Summary

Microdialysis van Excitatory aminozuren tijdens EEG opnames in vrij bewegende ratten

Published: November 08, 2018
doi:

Summary

Hier beschrijven we een methode voor in vivo microdialysis analyseren aspartaat en glutamaat release in de ventrale hippocampus voor epileptische en niet-epileptische rats, in combinatie met EEG-opnames. Extracellulair concentraties aspartaat of glutamaat kunnen worden gecorreleerd met de verschillende fasen van de ziekte.

Abstract

Microdialysis is een gevestigde neurowetenschappen techniek die correleert de veranderingen van neurologisch werkzame stoffen verspreiden in de interstitiële ruimte van de hersenen met het gedrag en/of de specifieke resultaten van een pathologie (bijvoorbeeld aanvallen voor epilepsie). Bij de studie van epilepsie, wordt de microdialysis-techniek vaak gecombineerd met korte of zelfs lange termijn video-elektro-encefalografie (EEG) toezicht om spontane inbeslagneming frequentie, Ernst, progressie en clustering te beoordelen. De gecombineerde microdialysis-EEG is gebaseerd op het gebruik van verschillende methoden en instrumenten. Hier, we uitgevoerd in vivo microdialysis en continue video-EEG opnemen op glutamaat en aspartaat uitstroom van de monitor na verloop van tijd in verschillende fasen van de natuurlijke geschiedenis van epilepsie in een rat-model. Deze gecombineerde aanpak maakt het mogelijk de koppeling van veranderingen in de release neurotransmitter met specifieke stadia van de ontwikkeling van de ziekte en de progressie. De concentratie van het aminozuur in de dialysate werd bepaald door vloeistofchromatografie. Hier beschrijven we de methoden en het overzicht van de belangrijkste bewarende maatregelen één tijdens in vivo microdialysis moet-EEG, met bijzondere aandacht voor de stereotaxic operatie, basale en hoge kalium stimulatie tijdens microdialysis, diepte elektrode EEG opname en krachtige vloeibare chromatografie analyse aspartaat of glutamaat in het dialysate. Deze aanpak kan worden aangepast voor het testen van een scala aan drugs of ziekte veroorzaakte wijzigingen van de fysiologische concentraties aspartaat of glutamaat in de hersenen. Afhankelijk van de beschikbaarheid van een passende analytische bepaling, kan het verder worden gebruikt voor het testen van verschillende oplosbare moleculen als EEG opname tegelijkertijd in dienst.

Introduction

Als u wilt bieden inzicht in de functionele aantasting van glutamaat-gemedieerde excitatory en remmende transmissie GABAergic resulterend in spontane aanvallen in de temporale kwab epilepsie (TLE), we systematisch worden gecontroleerd extracellulair concentraties van GABA1 en later de niveaus van glutamaat en aspartaat2 door microdialysis in de ventrale hippocampus van ratten op verschillende tijdstippen van de natuurlijke ziekte cursus, dat wil zeggen, tijdens de ontwikkeling en de vooruitgang van epilepsie. We profiteerde van de TLE pilocarpine model bij ratten, die de ziekte zeer nauwkeurig op het gebied van gedrags-, elektrofysiologische en histopathologische veranderingen3,4 bootst en wij de dialysate concentratie van amino gecorreleerd zuren zijn verschillende fasen: de acute fase na de epileptogene belediging, de latentie fase, het moment van de eerste spontane inbeslagneming en de chronische phass5,6,7. Framing van de fasen van de ziekte werd ingeschakeld door op lange termijn video-EEG toezicht en de precieze EEG en klinische karakterisering van spontane aanvallen. Toepassing van de techniek van de microdialysis in verband met langdurige video-EEG toezicht stond ons voor te stellen van mechanistische hypothesen voor TLE Neuropathologie. Kortom, de techniek beschreven in dit manuscript maakt het mogelijk de koppeling van neurochemical wijzigingen binnen een gedefinieerde hersenen gebied met de ontwikkeling en de progressie van epilepsie in een dierlijk model.

