Motor End Plates boyunca İntramüsküler Enjeksiyonlar: Doğrudan Motor Nöronlar içine Servis Tarayıcıları Bir Minimal İnvaziv Yaklaşım
Summary
The efficacy of intramuscular uptake and retrograde transport of molecules to corresponding motor neurons depends on the location of the injection sites with respect to the motor end plates (MEPs). Here, we describe how to locate MEPs on skeletal muscles to optimise retrograde transport of tracers into motor neurons.
Abstract
Omurilik motor nöron bütünlüğünü etkileyen hastalıklar en zayıflatıcı nörolojik durumlar arasında yer almaktadır. Son on yıl içinde, bu nöromüsküler bozuklukların çeşitli hayvan modellerinin geliştirilmesi geciktirmek veya bu şartların ilerlemesini tersine çevirmeyi amaçlayan farklı tedavi senaryolar bilimsel topluluk sağlamıştır. Nöronların retrograd makine yararlanarak, bu yaklaşımlardan birisi omurilik motor nöronlarını karşılık gelen mekik terapötik genlerin amacıyla iskelet kasları hedef olmuştur. Bir kez umut verici olmasına rağmen, bu tür gen verici bir yaklaşım başarılı bugüne kadar elde etmek göstermiştir kalıt motor nöronların alt optimal sayısı engel olmuştur. Motor uç plakaları (MEP) motor nöronların α omuriliğe doğrudan sinaptik temas halindedir iskelet kas üzerinde son derece uzman bölgelerdir. Bu bağlamda, dikkat etmek önemlidir, şimdiye kadar, çabalar retrograd içinMotor nöron içine transfer genlerinin hedeflenen kaslarında MEP bölgenin konumu referans olmadan yapılmıştır. Burada basit bir protokol 1) iskelet kaslarında yüzeyinde milletvekillerinin tam yerini ortaya çıkarmak için ve 2), motor nöronların içine intramüsküler teslimat ve retrograd izleyiciler sonraki optimum retrograd taşıma yönlendirmek için bu bilgileri kullanarak açıklar. Biz Avrupa Parlamentosu üyelerinin hedefleme üzerinden omurilik motor nöronlar terapötik genlerin retrograd taşıma araştıran içine ileri çalışmalar bu izleme deneylerin sonuçlarını yararlanmak istiyoruz.
Introduction
Böyle motor nöron hastalığı gibi nörolojik koşullar kaynaklanan ve spinal- istemli hareket yanı sıra Duchenne müsküler atrofi kontrolünün kaybı, etkilenen bireylerin günlük yaşamda yüksek ve uzun ömürlü bir etkiye sahip bir zayıflatıcı bir durumdur. Son on yılda, durdurmak ya da en azından bu nöromusküler hastalıkların zararlı etkilerini geciktirmek amacıyla araştırma çabalarının dünyadaki birçok klinisyen ve bilim adamı için bir öncelik olmuştur. Bu bağlamda, bu nöromüsküler hastalığı taklit hayvan modellerinin son nesil bu koşullar 1-13 gelişimi ve ilerlemesini altında yatan fizyolojik mekanizmaları temel anlayışlar elde vesile olmuştur. Bu nöromüsküler hastalığın tedavisi omurilik doğrudan erişim gerektirir ve omurilik enjeksiyonlar 14,15 ile elde edilebilir. Gen terapisinde son gelişmeler de üst ve çizgili kaslar hedef aldılar veomurilik 1,9-13 ventral boynuz içinde yer almaktadır karşılık gelen α motor nöronlar servis terapötik genlere alt ekstremite. Ancak, bu kez umut verici bir strateji bu nörolojik durumların sonuçlarını iyileştirmek için başarısız oldu. Bu kötü sonuçların olabileceği sonucuna adil olsa da, en azından kısmen, bu koruyucu genlerin düşük etkinliğine bağlı olduğu, kimse bu gen aktarım yöntemleri, düşük etkinliğini gözardı edilemez.
Motor uç plakaları (MEP) motor nöronların α kaynaklanan büyük periferik motorlu liflerin akson terminalleri girintilendirildiği iskelet myofibres uzman bölgeleridir. Birlikte, periferik sinir lifi uçları ve Parlamento üyeleri, yani nöromüsküler kavşak, sinaptik darbeleri nörotransmiterin ileriye salınımı, asetilkolin tarafından tetiklenen bölgesini oluşturur. Önemlisi, periferik sinir lifleri ve milletvekillerinin arasındaki ilişki iki Direc olduğunuarası, farklı motorlar yanı sıra uzak nörondan doğru moleküllerin ve organellerin taşınmasından sorumlu olmasına rağmen 16-18 somata. Bu anatomik düşüncelerin ışığında, AP üyeleri ilgili motor nöronlara teslimat ve genetik malzeme daha sonra geriye doğru taşınması için tercih edilen hedefler olarak görünmektedir. Bu bağlamda, bu motor nöron iletimi başarısı büyük ölçüde viral vektörler ve kasın AP üyeleri 19-20 intramüsküler enjeksiyon arasındaki mesafeye bağlı olması şaşırtıcı değildir. Ancak şaşırtıcı bir şekilde, laboratuar sıçan ve fare myofibres ilgili MEP bölgelerinin kesin konumu, seçim iki tür kas hastalıkları modellemek için, yakın zamana kadar mevcut değildi.
