قياس العمود الفقري قبل المشبكي في الفئران عن طريق تثبيط الظهرية جذر تسجيل المحتملة<em> في فيفو</em
Summary
GABAergic تثبيط قبل المشبكي هو آلية المثبطة قوية في الحبل الشوكي المهم للمحرك والتكامل الحسي في إشارة الشبكات الحبل الشوكي. ويمكن قياس الكامنة وارد الأولية الاستقطاب عن طريق تسجيل إمكانيات الجذر الظهري (الحزب الثورى الديمقراطى). نحن هنا يبرهن على وجود طريقة في الجسم الحي تسجيل DRP في الفئران.
Abstract
تثبيط قبل المشبكي هي واحدة من آليات المثبطة أقوى في الحبل الشوكي. الآلية الفسيولوجية الأساسية هو الاستقطاب من الألياف وارد الأولية بوساطة GABAergic نقاط الاشتباك العصبي الذخائر المتروكة المحوار (الاستقطاب وارد الأولية). قوة الاستقطاب وارد الأولية يمكن أن تقاس تسجيل إمكانات التي أجريت في حجم الجذر الظهري (إمكانات الجذرية الظهرية، الحزب الثورى الديمقراطى). التغيرات المرضية من تثبيط قبل المشبكي تشكل عاملا حاسما في المعالجة المركزية غير طبيعي للظروف معينة، والألم في بعض اضطرابات فرط الاستثارية السيارات. هنا، نحن تصف طريقة تسجيل DRP في الجسم الحي في الفئران. وأوضح إعداد الحبل الشوكي جذور الظهرية في تخدير الحيوان وإجراءات تسجيل باستخدام أقطاب الشفط. يسمح هذا الأسلوب قياس GABAergic الحزب الثورى الديمقراطى، وبالتالي تقدير تثبيط قبل المشبكي في العمود الفقري في الماوس الحية. في تركيبة مع نماذج الماوس المعدلة وراثيا، قد تسجيل DRP حد ذاتهRVE كأداة قوية لتحقيق المرتبطة بأمراض العمود الفقري الفيزيولوجيا المرضية. في الجسم الحي تسجيل ديها العديد من المزايا مقارنة مع فيفو السابقين الاستعدادات الحبل الشوكي منعزلة، مثل إمكانية التسجيل أو التلاعب في الشبكات فوق الشوك وتحريض من قبل الحزب الثورى الديمقراطى تحفيز الأعصاب الطرفية في وقت واحد.
Introduction
تثبيط قبل المشبكي هي واحدة من آليات المثبطة أقوى في الحبل الشوكي. وهو يحول دون إمكانات بعد المشبكي مثير (EPSPS) في العصبونات الحركية متحمس monosynaptically دون تغيير محتمل الغشاء بعد المشبكي واستثارة من العصبونات الحركية 1-3. الاستقطاب وارد الأولية (PAD) التي تسببها الذخائر المتروكة نقاط الاشتباك العصبي GABAergic المحوار قبل المشبكي على ألياف الحسية هي الآلية الأساسية 4-7 (انظر أيضا Figure1a). هذه نقاط الاشتباك العصبي GABA تحتوي على A-B-GABA ومستقبلات (GABA A R وGABA B R). النشاط GABA A R يؤدي إلى زيادة في كلوريد تصرف الذي يتسبب PAD بسبب توزيع أيون المحلية. هذا الاستقطاب كتل انتشار إمكانات العمل في محطات محوار ويقلل من قوتها مما أدى إلى انخفاض الكالسيوم 2 +-تدفق والحد من إطلاق الإرسال. تنشيط مستقبلات GABA B لا لار المساهمة في PAD ولكن يؤدي إلى الحد من كا 2 +-تدفق وبالتالي تعزيز تثبيط قبل المشبكي. في حين يبدو أن تفعيل GABA A R أن تشارك في تثبيط المدى القصير، وتشارك GABA B R في التشكيل طويلة الأجل 8-10. بالإضافة إلى GABA، التي تمثل الجزء الأكبر من PAD وتثبيط قبل المشبكي، قد نظم الإرسال الأخرى أيضا تعدل والمساهمة في هذا 11،12 آلية.
