Brug af en bipolær elektrode til at skabe en temporal lobe epilepsi musemodel ved elektrisk tænding af amygdala
Summary
Amygdala spiller en central rolle i temporal lobe epilepsi, som stammer fra og formerer sig fra denne struktur. Denne artikel giver en detaljeret beskrivelse af fremstillingen af dybe hjerneelektroder med både registrerende og stimulerende funktioner. Det introducerer en model af medial temporal lobe epilepsi, der stammer fra amygdala.
Abstract
Amygdala er en af de mest almindelige årsager til anfald, og amygdala musemodellen er afgørende for illustrationen af epilepsi. Imidlertid har få undersøgelser beskrevet den eksperimentelle protokol i detaljer. Dette papir illustrerer hele processen med amygdala elektrisk antænding epilepsi modelfremstilling, med introduktionen af en metode til bipolær elektrode fabrikation. Denne elektrode kan både stimulere og registrere, hvilket reducerer hjerneskade forårsaget af implantering af separate elektroder til stimulering og optagelse. Til langsigtede elektroencefalogram (EEG) optagelsesformål blev glideringe brugt til at eliminere rekordafbrydelsen forårsaget af kabelsammenfiltring og fald af.
Efter periodisk stimulering (60 Hz, 1 s hvert 15. minut) af den basolaterale amygdala (AP: 1,67 mm, L: 2,7 mm, V: 4,9 mm) i 19,83 ± 5,742 gange blev der observeret fuld tænding hos seks mus (defineret som induktion af tre kontinuerlige grad V-episoder klassificeret efter Racines skala). Et intrakranielt EEG blev registreret gennem hele antændingsprocessen, og en epileptisk udledning i amygdalaen, der varede 20-70 s, blev observeret efter antænding. Derfor er dette en robust protokol til modellering af epilepsi, der stammer fra amygdala, og metoden er egnet til at afsløre amygdalas rolle i temporal lobe epilepsi. Denne forskning bidrager til fremtidige undersøgelser af mekanismerne i mesial temporal lobe epilepsi og nye antiepileptogene lægemidler.
Introduction
Temporal lobe epilepsi (TLE) er den mest udbredte type epilepsi og har en høj risiko for omdannelse til lægemiddelresistent epilepsi. Kirurgi, såsom selektiv amygdalohippocampektomi, er en effektiv behandling for TLE, og sygdommens epileptogenese og ictogenese undersøges stadig 1,2. Patogenese af TLE har vist sig at forekomme ikke kun i hippocampus, men også i vid udstrækning i amygdala 3,4. For eksempel er både amygdala sklerose og amygdala udvidelsen ofte blevet rapporteret som oprindelsen til TLE anfald 5,6. Betydningen af amygdala kan ikke undervurderes; En amygdala-model er afgørende for studiet af epileptogenese, og der er et presserende behov for en klar illustration af denne model.
Flere tilgange er blevet foreslået for at fremkalde anfald i dyremodeller. Tidligere blev konvulsive lægemidler injiceret intraperitonealt i et tidligt stadium7. Selvom denne metode var praktisk, var placeringen af epileptiske foci usikker. Med udviklingen af stereotaktisk teknologi og et detaljeret dyrehjerneatlas blev intrakraniel lægemiddelinjektion anvendt til at løse problemet med lokalisering8. Imidlertid resulterede manglende intervention for alvorlige anfald i det akutte stadium i en høj dødelighed, og kroniske spontane anfald blev ledsaget af problemet med ustabil interictal og anfaldsfrekvens 9,10. Endelig blev den elektriske tændingsmetode udviklet; Denne metode stimulerer periodisk specifikke hjerneområder flere gange, hvilket gør det muligt at fremkalde anfald med bestemt kontrol af både placering og begyndelsestid11.
En fordel ved denne metode er, at den intrakranielle implantation af elektroder er minimalt invasiv12. Desuden kan sværhedsgraden af anfaldet kontrolleres ved ophør af stimuli, hvilket reducerer dødeligheden forårsaget af anfaldene. Disse ændringer løste manglerne i de tidligere tilgange. Især kan denne model tilstrækkeligt efterligne humane anfald og er især velegnet til undersøgelse af status epilepticus (SE) på grund af dens evne til hurtigt at inducere SE13. Det kan også bruges til screening af antiepileptiske lægemidler14 og i undersøgelser af epilepsimekanismen. Endelig er det velkendt, at amygdala er tæt forbundet med hukommelsesmodulering, belønningsbehandling og følelser15. Forstyrrelser i disse mentale funktioner forekommer ofte hos epileptiske patienter, og derfor kan amygdala epilepsimodellen være et bedre valg til at studere følelsesmæssige problemer i epilepsi16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Epilepsi er en gruppe af sygdomme med flere manifestationer og forskellige årsager18; Det skal bemærkes, at ingen enkelt model kan bruges til alle typer epilepsi, og forskere skal vælge en passende model til deres specifikke undersøgelse. Denne undersøgelse introducerer en af de mest tilgængelige metoder til elektrodefremstilling. Forskellige dele af denne metode kan justeres for at tilpasse sig forskellige eksperimentelle forhold.
Denne metode anvender elektroder…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forskningen blev støttet af National Natural Science Foundation of China (nr. 82030037, 81871009) og Beijing Municipal Health Commission (11000022T000000444685). Vi takker TopEdit (www.topeditsci.com) for dets sproglige bistand under udarbejdelsen af dette manuskript.