Gepaarde apparaten, samengesteld uit een diepte-elektrode heb geplaatst naar een canule microdialysis zijn vaak werkzaam in epilepsie onderzoeken waar veranderingen in neurotransmitters, hun metabolieten of energie substraten moeten worden gecorreleerd aan Neuronale activiteit. In de overgrote meerderheid van de gevallen, het wordt gebruikt in de dieren vrij te gedragen, maar het kan ook op een vergelijkbare manier mensenhandel, bijvoorbeeldin farmaco-resistente epileptische patiënten die een diepgaand onderzoek van de elektrode voorafgaand aan chirurgie8kunnen worden uitgevoerd. Zowel EEG opname en dialysate collectie kan afzonderlijk worden uitgevoerd (bijvoorbeeldhet implanteren van de elektrode in een halfrond en de microdialysis sonde in het andere halfrond of zelfs de microdialysis uitvoeren in één groep van dieren tijdens het uitvoeren van de enige EEG in een andere groep van dieren). Koppelen van de elektroden aan sondes echter wellicht meerdere voordelen: het vereenvoudigt stereotaxic chirurgie, beperkt weefselschade slechts één halfrond (terwijl anderzijds, intact, als een besturingselement voor histologisch onderzoek), en de resultaten als dit homogenizes zijn verkregen uit de dezelfde regio van de hersenen en hetzelfde dier.

Aan de andere kant, vereist de voorbereiding van de gekoppelde microdialysis sonde-elektrode apparaat vaardigheden en tijd als het zelfgemaakte. Men kan relatief hoge hoeveelheden geld uitgeven als gekocht uit de markt. Bovendien, wanneer microdialysis sondes (sonde tips zijn meestal 200-400 µm in diameter en 7-12 mm lang)9en EEG elektroden (elektrode tips zijn meestal van 300-500 µm in diameter, en lang genoeg om te bereiken de hersenstructuur van belang10) zijn het gemonteerde apparaat gekoppeld, en vertegenwoordigt een omvangrijk en relatief zwaar object aan één zijde van het hoofd, dat is lastig voor de dieren en gevoelig te worden verloren, met name wanneer deze is aangesloten op de pomp van de dialyse en de harde-draads EEG opnamesysteem. Dit aspect is meer relevant in epileptische dieren die zijn moeilijk te behandelen en minder aanpassen aan de microdialysis-sessies. Juiste chirurgische technieken en de juiste post-operatieve zorg kunnen resulteren in langdurige implantaten die minimale dier ongemak veroorzaken en moeten worden gestreefd naar voor combinatorische microdialysis-EEG10,11, experimenten 12.

De voordelen en beperkingen van de techniek van de microdialysis zijn in detail onderzocht door vele neurowetenschappers. Het primaire voordeel ten opzichte van andere in vivo perfusie technieken (bijvoorbeeld, snelle stroom push-pull of corticale cup perfusie) is een kleine diameter van de sonde die een betrekkelijk nauwkeurige van belang13,14oppervlakte, 15. Ten tweede, het microdialysis-membraan creëert een fysieke barrière tussen het weefsel en het perfusaat; Daarom, hoog-moleculair gewicht stoffen niet doen oversteken en interfereert niet met de analyse16,17. Bovendien, het weefsel is beschermd tegen de turbulente stroming van het perfusaat18. Een ander belangrijk voordeel is de mogelijkheid om te wijzigen de perfusaat stroom voor het maximaliseren van de concentratie van de analyt in het perfusaat (dat wil zeggen, het proces van microdialysis kan wiskundig goed worden gedefinieerd en kan worden aangepast voor hoog rendement concentraties van de analyt in het monster)19. Tenslotte kan de techniek gebruikt worden om de infusie van de drugs of de farmacologisch werkzame stoffen in het weefsel van belang te bepalen van hun effect op de site van interventie20en. Aan de andere kant, heeft microdialysis een beperkte resolutie tijd (meestal meer dan 1 min te wijten aan de tijd die nodig is voor het verzamelen van monsters) in vergelijking met elektrochemische of biologische sensoren; het is een invasieve techniek waardoor weefselschade; het compromissen de neurochemical evenwicht binnen de ruimte rond het membraan als gevolg van de continue helling van de concentratie van alle oplosbare stoffen die het perfusaat samen met de analyt van belang treedt. Tot slot, de microdialysis-techniek is sterk beïnvloed door de grenzen van de analytische technieken gebruikt voor de kwantificering van stoffen in het perfusaat9,21,22,23 . De krachtige vloeibare chromatografie (HPLC) nadat de bewerking met orthophthaldialdehyde voor glutamaat en aspartaat analyse in biologische monsters is goed gevalideerde24,25,26 , 27 en haar uitgebreide discussie valt buiten het bereik van dit manuscript, maar de gegevens die zijn geproduceerd met behulp van deze methode zal in detail worden beschreven.

