バイポーラ電極を用いて扁桃体の電気キンドリングによる側頭葉てんかんマウスモデルの作成

Summary

扁桃体は、この構造に由来し、この構造から伝播する側頭葉てんかんにおいて重要な役割を果たします。本稿では、記録機能と刺激機能の両方を備えた脳深部電極の作製について詳しく説明します。扁桃体に由来する内側側頭葉てんかんのモデルを紹介します。

Abstract

扁桃体は発作の最も一般的な起源の1つであり、扁桃体マウスモデルはてんかんのイラストに不可欠です。しかし、実験プロトコルを詳細に説明している研究はほとんどありません。この論文は、バイポーラ電極作製の方法を導入して、扁桃体電気キンドリングてんかんモデル作成の全プロセスを示しています。この電極は刺激と記録の両方を行うことができ、刺激と記録のために別々の電極を埋め込むことによって引き起こされる脳損傷を軽減します。長期脳波(EEG)記録の目的で、スリップリングを使用して、ケーブルのもつれや脱落によって引き起こされる記録の中断を排除しました。

基底外側扁桃体(AP:1.67 mm、L:2.7 mm、V:4.9 mm)を19.83回±5.742回周期的に刺激(60 Hz、15分ごとに1秒)した後、6匹のマウスで完全なキンドリングが観察されました(ラシーンのスケールで分類された3つの連続したグレードVエピソードの誘発として定義されます)。キンドリングプロセス全体を通して頭蓋内脳波が記録され、キンドリング後に20〜70秒続く扁桃体のてんかん分泌が観察されました。したがって、これは扁桃体に由来するてんかんをモデル化するための堅牢なプロトコルであり、側頭葉てんかんにおける扁桃体の役割を明らかにするのに適しています。本研究は、近心側頭葉てんかんのメカニズムや新規抗てんかん原薬の今後の研究に貢献します。

Introduction

側頭葉てんかん(TLE)は最も一般的なタイプのてんかんであり、薬剤耐性てんかんへの転換のリスクが高い。選択的扁桃体海馬切除術などの手術はTLEの有効な治療法であり、この病気のてんかん発生とイクトジェネシスはまだ調査中です^1,2。TLEの病因は、海馬だけでなく、扁桃体でも広範囲に発生することが示されています^3,4。例えば、扁桃体硬化症と扁桃体肥大の両方がTLE発作の起源として頻繁に報告されています^5,6。扁桃体の重要性を過小評価することはできません。てんかん形成の研究には扁桃体モデルが不可欠であり、このモデルの明確な図解が緊急に必要とされています。

動物モデルにおいて発作を誘発するためのいくつかのアプローチが提案されている。過去には、けいれん薬は早期に腹腔内注射されていました⁷。この方法は便利であったが、てんかん病巣の位置は不確かであった。定位技術と詳細な動物の脳アトラスの開発により、頭蓋内薬物注射が適用され、局在化の問題が解決されました⁸。しかし、急性期の重度の発作に対する介入の欠如は高い死亡率をもたらし、慢性自然発作は不安定な発作間発作および発作頻度の問題を伴いました^9,10。最後に、電気キンドリング法が開発されました。この方法は、特定の脳領域を定期的に数回刺激し、場所と発症時間の両方を明確に制御して発作を誘発することを可能にする¹¹。

この方法の利点は、電極の頭蓋内移植が低侵襲であることである¹²。さらに、発作の重症度は刺激の終了によって制御可能であり、発作によって引き起こされる死亡率を減少させる。これらの変更により、以前のアプローチの欠点が解決されました。特に、このモデルはヒトの発作を適切に模倣することができ、SEを迅速に誘導する能力があるため、てんかん重積状態(SE)の研究に特に適しています¹³。また、抗てんかん薬のスクリーニング¹⁴ やてんかんのメカニズムに関する研究にも使用できます。最後に、扁桃体が記憶調節、報酬処理、および感情と密接に関連していることはよく知られています¹⁵。これらの精神機能の障害はてんかん患者でしばしば遭遇するため、扁桃体てんかんモデルはてんかんの感情的な問題を研究するためのより良い選択かもしれません¹⁶。

Protocol

この実験は、首都医科大学玄武病院の実験動物倫理委員会によって承認されました。全てのマウスは首都医科大学玄武病院の動物実験室で飼育された。このプロトコルは4つの部分に分かれています。最初の2つのパートでは、スリップリングを使用して電極と脳波記録/刺激装置を接続する電極と電気回路を構築する方法を紹介します。第3部では電極埋入の操作方法について説明し、第4部で?…

Representative Results

電極と回路により、EEGを記録し、刺激として機能することができます(図1)。このセットアップにより、記録電極と刺激電極を別々に埋め込む複雑さを回避し、脳組織への損傷を最小限に抑えます。スリップリングの適用により、あらゆるタイプのデバイスとの電極接続が可能になります。 健常成人男性C57BL/6マウス6名に電極移植手術を施行し,術後2?…

Discussion

てんかんは、複数の症状と多様な原因を持つ病気のグループです¹⁸;すべてのタイプのてんかんに単一のモデルを使用できるわけではなく、研究者は特定の研究に適したモデルを選択する必要があることに注意してください。本研究では、電極作製の最もアクセスしやすい方法の1つを紹介します。この方法のさまざまな部分は、さまざまな実験条件に適応するように調整でき…

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