後根潜在的記録によりマウスにおける脊髄シナプス前抑制を測定する<em>インビボ</em
Summary
GABA作動性シナプス前抑制は、モータと脊髄ネットワークでの感覚信号の統合のための重要な脊髄の強力な阻害のメカニズムです。基礎となる一次求心性の脱分極は、後根電位（DRP）の記録により測定することができる。ここでは、マウスにおけるDRP のインビボ記録する方法を実証する。
Abstract
シナプス前抑制は、脊髄の中で最も強力な阻害メカニズムの1つです。基本的な生理学的なメカニズムは、GABA作動性AXO-軸索シナプス（一次求心性脱分極）が介在する一次求心性線維の脱分極である。一次求心性脱分極の強度は、後根（後根電位、DRP）で体積を行っ電位を記録することによって測定することができる。シナプス前抑制の病理学的変化は、特定の疼痛症状の異常な中央演算処理において、モータ過剰興奮のいくつかの疾患において重要である。ここでは、マウスにおいてインビボで DRPを記録する方法を記載している。麻酔した動物および吸引電極を用いて記録手順における脊髄後根の調製について説明する。この方法は、GABA作動性、DRPを測定し、それによって生きているマウスでは脊髄シナプス前抑制を推定することができます。トランスジェニックマウスモデルとの組み合わせで、DRP記録月SE疾患関連脊椎の病態生理学を研究するための強力なツールとしてRVEは、 インビボ記録は、 例えば、同時記録又は脊柱上のネットワークおよび末梢神経の刺激によるDRPの誘導の操作の可能性をex vivoで単離された脊髄調製物と比較していくつかの利点を有する。
Introduction
シナプス前抑制は、脊髄の中で最も強力な阻害メカニズムの1つです。これは、シナプス後膜電位および運動ニューロン1-3の興奮性を変更することなく、monosynaptically興奮運動ニューロンにおける興奮性シナプス後電位（EPSPS）を阻害する。感覚シナプス前繊維にGABA作動性AXO-軸索シナプスによって誘導された一次求心性脱分極（PAD）は、基本的なメカニズム4-7（もFigure1aを参照）である。これらのシナプスは、GABA Aと GABA B受容体（GABA A R及びGABA B R） を含んでいる。 GABA A Rの活性は、ローカルイオン分布にPADを誘発クロライドコンダクタンスの増加をもたらす。この脱分極をブロック軸索終末に活動電位の伝播と減少したのCa 2 +流入と伝達物質放出の減少をもたらす彼らの強さを軽減します。 GABA B受容体の活性化はないなしトンPADに寄与せず、+流入は、それによってシナプス前抑制を増強するCa 2 +の減 少をもたらす。 GABA A Rの活性化が短期阻害に関与しているように見える一方で、GABA B Rは、長期8-10変調に関与している。 PADとシナプス前抑制の大部分を占めるGABAに加えて、他の送信機システムはまた調節する可能性があり、この機構11,12に寄与する。
シナプス前抑制における病理学的変化は、欠陥のあるGABA作動性伝達17によって媒介運動過剰興奮性と末梢性炎症および神経障害性疼痛13,14、ならびに異常な中枢性疼痛処理15、脊髄損傷16、およびCNS疾患、例えば 、いくつかの疾患状態において重要であると思わ18。従って、シナプス前抑制を推定するin vivoでの脊髄レベルに関する実験病理学的状態を調査する価値がある</em>。 PADは、脊髄におけるシナプス前抑制の直接的な尺度を提供するボリューム行わ電位を生じさせる。これらの電位は、後根電位（DRP）と呼ばれ、隣接する背側根7の刺激後に脊髄後根から測定することができる。
DRPの最初の測定値は、猫やカエル19で報告されており、集中的に、1970年代初頭3,4,20,21にエクルズ、シュミット、そして他の人が猫で研究した。ネコおよびラット22 23 DRP のインビボ記録は、広く使用されてきたが、マウスでの測定は、ほぼ独占的にex vivoで単離された脊髄調製物15,24に行われている。ここでは、完全な生物体におけるシナプス前抑制の直接測定を可能に生体内で麻酔したマウスでは、DRPを記録する方法を説明している。
Protocol
Representative Results
Discussion
in vivoでの神経活動やシナプス電位の細胞外および細胞内電気生理学的記録は、CNS神経機能と病態生理を調査中の最新技術である。脊髄統合は、運動機能などの四肢の動きやマルチモーダル感覚知覚するために重要である。シナプス前抑制は、感覚入力への適切な対応を確保すること、この計算プロセスにおける1重要なメカニズムである。のIa求心性線維上のGABA作動性シナプス?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々は、この方法の確立の際に有用な議論のためのマンフレッドHECKMANNに感謝します。さらに、我々はビデオを生成するサポートのための技術支援やフランク·シューベルトのためクラウディアソマーに感謝します。 01EO1002とイエナ大学病院の臨床研究のための学際センター（IZKF）：仕事は、連邦教育研究省（BMBF）、ドイツ、FKZによってサポートされていました。
Materials
| Glass tubing (inner diameter 1.16 mm) | Science Products (Hofheim, Germany) | GB200F-10 | Other glass tubing might also be suitable |
| Superfusion solution (sterile, 0,9% NaCl) | Braun Melsungen AG | 3570350 | |
| (Melsungen, Germany) | |||
| Rompun 2% (Xylazine) | Bayer Animal Health GmbH (Leverkusen, Germany) | ||
| Ketamin 10% | Medistar GmbH (Ascheberg, Germany) | KETAMIN 10% | |
| 30G micro needle/ Sterican | Braun Melsungen AG | 4656300 | |
| (Melsungen, Geramny) | |||
| Salts for aCSF | Sigma-Aldrich | Diverse | |
| S88 Dual Output Square Pulse | Grass Technologies (Warwick, USA) | S88X | |
| Stimulator | |||
| SIU5 RF Transformer Isolation Unit | Grass Technologies (Warwick, USA) | SIU-V | |
| InstruTECH LIH 8+8 | HEKA (Lambrecht, Deutschland) | LIH 8+8 + Patchmaster software | |
| Data acquisition | |||
| Universal amplifier | npi (Tamm, Deutschland) | ELC-03X | |
| Micropipette puller | Sutter Instruments (Novato, USA) | P-1000 | |
| Dissecting microscope | Olympus (Tokyo, Japan) | ||
| Micromanipulator | Sutter Instruments (Novato, USA) | MPC-200/MPC-325 | Mechanical micromanipulators also possible |
| Homeothermic Blanket System | Stoelting (Wood Dale, USA) | 50300V | |
| Intra-/extracellular recording electrode holder | Harvard Apparatus (Holliston, USA) | 641227 |
Referências
- Eccles, J. C., Eccles, R. M., Magni, F. Central inhibitory action attributable to presynaptic depolarization produced by muscle afferent volleys. J. Physiol. 159, 147-166 (1961).