التغيرات المرضية في تثبيط قبل المشبكي يبدو أن تكون حاسمة في العديد من الحالات المرضية مثل التهاب الطرفية وآلام الأعصاب 13،14، فضلا عن معالجة الألم غير طبيعي المركزي 15، واصابات الحبل الشوكي 16، وأمراض الجهاز العصبي المركزي مع فرط الاستثارية المحرك بوساطة معيبة GABAergic نقل 17، 18. وبالتالي، تقدير تثبيط قبل المشبكي جدير بالاهتمام للتحقيق في الحالات المرضية التجريبية على مستوى النخاع الشوكي في الجسم الحي </em>. PAD يثير إمكانات حجم أجريت توفير مقياسا مباشرا لتثبيط قبل المشبكي في الحبل الشوكي. وتسمى تلك الإمكانات إمكانات الجذرية الظهرية (الحزب الثورى الديمقراطى) ويمكن قياسها من الجذور الظهرية الحبل الشوكي بعد التحفيز من الجذور الظهرية المجاورة 7.
وقد تم الإبلاغ عن القياسات الأولى من DRP في القطط والضفادع 19 ودرست بشكل مكثف في القطط عن طريق اكليس، شميت، وغيرها في أوائل 1970s 3،4،20،21. في حين في الجسم الحي تسجيلات DRP في القطط والفئران 22 23 وقد استخدمت على نطاق واسع، والقياسات في الفئران وقد أجريت بشكل حصري تقريبا في فيفو السابقين معزولة الاستعدادات الحبل الشوكي 15،24. هنا، نحن تصف طريقة لتسجيل DRP في الفئران تخدير في الجسم الحي السماح مقياسا مباشرا لتثبيط قبل المشبكي في الكائن الحي سليما.
Protocol
Representative Results
Discussion
تسجيلات من خارج وداخل الخلايا الكهربية من نشاط الخلايا العصبية وإمكانات متشابك في الجسم الحي هي دولة من أحدث التقنيات في التحقيق في وظائف الخلايا العصبية الجهاز العصبي المركزي والفيزيولوجيا المرضية. التكامل الشوكي هو أمر حاسم لوظيفة الحركية، مثل حركة الأ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر مانفريد هيكمان لإجراء مناقشات مفيدة خلال إقامة هذه الطريقة. علاوة على ذلك، نشكر كلوديا سومر للحصول على المساعدة الفنية وفرانك شوبير للدعم إنتاج الفيديو. وأيد هذا العمل من قبل الوزارة الاتحادية للتعليم والبحوث (BMBF)، وألمانيا، FKZ: 01EO1002 والمركز المتعدد التخصصات للبحوث السريرية (IZKF) من مستشفى جامعة يينا.
Materials
| Glass tubing (inner diameter 1.16 mm) | Science Products (Hofheim, Germany) | GB200F-10 | Other glass tubing might also be suitable |
| Superfusion solution (sterile, 0,9% NaCl) | Braun Melsungen AG | 3570350 | |
| (Melsungen, Germany) | |||
| Rompun 2% (Xylazine) | Bayer Animal Health GmbH (Leverkusen, Germany) | ||
| Ketamin 10% | Medistar GmbH (Ascheberg, Germany) | KETAMIN 10% | |
| 30G micro needle/ Sterican | Braun Melsungen AG | 4656300 | |
| (Melsungen, Geramny) | |||
| Salts for aCSF | Sigma-Aldrich | Diverse | |
| S88 Dual Output Square Pulse | Grass Technologies (Warwick, USA) | S88X | |
| Stimulator | |||
| SIU5 RF Transformer Isolation Unit | Grass Technologies (Warwick, USA) | SIU-V | |
| InstruTECH LIH 8+8 | HEKA (Lambrecht, Deutschland) | LIH 8+8 + Patchmaster software | |
| Data acquisition | |||
| Universal amplifier | npi (Tamm, Deutschland) | ELC-03X | |
| Micropipette puller | Sutter Instruments (Novato, USA) | P-1000 | |
| Dissecting microscope | Olympus (Tokyo, Japan) | ||
| Micromanipulator | Sutter Instruments (Novato, USA) | MPC-200/MPC-325 | Mechanical micromanipulators also possible |
| Homeothermic Blanket System | Stoelting (Wood Dale, USA) | 50300V | |
| Intra-/extracellular recording electrode holder | Harvard Apparatus (Holliston, USA) | 641227 |
References
- Eccles, J. C., Eccles, R. M., Magni, F. Central inhibitory action attributable to presynaptic depolarization produced by muscle afferent volleys. J. Physiol. 159, 147-166 (1961).