Wanneer uitgevoerd naar behoren en zonder wijziging van de samenstelling van het perfusaat, kan microdialysis bieden betrouwbare informatie over het basale niveau van de neurotransmitter release. Het grootste deel van het basale niveau is waarschijnlijk het gevolg van de zender-spill-over van de synapsen9. Omdat in veel gevallen de eenvoudige bemonstering van de neurotransmitter in de extra synaptic ruimte niet voldoende is om de doelstellingen van een onderzoek, kan de techniek van de microdialysis ook worden ingezet ter stimulering van neuronen of te ontnemen van belangrijke fysiologische ionen zoals K+ of Ca2 +, te roepen of te voorkomen van het vrijkomen van de neurotransmitter.

Hoge+ K-stimulatie wordt het vaak gebruikt in de neurobiologie ter stimulering van de neuronale activiteit niet alleen in wakker dieren, maar ook in culturen van primaire en organotypic. De blootstelling van een gezond zenuwstelsel aan oplossingen met hoge concentraties van K+ (40-100 mM) roept de efflux van neurotransmitters28. Dit vermogen van neuronen te bieden een extra release in reactie op de hoge K+ kan worden aangetast in epileptische dieren1 en in andere neurodegeneratieve ziekten29,30. Ook de Ca2 + ontbering (verkregen door zoogdierlevercellen Ca2 + gratis oplossingen) wordt gebruikt om de calcium-afhankelijke release van meeste neurotransmitters gemeten door microdialysis. Het is over het algemeen geloofd dat Ca2 + afhankelijke versie van neuronale oorsprong, overwegende dat Ca2 + onafhankelijke release is afkomstig uit glia, maar veel studies verhoogd controverse over de betekenis van Ca2 +-gevoelige metingen van bv glutamaat of GABA9: dus, indien mogelijk, het is raadzaam om steun microdialysis studies met microsensor studies, omdat deze laatste hogere ruimtelijke resolutie hebben en de elektroden toestaat om dichter bij synapsen31.

Over microdialysis onderzoeken bij epileptische dieren is het belangrijk te benadrukken dat de gegevens die zijn verkregen van de meeste van hen afhankelijk van video of video-EEG monitoring van vangsten, dat wil zeggen, van de voorbijgaande voorkomen van tekenen en/of symptomen als gevolg van abnormale overmatig of synchrone Neuronale activiteit in de hersenen-32. Er zijn enkele specifieke kenmerken van electrographic vangsten in pilocarpine behandelde dieren die bij de voorbereiding van het experiment moeten worden onderzocht. Spontane aanvallen worden gevolgd door depressief activiteit met frequente EEG the spikes3 en optreden in clusters33,34. Schijnvertoning bediende niet-epileptische dieren vertonen inbeslagneming-achtige activiteit35 en daarom de parameters voor EEG opnames evaluatie moeten gestandaardiseerde36 en, indien mogelijk, de timing van microdialysis sessies goed gedefinieerd moet worden. Ten slotte raden we na de beginselen en de methodologische standaarden voor video-EEG toezicht bij controle volwassen knaagdieren beschreven door deskundigen van de International League tegen epilepsie en American epilepsie Society in hun zeer recente verslagen37 ,,38.

Hier beschrijven we microdialysis van glutamaat en aspartaat parallel met de lange termijn video-EEG opnamen in epileptische dieren en hun analyse in de dialysate door HPLC. Wij zullen de kritische stappen van het protocol waarmee men voor het beste resultaat zorgen moet benadrukken.