- Levy, R. A. The role of gaba in primary afferent depolarization. Prog. Neurobiol. 9, 211-267 (1977).
- Eccles, J. C., Magni, F., Willis, W. D. Depolarization of central terminals of Group I afferent fibres from muscle. J. Physiol. 160, 62-93 (1962).
- Eccles, J. C., Schmidt, R., Willis, W. D. Pharmacological Studies on Presynaptic Inhibition. J. Physiol. 168, 500-530 (1963).
- Maxwell, D. J., Bannatyne, B. A. Ultrastructure of muscle spindle afferent terminations in lamina VI of the cat spinal cord. Brain Res. 288, 297-301 (1983).
- Barber, R. P., Vaughn, J. E., Saito, K., McLaughlin, B. J., Roberts, E. GABAergic terminals are presynaptic to primary afferent terminals in the substantia gelatinosa of the rat spinal cord. Brain Res. 141, 35-55 (1978).
- Wall, P. D., Lidierth, M. Five sources of a dorsal root potential: their interactions and origins in the superficial dorsal horn. J. Neurophysiol. 78, 860-871 (1997).
- Rudomin, P. In search of lost presynaptic inhibition. Exp. Brain Res. 196, 139-151 (2009).
- Rudomin, P., Schmidt, R. F. Presynaptic inhibition in the vertebrate spinal cord revisited. Exp. Brain Res. 129, 1-37 (1999).
- Kullmann, D. M., et al. Presynaptic, extrasynaptic and axonal GABAA receptors in the CNS: where and why?. Prog. Biophys. Mol. Biol. 87, 33-46 (2005).
- Hochman, S., Shreckengost, J., Kimura, H., Quevedo, J. Presynaptic inhibition of primary afferents by depolarization: observations supporting nontraditional mechanisms. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1198, 140-152 (2010).
- Thompson, S. W., Wall, P. D. The effect of GABA and 5-HT receptor antagonists on rat dorsal root potentials. Neurosci. Lett. 217, 153-156 (1996).
- Enriquez-Denton, M., Manjarrez, E., Rudomin, P. Persistence of PAD and presynaptic inhibition of muscle spindle afferents after peripheral nerve crush. Brain Res. 1027, 179-187 (2004).
- Wall, P. D., Devor, M. The effect of peripheral nerve injury on dorsal root potentials and on transmission of afferent signals into the spinal cord. Brain Res. 209, 95-111 (1981).
- Witschi, R., et al. Presynaptic α2-GABAA Receptors in Primary Afferent Depolarization and Spinal Pain Control. J. Neurosci. 31, 8134-8142 (2011).
- Calancie, B., et al. Evidence that alterations in presynaptic inhibition contribute to segmental hypo- and hyperexcitability after spinal cord injury in. 89, 177-186 (1993).
- Geis, C., et al. Stiff person syndrome-associated autoantibodies to amphiphysin mediate reduced GABAergic inhibition. Brain. 133, 3166-3180 (2010).
- Geis, C., et al. Human IgG directed against amphiphysin induces anxiety behavior in a rat model after intrathecal passive transfer. J. Neural Transm. 119 (8), 981-985 (2012).
- Barron, D. H., Matthews, B. H. The interpretation of potential changes in the spinal cord. J. Physiol. 92, 276-321 (1938).
- Schmidt, R. F., Trautwein, W., Zimmermann, M. Dorsal root potentials evoked by natural stimulation of cutaneous afferents. Nature. 212, 522-523 (1966).
- Eccles, J. C., Schmidt, R. F., Willis, W. D. Presynaptic inhibition of the spinal monosynaptic reflex pathway. J. Physiol. 161, 282-297 (1962).
- Manjarrez, E., Rojas-Piloni, J. G., Jimenez, I., Rudomin, P. Modulation of synaptic transmission from segmental afferents by spontaneous activity of dorsal horn spinal neurones in the cat. J. Physiol. 529 Pt 2, 445-460 (2000).
- Geis, C., et al. Human Stiff-Person Syndrome IgG Induces Anxious Behavior in Rats. PLoS One. 6, e16775 (2011).
- Martinez-Gomez, J., Lopez-Garcia, J. A. Electrophysiological and pharmacological characterisation of ascending anterolateral axons in the in vitro mouse spinal cord. J. Neurosci. Methods. 146, 84-90 (2005).
