Ett ultraljud verktyg för nerv överledning blockera i diabetiker råtta modeller
Summary
Detta arbete presenteras metodiken att tillämpa hög intensitet-fokuserat ultraljud för att blockera handlingspänningar av diabetisk neuropatisk nerver.
Abstract
Överledning nervblockad med en hög intensitet-fokuserat ultraljud (HIFU) givare har utförts i normal och diabetiker djurmodeller nyligen. HIFU kan reversibelt blockera överledning av perifera nerver utan att skada nerverna medan du använder en lämplig ultraljud parameter. Tillfällig och partiell block av handlingspänningar av nerver visar att HIFU har potential att bli en bra klinisk behandling för smärtlindring. Detta arbete visar förfarandena för att undertrycka handlingspänningar av neuropatisk nerver i diabetiska råttor i vivo som använder ett HIFU givare. Det första steget är att generera vuxna manliga diabetisk neuropatisk råttor av streptozotocin (STZ) injektion. Det andra steget är att bedöma den perifer diabetesneuropati i STZ-inducerad diabetiska råttor med en värmeplatta och en elektronisk von Frey-sond. Det sista steget är att registrera i vivo extracellulära handlingspänningar av nerven utsätts för HIFU ultraljudsbehandling. Metoden visade här får studien av ultraljud smärtstillande applikationer.
Introduction
Tablettbehandling, akupunktur1och elektrisk nerv stimulering2 har använts för behandling av smärtsam diabetisk polyneuropati. Men hämma biverkningar av orala mediciner, invasiv drift av akupunktur och elektrisk nervstimulering den terapeutiska effekten och patientens efterlevnad. Ultraljud block av perifera nerver i djurmodeller har undersökts i årtionden3,4,5. Överledning av in vitro- höftnerver av stora gröna grodan hämmades reversibelt efter behandling av 10-20 pulser av ultraljud exponering för 0,4 – 1,0 s6. En faktor att blockera nerv överledning är den temperaturstegring som induceras av ultraljud7. För patienter med polyneuropati utfördes undertryckandet av sammansatta muskel handlingspänningar (CMAPs) i den peroneal nerv utsätts för låg intensitet ultraljud för 2 min8. Tiden för full återhämtning var inom 5 min.
Nyligen, Food and Drug Administration i USA godkände HIFU som en icke-invasiv behandling för uterin fibroid tumörer9, smärta preparerar av benmetastaser10och prostatacancer11. En HIFU givaren avger akustiska strålar utanför kroppen och balkar överföra i olika vävnad medier och sammanstrålar i målet tumören i fokus. Zonen fokal bildas omedelbart för att generera lokaliserade effekter på målet tumörer utan att skada omgivande vävnader. HIFU har också tillämpats för att hämma nerv överledning eller orsaka nerv denervering i in-vivo -experiment av normala Sprague-Dawley (SD) råttor12. Dessutom varit HIFU kortsiktiga och långsiktiga effekter på neuropatisk nerver undersökta13. Tidigare resultat visade att den reversibla eller permanent blocket av sensorisk nerv överledning kunde uppnås genom HIFU med lämpliga parametrar. Förutom smärtstillande program, kan HIFU användas som ett verktyg för att undersöka det relativa bidraget av perifera och centrala komponenter till nerv överledning blockad för grundforskning av neurologi och utveckling av smärtstillande medicin. Därför behövs en HIFU blockerande teknikplattform specifika för perifera nerver i djurmodeller. Syftet med denna artikel är att påvisa förfarandena för att helt eller delvis blockera handlingspänningar av perifera nerver i diabetisk neuropatisk råttor av HIFU. Diabetiker råtta modeller och utvärdering av perifert neuropatisk symtom var etablerat. En HIFU plattform och experimentella processer specifika för behandling av råtta höftnerver presenteras.
Protocol
Representative Results
Discussion
Partiell och tillfällig dämpning av action potentials av neuropatisk nerver från diabetiska råttor i vivo och omedelbar förekomsten av blockerande effekten efter HIFU behandling både observerades. 28-dagars uppföljande studien på CMAPs visade att en säker blockad av nerv överledning kan utföras vid en lämplig HIFU exponering. Som ett resultat, kan ovan protokollet av HIFU behandling ge en alternativ lösning för den reversibla ledningshinder av höftnerver i diabetiska råttor.
