Administration de médicaments par pompe osmotique pour la recherche sur la remyélinisation in vivo sur le système nerveux central

Summary

La démyélinisation a lieu dans de multiples maladies du système nerveux central. Une technique fiable d’administration de médicaments in vivo est nécessaire pour remyéliniser les tests de dépistage de médicaments. Ce protocole décrit une méthode osmotique à base de pompe qui permet l’administration de médicaments à long terme directement dans le parenchyme cérébral et améliore la biodisponibilité du médicament, avec une large application dans la recherche sur la remyélinisation.

Abstract

La démyélinisation a été identifiée non seulement dans la sclérose en plaques (SEP), mais aussi dans d’autres maladies du système nerveux central telles que la maladie d’Alzheimer et l’autisme. Comme les preuves suggèrent que la remyélinisation peut améliorer efficacement les symptômes de la maladie, l’accent est de plus en plus mis sur le développement de médicaments pour promouvoir le processus de régénération de la myéline. Ainsi, une technique d’administration de médicaments sélectionnable par région et fiable est nécessaire pour tester l’efficacité et la spécificité de ces médicaments in vivo. Ce protocole introduit l’implant de pompe osmotique comme nouvelle approche d’administration de médicaments dans le modèle murin de démyélinisation induite par la lysolécithine. La pompe osmotique est un petit dispositif implantable qui peut contourner la barrière hémato-encéphalique (BHE) et administrer des médicaments régulièrement et directement à des zones spécifiques du cerveau de la souris. Il peut également améliorer efficacement la biodisponibilité de médicaments tels que les peptides et les protéines avec une courte demi-vie. Par conséquent, cette méthode est d’une grande valeur pour le domaine de la recherche sur la régénération de la myéline du système nerveux central.

Introduction

La pompe osmotique est un petit dispositif implantable libérant des solutions. Il peut être utilisé pour l’administration systémique lorsqu’il est implanté par voie sous-cutanée ou dans la cavité abdominale. La surface de la pompe osmotique est une membrane semi-perméable et sa face interne est une couche perméable. La pompe osmotique fonctionne en utilisant la différence de pression osmotique entre la couche osmotique et l’environnement tissulaire où la pompe est implantée. L’osmolalité élevée de la couche osmotique fait que l’eau dans le tissu s’écoule dans la couche osmotique à travers la membrane semi-perméable à la surface de la pompe. La couche osmotique dilate et comprime le réservoir flexible à l’intérieur de la pompe, déplaçant ainsi la solution du réservoir flexible à un certain rythme pendant une longue durée¹. La pompe a trois volumes de réservoir différents, 100 μL, 200 μL et 2 mL, avec des débits variant de 0,11 μL / h à 10 μL / h. Selon le type de pompe sélectionné, l’appareil peut fonctionner de 1 jour à 6 semaines². Dans ce protocole, une pompe osmotique de 100 μL avec un taux de transfert de 0,25 μL/h pouvant fonctionner pendant 14 jours est utilisée.

Dans les années 1970, la pompe osmotique avait été utilisée dans la recherche en neurosciences ^3,4. Par exemple, Wei et al. ont adopté l’approche de la pompe osmotique pour injecter des peptides opioïdes dans le ventricule dans une étude sur la toxicomanie³. Après une amélioration continue, la pompe osmotique a maintenant été utilisée dans l’étude de l’administration contrôlée de milliers de médicaments, y compris les peptides, les facteurs de croissance, les médicaments addictifs, les hormones, les stéroïdes, les anticorps, etc. En outre, avec des cathéters spéciaux (kits de perfusion cérébrale) attachés, il peut être utilisé pour une perfusion ciblée à des tissus ou organes spécifiques, y compris la moelle épinière, le cerveau, la rate et le foie ^5,6,7.

