Pilocarpine Model van temporale kwab epilepsie en EEG toezicht Radiotelemetry systeem met muizen
Summary
Dit manuscript wordt een methode van het inducerende status epilepticus door systemische pilocarpine injectie en de bewaking van spontane recidiverende aanvallen in levende dieren met behulp van een draadloze telemetrie video en electroencephalogram systeem beschreven. Dit protocol kan worden gebruikt voor het bestuderen van de pathofysiologische mechanismen van chronische epilepsie, epileptogenese en acute aanvallen.
Abstract
Temporale kwab epilepsie (TLE) is een gemeenschappelijk neurologische stoornis in de volwassenheid. Voor translationeel onderzoek naar chronische epilepsie, is pilocarpine-geïnduceerde status epilepticus (SE) vaak geselecteerd om te recapituleren van spontane recidiverende aanvallen (SRS). Hier presenteren we een protocol van SE inductie door intraperitoneaal (i.p.) injectie van pilocarpine en monitoring van chronische terugkerende aanvallen in levende dieren met behulp van een draadloze telemetrie video en electroencephalogram (EEG) systeem. We toonden opmerkelijke gedragsveranderingen die aandacht nodig na pilocarpine injectie en hun correlatie met hippocampal neuronale verlies op 7 dagen en 6 weken na pilocarpine hebben. Ook beschrijven we de experimentele procedures elektrode innesteling voor video en EEG opname en analyse van de frequentie en de duur van de chronische recidiverende aanvallen. Tot slot bespreken we de mogelijke redenen waarom de verwachte resultaten niet worden bereikt in elk geval. Dit biedt een basisoverzicht van het modelleren van chronische epilepsie in muizen en richtlijnen voor het oplossen van problemen. Wij geloven dat dit protocol kan dienen als referentie voor het geschikte modellen van chronische epilepsie en epileptogenese.
Introduction
TLE is één van de meest voorkomende verworven epilepsies1. Mensen met epilepsie ervaren terugkerende aanvallen als gevolg van abnormale neuronale activiteiten in de hersenen2,3. Gezien het feit dat TLE vaak hardnekkig is, is het van cruciaal belang om te begrijpen van de fundamentele mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van epilepsie.
Dierlijke modellen die de belangrijkste kenmerken van menselijke TLE kunnen recapituleren bieden betere waardering van TLE pathofysiologie, waardoor wij gemakkelijk controleren en manipuleren van de kritische factoren in epileptogenese. Onder hen is de chemoconvulsants-geïnduceerde SE gebruikte4,5. In tegenstelling tot andere epilepsie-modellen, zoals elektrische stimulatie waaruit blijkt van geen hippocampal sclerose en robuuste SRS6,7,8, kan de systemische injectie van chemoconvulsants na te bootsen klinische pathogenese van menselijke TLE, dat wil zeggen, eerste hersenletsel, een latente periode en een chronische epileptisch etappe manifesting SRS5,–9,10. Daarom is deze techniek kan worden gebruikt in verschillende studies uit te leggen de mechanismen van acute schade aan de hersenen, epileptogenese of inbeslagneming onderdrukking. Bovendien zijn histopathologische veranderingen geïnduceerd door chemoconvulsants vergelijkbaar met die in de menselijke TLE, die een extra reden voor gebruik van TLE knaagdier modellen10,11,12. Met name hebben structurele schade waarbij de hippocampus consequent weergegeven in beide kainic zuur – en pilocarpine-geïnduceerde SE modellen. Echter kan in vergelijking met kainic zuur injectie, het pilocarpine model produceren meer robuuste SRS in muizen, die aanzienlijke voordelen aanbieden kunnen voor het bestuderen van chronische epilepsie bij het overwegen van de brede beschikbaarheid van transgene muis lijnen5, 13 , 14 , 15. Bovendien, inbeslagneming progressie na pilocarpine injectie is over het algemeen sneller dan in het kainic zuur model, extra bewijze voor doeltreffend gebruik van een pilocarpine model van epilepsie.
Wij tonen hier, een methode van inducerend SE door het i.p. injectie van pilocarpine en door het uitvoeren van video- en EEG-monitoring bij chronische epilepsie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit werk beschrijft de experimentele procedures voor de SE inductie en de evaluatie van chronische vangsten.
Verschillende factoren kunnen van invloed zijn op de succesvolle SE inductie. Nauwkeurige gedrags toezicht volgens de schaal van Racine is cruciaal voor de ontwikkeling van de SRS. Hoofd knikken, voorpoot clonus, fokken, en vallen zijn de gedragsmatige kenmerken van acute aanvallen ontwikkelen tot SE fase4,16. Zodra de eerste mo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de National Research Foundation van Korea (NRF) subsidie gefinancierd door de Koreaanse overheid (NRF-2014R1A1A3049456) en een subsidie van de Korea Health Technology R & D Project via de Korea gezondheid industrie Development Institute (KHIDI), gefinancierd door het ministerie van gezondheid & welzijn, Republiek Korea (HI15C2854).
