Summary

दोहराव फैलाना दर्दनाक मस्तिष्क चोट के एक माउस मॉडल में पोस्ट दर्दनाक मिर्गी उत्प्रेरण

Published: February 10, 2020
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Summary

यह व्यवस्थित प्रोटोकॉल दोहराव हल्के दर्दनाक मस्तिष्क की चोट के बाद पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी के एक नए पशु मॉडल का वर्णन करता है। पहले भाग एक संशोधित वजन ड्रॉप मॉडल का उपयोग कर दर्दनाक मस्तिष्क चोट प्रेरण के लिए कदम विवरण । दूसरा भाग एकल और बहु-चैनल इलेक्ट्रोएन्सेफेलोग्राफिक डेटा अधिग्रहण प्रणालियों के लिए सर्जिकल दृष्टिकोण पर निर्देश प्रदान करता है।

Abstract

दर्दनाक मस्तिष्क की चोट (टीबीआई) अधिग्रहीत मिर्गी का एक प्रमुख कारण है। टीबीआई के परिणामस्वरूप फोकल या डिस्टर्ब ब्रेन इंजरी हो सकती है। फोकल इंजरी प्रत्यक्ष यांत्रिक बलों का परिणाम है, कभी-कभी कपाल के माध्यम से प्रवेश करना, मस्तिष्क के ऊतकों में प्रत्यक्ष घाव पैदा करना। ये कॉन्टेशन, लेसनेस और नकसीर वाले क्षेत्रों के रूप में ब्रेन इमेजिंग के दौरान दिखाई देते हैं। फोकल घाव न्यूरोनल मौत और ग्लियल निशान गठन को प्रेरित करते हैं और टीबीआई को उठाने वाले सभी लोगों के 20%−25% में मौजूद होते हैं। हालांकि, टीबीआई के अधिकांश मामलों में, चोट त्वरण-मंदी बलों और बाद के ऊतकों के बाल काटने के कारण होती है, जिसके परिणामस्वरूप नॉनफोकल, डिफ्यूज क्षति होती है। टीबीआई रोगियों की एक उपजनसंख्या महीनों या वर्षों की विलंबता अवधि के बाद पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी (पीटीई) विकसित होती रहती है। वर्तमान में, यह भविष्यवाणी करना असंभव है कि कौन से रोगी पीटीई विकसित करेंगे, और पीटीई रोगियों में दौरे नियंत्रण के लिए चुनौतीपूर्ण हैं, आगे अनुसंधान की आवश्यकता है। हाल ही में जब तक, क्षेत्र केवल दो पशु/मान्य सहज पोस्ट दर्दनाक बरामदगी के साथ कृंतक मॉडल तक ही सीमित था, दोनों प्रांतस्था में बड़े पैमाने पर ऊतक हानि के साथ बड़े फोकल घावों के साथ पेश और कई बार उपकॉर्टिकल संरचनाओं । इन दृष्टिकोणों के विपरीत, यह निर्धारित किया गया था कि संशोधित वजन ड्रॉप मॉडल का उपयोग करके प्रेरित टीबीआई को फैलाना सहज आक्षेप और गैर-आक्षेप बरामदगी के विकास को शुरू करने के लिए पर्याप्त है, यहां तक कि फोकल घावों या ऊतक हानि के अभाव में भी। अधिग्रहीत पोस्ट दर्दनाक मिर्गी के साथ मानव रोगियों के समान, इस मॉडल को जब्ती शुरुआत से पहले चोट के बाद एक विलंबता अवधि के साथ प्रस्तुत करता है । इस प्रोटोकॉल में, समुदाय को पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी का एक नया मॉडल प्रदान किया जाएगा, जिसमें कई महीनों के दौरान लगातार दीर्घकालिक वीडियो-इलेक्ट्रोएंसेफेलोग्राफिक पशु निगरानी के बाद फैलाना गैर-घाव टीबीआई को कैसे प्रेरित किया जाए। यह प्रोटोकॉल पशु हैंडलिंग, वजन ड्रॉप प्रक्रिया, दो अधिग्रहण प्रणालियों के लिए इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट, और सर्जरी, पश्चात निगरानी और डेटा अधिग्रहण के प्रत्येक चरण के दौरान सामना की जाने वाली लगातार चुनौतियों का विस्तार करेगा।

