Generación De Modelos Experimentales Agudos Y Crónicos De La Expresión De Tic Motor En Ratas
Summary
Presentamos protocolos para la generación de modelos experimentales agudos y crónicos de expresión de tics en ratas que se comportan libremente. Los modelos se basan en la implantación de cánula estriada y posterior aplicación del antagonista GABAA. El modelo agudo utiliza inyecciones transitorias, mientras que el modelo crónico utiliza infusiones prolongadas a través de una bomba mini-osmótica implantada subcutánea.
Abstract
Los tics motores son movimientos repentinos, rápidos y recurrentes que son los síntomas clave del síndrome de Tourette y otros trastornos tic. La patofisiología de la generación tic se asocia a la inhibición anormal de los ganglios básicos, particularmente de su estructura primaria de la entrada, el striatum. En modelos animales de roedores y primates no humanos, la aplicación local de antagonistas de GABAA, como la bicucullina y la picrotoxina, en las partes motoras del cuerpo estriado induce la desinhibición local, lo que resulta en la expresión de tics motores.
Aquí, presentamos modelos agudos y crónicos de tics motores en ratas. En el modelo agudo, las microinyecciones de bicucullina a través de una cánula implantada en el estriado dorsal provocan la expresión de tics que duran períodos de tiempo cortos de hasta una hora. El modelo crónico es una alternativa que permite la extensión de la expresión tic a períodos de varios días o incluso semanas, utilizando la infusión continua de bicuculline vía una bomba mini-osmótica subcutánea.
Los modelos permiten el estudio de los mecanismos conductuales y neuronales de la generación de tics a lo largo de la vía cortico-basal de los ganglios. Los modelos apoyan la implantación de dispositivos adicionales de registro y estimulación además de las cánulas de inyección, lo que permite una amplia variedad de usos, como la estimulación eléctrica y óptica y las grabaciones electrofisiológicas. Cada método tiene diferentes ventajas y deficiencias: el modelo agudo permite la comparación de las propiedades cinemáticas del movimiento y los cambios electrofisiológicos correspondientes antes, durante y después de la expresión de tics y los efectos de los moduladores a corto plazo sobre la expresión de tics. Este modelo agudo es simple de establecer; sin embargo, se limita a un corto período de tiempo. El modelo crónico, aunque más complejo, hace factible el estudio de la dinámica tic y los efectos conductuales sobre la expresión tic durante períodos prolongados. Por lo tanto, el tipo de consulta empírica impulsa la elección entre estos dos modelos complementarios de expresión de tics.
Introduction
Tics es el síntoma que define del síndrome de Tourette (TS) y de otros desordenes tic. Los tics se describen como movimientos repentinos, rápidos y recurrentes (tics motores) o vocalizaciones (tics vocales)1. La expresión de tic típicamente fluctúa en sus propiedades temporales (frecuencia)2 y espaciales (intensidad, ubicación corporal)3 en múltiples escalas de tiempo (horas, días, meses y años). Estos cambios se ven afectados por diferentes factores, tales como las características ambientales4,5,los estados de comportamiento6,7,y la supresión voluntaria y temporal8.