Protocol

Alle experimentele procedures zijn goedgekeurd door de Universiteit van Ferrara institutionele Animal Care en gebruik Comité en door het Italiaanse ministerie van volksgezondheid (vergunning: D.M. 246/2012-B) overeenkomstig de richtsnoeren in de EUROPESEGEMEENSCHAPPEN Richtlijn van de Raad van 24 November 1986 (86/609/EEG). Dit protocol is speciaal aangepast voor glutamaat en aspartaat bepaling in de rat hersenen dialysates verkregen onder controle van de EEG van microdialysis sessies bij epileptische en niet-epileptisc…

Representative Results

Sonde herstel De gemiddelde terugvinding (dat wil zeggen, de inhoud van de gemiddelde aminozuur in het perfusaat als een percentage van de inhoud in een gelijk volume van de oplossing van vial) was 15.49 ± 0,42% op een debiet van 2 l/min en 6.32 ± 0.64 op 3 l/min voor glutamaat en 14.89 ± 0.36% op een debiet van 2 L/min en 10.13 ± 0.51 op 3 l/min voor aspartaat bij het gebruik van de cuprophane membraan sonde. Als de …

Discussion

In dit werk, laten we zien hoe een ononderbroken video-EEG-registratie, in combinatie met microdialysis kan worden uitgevoerd in een experimenteel model van TLE. Video-EEG opname technieken worden gebruikt voor de verschillende fasen van de progressie van de ziekte bij dieren correct te diagnosticeren en de microdialysis-techniek wordt gebruikt om te beschrijven van de veranderingen in glutamaat release die zich in de tijd voordoen (geen wijzigingen gevonden voor aspartaat in een eerder gepubliceerde studie<sup class="xr…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs bedank Anna Binaschi, Paolo Roncon en Eleonora Palma voor hun bijdrage aan manuscripten gepubliceerd in voorrang.

Materials

3-channel two-twisted electrode Invivo1, Plastic One, Roanoke, Virginia, USA MS333/3-B/SPC Material
guide cannula Agn Tho's, Lindigö, Sweden MAB 4.15.IC Material
Resin KK2 Plastik Elettra Sport, Lecco, Italy KK2 Material
Super Attack gel Loctite Henkel Italia Srl, Milano, Italy 2047420_71941 Material
Imalgene-Ketamine Merial, Toulouse, France 221300288 (AIC) Solution
Xylazine Sigma, Milano, Italy X1251 Material
Isoflurane-Vet Merial, Toulouse, France 103120022 (AIC) Solution
Altadol 50 mg/ ml – tramadol Formevet, Milano, Italy 103703017 (AIC) Solution
Gentalyn 0.1% crm – gentamycine MSD Italia, Roma, Italy 20891077 (AIC) Material
simplex rapid dental cement Kemdent, Associated Dental Products Ltd, Swindon, United Kingdom ACR811 Material
GlasIonomer CX-Plus Cement Shofu, Kyoto, Japan PN1167 Material
probe clip holder Agn Tho's, Lindigö, Sweden p/n 100 5001 Equipment
Histoacryl® Blue Topical Skin Adhesive TissueSeal, Ann Arbor, Michigan, USA TS1050044FP Material
Valium 10 mg/2 ml – diazepam Roche, Monza, Italy 019995063 (AIC) Material
1 mL syringe with 25G needle Vetrotecnica, Padova, Italy 11.3500.05 Material
rat flexible feeding needle 17G Agn Tho's, Lindigö Sweden 7206 Material
Grass Technology apparatus Grass Technologies, Natus Neurology Incorporated, Pleasanton, California, USA M665G08 Equipment (AS40 amplifier, head box, interconnecting cables, telefactor model RPSA S40)
modular data acquisition and analysis system MP150 Biopac, Goleta, California, USA MP150WSW Equipment
digital video surveillance system AverMedia Technologies, Fremont, California, USA V4.7.0041FD Equipment
microdialysis probe Agn Tho's, Lindigö Sweden MAB 4.15.1.Cu Material
microdialysis probe Synaptech, Colorado Springs, Colorado, USA S-8010 Material
block heater Grant Instruments, Cambridge, England QBD2 Equipment
stirrer Cecchinato A, Aparecchi Scientifici, Mestre, Italy 711 Equipment
infusion pump Univentor, Zejtun, Malta 864 Equipment
fine bore polythene tubing Smiths Medical International Ltd., Keene, New Hampshire, USA 800/100/100/100 Material
blue tubing adapters Agn Tho's, Lindigö Sweden 1002 Material
red tubing adapters Agn Tho's, Lindigö Sweden 1003 Material
2.5 mL syringe with 22G needle Chemil, Padova, Italy S02G22 Material
vial cap Cronus, Labicom, Olomouc, Czech Republic VCA-1004TB-100 Material
septum Thermo Scientific, Rockwoood, Tennessee, USA National C4013-60 8 mm TEF/SIL septum Material
glass insert with bottom spring Supelco, Sigma, Milano, Italy 27400-U Material
autosampler vial National Scientific, Thermo Fisher Scientific, Monza, Italy C4013-2 Material
Smartline manager 5000 system controller and degasser unit Knauer, Berlin, Germany V7602 Equipment
Smartline 1000 quaternary gradient pump Knauer, Berlin, Germany V7603 Equipment
spectrofluorometric detector Shimadzu, Kyoto, Japan RF-551 Equipment
chromatogrphic column Knauer, Berlin, Germany 25EK181EBJ Material
chromatogrphic pre-column Knauer, Berlin, Germany P5DK181EBJ Material
mobile phase solution A 0.1 M sodium phosphate buffer, pH 6.0 Solution
mobile phase solution B 40% 0.1 M sodium phosphate buffer, 30% methanol, 30% acetonitrile, pH 6.5 Solution
Ringer solution composition in mM: MgCl2 0.85, KCl 2.7, NaCl 148, CaCl2 1.2, 0.3% BSA Solution
modified Ringer solution composition in mM: MgCl2 0.85, KCl 100, NaCl 50.7, CaCl2 1.2, 0.3% BSA Solution
saline 0.9% NaCl, ph adjusted to 7.0 Solution
sucrose solution 10% sucrose in distilled water Solution