Materials
| C57BL/6 | Envigo | C57BL/6NHsd | |
| Scopolamine methyl nitrate | Sigma | S2250 | Make 10X stock |
| Terbutaline hemisulfate salt | Sigma | T2528 | Make 10X stock |
| Pilocarpine hydrochloride | Sigma | P6503 | |
| Intensive care unit | Daejong instrument industry Co., Ltd. | 28~30℃ | |
| Ketamine hydrochloride | Yuhan corporation | ||
| Xylazine hydrochloride | Bayer Korea | ||
| Diazepam | SAMJIN | ||
| Castor oil (Kolliphor EL) | Sigma | C5135 | Polyoxyl 35 hydrogenated castor oil |
| Saline | Daihan pharm. Co. | ||
| 5% Dextrose | Daihan pharm. Co. | ||
| Iodine solution (Povidin) | Firson | ||
| vet ointment (Terramycin) | Pfizer | ||
| Blue Nylon | AILEE | NB617 | |
| Mupirocin (Bearoban) | Daewoong Pharmaceutical Co., Ltd | ||
| Ketoprofen | Samchundang Pharm. Co., Ltd | 5 mg/kg | |
| Gentamicin | Huons, Ltd. | 5 mg/kg | |
| 1 mL syringe | Sung shim medial Co., Ltd. | ||
| 26 guage needle | Sung shim medial Co., Ltd. | 26 G * 13 mm (1/2") | |
| 30 guage needle | Sung shim medial Co., Ltd. | 30 G * 13 mm (1/2") | |
| Razor blade | Dorco | ||
| Drill | Saeshin precision Co., Ltd. | 207A, 35K (speed) | |
| Telemetry video/EEG system | Data sciences International. Inc. | Version 5.20-SP6 | |
| Implantable transmitter | Data sciences International. Inc. | ETA-F10 | |
| Screw | Sungho Steel | M1.4, 2 mm length stainless steel | |
| Vertex dental material | Dentimex | ||
| Acetone | Duksan pure chemicals Co., Ltd. | CAS 67-64-1 | |
| Paraformaldehyde (PFA) | millipore | 1.04005.1000 | 4 % |
| Sucrose | Sigma | S9378 | 30 % solution in 0.01 M PBS |
| Cresyl violet acetate | Sigma | C5042 | |
| Ethanol | EMD Millipore Co. | UN1170 | |
| xylene | Duksan pure chemicals Co., Ltd. | UN1307 | |
| Acetic acid glacial | Junsei chemical | 31010-0350 | |
| FSC33 Clear | Leica biosystems | OCT compound for tissue freezing | |
| DPX Mounting for histology | Sigma | 6522 | |
| Forceps | Fine science tools | 11002-12 | |
| Scissors | Solco biomedical | 02-2445 | |
| Stereotaxic frame | David Kopf Instruments | E51070012 |
References
- Chang, B. S., Lowenstein, D. H. Epilepsy. N Engl J Med. 349 (13), 1257-1266 (2003).
- Scharfman, H. E. The neurobiology of epilepsy. Curr Neurol Neurosci Rep. 7 (4), 348-354 (2007).
- Rakhade, S. N., Jensen, F. E. Epileptogenesis in the immature brain: emerging mechanisms. Nat Rev Neurol. 5 (7), 380-391 (2009).
- Cavalheiro, E. A. The pilocarpine model of epilepsy. Ital J Neurol Sci. 16 (1-2), 33-37 (1995).
- Curia, G., Longo, D., Biagini, G., Jones, R. S., Avoli, M. The pilocarpine model of temporal lobe epilepsy. J Neurosci Methods. 172 (2), 143-157 (2008).
- Morimoto, K., Fahnestock, M., Racine, R. J. Kindling and status epilepticus models of epilepsy: rewiring the brain. Prog Neurobiol. 73 (1), 1-60 (2004).
- Levesque, M., Avoli, M. The kainic acid model of temporal lobe epilepsy. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 37 (10), 2887-2899 (2013).
- Sharma, A. K., et al. Mesial temporal lobe epilepsy: pathogenesis, induced rodent models and lesions. Toxicol Pathol. 35 (7), 984-999 (2007).
- Hellier, J. L., Dudek, F. E. Chemoconvulsant model of chronic spontaneous seizures. Curr Protoc Neurosci. 9, 19 (2005).
- Pitkanen, A., Lukasiuk, K. Molecular and cellular basis of epileptogenesis in symptomatic epilepsy. Epilepsy Behav. 14, 16-25 (2009).
- Mathern, G. W., Adelson, P. D., Cahan, L. D., Leite, J. P. Hippocampal neuron damage in human epilepsy: Meyer’s hypothesis revisited. Prog Brain Res. 135, 237-251 (2002).
- Turski, W. A., et al. Limbic seizures produced by pilocarpine in rats: behavioural, electroencephalographic and neuropathological study. Behav Brain Res. 9 (3), 315-335 (1983).
- Brulet, R., Zhu, J., Aktar, M., Hsieh, J., Cho, K. O. Mice with conditional NeuroD1 knockout display reduced aberrant hippocampal neurogenesis but no change in epileptic seizures. Exp Neurol. 293, 190-198 (2017).
- Cho, K. O., et al. Aberrant hippocampal neurogenesis contributes to epilepsy and associated cognitive decline. Nat Commun. 6, 6606 (2015).
- Cavalheiro, E. A., Santos, N. F., Priel, M. R. The pilocarpine model of epilepsy in mice. Epilepsia. 37 (10), 1015-1019 (1996).
- Racine, R. J. Modification of seizure activity by electrical stimulation. II. Motor seizure. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 32 (3), 281-294 (1972).
- Hester, M. S., Danzer, S. C. Accumulation of abnormal adult-generated hippocampal granule cells predicts seizure frequency and severity. J Neurosci. 33 (21), 8926-8936 (2013).
- Shibley, H., Smith, B. N. Pilocarpine-induced status epilepticus results in mossy fiber sprouting and spontaneous seizures in C57BL/6 and CD-1 mice. Epilepsy Research. 49 (2), 109-120 (2002).
- Borges, K., et al. Neuronal and glial pathological changes during epileptogenesis in the mouse pilocarpine model. Exp Neurol. 182 (1), 21-34 (2003).
- Pavlova, M. K., Shea, S. A., Bromfield, E. B. Day/night patterns of focal seizures. Epilepsy Behav. 5 (1), 44-49 (2004).