Dans l’étude de la remyélinisation, il a été démontré que de nombreux médicaments favorisent la régénération de la myéline in vitro, mais la plupart d’entre eux n’ont pas obtenu d’effets significatifs in vivo, peut-être en raison de l’absence d’une méthode d’administration appropriée. Les méthodes d’administration traditionnelles telles que l’injection intrapéritonéale, l’injection sous-cutanée et l’administration intragastrique ont des limites dans la biodisponibilité des médicaments. En outre, certains médicaments ont une faible perméabilité de la barrière hémato-encéphalique, ce qui compromet leur accès au parenchyme cérébral. Ensemble, ces limitations exigent une nouvelle méthode de livraison efficace. En combinaison avec les kits de perfusion cérébrale, les pompes osmotiques peuvent contourner la barrière hémato-encéphalique et administrer des médicaments directement au corps calleux, ce qui améliore efficacement la biodisponibilité des médicaments, en particulier pour certains médicaments polypeptidiques et protéiques à courte demi-vie. Par conséquent, la pompe osmotique en tant que nouvelle technique d’administration de médicaments est d’une grande valeur pour le domaine de la recherche sur la régénération de la myéline du système nerveux central. L’application de cette technique sera présentée en détail ci-dessous.

Protocol

Toutes les procédures animales ont été menées selon des directives et des protocoles institutionnels approuvés par le comité de bien-être animal et d’éthique de la troisième université médicale militaire. 1. Établissement du modèle murin de démyélinisation induite par la lysolécithine Préparer une solution de lysolécithine à 1 % (également appelée L-α-Lysophosphatidylcholine) avec du PBS stérile. Stériliser les ciseaux, les pinces,…

Representative Results

Pour vérifier l’effet de la pompe osmotique dans la recherche sur la régénération de la myéline, un modèle de démyélinisation induite par la lysolécithine a été créé chez des souris P56, suivi de l’implantation de pompes osmotiques contenant UM206 (1 mg dans une solution saline à 1,5 mL 0,9%), un peptide avec une demi-vie courte et une faible perméabilité à la BHE qui a récemment été signalé pour favoriser la remyélinisation10 . Une solution saline à 0,9 % a été utilis…

Discussion

Ce protocole décrit la pompe osmotique comme une nouvelle technique d’administration de médicaments pour la recherche sur la régénération de la myéline, qui peut administrer des médicaments directement au site de traitement et permettre une administration constante de médicaments pendant une période prolongée, créant une concentration de médicament stable dans le micro-environnement du système nerveux central pendant toute la durée expérimentale. Par rapport à d’autres méthodes d’administration de …

Materials

Anesthesia Air Pump	RWD	R510-29	E05818-006
Brain Infusion kit 3	ALZET	0008851	1-3 mm
Carprofen	Macklin	C830557-1g	5 mg/kg every 24 h
Erythromycin eye ointment	Along technology	YCKJ-RJ-024780	Cover the surface of the eyeballs during anesthesia
Erythromycin ointment	pythonbio	RG180
Gas Evacuation Apparatus	RWD	R546W	E05518-002
L-α-Lysophosphatidylcholine	Sigma	L0906	Dissolve at 1% with sterile PBS
Microliter Syringe	Hamilton	65460-05	Syringe Series:1700, 10 µL, 33 gauge
Micro-smotic pump model 1002	ALZET	0004317	0.25 µL per hour, 14 days
PBS (pH = 7.3)	ORIGENE	ZLI-9061
Pentobarbital sodium	Shanghai Civi	CAS NO: 57-33-0	150-200 mg/kg intraperitoneal injection for euthanasia
Small Animal Anesthesia Machine	RWD	R520IE	E05807-006 M
Stereotaxic Equipment	RWD	E06382
STERI 250 sterilizer	Keller	31101	Rapid sterilization of surgical instruments
Surgical sutures	Shanghai jinhuan	F504	5-0
Syringe needle (1 mL)	Shanghai KDL	6930197811018	26 gauge (0.45 mm x 16 mm)
Testing drug and solvent	Experiment dependent	N/A
ThermoStar Homeothermic Monitoring System	RWD	69026	Maintain body temperature during anesthesia
Vetbond Tissue adhesive	3M	1469SB	Secure the brain infusion cannula , Adhere the skin incision