<p class="jove_co…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Studien har finansierats av ministeriet för vetenskap och teknik (projektet mest 105-2221-E-400-001) och den nationella hälsa forskningsinstitut (projektet BN-105-PP-10), Taiwan.
Materials
| streptozotocin | Sigma | 85882 | |
| citric acid monohydrate | Sigma | C1909 | |
| trisodium citrate dihydrate | Sigma | W302600 | |
| glucose meters | Roche Accu-Check Active | GC | |
| electronic von Frey device | IITC Life Science | 2390 | |
| hot plate | IITC Life Science | ||
| Biopac MP36 acquisition system | Biopac Systems, Inc. | ||
| HIFU transducer | Sonic Concepts | H108 | |
| function generator | Agilent | 33250A | |
| power amplifier | Electronics & Innovation | 1040L | |
| Rats | Biolasco taiwan | Sprague-Dawley | |
| Puralube vet ointment | Dechra | ||
| isoflurane vaporizer | Parkland Scientific | V3000PS | |
| Isoflurance | Attane | ||
| Restraint bag (Decapicones) | Braintree Scientific | DC 200 |
References
- Abuaisha, B. B., Costanzi, J. B., Boulton, A. J. Acupuncture for the treatment of chronic painful peripheral diabetic neuropathy: A long-term study. Diabetes Res Clin Pract. 39 (2), 115-121 (1998).
- Hamza, M. A., et al. Percutaneous electrical nerve stimulation: A novel analgesic therapy for diabetic neuropathic pain. Diabetes Care. 23 (3), 365-370 (2000).
- Ballantine, H. T., Bell, E., Manlapaz, J. Progress and problems in the neurologic applications of focused ultrasound. J Neurosurg. 17, 858-876 (1960).
- Foley, J. L., Little, J. W., Vaezy, S. Image-guided high-intensity focused ultrasound for conduction block of peripheral nerves. Ann Biomed Eng. 35 (1), 109-119 (2007).
- Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. High-intensity focused ultrasound attenuates neural responses of sciatic nerves isolated from normal or neuropathic rats. Ultrasound Med Biol. 41 (1), 132-142 (2015).
- Young, R. R., Henneman, E. Reversible block of nerve conduction by ultrasound. Arch Neurol. 4, 83-89 (1961).
- Lele, P. P. Effects of focused ultrasonic radiation on peripheral nerve, with observations on local heating. Exp Neurol. 8 (1), 47-83 (1963).
- Hong, C. Z. Reversible nerve conduction block in patients with poly- neuropathy after ultrasound thermotherapy at therapeutic dosage. Arch Phys Med Rehabil. 72 (2), 132-137 (1991).
- Okada, A., Morita, Y., Fukunishi, H., Takeichi, K., Murakami, T. Non-invasive magnetic resonance-guided focused ultrasound treatment of uterine fibroids in a large Japanese population: impact of the learning curve on patient outcome. Ultrasound Obstet Gynecol. 34 (5), 579-583 (2009).
- Huisman, M., et al. International consensus on use of focused ultrasound for painful bone metastases: current status and future directions. Int J Hyperthermia. 31 (3), 251-259 (2015).
- Dickinson, L., et al. Medium-term Outcomes after Whole-gland High-intensity Focused Ultrasound for the Treatment of Nonmetastatic Prostate Cancer from a Multicentre Registry Cohort. Eur Urol. 70 (4), 668-674 (2016).
- Foley, J. L., Little, J. W., Vaezy, S. Effects of high-intensity focused ultrasound on nerve conduction. Muscle Nerve. 37 (2), 241-250 (2008).
- Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. Nerve conduction block in diabetic rats using high-intensity focused ultrasound for analgesic applications. Br J Anaesth. 114 (5), 840-846 (2015).
- Donoff, R. B. Nerve regeneration: basic and applied aspects. Crit Rev Oral Biol Med. 6 (1), 18-24 (1995).
- Fawcett, J. W., Keynes, R. J. Peripheral nerve regeneration. Annu Rev Neurosci. 13, 43-60 (1990).
- Nightingale, S. The neuropathic pain market. Nat Rev Drug Discov. 11 (2), 101-102 (2012).
- Lipton, R. B., et al. Single-pulse transcranial magnetic stimulation for acute treatment of migraine with aura: a randomised, double-blind, parallel-group, sham-controlled trial. Lancet Neurol. 9 (4), 373-380 (2010).
