm, V: 4,9 mm) por 19,83 ± 5,742 vezes, o acendimento completo foi observado em seis camundongos (definido como a indução de três episódios contínuos de grau V classificados pela escala de Racine). Um EEG intracraniano foi registrado durante todo o processo de acendimento e uma descarga epiléptica na amígdala com duração de 20-70 s foi observada após o acendido. Portanto, este é um protocolo robusto para modelar a epilepsia originária da amígdala, e o método é adequado para revelar o papel da amígdala na epilepsia do lobo temporal. Esta pesquisa contribui para estudos futuros sobre os mecanismos da epilepsia do lobo temporal mesial e novas drogas antiepileptogênicas.

Introduction

A epilepsia do lobo temporal (ELT) é o tipo mais prevalente de epilepsia e tem um alto risco de conversão em epilepsia resistente a medicamentos. A cirurgia, como a amigdalohipocampectomia seletiva, é um tratamento eficaz para a ELT, e a epileptogênese e a ictogênese da doença ainda estão em investigação ^1,2. Demonstrou-se que a patogênese da ELT ocorre não apenas no hipocampo, mas também extensivamente na amígdala ^3,4. Por exemplo, tanto a esclerose da amígdala quanto o aumento da amígdala têm sido frequentemente relatados como as origens das crises de ELT ^5,6. A importância da amígdala não pode ser subestimada; um modelo de amígdala é essencial para o estudo da epileptogênese, e uma ilustração clara desse modelo é urgentemente necessária.

Várias abordagens têm sido propostas para induzir convulsões em modelos animais. No passado, drogas convulsivas eram injetadas por via intraperitoneal em um estágio inicial⁷. Embora este método fosse conveniente, a localização dos focos epilépticos era incerta. Com o desenvolvimento da tecnologia estereotáxica e um atlas cerebral animal detalhado, a injeção intracraniana de drogas foi aplicada para resolver o problema da localização⁸. No entanto, a falta de intervenção para crises graves durante o estágio agudo resultou em uma alta taxa de mortalidade, e as crises crônicas espontâneas foram acompanhadas pelo problema da frequência interictal e convulsiva instável ^9,10. Finalmente, o método de acendimento elétrico foi desenvolvido; esse método estimula periodicamente regiões específicas do cérebro várias vezes, permitindo que as crises sejam induzidas com controle definitivo tanto da localização quanto do tempo de início¹¹.

Uma vantagem desse método é que o implante intracraniano de eletrodos é minimamente invasivo¹². Além disso, a gravidade da convulsão é controlável pelo término dos estímulos, reduzindo a mortalidade causada pelas convulsões. Estas alterações resolveram as deficiências das abordagens anteriores. Notavelmente, esse modelo pode imitar adequadamente as convulsões humanas e é especialmente adequado para o estudo do estado de mal epiléptico (SE) devido à sua capacidade de induzir a AE rapidamente¹³. Também pode ser usado para triagem de drogas antiepilépticas¹⁴ e em estudos sobre o mecanismo da epilepsia. Por fim, sabe-se que a amígdala está intimamente associada à modulação da memória, ao processamento de recompensas e à emoção¹⁵. Distúrbios dessas funções mentais são frequentemente encontrados em pacientes epilépticos e, portanto, o modelo de epilepsia da amígdala pode ser uma melhor escolha para o estudo de problemas emocionais na epilepsia¹⁶.

Protocol

Este experimento foi aprovado pelo Comitê de Ética em Animais Experimentais do Hospital Xuanwu da Capital Medical University. Todos os ratos foram mantidos no laboratório de animais do Hospital Xuanwu, Capital Medical University. Este protocolo está dividido em quatro partes. As duas primeiras partes introduzem o método de construção do eletrodo e do circuito elétrico usando um anel deslizante para conectar os eletrodos e o equipamento de gravação / estimulação de EEG. A terceira parte descreve o método de o…

Representative Results

O eletrodo e o circuito permitem que o EEG seja registrado e funcione como uma estimulação (Figura 1); essa configuração evita a complexidade de implantar eletrodos de gravação e estimulação separadamente e minimiza os danos ao tecido cerebral. A aplicação de anéis deslizantes permite a conexão de eletrodos com todos os tipos de dispositivos. Realizamos cirurgia de implante de eletrodo em seis camundongos adultos saudáveis machos C57BL/6, e a estimula…

Discussion

A epilepsia é um grupo de doenças com múltiplas manifestações e causas diversas¹⁸; deve-se notar que nenhum modelo único pode ser usado para todos os tipos de epilepsia, e os pesquisadores devem selecionar um modelo apropriado para seu estudo específico. O presente estudo apresenta um dos métodos mais acessíveis de fabricação de eletrodos. Várias partes deste método podem ser ajustadas para se adaptar a diferentes condições experimentais.

Este método uti…

Materials

Alexa Fluor 488-conjugated Donkey anti-Rabbit IgG	invitrogen	A-21206
c-Fos antibody		ab222699
Cranial drill	SANS	SA302
dental cement	NISSIN
EEG recording and stimulation equipment	Neuracle Technology (Changzhou) Co., Ltd	NSHHFS-210803
lead-free tin wire	BAKON
Pin header/Female header	XIANMISI		spacing of 1.27 mm
Silver wire	A-M systems	786000
Slip ring	Senring Electronics Co.,Ltd	SNM008-04
Tungsten wire	A-M systems	796000
ultrafine multi-stand wire	Shenzhen Chengxing wire and cable	UL10064-FEP
welding equipment	BAKON	BK881