Introduction

हर साल टीबीआई दुनिया भर में अनुमानित 60 मिलियन लोगों को प्रभावित करता है। प्रभावित व्यक्तियों को मिर्गी के विकास का उच्च खतरा होता है, जो प्रारंभिक चोट के वर्षों बाद प्रकट हो सकता है। हालांकि गंभीर टीबीआई मिर्गी के उच्च जोखिम से जुड़े होते हैं, लेकिन हल्के टीबीआई भी मिर्गी1,2,3,4के विकास की एक व्यक्ति की संभावना को बढ़ाता है। सभी टीबीआई को फोकल, डिफ्यूज या दोनों के संयोजन के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। मस्तिष्क की चोट को फैलाना, कई में मौजूद नहीं तो सभी TBIs, त्वरण-मंदी और घूर्णन बलों के कारण एक दूसरे के खिलाफ विभिन्न घनत्व बाल काटना के मस्तिष्क ऊतकों का परिणाम है । परिभाषा के अनुसार, फैलाना चोट केवल हल्के/निर्णायक गैर मर्मज्ञ मस्तिष्क की चोट में अलगाव में होता है, जिसमें कोई मस्तिष्क घावों की गणना टोमोग्राफी स्कैन5पर दिखाई दे रहे हैं ।

वर्तमान में उन रोगियों के प्रबंधन में दो महत्वपूर्ण समस्याएं हैं, जिनके पास दर्दनाक मिर्गी (पीटीई) के बाद विकसित होने का खतरा है, या हैं। पहला यह है कि एक बार पीटीई प्रकट हो जाने के बाद, दौरे उपलब्ध मिर्गी रोधी दवाओं (एईडी)6के लिए प्रतिरोधी होते हैं। दूसरे, एईडी एपिपिप्टोजेनेसिस को रोकने में समान रूप से अप्रभावी हैं, और कोई प्रभावी वैकल्पिक चिकित्सीय दृष्टिकोण नहीं हैं। इस घाटे को दूर करने और उपचार के लिए बेहतर चिकित्सीय लक्ष्य ों और उम्मीदवारों को खोजने के लिए, पीटीई6की जड़ में नए सेलुलर और आणविक तंत्र का पता लगाना आवश्यक होगा।

पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी की प्रमुख विशेषताओं में से एक प्रारंभिक दर्दनाक घटना और सहज, अकारण, आवर्ती दौरे की शुरुआत के बीच अव्यक्त अवधि है। इस लौकिक खिड़की के भीतर होने वाली घटनाएं शोधकर्ताओं के लिए एक प्राकृतिक ध्यान केंद्रित हैं, क्योंकि इस बार विंडो पीटीई के उपचार और रोकथाम की अनुमति दे सकती है। पशु मॉडल सबसे अधिक इस शोध के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि वे कई अलग लाभ प्रदान करते हैं, जिनमें से कम नहीं है कि मानव रोगियों की निरंतर निगरानी समय के इतने संभावित लंबे समय तक दोनों अव्यावहारिक और महंगी होगी। इसके अतिरिक्त, एपिपिप्टोजेनेसिस की जड़ में सेलुलर और आणविक तंत्र केवल पशु मॉडल में पता लगाया जा सकता है।