References

  1. Soukupova, M., et al. Impairment of GABA release in the hippocampus at the time of the first spontaneous seizure in the pilocarpine model of temporal lobe epilepsy. Experimental Neurology. 257, 39-49 (2014).
  2. Soukupova, M., et al. Increased extracellular levels of glutamate in the hippocampus of chronically epileptic rats. 신경과학. 301, 246-253 (2015).
  3. Curia, G., Longo, D., Biagini, G., Jones, R. S., Avoli, M. The pilocarpine model of temporal lobe epilepsy. Journal of Neuroscience Methods. 172 (2), 143-157 (2008).
  4. Scorza, F. A., et al. The pilocarpine model of epilepsy: what have we learned?. Anais da Academia Brasileira de Ciencias. 81 (3), 345-365 (2009).
  5. Pitkanen, A., Sutula, T. P. Is epilepsy a progressive disorder? Prospects for new therapeutic approaches in temporal-lobe epilepsy. The Lancet Neurology. 1 (3), 173-181 (2002).
  6. Pitkanen, A., Lukasiuk, K. Mechanisms of epileptogenesis and potential treatment targets. The Lancet Neurology. 10 (2), 173-186 (2011).
  7. Reddy, D. S. Role of hormones and neurosteroids in epileptogenesis. Frontiers in Cellular Neuroscience. 7 (115), (2013).
  8. Engel, J. Research on the human brain in an epilepsy surgery setting. Epilepsy Research. 32 (1-2), 1-11 (1998).
  9. Watson, C. J., Venton, B. J., Kennedy, R. T. In vivo measurements of neurotransmitters by microdialysis sampling. Analytical Chemistry. 78 (5), 1391-1399 (2006).
  10. Jeffrey, M., et al. A reliable method for intracranial electrode implantation and chronic electrical stimulation in the mouse brain. BMC Neuroscience. 14, 82 (2013).
  11. Oliveira, L. M. O., Dimitrov, D. Chapter 2. Surgical techniques for chronic implantation of microwire arrays in rodents and primates. Methods for Neural Ensemble Recordings. , (2008).
  12. Fornari, R. V., et al. Rodent stereotaxic surgery and animal welfare outcome improvements for behavioral neuroscience. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (59), e3528 (2012).
  13. Horn, T. F., Engelmann, M. In vivo microdialysis for nonapeptides in rat brain–a practical guide. Methods. 23 (1), 41-53 (2001).
  14. Kennedy, R. T., Thompson, J. E., Vickroy, T. W. In vivo monitoring of amino acids by direct sampling of brain extracellular fluid at ultralow flow rates and capillary electrophoresis. Journal of Neuroscience Methods. 114 (1), 39-49 (2002).
  15. Renno, W. M., Mullet, M. A., Williams, F. G., Beitz, A. J. Construction of 1 mm microdialysis probe for amino acids dialysis in rats. Journal of Neuroscience Methods. 79 (2), 217-228 (1998).
  16. Nirogi, R., et al. Approach to reduce the non-specific binding in microdialysis. Journal of Neuroscience Methods. 209 (2), 379-387 (2012).
  17. Zhou, Y., Wong, J. M., Mabrouk, O. S., Kennedy, R. T. Reducing adsorption to improve recovery and in vivo detection of neuropeptides by microdialysis with LC-MS. Analytical Chemistry. 87 (19), 9802-9809 (2015).
  18. Wisniewski, N., Torto, N. Optimisation of microdialysis sampling recovery by varying inner cannula geometry. Analyst. 127 (8), 1129-1134 (2002).
  19. Morrison, P. F., et al. Quantitative microdialysis: analysis of transients and application to pharmacokinetics in brain. Journal of Neurochemistry. 57 (1), 103-119 (1991).
  20. Westerink, B. H., De Vries, J. B. A method to evaluate the diffusion rate of drugs from a microdialysis probe through brain tissue. Journal of Neuroscience Methods. 109 (1), 53-58 (2001).
  21. Chefer, V. I., Thompson, A. C., Zapata, A., Shippenberg, T. S. Overview of brain microdialysis. Current Protocols in Neurosciences. , (2009).
  22. Westerink, B. H. Brain microdialysis and its application for the study of animal behaviour. Behavioural Brain Research. 70 (2), 103-124 (1995).
