استخدام قطب كهربائي ثنائي القطب لإنشاء نموذج فأر صرع الفص الصدغي عن طريق إشعال اللوزة كهربائيا
Summary
تلعب اللوزة دورا رئيسيا في صرع الفص الصدغي ، الذي ينشأ في هذا الهيكل وينتشر منه. تقدم هذه المقالة وصفا مفصلا لتصنيع أقطاب الدماغ العميقة مع كل من وظائف التسجيل والتحفيز. يقدم نموذجا لصرع الفص الصدغي الإنسي الناشئ من اللوزة.
Abstract
اللوزة هي واحدة من أكثر أصول النوبات شيوعا ، ونموذج فأر اللوزة ضروري لتوضيح الصرع. ومع ذلك ، فقد وصفت دراسات قليلة البروتوكول التجريبي بالتفصيل. توضح هذه الورقة العملية الكاملة لصنع نموذج الصرع الكهربائي اللوزة ، مع إدخال طريقة لتصنيع القطب ثنائي القطب. يمكن لهذا القطب أن يحفز ويسجل ، مما يقلل من إصابة الدماغ الناتجة عن زرع أقطاب كهربائية منفصلة للتحفيز والتسجيل. لأغراض تسجيل مخطط كهربية الدماغ على المدى الطويل (EEG) ، تم استخدام حلقات الانزلاق للقضاء على انقطاع السجل الناجم عن تشابك الكابلات والسقوط.
بعد التحفيز الدوري (60 هرتز ، 1 ثانية كل 15 دقيقة) من اللوزة القاعدية (AP: 1.67 مم ، L: 2.7 مم ، V: 4.9 مم) لمدة 19.83 ± 5.742 مرة ، لوحظ إشعال كامل في ستة فئران (تعرف بأنها تحريض ثلاث حلقات مستمرة من الدرجة الخامسة مصنفة حسب مقياس راسين). تم تسجيل مخطط كهربية الدماغ داخل الجمجمة طوال عملية إشعال النار بأكملها ، ولوحظ إفراز صرع في اللوزة الدماغية يستمر 20-70 ثانية بعد الإشعال. لذلك ، هذا بروتوكول قوي لنمذجة الصرع الناشئ من اللوزة ، والطريقة مناسبة للكشف عن دور اللوزة في صرع الفص الصدغي. يساهم هذا البحث في الدراسات المستقبلية حول آليات صرع الفص الصدغي المتوسط والأدوية الجديدة المضادة للصرع.
Introduction
صرع الفص الصدغي (TLE) هو أكثر أنواع الصرع انتشارا ولديه مخاطر عالية للتحول إلى صرع مقاوم للأدوية. الجراحة ، مثل استئصال اللوزة الحميدية الانتقائية ، هي علاج فعال ل TLE ، ولا يزال تكوين الصرع وتكوين المرض قيد التحقيق 1,2. وقد تبين أن التسبب في TLE يحدث ليس فقط في الحصين ولكن أيضا على نطاق واسع في اللوزة3،4. على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن كل من تصلب اللوزة وتضخم اللوزة بشكل متكرر كأصول لنوبات TLE 5,6. لا يمكن التقليل من أهمية اللوزة. نموذج اللوزة ضروري لدراسة تكوين الصرع ، وهناك حاجة ماسة إلى توضيح واضح لهذا النموذج.
تم اقتراح عدة نهج للحث على المضبوطات في النماذج الحيوانية. في الماضي ، تم حقن الأدوية المتشنجة داخل الصفاق في مرحلة مبكرة7. على الرغم من أن هذه الطريقة كانت مريحة ، إلا أن موقع بؤر الصرع كان غير مؤكد. مع تطور التكنولوجيا التجسيمية وأطلس الدماغ الحيواني المفصل ، تم تطبيق حقن المخدرات داخل الجمجمة لحل مشكلة التوطين8. ومع ذلك ، أدى عدم التدخل في النوبات الشديدة خلال المرحلة الحادة إلى ارتفاع معدل الوفيات ، وكانت النوبات التلقائية المزمنة مصحوبة بمشكلة تواتر النوبات والنوبات غير المستقرة 9,10. أخيرا ، تم تطوير طريقة إشعال النار الكهربائية ؛ تحفز هذه الطريقة بشكل دوري مناطق معينة من الدماغ عدة مرات ، مما يسمح بإحداث النوبات مع التحكم المحدد في كل من الموقع ووقت البدء11.
ميزة هذه الطريقة هي أن زرع الأقطاب الكهربائية داخل الجمجمة هو الحد الأدنى من التدخل الجراحي12. علاوة على ذلك ، يمكن السيطرة على شدة النوبة عن طريق إنهاء المنبهات ، مما يقلل من الوفيات الناجمة عن النوبات. هذه التغييرات حلت أوجه القصور في الأساليب السابقة. والجدير بالذكر أن هذا النموذج يمكن أن يحاكي بشكل كاف النوبات البشرية وهو مناسب بشكل خاص لدراسة حالة الصرع (SE) بسبب قدرته على تحفيز SE بسرعة13. ويمكن أيضا أن تستخدم لفحص المخدرات المضادة للصرع14 وفي الدراسات على آلية الصرع. أخيرا ، من المعروف أن اللوزة ترتبط ارتباطا وثيقا بتعديل الذاكرة ومعالجة المكافأة والعاطفة15. غالبا ما تصادف اضطرابات هذه الوظائف العقلية في مرضى الصرع ، وبالتالي ، قد يكون نموذج الصرع اللوزة خيارا أفضل لدراسة المشاكل العاطفية في الصرع16.
Protocol
Representative Results
Discussion
الصرع هو مجموعة من الأمراض ذات المظاهر المتعددة والأسباب المتنوعة18 ؛ تجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن استخدام نموذج واحد لجميع أنواع الصرع ، ويجب على الباحثين اختيار نموذج مناسب لدراستهم المحددة. تقدم الدراسة الحالية واحدة من أكثر الطرق التي يمكن الوصول إليها لتصنيع الأقطاب الك…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 82030037 ، 81871009) ولجنة الصحة البلدية في بكين (11000022T000000444685). نشكر TopEdit (www.topeditsci.com) على مساعدتها اللغوية أثناء إعداد هذه المخطوطة.
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 |
References
- 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. Neuroscience. 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).
