משלוח תרופות מבוסס משאבה אוסמוטי למחקר רמיאלינציה In Vivo על מערכת העצבים המרכזית

Summary

Demyelination מתרחשת במחלות מרובות של מערכת העצבים המרכזית. טכניקה אמינה של אספקת תרופות vivo נחוצה לבדיקות רמיאלין של תרופות. פרוטוקול זה מתאר שיטה מבוססת משאבה אוסמוטית המאפשרת אספקת תרופות לטווח ארוך ישירות לתוך parenchyma המוח ומשפר את הזמינות הביולוגית של התרופה, עם יישום רחב במחקר רמיאלינציה.

Abstract

Demyelination זוהה לא רק טרשת נפוצה (טרשת נפוצה), אלא גם מחלות אחרות של מערכת העצבים המרכזית כגון מחלת אלצהיימר ואוטיזם. כמו ראיות עולה כי remyelination יכול ביעילות לשפר את תסמיני המחלה, יש התמקדות גוברת בפיתוח תרופות כדי לקדם את תהליך התחדשות המיאלין. לכן, טכניקת אספקת תרופות הניתנת לבחירה ותוצאה אמינה באזור נדרשת כדי לבדוק את היעילות והספציפיות של תרופות אלה ב vivo. פרוטוקול זה מציג את שתל המשאבה האוסמוטי כגישה חדשה להעברת תרופות במודל העכבר demyelination המושרה lysolecithin. המשאבה האוסמוטית היא מכשיר מושתל קטן שיכול לעקוף את מחסום הדם – מוח (BBB) ולספק תרופות בהתמדה וישירות לאזורים ספציפיים של מוח העכבר. זה יכול גם לשפר ביעילות את הזמינות הביולוגית של תרופות כגון פפטידים וחלבונים עם זמן מחצית חיים קצר. לכן, שיטה זו היא בעלת ערך רב לתחום של מערכת העצבים המרכזית מיאלין התחדשות המחקר.

Introduction

המשאבה האוסמוטית היא מכשיר קטן ומושתל לשחרור פתרונות. זה יכול לשמש למסירה מערכתית כאשר מושתל תת עורית או בחלל הבטן. פני השטח של המשאבה האוסמוטית הם קרום חדיר למחצה, והצד הפנימי שלה הוא שכבה חדירה. המשאבה האוסמוטית פועלת באמצעות הפרש הלחץ האוסמוטי בין השכבה האוסמוטית לסביבת הרקמה שבה המשאבה מושתלת. האוסמולליות הגבוהה של השכבה האוסמוטית גורמת למים ברקמה לזרום לשכבה האוסמוטית דרך הממברנה החדירה למחצה על משטח המשאבה. השכבה האוסמוטית מרחיבה ודוחסת את המאגר הגמיש בתוך המשאבה, ובכך מוציאה את הפתרון מהמאגר הגמיש בקצב מסוים למשך זמן ארוך¹. המשאבה כוללת שלושה נפחי מאגר שונים, 100 μL, 200 μL, ו 2 מ”ל, עם שיעורי המסירה שלהם משתנים מ 0.11 μL / h ל 10 μL / h. בהתאם לסוג המשאבה שנבחר, ההתקן יכול לפעול מיום אחד עד 6 שבועות². בפרוטוקול זה, משאבה אוסמוטית 100 μL עם קצב העברה של 0.25 μL / h שיכול לפעול במשך 14 ימים משמש.

בשנות ה-70, המשאבה האוסמוטית שימשה במחקר מדעי המוח ^3,4. לדוגמה, וויי ואח ‘ אימץ את גישת המשאבה האוסמוטית להזריק פפטידים אופיואידים לחדר במחקר של התמכרות לסמים³. לאחר שיפור מתמשך, המשאבה האוסמוטית שימשה כעת במחקר של משלוח מבוקר של אלפי תרופות, כולל פפטידים, גורמי גדילה, תרופות ממכרות, הורמונים, סטרואידים, נוגדנים, וכן הלאה. בנוסף, עם צנתרים מיוחדים (ערכות עירוי המוח) מחוברים, זה יכול לשמש עירוי ממוקד לרקמות או איברים ספציפיים, כולל חוט השדרה, המוח, הטחול, הכבד ^5,6,7.

במחקר של רמיאלינציה, תרופות רבות הוכחו לקדם התחדשות מיאלין במבחנה, אבל רובם לא השיגו השפעות משמעותיות vivo, אולי בשל היעדר שיטת ניהול מתאימה. שיטות ניהול מסורתיות כגון הזרקה תוך-פריטונית, הזרקה תת עורית, וניהול תוך-גסטרי יש מגבלות הזמינות הביולוגית של התרופות. בנוסף, כמה תרופות יש חדירות מחסום דם – מוח לקוי, אשר מערער את הגישה שלהם parenchyma המוח. יחד, מגבלות אלה דורשות שיטת אספקה יעילה חדשנית. בשילוב עם ערכות עירוי המוח, משאבות אוסמוטיות יכולות לעקוף את מחסום הדם – מוח ולספק תרופות ישירות לקורפוס קאלוזום, אשר משפר ביעילות את הזמינות הביולוגית של תרופות, במיוחד עבור כמה תרופות פוליפפטיד וחלבון עם מחצית חיים קצרה. לכן, המשאבה האוסמוטית כטכניקת אספקת תרופות חדשה היא בעלת ערך רב לתחום של מערכת העצבים המרכזית מיאלין התחדשות המחקר. היישום של טכניקה זו יוצג בפירוט להלן.

Protocol

כל ההליכים בבעלי החיים נערכו תחת הנחיות ופרוטוקולים מוסדיים שאושרו על ידי ועדת הרווחה והאתיקה של בעלי החיים של האוניברסיטה הצבאית השלישית לרפואה. 1. הקמת מודל העכבר demyelination המושרה על ידי ליזולציתין הכן 1% lysolecithin (נקרא גם L-α-Lysophosphatidylcholine) פתרון עם PBS סטרילי. <li…

Representative Results

כדי לאמת את ההשפעה של המשאבה האוסמוטית במחקר התחדשות המיאלין, מודל demyelination המושרה lysolecithin נוצר בעכברים P56, ואחריו השתלה של משאבות אוסמוטיות המכילות UM206 (1 מ”ג ב 1.5 מ”ל 0.9% מלוחים), פפטיד עם מחצית חיים קצרה וחדירות BBB עניים שדווח לאחרונה כדי לקדם רמיאלינציה10 . 0.9% תמיסת מלח שימשה כבקרה….

Discussion

פרוטוקול זה מתאר את המשאבה האוסמוטית כטכניקת אספקת תרופות חדשנית למחקר התחדשות מיאלין, אשר יכול לספק תרופות ישירות לאתר הטיפול ולאפשר אספקת תרופות עקבית לתקופה ממושכת, יצירת ריכוז תרופות יציב בסביבה מיקרו של מערכת העצבים המרכזית בכל משך הניסוי. בהשוואה לשיטות אחרות להעברת תרופות, המשאבה…

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