  23. Zhang, M. Y., Beyer, C. E. Measurement of neurotransmitters from extracellular fluid in brain by in vivo microdialysis and chromatography-mass spectrometry. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 40 (3), 492-499 (2006).
  24. Allison, L. A., Mayer, G. S., Shoup, R. E. o-Phthalaldehyde derivatives of amines for high-speed liquid chromatography/electrochemistry. Analytical Chemistry. 56 (7), 1089-1096 (1984).
  25. Boyd, B. W., Witowski, S. R., Kennedy, R. T. Trace-level amino acid analysis by capillary liquid chromatography and application to in vivo microdialysis sampling with 10-s temporal resolution. Analytical Chemistry. 72 (4), 865-871 (2000).
  26. Hanczko, R., Jambor, A., Perl, A., Molnar-Perl, I. Advances in the o-phthalaldehyde derivatizations. Comeback to the o-phthalaldehyde-ethanethiol reagent. Journal of Chromatography A. 1163 (1-2), 25-42 (2007).
  27. Molnar-Perl, I. Quantitation of amino acids and amines in the same matrix by high-performance liquid chromatography, either simultaneously or separately. Journal of Chromatography A. 987 (1-2), 291-309 (2003).
  28. Solis, J. M., et al. Variation of potassium ion concentrations in the rat hippocampus specifically affects extracellular taurine levels. Neuroscience Letters. 66 (3), 263-268 (1986).
  29. Boatell, M. L., Bendahan, G., Mahy, N. Time-related cortical amino acid changes after basal forebrain lesion: a microdialysis study. Journal of Neurochemistry. 64 (1), 285-291 (1995).
  30. Sutton, A. C., et al. Elevated potassium provides an ionic mechanism for deep brain stimulation in the hemiparkinsonian rat. The European Journal of Neuroscience. 37 (2), 231-241 (2013).
  31. Hascup, K. N., Hascup, E. R. Electrochemical techniques for subsecond neurotransmitter detection in live rodents. Comparative Medicine. 64 (4), 249-255 (2014).
  32. Fisher, R. S., et al. Epileptic seizures and epilepsy: definitions proposed by the International League Against Epilepsy (ILAE) and the International Bureau for Epilepsy (IBE). Epilepsia. 46 (4), 470-472 (2005).
  33. Goffin, K., Nissinen, J., Van Laere, K., Pitkanen, A. Cyclicity of spontaneous recurrent seizures in pilocarpine model of temporal lobe epilepsy in rat. Experimental Neurology. 205 (2), 501-505 (2007).
  34. Pitsch, J., et al. Circadian clustering of spontaneous epileptic seizures emerges after pilocarpine-induced status epilepticus. Epilepsia. 58 (7), 1159-1171 (2017).
  35. Pearce, P. S., et al. Spike-wave discharges in adult Sprague-Dawley rats and their implications for animal models of temporal lobe epilepsy. Epilepsy and Behavior. 32, 121-131 (2014).
  36. Twele, F., Tollner, K., Bankstahl, M., Loscher, W. The effects of carbamazepine in the intrahippocampal kainate model of temporal lobe epilepsy depend on seizure definition and mouse strain. Epilepsia Open. 1 (1-2), 45-60 (2016).
  37. Kadam, S. D., et al. Methodological standards and interpretation of video-electroencephalography in adult control rodents. A TASK1-WG1 report of the AES/ILAE Translational Task Force of the ILAE. Epilepsia. 58, 10-27 (2017).
  38. Hernan, A. E., et al. Methodological standards and functional correlates of depth in vivo electrophysiological recordings in control rodents. A TASK1-WG3 report of the AES/ILAE Translational Task Force of the ILAE. Epilepsia. 58, 28-39 (2017).
  39. Bernal, J., et al. Guidelines for rodent survival surgery. Journal of Investigative Surgery: the official journal of the Academy of Surgical Research. 22 (6), 445-451 (2009).
  40. Flecknell, P. Rodent analgesia: Assessment and therapeutics. Veterinary Journal. , 70-77 (2018).