Materials
| Alexa Fluor 488-conjugated Donkey anti-Rabbit IgG | invitrogen | A-21206 | |
| c-Fos antibody | ab222699 | ||
| Cranial drill | SANS | SA302 | |
| dental cement | NISSIN | ||
| EEG recording and stimulation equipment | Neuracle Technology (Changzhou) Co., Ltd | NSHHFS-210803 | |
| lead-free tin wire | BAKON | ||
| Pin header/Female header | XIANMISI | spacing of 1.27 mm | |
| Silver wire | A-M systems | 786000 | |
| Slip ring | Senring Electronics Co.,Ltd | SNM008-04 | |
| Tungsten wire | A-M systems | 796000 | |
| ultrafine multi-stand wire | Shenzhen Chengxing wire and cable | UL10064-FEP | |
| welding equipment | BAKON | BK881 |
Referências
- Kurita, T., Sakurai, K., Takeda, Y., Horinouchi, T., Kusumi, I. Very long-term outcome of non-surgically treated patients with temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis: A retrospective study. PLoS One. 11 (7), 0159464 (2016).
- Choy, M., Duffy, B. A., Lee, J. H. Optogenetic study of networks in epilepsy. Journal of Neuroscience Research. 95 (12), 2325-2335 (2017).
- Aroniadou-Anderjaska, V., Fritsch, B., Qashu, F., Braga, M. F. Pathology and pathophysiology of the amygdala in epileptogenesis and epilepsy. Epilepsy Research. 78 (2-3), 102-116 (2008).
- Smith, P. D., McLean, K. J., Murphy, M. A., Turnley, A. M., Cook, M. J. Seizures, not hippocampal neuronal death, provoke neurogenesis in a mouse rapid electrical amygdala kindling model of seizures. Neurociência. 136 (2), 405-415 (2005).
- Reyes, A., et al. Amygdala enlargement: Temporal lobe epilepsy subtype or nonspecific finding. Epilepsy Research. 132, 34-40 (2017).
- Fan, Z., et al. Diagnosis and surgical treatment of non-lesional temporal lobe epilepsy with unilateral amygdala enlargement. Neurological Sciences. 42 (6), 2353-2361 (2021).
- Dhir, A. Pentylenetetrazol (PTZ) kindling model of epilepsy. Current Protocols in Neuroscience. , 37 (2012).
- Van Erum, J., Van Dam, D., De Deyn, P. P. PTZ-induced seizures in mice require a revised Racine scale. Epilepsy & Behavior. 95, 51-55 (2019).
- Carriero, G., et al. A guinea pig model of mesial temporal lobe epilepsy following nonconvulsive status epilepticus induced by unilateral intrahippocampal injection of kainic acid. Epilepsia. 53 (11), 1917-1927 (2012).
- Levesque, M., Avoli, M. The kainic acid model of temporal lobe epilepsy. Neuroscience Biobehavioral Reviews. 37, 2887-2899 (2013).
- Fujita, A., Ota, M., Kato, K. Urinary volatile metabolites of amygdala-kindled mice reveal novel biomarkers associated with temporal lobe epilepsy. Scientific Reports. 9 (1), 10586 (2019).
- Li, J. J., et al. The spatiotemporal dynamics of phase synchronization during epileptogenesis in amygdala-kindling mice. PLoS One. 11 (4), 0153897 (2016).
- Wang, Y., Wei, P., Yan, F., Luo, Y., Zhao, G. Animal models of epilepsy: A phenotype-oriented review. Aging and Disease. 13 (1), 215-231 (2022).
- Fallah, M. S., Dlugosz, L., Scott, B. W., Thompson, M. D., Burnham, W. M. Antiseizure effects of the cannabinoids in the amygdala-kindling model. Epilepsia. 62 (9), 2274-2282 (2021).
- Chipika, R. H., et al. Amygdala pathology in amyotrophic lateral sclerosis and primary lateral sclerosis. Journal of the Neurological Sciences. 417, 117039 (2020).
- Kuchukhidze, G., et al. Emotional recognition in patients with mesial temporal epilepsy associated with enlarged amygdala. Frontiers in Neurology. 12, 803787 (2021).
- Soper, C., Wicker, E., Kulick, C. V., N’Gouemo, P., Forcelli, P. A. Optogenetic activation of superior colliculus neurons suppresses seizures originating in diverse brain networks. Neurobiology of Disease. 87, 102-115 (2016).
- Devinsky, O., et al. Epilepsy. Nature Reviews Disease Primers. 4, 18024 (2018).
- Zhang, Z., et al. Interaction between thalamus and hippocampus in termination of amygdala-kindled seizures in mice. Computational and Mathematical Methods in Medicine. 2016, 9580724 (2016).
- Ghotbedin, Z., Janahmadi, M., Mirnajafi-Zadeh, J., Behzadi, G., Semnanian, S. Electrical low frequency stimulation of the kindling site preserves the electrophysiological properties of the rat hippocampal CA1 pyramidal neurons from the destructive effects of amygdala kindling: the basis for a possible promising epilepsy therapy. Brain Stimulation. 6 (4), 515-523 (2013).
- Hristova, K., et al. Medial septal GABAergic neurons reduce seizure duration upon optogenetic closed-loop stimulation. Brain. 144 (5), 1576-1589 (2021).