Biz sıçan ve fare 21-22 çeşitli ön ayakları kaslar için MEP bölgenin kapsamlı haritalar üretmişlerdir. Daha yakın zamanlarda, biz MEP r organizasyonu detaylarını göstermiştirFare hindlimb 23 çeşitli kaslar için egion ve şu anda sıçan hindlimb milletvekilleri özelliklerini analiz ediyoruz. Bizim ellerde, bu kasların bütün MEP bölgelerine yönelik retrograd izleyiciler kas içine enjeksiyonlar önceden bildirilen daha omurilik segmentleri kapsayan vardır daha etiketli motor nöronlar doğurdu. Burada dış yüzeyinde yanı sıra hindlimb derinliği boyunca Avrupa Parlamentosu üyelerinin yerini ortaya koymak ve fare ve sıçan hem de kasları ön ayakları son birkaç yıldır geliştirilmiştir protokol mevcut.
Protocol
Representative Results
Discussion
İntramüsküler hedefleme ve nöromüsküler durumun deneysel tedavi için gelen α motor nöronlar terapötik transgenlerin sonraki retrograd transferi, yeni bir strateji değildir. Örneğin, bu dağıtım yöntemi SOD1 fareler ve sıçanlar 1,9-12 ALS ilerlemesi farklı aşamalarında olarak SMA 13 olan farelerde kas dejenerasyonu geciktirmek için kullanılmaktadır. Umut verici iken, bu gen terapisi senaryoları etkinliği sınırlı kalmıştır. Bu bağlamda, belkemiği ipliği motor nöron…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma RM Ulusal Sağlık ve Tıbbi Araştırmalar Merkezi (NHMRC) projesi hibe ile desteklenmiştir
Materials
| Fluoro-Gold | Fluorochrome, LLC | Nil | Diluted to 5% |
| Drummond PCR Micropipets 1-10µl | Drummond Scientific | 5-000-1001-X10 | accompanied with plungers |
| Acetylthiocholine Iodide | Sigma Life Science | A5751-25G | |
| Copper(II) Sulfate Anhydrous | Sigma-Aldrich | 61230-500G-F | |
| Tissue-Tek O.C.T Compound | Sakura Finetek | 25608-930 | |
| Glycine | Ajax Finechem | 1083-500G | |
| Dextran, Tetramethylrhodamine and biotin | Life Technologies | D-3312 | Diliuted in distilled water |
| Isothesia | Provet | ISOF00 | 1000mg/g Isoflurane inhalation vapour |
| Autoclip 9mm Wound Clips | Texas Scientific Instruments, LLC | 205016 | |
| Lethabarb Enthanasia Injection | Virbac (Australia) Pty Ltd. | LETHA450 | |
| Formaldehyde Solution | Ajax Finechem | A809-2.5L PL | |
| SuperFrost Plus glass slides | Menzel-Glaser | J1800AMNZ | |
| Ammonium Sulphide | Sigma-Aldrich | A1952 | Diluted to 10% |
| Marcain Spinal 0.5% (Bupivacaine hydrochloride) | Astrazenca | Diluted to 0.25% |
References
- Kaspar, B. K. Retrograde Viral Delivery of IGF-1 Prolongs Survival in a Mouse ALS Model. Science. 301 (5634), (2003).
- Ishiyama, T., Okada, R., Nishibe, H., Mitsumoto, H., Nakayama, C. Riluzole slows the progression of neuromuscular dysfunction in the wobbler mouse motor neuron disease. Brain Res. 1019 (1-2), 226-236 (2004).
- Turner, B. J., Parkinson, N. J., Davies, K. E., Talbot, K. Survival motor neuron deficiency enhances progression in an amyotrophic lateral sclerosis mouse model. Neurobiol Dis. 34 (3), 511-517 (2009).
- Wegorzewska, I., Bell, S., Cairns, N. J., Miller, T. M., Baloh, R. H. TDP-43 mutant transgenic mice develop features of ALS and frontotemporal lobar degeneration. P Natl Acad Sci USA. 106 (44), 18809-18814 (2009).