Aunque el mecanismo neuronal que rige los tics motores aún no se entiende completamente, un número cada vez mayor de estudios teóricos y experimentales han proporcionado nuevas evidencias en cuanto a su naturaleza9. Actualmente, la fisiopatología de la generación de tics se cree que involucra el bucle cortico-basal de los ganglios (CBG), y específicamente se asocia con la inhibición anormal del cuerpo estriado, el núcleo primario de entrada de los gangliosbasales 10,11,12. Estudios previos en roedores y primates han demostrado que el estriado puede ser desinhibido por la aplicación local de diferentes antagonistas de GABAA, tales como bicucullina y picrotoxina13,14,15,16,17,18. Esta intervención farmacológica conduce a la expresión transitoria de tic motor en el lado contralateral de la inyección, estableciendo así un modelo agudo robusto de trastornos tic con validez de cara y constructo. El modelo agudo es fácil de inducir y permite estudiar los efectos de la modulación a corto plazo, como la estimulación eléctrica y óptica concurrente con grabaciones electrofisiológicas y cinemáticas antes, durante y después de la expresión de tics. Sin embargo, el modelo agudo se limita al corto período de tiempo después de la inyección. De acuerdo con el modelo agudo, propusimos recientemente un modelo crónico de la generación tic en ratas que utilice una infusión prolongada, de la fijo-tarifa de bicuculline al striatum vía una bomba mini-osmótica subcutánea-implantada19. Este modelo extiende el período de expresión de tics a varios días/semanas. La liberación constante de bicucullina durante un largo período de tiempo permite el examen de los efectos de una variedad de factores como los tratamientos farmacológicos y los estados de comportamiento en la expresión de tics.
Aquí, presentamos protocolos para generar los modelos agudos y crónicos de expresión de tics en ratas. En función de la pregunta específica de investigación, los protocolos permiten el ajuste fino de los parámetros incluyendo la implantación unilateral versus bilateral, el sitio de los tics (según la organización somatotópica del estriado)18 y el ángulo del implante-cánula (dependiendo de la ubicación de los dispositivos implantados adicionales). El método utilizado en el modelo crónico se basa parcialmente en productos comerciales pero con ajustes críticos para ajustarse al modelo tic. En este artículo se detallan los ajustes necesarios para personalizar estos modelos de tics.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este manuscrito, detallamos los protocolos de los modelos agudos y crónicos para la inducción tic en una rata libremente de comportamiento. Estos protocolos describen la preparación de todos los componentes, la cirugía y el proceso experimental que se puede adaptar para la personalización para satisfacer las necesidades específicas de investigación. El principio primario que subyace a estos modelos es la aplicación local directa de la bicucullina a las áreas motoras del estriado, que se sabe que juega un pape…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio fue apoyado en parte por una subvención de la Israel Science Foundation (ISF) (297/18). Los autores agradecen a M. Bronfeld por establecer el modelo de roedor agudo y a M. Israelashvili por sus comentarios.
Materials
| Anchor screws | Micro Fasteners | SMPPS0002 | #0 x 1/8 – Pan Head Sheet Metal Screws |
| Bicuculline methiodide | Sigma Aldrich | 14343 | |
| Cyanoacrylate (CA) accelerator | Zap | PT29 | |
| Cyanoacrylate (CA) glue | BSI | IC-2000 | This glue was found to be stronger than others |
| Dental cement | Coltene | H00322 | Hygenic Perm Repair Material Reline Resin Self Cure |
| Glue gel | Loctite | Ultra Gel Control | |
| Hemostat | WPI | 501242 | Any hemostat sized approximately 14 cm would be sufficient |
| Hypo-tube, extra-thin wall 25G | Component supply company | HTX-25X | |
| Hypo-tube, regular wall 22G | Component supply company | HTX-22R | |
| Hypo-tube, regular wall 30G | Component supply company | HTX-30R | |
| Infusion pump machine | New Era Pump Systems | NE-1000 | |
| Mini-osmotic pump | ALZET | 2001 | 1.0µl per hour, 7 days |
| PE compatible adhesive | CEYS | Special difficult plastics (suitable for PE) | |
| PE-10 Catheter Tubing | ALZET | PE-10 | ID = 0.28mm, OD = 0.61mm |
| Precision glass microsyringe, 10µl | Hamilton | 80065 | 1701 RNR 10µl syr (22s/51/3) |
| Tissue adhesive | 3M | 1469Sb | Vetbond |
| Tubing-adapter | CMA | 3409500 | |
| Tygon micro bore tubing, 0.02 inch ID * 0.06 OD | Component supply company | TND80-020 | |
| Wire 0.005-inch | Component supply company | GWX-0050 | |
| Wire 0.013-inch | Component supply company | GWX-0130 |
References
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