सहज पोस्ट-ट्रॉमेटिक दौरे और मिर्गी वाले पशु मॉडलों को उन मॉडलों पर पसंद किया जाता है जहां टीबीआई के बाद कम शारीरिक रूप से प्रासंगिक साधनों द्वारा दौरे को प्रेरित किया जाता है, जैसे कि केमोकोनवल्सेंट या विद्युत उत्तेजना द्वारा तीव्रता से, लंबे समय से, या जलाने से। सहज पोस्ट-ट्रॉमेटिक जब्ती मॉडल परीक्षण कैसे टीबीआई स्वस्थ मस्तिष्क नेटवर्क को संशोधित करता है जिससे एपिपिप्टोजेनेसिस होता है। टीबीआई के बाद अतिरिक्त उत्तेजना का उपयोग करके अध्ययन का आकलन कैसे टीबीआई के संपर्क में आने से जब्ती सीमा कम हो जाती है और दौरे के लिए संवेदनशीलता को प्रभावित करता है। रासायनिक रूप से या विद्युत उत्तेजना के साथ प्रेरित दौरे वाले पशु मॉडलों के फायदे एईडी के लिए अपवर्तकता के विशिष्ट तंत्र और मौजूदा और उपन्यास एईडीएस की प्रभावकारिता का परीक्षण कर रहे हैं। फिर भी, मनुष्यों के लिए इन आंकड़ों की प्रासंगिकता और अनुवाद की डिग्री निम्नलिखित के कारण अस्पष्ट7 हो सकती है: 1) जब्ती तंत्र अकेले टीबीआई द्वारा प्रेरित लोगों से अलग हो सकता है; 2) इन मॉडलों के सभी सहज दौरे के लिए नेतृत्व नहीं7; 3) आक्षेप एजेंट द्वारा ही बनाए गए घावों, इसके वितरण के लिए आवश्यक कैनुला के साथ, या गहराई संरचनाओं में इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट उत्तेजक द्वारा (जैसे, हिप्पोकैम्पस या amygdala) पहले से ही बढ़ी हुई जब्ती संवेदनशीलता और यहां तक कि हिप्पोकैम्पल epileptiform क्षेत्र क्षमता7पैदा कर सकता है । इसके अलावा, कुछ आक्षेप एजेंट (यानी, कैनिक एसिड) प्रत्यक्ष हिप्पोकैम्पल घावों और काठिन्य का उत्पादन करते हैं, जो टीबीआई को फैलाने के बाद विशिष्ट नहीं है।

हाल ही में जब तक, पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी के केवल दो पशु मॉडल मौजूद थे: नियंत्रित कॉर्टिकल प्रभाव (सीसीआई, फोकल) या द्रव टक्कर की चोट (एफपीआई, फोकल और फैलाना)8। दोनों मॉडलों के परिणामस्वरूप ऊतक हानि, नकसीर और कृंतक8में ग्लियोसिस के साथ बड़े फोकल घाव होते हैं। ये मॉडल बड़े फोकल घावों द्वारा प्रेरित पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी की नकल करते हैं। हाल ही में एक अध्ययन से पता चला है कि बार-बार (3x) फैलाना टीबीआई चूहों में सहज दौरे और मिर्गी के विकास के लिए भी फोकलघावों 9की अनुपस्थिति में पर्याप्त है, पुष्टि सहज आवर्ती दौरे के साथ एक तिहाई कृंतक पीटीई मॉडल जोड़ना। यह नया मॉडल फैलाना टीबीआई द्वारा प्रेरित सेलुलर और आणविक परिवर्तनों की नकल करता है, जो हल्के, निर्णायक टीबीआई के साथ मानव आबादी का बेहतर प्रतिनिधित्व करता है। इस मॉडल में, जब्ती की शुरुआत से पहले तीन सप्ताह या उससे अधिक की अव्यक्त अवधि और देर से, सहज, आवर्ती बरामदगी पोस्ट-ट्रॉमेटिक एपिपिटोजेनेसिस के मूल कारणों की जांच करने की अनुमति देती है, जब्ती शुरुआत के बाद निवारक दृष्टिकोणों और नए चिकित्सीय उम्मीदवारों की प्रभावकारिता का परीक्षण करती है, और पोस्ट-ट्रॉमेटिक एपिप्टोजेनेसिस के बायोमार्कर के विकास की क्षमता होती है क्योंकि लगभग आधे जानवर पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी विकसित करते हैं।

पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी के अध्ययन के लिए पशु मॉडल का चुनाव वैज्ञानिक प्रश्न, मस्तिष्क की चोट के प्रकार की जांच पर निर्भर करता है, और अंतर्निहित सेलुलर और आणविक तंत्र निर्धारित करने के लिए किन उपकरणों का उपयोग किया जाएगा। अंततः, पोस्ट-ट्रॉमेटिक मिर्गी के किसी भी मॉडल को टीबीआई के बाद सहज दौरे के उद्भव और टीबीआई जानवरों के सबसेट में एक प्रारंभिक विलंबता अवधि दोनों को प्रदर्शित करना चाहिए, क्योंकि टीबीआई को उठाने वाले सभी मरीज मिर्गी विकसित करने के लिए नहीं जाते हैं । ऐसा करने के लिए, इस प्रोटोकॉल में एक साथ वीडियो अधिग्रहण के साथ इलेक्ट्रोएंसेफलोग्राफी (ईईजी) का उपयोग किया जाता है। डेटा अधिग्रहण हार्डवेयर और दृष्टिकोण के पीछे तकनीकी पहलुओं को समझना सटीक डेटा व्याख्या के लिए महत्वपूर्ण है। महत्वपूर्ण हार्डवेयर पहलुओं में रिकॉर्डिंग सिस्टम का प्रकार, इलेक्ट्रोड (स्क्रू या वायर लीड) का प्रकार और सामग्री जो वे बने होते हैं, सिंक्रोनाइज्ड वीडियो अधिग्रहण (ईईजी सिस्टम या तीसरे पक्ष के हिस्से के रूप में), और कंप्यूटर सिस्टम के गुण शामिल हैं। अध्ययन लक्ष्य, ईईजी घटनाओं, आगे विश्लेषण विधि और डेटा भंडारण की स्थिरता के आधार पर किसी भी प्रकार की प्रणाली में उचित अधिग्रहण पैरामीटर निर्धारित करना अनिवार्य है। अंत में, इलेक्ट्रोड विन्यास (असेंबल) की विधि पर विचार किया जाना चाहिए, क्योंकि प्रत्येक के फायदे और नुकसान हैं और डेटा व्याख्या को प्रभावित करेंगे।

यह प्रोटोकॉल विवरण कैसे संशोधित Marmarou वजन ड्रॉप मॉडल10,11 का उपयोग करने के लिए चूहों में सहज, अकारण, आवर्ती बरामदगी के परिणामस्वरूप फैलाना चोट प्रेरित करने के लिए, एक एकल और बहु चैनल सतत प्राप्त करने के लिए शल्य चिकित्सा दृष्टिकोण का वर्णन करता है, और सिंक्रोनाइज्ड वीडियो EEG एकाधिकार, द्विध्रुवी, या मिश्रित असेंबल का उपयोग कर ।

Protocol

इस प्रोटोकॉल में वर्णित सभी पशु प्रक्रियाओं को वर्जीनिया टेक की संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति (आईएसीयूसी) के अनुसार और राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थानों ‘ प्रयोगशाला जानवरों की देखभाल और उपयोग के ल?…

Representative Results

यहां उल्लिखित प्रोटोकॉल दोहराव फैलाना टीबीआई(चित्रा 1)के माउस मॉडल का उपयोग करके अलगाव (उदाहरण के लिए, अनुपस्थिति में एक फोकल घाव) में फैलाना चोट को शामिल करने की विधि का वर्णन करता है। <strong class="x…

Discussion

सीसीआई और एफपीआई मॉडल ों के विपरीत फोकल और फैलाना चोट के केंद्र या संयोजन को प्रेरित करते हुए, इस प्रोटोकॉल में वर्णित दोहराव फैलाना टीबीआई का मॉडल फोकल मस्तिष्क की चोट के अभाव में फैलाना चोट को शामिल क…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