- Kimura, E., Li, S., Gregorevic, P., Fall, B. M., Chamberlain, J. S. Dystrophin delivery to muscles of mdx mice using lentiviral vectors leads to myogenic progenitor targeting and stable gene expression. Mol Ther. 18 (1), 206-213 (2009).
- Van Den Bosch, L. Genetic rodent models of amyotrophic lateral sclerosis. J Biomed Biotechnol. 2011 (6), 348765–11 (2011).
- Pratt, S. J. P., Shah, S. B., Ward, C. W., Inacio, M. P., Stains, J. P., Lovering, R. M. Effects of in vivo injury on the neuromuscular junction in healthy and dystrophic muscles. J Physiol. 591 (Pt 2), 559-570 (2013).
- Garrett, C. A., et al. DYNC1H1 mutation alters transport kinetics and ERK1/2-cFos signalling in a mouse model of distal spinal muscular atrophy). Brain. 137 (Pt 7), 1883-1893 (2014).
- Bordet, T., et al. Protective effects of cardiotrophin-1 adenoviral gene transfer on neuromuscular degeneration in transgenic ALS mice). Hum Mol Gen. 10 (18), 1925-1933 (2001).
- Acsadi, G., et al. Increased survival and function of SOD1 mice after glial cell-derived neurotrophic factor gene therapy. Hum Gene Ther. 13 (9), 1047-1059 (2002).
- Azzouz, M., et al. VEGF delivery with retrogradely transported lentivector prolongs survival in a mouse ALS model. Nature. 429 (6990), 413-417 (2004).
- Suzuki, M., et al. Direct muscle delivery of GDNF with human mesenchymal stem cells improves motor neuron survival and function in a rat model of familial ALS. Mol Ther. 16 (12), 2002-2010 (2008).
- Benkhelifa-Ziyyat, S., et al. Intramuscular scAAV9-SMN Injection Mediates Widespread Gene Delivery to the Spinal Cord and Decreases Disease Severity in SMA Mice. Mol Ther. 21 (2), 282-290 (2013).
- Azzouz, M., Hottinger, A., Paterna, J. C., Zurn, A. D., Aebischer, P., Büeler, H. Increased motoneuron survival and improved neuromuscular function in transgenic ALS mice after intraspinal injection of an adeno-associated virus encoding Bcl-2. Hum Mol Gen. 9 (5), (2000).
- Lepore, A. C., Haenggeli, C., et al. Intraparenchymal spinal cord delivery of adeno-associated virus IGF-1 is protective in the SOD1G93A model of ALS. Brain Res. 1185, 256-265 (2007).
- Schnapp, B. J., Reese, T. S. Dynein is the motor for retrograde axonal transport of organelles. Proc Natl Acad Sci USA. 86 (5), 1548-1552 (1989).
- Vale, R. D. The Molecular Motor Toolbox for Intracellular Transport. Cell. 112 (4), 467-480 (2003).
- Schiavo, G., Fainzilber, M. Cell biology: Alternative energy for neuronal motors. Nature. 495 (7440), 178-180 (2013).
- Gracies, J. -. M., Lugassy, M., Weisz, D. J., Vecchio, M., Flanagan, S., Simpson, D. M. Botulinum Toxin Dilution and Endplate Targeting in Spasticity. A Double-Blind Controlled Study. Arch Phys Med Rehabil. 90 (1), 9-16 (2009).
- Van Campenhout, A., Molenaers, G. Localization of the motor endplate zone in human skeletal muscles of the lower limb: anatomical guidelines for injection with botulinum toxin. Dev Med Child Neurol. 53 (2), 108-119 (2011).
- Tosolini, A. P., Morris, R. Spatial characterization of the motor neuron columns supplying the rat forelimb. 신경과학. 200, 19-30 (2012).
- Tosolini, A. P., Mohan, R., Morris, R. Targeting the full length of the motor end plate regions in the mouse forelimb increases the uptake of fluoro-gold into corresponding spinal cord motor neurons. Front Neurol. 4, 58 (2013).
- Mohan, R., Tosolini, A. P., Morris, R. Targeting the motor end plates in the mouse hindlimb gives access to a greater number of spinal cord motor neurons: an approach to maximize retrograde transport. 신경과학. 274, 318-330 (2014).
- Baumgartner, B. J., Shine, H. D. Neuroprotection of spinal motoneurons following targeted transduction with an adenoviral vector carrying the gene for glial cell line-derived neurotrophic factor. Exp Neurol. 153 (1), 102-112 (1998).
- Gransee, H. M., Zhan, W. -. Z., Sieck, G. C., Mantilla, C. B. Targeted delivery of TrkB receptor to phrenic motoneurons enhances functional recovery of rhythmic phrenic activity after cervical spinal hemisection. PLoS ONE. 8 (5), e64755 (2013).