  41. Miller, A. L., Richardson, C. A. Rodent analgesia. The Veterinary Clinics of North America. Exotic Animal Practice. 14 (1), 81-92 (2011).
  42. Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N. Survivable stereotaxic surgery in rodents. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (20), (2008).
  43. Gardiner, T. W., Toth, L. A. Stereotactic Surgery and Long-Term Maintenance of Cranial Implants in Research Animals. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 38 (1), 56-63 (1999).
  44. Williams, P. A., et al. Development of spontaneous recurrent seizures after kainate-induced status epilepticus. The Journal of Neuroscience: The official journal of the Society for Neuroscience. 29 (7), 2103-2112 (2009).
  45. Paradiso, B., et al. Localized overexpression of FGF-2 and BDNF in hippocampus reduces mossy fiber sprouting and spontaneous seizures up to 4 weeks after pilocarpine-induced status epilepticus. Epilepsia. 52 (3), 572-578 (2011).
  46. Kanamori, K. Faster flux of neurotransmitter glutamate during seizure – Evidence from 13C-enrichment of extracellular glutamate in kainate rat model. PLoS One. 12 (4), e0174845 (2017).
  47. Kanamori, K., Ross, B. D. Chronic electrographic seizure reduces glutamine and elevates glutamate in the extracellular fluid of rat brain. Brain Research. 1371, 180-191 (2011).
  48. Kanamori, K., Ross, B. D. Electrographic seizures are significantly reduced by in vivo inhibition of neuronal uptake of extracellular glutamine in rat hippocampus. Epilepsy Research. 107 (1-2), 20-36 (2013).
  49. Luna-Munguia, H., Meneses, A., Pena-Ortega, F., Gaona, A., Rocha, L. Effects of hippocampal high-frequency electrical stimulation in memory formation and their association with amino acid tissue content and release in normal rats. Hippocampus. 22 (1), 98-105 (2012).
  50. Mazzuferi, M., Binaschi, A., Rodi, D., Mantovani, S., Simonato, M. Induction of B1 bradykinin receptors in the kindled hippocampus increases extracellular glutamate levels: a microdialysis study. 신경과학. 135 (3), 979-986 (2005).
  51. Meurs, A., Clinckers, R., Ebinger, G., Michotte, Y., Smolders, I. Seizure activity and changes in hippocampal extracellular glutamate, GABA, dopamine and serotonin. Epilepsy Research. 78 (1), 50-59 (2008).
  52. Ueda, Y., et al. Collapse of extracellular glutamate regulation during epileptogenesis: down-regulation and functional failure of glutamate transporter function in rats with chronic seizures induced by kainic acid. Journal of Neurochemistry. 76 (3), 892-900 (2001).
  53. Wilson, C. L., et al. Comparison of seizure related amino acid release in human epileptic hippocampus versus a chronic, kainate rat model of hippocampal epilepsy. Epilepsy Research. 26 (1), 245-254 (1996).
  54. Lidster, K., et al. Opportunities for improving animal welfare in rodent models of epilepsy and seizures. Journal of Neuroscience Methods. 260, 2-25 (2016).
  55. Parrot, S., et al. High temporal resolution for in vivo monitoring of neurotransmitters in awake epileptic rats using brain microdialysis and capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence detection. Journal of Neuroscience Methods. 140 (1-2), 29-38 (2004).
  56. Kennedy, R. T., Watson, C. J., Haskins, W. E., Powell, D. H., Strecker, R. E. In vivo neurochemical monitoring by microdialysis and capillary separations. Current Opinion in Chemical Biology. 6 (5), 659-665 (2002).
  57. Kennedy, R. T. Emerging trends in in vivo neurochemical monitoring by microdialysis. Current Opinion in Chemical Biology. 17 (5), 860-867 (2013).
