Amigdala'nın Elektriksel Çırası ile Temporal Lob Epilepsi Fare Modeli Oluşturmak için Bipolar Elektrot Kullanma
Summary
Amigdala, bu yapıdan kaynaklanan ve yayılan temporal lob epilepsisinde önemli bir rol oynar. Bu makale, hem kayıt hem de uyarıcı işlevlere sahip derin beyin elektrotlarının üretiminin ayrıntılı bir açıklamasını sunmaktadır. Amigdala kaynaklı medial temporal lob epilepsisinin bir modelini sunar.
Abstract
Amigdala, nöbetlerin en yaygın kökenlerinden biridir ve amigdala fare modeli, epilepsinin gösterilmesi için gereklidir. Bununla birlikte, az sayıda çalışma deneysel protokolü ayrıntılı olarak tanımlamıştır. Bu yazıda, bipolar elektrot üretimi yönteminin tanıtılmasıyla amigdala elektriksel çıra epilepsi modeli yapımının tüm süreci gösterilmektedir. Bu elektrot hem uyarabilir hem de kaydedebilir, böylece stimülasyon ve kayıt için ayrı elektrotların implante edilmesinin neden olduğu beyin hasarını azaltabilir. Uzun süreli elektroensefalogram (EEG) kayıt amacıyla, kablo karmaşalarının ve düşmenin neden olduğu kayıt kesintisini ortadan kaldırmak için kontak halkaları kullanılmıştır.
Bazolateral amigdala’nın (AP: 1.67 mm, L: 2.7 mm, V: 4.9 mm) 19.83 ± 5.742 kez periyodik olarak uyarılmasından sonra (60 Hz, her 15 dakikada 1 sn), altı farede tam çıra gözlendi (Racine’in ölçeğine göre sınıflandırılan üç sürekli derece V bölümünün indüksiyonu olarak tanımlandı). Tüm çıra işlemi boyunca intrakraniyal EEG kaydedildi ve çıralama sonrası amigdala’da 20-70 s süren epileptik akıntı gözlendi. Bu nedenle, bu, amigdala kaynaklı epilepsiyi modellemek için sağlam bir protokoldür ve yöntem, temporal lob epilepsisinde amigdala’nın rolünü ortaya çıkarmak için uygundur. Bu araştırma, mesial temporal lob epilepsisinin mekanizmaları ve yeni antiepileptojenik ilaçlar üzerine gelecekteki çalışmalara katkıda bulunmaktadır.
Introduction
Temporal lob epilepsisi (TLE) en sık görülen epilepsi türüdür ve ilaca dirençli epilepsiye dönüşme riski yüksektir. Selektif amigdalohipokampektomi gibi cerrahi, TLE’nin etkili bir tedavisidir ve hastalığın epileptogenezi ve iktogenezi hala araştırılmaktadır 1,2. TLE’nin patogenezinin sadece hipokampusta değil, amigdalada da yaygın olarak görüldüğü gösterilmiştir 3,4. Örneğin, hem amigdala skleroz hem de amigdala büyümesi sıklıkla TLE nöbetlerinin kökenleri olarak bildirilmiştir 5,6. Amigdala’nın önemi küçümsenemez; Epileptogenezin incelenmesi için bir amigdala modeli gereklidir ve bu modelin açık bir örneğine acilen ihtiyaç vardır.
Hayvan modellerinde nöbetleri indüklemek için çeşitli yaklaşımlar önerilmiştir. Geçmişte, konvülsan ilaçlar erken evre7’de intraperitoneal olarak enjekte edildi. Bu yöntem uygun olmasına rağmen, epileptik odakların yeri belirsizdi. Stereotaktik teknolojinin gelişmesi ve detaylı bir hayvan beyin atlası ile lokalizasyon problemini çözmek için kafa içi ilaç enjeksiyonu uygulanmıştır8. Bununla birlikte, akut evrede şiddetli nöbetlere müdahale edilmemesi yüksek mortalite oranına neden olmuş ve kronik spontan nöbetlere kararsız interiktal ve nöbet sıklığı 9,10 sorunu eşlik etmiştir. Son olarak, elektrikli çırpma yöntemi geliştirildi; Bu yöntem periyodik olarak belirli beyin bölgelerini birkaç kez uyarır ve nöbetlerin hem yerin hem de başlangıç zamanının kesin kontrolü ile indüklenmesini sağlar11.
Bu yöntemin bir avantajı, elektrotların intrakraniyal implantasyonunun minimal invazivolmasıdır 12. Ayrıca, nöbetin şiddeti, uyaranların sonlandırılmasıyla kontrol edilebilir ve nöbetlerin neden olduğu mortaliteyi azaltır. Bu değişiklikler önceki yaklaşımların eksikliklerini çözdü. Özellikle, bu model insan nöbetlerini yeterince taklit edebilir ve SE’yi hızlı bir şekilde indükleme kabiliyeti nedeniyle status epileptikus (SE) çalışması için özellikle uygundur13. Ayrıca anti-epileptik ilaç taraması14 için ve epilepsi mekanizması üzerine çalışmalarda da kullanılabilir. Son olarak, amigdala’nın hafıza modülasyonu, ödül işleme ve duygu15 ile yakından ilişkili olduğu iyi bilinmektedir. Bu zihinsel fonksiyonların bozukluklarına epileptik hastalarda sıklıkla rastlanır ve bu nedenle amigdala epilepsi modeli, epilepsideki duygusal sorunları incelemek için daha iyi bir seçim olabilir16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Epilepsi, birden fazla belirtisi ve çeşitli nedenleri olan bir grup hastalıktır18; Tüm epilepsi türleri için tek bir modelin kullanılamayacağı ve araştırmacıların kendi özel çalışmaları için uygun bir model seçmeleri gerektiği belirtilmelidir. Bu çalışma, elektrot üretiminin en erişilebilir yöntemlerinden birini tanıtmaktadır. Bu yöntemin çeşitli bölümleri, farklı deneysel koşullara uyum sağlamak için ayarlanabilir.
Bu yöntem, hem…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Araştırma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No. 82030037, 81871009) ve Pekin Belediye Sağlık Komisyonu (11000022T000000444685) tarafından desteklenmiştir. TopEdit’e (www.topeditsci.com) bu makalenin hazırlanması sırasındaki dilbilimsel yardımları için teşekkür ederiz.
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).