इस काम R01 NS105807/NS/NINDS NIH HHS/संयुक्त राज्य अमेरिका और इलाज के एक अनुदान इलाज के आधार पर संयुक्त राज्य अमेरिका सेना चिकित्सा अनुसंधान और Materiel कमान, रक्षा विभाग (DoD) से प्राप्त इलाज द्वारा समर्थित था, मनोवैज्ञानिक स्वास्थ्य और दर्दनाक मस्तिष्क चोट अनुसंधान कार्यक्रम के माध्यम से पुरस्कार नहीं । W81XWH-15-2-0069। पांडुलिपि को प्रूफरीडिंग के लिए इवान ज़ुधोक की बहुत सराहना की जाती है।

Materials

0.10" screw Pinnacle Technology Inc., KS, USA 8209 0.10 inch long stainless steel
0.10" screw Pinnacle Technology Inc., KS, USA 8403 0.10 inch long with pre-soldered wire lead
0.12" screw Pinnacle Technology Inc., KS, USA 8212 0.12 inch long stainless steel
1EEG headmount Invitro1 (subsidiary of Plastics One), VA, USA MS333/8-A/SPC 3 individually Teflon-insulated platinum iridium wire electrodes (twisted or untwisted, 0.005 inch diameter) extending below threaded plastic pedestal
2EEG/1EMG headmount Pinnacle Technology Inc., KS, USA 8201 2EEG/1EMG channels
3% hydrogen peroxide Pharmacy
3EEG headmount Pinnacle Technology Inc., KS, USA 8235-SM-C custom 6-Pin Connector for 3EEG channels
Buprenorphine Par Pharmaceuticals, Cos. Inc., Spring Valley, NY, USA 060969
Buprenorphine Par Pharmaceuticals, Cos. Inc., Spring Valley, NY, USA 060969
C57BL/6 mice Harlan/Envigo Laboratories Inc male, 12-16 weeks old
C57BL/6 mice The Jackson Laboratory male, 12-16 weeks old
Carprofen Zoetis Services LLC, Parsippany, NJ, USA 026357 NOTE: this drug is added during weight drop only if stereotactic electrode implantation will be performed on the same day
Chlorhexidine antiseptic Pharmacy
Dental cement and solvent kit Stoelting Co., USA 51459
Drill Foredom HP4-917
Drill bit Meisinger USA, LLC, USA HM1-005-HP 0.5 mm, Round, 1/4, Steel
Dry sterilizer Cellpoint Scientific, USA Germinator 500
EEG System 1 Biopac Systems, CA, USA
EEG System 2 Pinnacle Technology Inc., KS, USA
Ethanol ≥70% VWR, USA 71001-652 KOPTEC USP, Biotechnology Grade (140 Proof)
Eye ointment Pro Labs Ltd, USA Puralube Vet Ointment Sterile Ocular Lubricant available in general online stores and pharmacies
Fluriso liquid for inhalation anesthesia MWI Veterinary Supply Co., USA 502017
Hair removal product Church & Dwight Co., Inc., USA Nair cream
Isoflurane MWI Veterinary Supply Co., USA 502017
Povidone-iodine surgical solution Purdue Products, USA 004677 Betadine
Rimadyl/Carprofen Zoetis Services LLC, Parsippany, NJ, USA 026357
Solder Harware store
Soldering iron Weller, USA WP35 ST7 tip, 0.8mm
Stainless steel disc Custom made
Sterile cotton swabs
Sterile gauze pads Fisher Scientific, USA 22362178
Sterile poly-lined absorbent towels pads Cardinal Health, USA 3520
Tissue adhesive 3M Animal Care Products, USA 1469SB

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Cite This Article
Shandra, O., Robel, S. Inducing Post-Traumatic Epilepsy in a Mouse Model of Repetitive Diffuse Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (156), e60360, doi:10.3791/60360 (2020).

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