  58. Ferry, B., Gifu, E. P., Sandu, I., Denoroy, L., Parrot, S. Analysis of microdialysate monoamines, including noradrenaline, dopamine and serotonin, using capillary ultra-high performance liquid chromatography and electrochemical detection. Journal of Chromatography B, Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 951, 52-57 (2014).
  59. Jung, M. C., Shi, G., Borland, L., Michael, A. C., Weber, S. G. Simultaneous determination of biogenic monoamines in rat brain dialysates using capillary high-performance liquid chromatography with photoluminescence following electron transfer. Analytical Chemistry. 78 (6), 1755-1760 (2006).
  60. Parrot, S., Lambas-Senas, L., Sentenac, S., Denoroy, L., Renaud, B. Highly sensitive assay for the measurement of serotonin in microdialysates using capillary high-performance liquid chromatography with electrochemical detection. Journal of Chromatography B, Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 850 (1-2), 303-309 (2007).
  61. Hershey, N. D., Kennedy, R. T. In vivo calibration of microdialysis using infusion of stable-isotope labeled neurotransmitters. ACS Chemical Neuroscience. 4 (5), 729-736 (2013).
  62. Vander Weele, C. M., et al. Rapid dopamine transmission within the nucleus accumbens: dramatic difference between morphine and oxycodone delivery. The European Journal of Neuroscience. 40 (7), 3041-3054 (2014).
  63. Zestos, A. G., Kennedy, R. T. Microdialysis Coupled with LC-MS/MS for In Vivo Neurochemical Monitoring. The AAPS journal. 19 (5), 1284-1293 (2017).
  64. Benturquia, N., Parrot, S., Sauvinet, V., Renaud, B., Denoroy, L. Simultaneous determination of vigabatrin and amino acid neurotransmitters in brain microdialysates by capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence detection. Journal of Chromatography B, Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 806 (2), 237-244 (2004).
  65. Chefer, V., et al. Repeated exposure to moderate doses of ethanol augments hippocampal glutamate neurotransmission by increasing release. Addiction Biology. 16 (2), 229-237 (2011).
  66. Morales-Villagran, A., Pardo-Pena, K., Medina-Ceja, L., Lopez-Perez, S. A microdialysis and enzymatic reactor sensing procedure for the simultaneous registration of online glutamate measurements at high temporal resolution during epileptiform activity. Journal of Neurochemistry. 139 (5), 886-896 (2016).
  67. Petit-Pierre, G., et al. In vivo neurochemical measurements in cerebral tissues using a droplet-based monitoring system. Nature Communication. 8 (1), 1239 (2017).
  68. Renaud, P., Su, C. K., Hsia, S. C., Sun, Y. C. A high-throughput microdialysis-parallel solid phase extraction-inductively coupled plasma mass spectrometry hyphenated system for continuous monitoring of extracellular metal ions in living rat brain. Nature Communication. 1326, 73-79 (2014).
  69. Zilkha, E., Obrenovitch, T. P., Koshy, A., Kusakabe, H., Bennetto, H. P. Extracellular glutamate: on-line monitoring using microdialysis coupled to enzyme-amperometric analysis. Journal of Neuroscience Methods. 60 (1-2), 1-9 (1995).
  70. Ngernsutivorakul, T., White, T. S., Kennedy, R. T. Microfabricated Probes for Studying Brain Chemistry: A Review. Chemphyschem: a Eurepean journal of chemical physics and physical chemistry. 19 (10), 1128-1142 (2018).
  71. Mirzaei, M., Sawan, M. Microelectronics-based biosensors dedicated to the detection of neurotransmitters: a review. Sensors. 14 (10), 17981-18008 (2014).

Play Video

Cite This Article
Soukupová, M., Falcicchia, C., Lovisari, F., Ingusci, S., Barbieri, M., Zucchini, S., Simonato, M. Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats. J. Vis. Exp. (141), e58455, doi:10.3791/58455 (2018).

View Video