反復性びまん性外傷性脳損傷のマウスモデルにおける心的外傷後てんかんの誘導

TBIは毎年、世界中で推定6,000万人に影響を与えています。影響を受けた個人はてんかんを発症するリスクが高く、最初の怪我の数年後に現れる可能性があります。重篤なTBIはてんかんのリスクが高いと関連していますが、軽度のTBIでさえ、てんかん^{1、2、3、4}を発症する可能性が高くなります。すべての TBE は、フォーカル、ディフューズ、またはその両方の組み合わせに分類できます。びまん性脳損傷は、多くのTbIではないにしても多くの中に存在し、加速減速および回転力のために互いに異なる密度の脳組織の結果である。定義上、びまん性傷害は軽度/脳震盪性非貫通性脳損傷において孤立してしか起こらず、コンピュータ断層撮影スキャン⁵では脳病変は見えない。

現在、心的外傷後てんかん(PTE)を発症している患者の管理には2つの重大な問題があります。1つ目は、PTEが現れると、発作は利用可能な抗てんかん薬(AED)6に耐性があることです^。第二に、AEはてんかんの予防に等しく効果がなく、効果的な代替治療アプローチはありません。この赤字に対処し、より良い治療標的と治療の候補を見つけるためには、PTE⁶の根本にある新しい細胞および分子メカニズムを探求する必要があります。

心的外傷後てんかんの顕著な特徴の1つは、最初の外傷性事象と自発的で挑発的な再発発作の発症との間の潜伏期間である。この時間枠はPTEの治療と予防を完全に可能にする可能性があるため、この時間ウィンドウ内で発生するイベントは、研究者にとって自然な焦点です。動物モデルは、いくつかの明確な利点を提供するため、この研究に最も一般的に使用されています, 少なくとも、人間の患者の継続的な監視は、このような潜在的に長い時間をかけて非現実的かつ高価であろうということです.さらに、てんかんの根本にある細胞および分子のメカニズムは、動物モデルでのみ探索することができます。

自発的な心的外傷後発作およびてんかんを有する動物モデルは、ケモコンブチル剤または電気刺激などによってTBIの後に発作が誘発されるモデルよりも好ましい。例えば、ケモコンブルサンスまたは電気刺激によって、急性、慢性、または親切によって。自発的な心的外傷後発作モデルは、TBIがてんかんを引き起こす健康な脳ネットワークをどのように変更するかをテストする。TBI後の追加刺激を用いた研究は、TBIへの暴露が発作閾値を減少させ、発作に対する感受性に影響を与える方法を評価する。化学的または電気刺激によって誘発された発作を伴う動物モデルの利点は、AEDに対する屈折性の特定のメカニズムと既存および新規のAEDの有効性をテストすることである。しかし、これらのデータのヒトへの関連性および翻訳の程度は、^{以下の理由}で7があいまいであり得る:1)発作機構はTBI単独で誘発されるものとは異なり得る。2)これらのモデルのすべてが自発的な発作につながるわけではありません⁷;3)痙攣剤自体によって生じる病変は、その送達に必要なカニューレを有する、または深層構造(例えば、海馬または扁桃体)での電極配置を刺激することによって、すでに発作感受性の増加を引き起こし得る可能性があり、さらには海馬てんかん場電位^7。さらに、いくつかの痙攣剤(すなわち、カイエン酸)は、直接海馬病変および硬化性を産生し、これは拡散TBI後に典型的ではない。

最近まで、心的外傷後てんかんの2つの動物モデルのみが存在していた:制御された皮質衝撃(CCI、焦点)または流体打楽器損傷(FPI、焦点およびびまん性^)8。両方のモデルは、げっ歯類⁸の組織損失、出血、およびグリオシスと並んで大きな焦点病変をもたらす。これらのモデルは、大きな焦点病変によって誘発される心的外傷後てんかんを模倣する。最近の研究では、繰り返し(3x)びまん性TBIが、マウスに対する自発的発作およびてんかんの発症に十分であることを示した^9は、自発再発性発作が確認された第3のげっ歯類PTEモデルを加える。この新しいモデルは、拡散TBIによって引き起こされる細胞および分子の変化を模倣し、軽度の脳震盪性TBIを有するヒト集団をよりよく表す。このモデルでは、発作発症前3週間以上の潜伏期間と後期の自発的な再発発作の出現は、心的外傷後てんかん発生の根本的な原因を調査し、発作発症後の予防アプローチおよび新しい治療候補の有効性をテストすることを可能にし、約半数の動物が心的外傷後てんかんを発症するため、心的外傷後てんかんのバイオマーカーの発症の可能性を有する。

心的外傷後てんかんの研究のための動物モデルの選択は、科学的な質問、調査された脳損傷の種類、および基礎となる細胞および分子メカニズムを決定するためにどのようなツールを使用するかに依存する。最終的には、心的外傷後てんかんのモデルは、TBI後の自発的発作の出現とTBI動物のサブセットにおける初期遅延期間の両方を実証しなければならない。これを行うために、このプロトコルでは、同時ビデオ集録を伴う脳波(EEG)が使用されます。データ収集ハードウェアとアプローチの背後にある技術的側面を理解することは、正確なデータ解釈のために重要です。重要なハードウェアの側面には、記録システムの種類、電極の種類(ねじまたはワイヤリード)と材料、同期ビデオ集録(EEGシステムまたはサードパーティの一部として)、およびコンピュータシステムの特性が含まれます。研究目標、対象のEEGイベント、さらなる分析方法、データストレージの持続可能性に応じて、あらゆるタイプのシステムに適切な取得パラメータを設定することが不可欠です。最後に、電極構成(モンタージュ)の方法は、それぞれ長所と短所があり、データ解釈に影響を与えるので、考慮する必要があります。

このプロトコルは、変更されたMarmarou重量降下モデル^10、11を使用して、マウスにおける自発的、挑発されない再発性発作をもたらすびまん性傷害を誘発する方法を詳述し、単一および多チャンネル連続、および単一級、バイポーラ、または混合モンタージュを使用してビデオEEGを同期させる外科的アプローチを記述する。