- Levy, R. A. The role of gaba in primary afferent depolarization. Prog. Neurobiol. 9, 211-267 (1977).
- Eccles, J. C., Magni, F., Willis, W. D. Depolarization of central terminals of Group I afferent fibres from muscle. J. Physiol. 160, 62-93 (1962).
- Eccles, J. C., Schmidt, R., Willis, W. D. Pharmacological Studies on Presynaptic Inhibition. J. Physiol. 168, 500-530 (1963).
- Maxwell, D. J., Bannatyne, B. A. Ultrastructure of muscle spindle afferent terminations in lamina VI of the cat spinal cord. Brain Res. 288, 297-301 (1983).
- Barber, R. P., Vaughn, J. E., Saito, K., McLaughlin, B. J., Roberts, E. GABAergic terminals are presynaptic to primary afferent terminals in the substantia gelatinosa of the rat spinal cord. Brain Res. 141, 35-55 (1978).
- Wall, P. D., Lidierth, M. Five sources of a dorsal root potential: their interactions and origins in the superficial dorsal horn. J. Neurophysiol. 78, 860-871 (1997).
- Rudomin, P. In search of lost presynaptic inhibition. Exp. Brain Res. 196, 139-151 (2009).
- Rudomin, P., Schmidt, R. F. Presynaptic inhibition in the vertebrate spinal cord revisited. Exp. Brain Res. 129, 1-37 (1999).
- Kullmann, D. M., et al. Presynaptic, extrasynaptic and axonal GABAA receptors in the CNS: where and why?. Prog. Biophys. Mol. Biol. 87, 33-46 (2005).
- Hochman, S., Shreckengost, J., Kimura, H., Quevedo, J. Presynaptic inhibition of primary afferents by depolarization: observations supporting nontraditional mechanisms. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1198, 140-152 (2010).
- Thompson, S. W., Wall, P. D. The effect of GABA and 5-HT receptor antagonists on rat dorsal root potentials. Neurosci. Lett. 217, 153-156 (1996).
- Enriquez-Denton, M., Manjarrez, E., Rudomin, P. Persistence of PAD and presynaptic inhibition of muscle spindle afferents after peripheral nerve crush. Brain Res. 1027, 179-187 (2004).
- Wall, P. D., Devor, M. The effect of peripheral nerve injury on dorsal root potentials and on transmission of afferent signals into the spinal cord. Brain Res. 209, 95-111 (1981).
- Witschi, R., et al. Presynaptic α2-GABAA Receptors in Primary Afferent Depolarization and Spinal Pain Control. J. Neurosci. 31, 8134-8142 (2011).
- Calancie, B., et al. Evidence that alterations in presynaptic inhibition contribute to segmental hypo- and hyperexcitability after spinal cord injury in. 89, 177-186 (1993).
- Geis, C., et al. Stiff person syndrome-associated autoantibodies to amphiphysin mediate reduced GABAergic inhibition. Brain. 133, 3166-3180 (2010).
- Geis, C., et al. Human IgG directed against amphiphysin induces anxiety behavior in a rat model after intrathecal passive transfer. J. Neural Transm. 119 (8), 981-985 (2012).
- Barron, D. H., Matthews, B. H. The interpretation of potential changes in the spinal cord. J. Physiol. 92, 276-321 (1938).
- Schmidt, R. F., Trautwein, W., Zimmermann, M. Dorsal root potentials evoked by natural stimulation of cutaneous afferents. Nature. 212, 522-523 (1966).
- Eccles, J. C., Schmidt, R. F., Willis, W. D. Presynaptic inhibition of the spinal monosynaptic reflex pathway. J. Physiol. 161, 282-297 (1962).
- Manjarrez, E., Rojas-Piloni, J. G., Jimenez, I., Rudomin, P. Modulation of synaptic transmission from segmental afferents by spontaneous activity of dorsal horn spinal neurones in the cat. J. Physiol. 529 Pt 2, 445-460 (2000).
- Geis, C., et al. Human Stiff-Person Syndrome IgG Induces Anxious Behavior in Rats. PLoS One. 6, e16775 (2011).
- Martinez-Gomez, J., Lopez-Garcia, J. A. Electrophysiological and pharmacological characterisation of ascending anterolateral axons in the in vitro mouse spinal cord. J. Neurosci. Methods. 146, 84-90 (2005).
