Dorsal Kök Potansiyel Kayıt By Farelerde Spinal Presinaptik Engellenme Ölçme<em> In Vivo</em
Summary
GABAerjik presinaptik inhibisyonu motor ve omurilik ağlarında duyusal sinyal entegrasyon için önemli omurilikteki güçlü bir önleyici mekanizmadır. Altta yatan primer afferent depolarizasyon dorsal kök potansiyelleri (DRP) kaydı ile ölçülebilir. Burada farelerde DRP in vivo kayıt için bir yöntem ortaya koymaktadır.
Abstract
Presinaptik inhibisyon omurilik en güçlü önleyici mekanizmalarından biridir. Bunun altında yatan fizyolojik mekanizma GABAerjik axo-aksonal sinaps (birincil aferent depolarizasyon) tarafından aracılık edilen primer afferent liflerin bir depolarizasyon. Birincil aferent depolarizasyon gücü dorsal kök (dorsal kök potansiyelleri, DRP), hacimli-yürütülen potansiyelleri kayıt ile ölçülebilir. Presinaptik inhibisyon patolojik değişiklikler, bazı ağrı koşullarının anormal merkezi işleme ve motor hipereksitabilitenin bazı hastalıklarda çok önemlidir. Burada, farelerde in vivo olarak kayıt DRP için bir yöntem tarif eder. , Anestezi verilen hayvanın ve emme elektrodu kullanarak kayıt prosedürü omurilik dorsal kök preparasyonu açıklanmıştır. Bu yöntem, GABAerjik DRP ölçme ve böylece canlı fare omurilik presinaptik olarak önlenmesini tahmin sağlar. Transgenik fare modelleri ile birlikte, DRP kayıt olabilir sehastalıkla ilişkili spinal patofizyolojiye araştırmak için güçlü bir araç olarak rve. in vivo kayıt örneğin eşzamanlı kayıt ya da supraspinal ağları ve periferik sinirlerin uyarılması ile DRP indüksiyon manipülasyon olasılığı ex vivo izole spinal kord hazırlıkları kıyasla birçok avantajı vardır.
Introduction
Presinaptik inhibisyon omurilik en güçlü önleyici mekanizmalarından biridir. Bu postsinaptik zar potansiyeli ve motor nöronlar 1-3 uyarılabilirliğini değiştirmeden monosynaptically heyecan motonöronları uyancı postsinaptik potansiyeller (EPSP) inhibe eder. Duyusal presinaptik liflerin üzerine GABAerjik axo-aksonal sinaps tarafından uyarılan primer afferent depolarization (PAD) altta yatan mekanizma 4-7 (ayrıca Figure1A bakınız). Bu sinapsların GABA A ve GABA B-reseptörleri (GABA A R ve GABA B R) içerir. GABA A R aktivitesi nedeniyle lokal iyon dağılımına PAD ortaya çıkarır klorür iletkenlik bir artışa yol açar. Bu depolarizasyon bloklar akson terminalleri içine aksiyon potansiyelleri yayılma ve azalmış Ca 2 lider güçlerini azaltır +-akını ve verici serbest bir azalma. GABA B reseptörlerinin aktivasyonu yok not PAD katkıda ama bu şekilde presinaptik olarak önlenmesini artırmak Ca 2 +-akışı bir azalmaya yol açar. GABA A R'nin kısa süreli aktivasyon inhibisyonu dahil olmak olmakla birlikte, GABA B R, uzun vadeli modülasyonu 8-10 katılmaktadırlar. PAD ve presinaptik inhibisyonunun önemli bir bölümünü oluşturur GABA, ek olarak, diğer vericiler sistemleri de modüle olabilir ve bu mekanizma 11,12 katkıda bulunur.
Presinaptik inhibisyon patolojik değişiklikler, kusurlu GABAerjik transmisyon 17 tarafından aracılık edilen motorlu hiper-ile-çevresel iltihap ve nöropatik ağrıya 13,14 yanı sıra anormal merkezi ağrı işlem 15, omurilik yaralanması 16, ve merkezi sinir sistemi hastalıkları, örneğin, birkaç hastalık durumu çok önemli görünmektedir 18. Böylece, presinaptik inhibisyonu tahmin in vivo omurilik düzeyinde deneysel patolojik koşulları araştırmak için faydalıdır </em>. PAD, omurilikte presinaptik inhibisyon doğrudan bir ölçümünü sağlayan birim gerçekleştirilen potansiyellerine neden olur. Bu potansiyelleri dorsal kök potansiyelleri (DRP) olarak adlandırılır ve komşu dorsal kökler 7 uyarılmasından sonra omurilik dorsal köklerinden ölçülebilir.
DRP ilk ölçümleri kedi ve kurbağalar 19 rapor edilmiştir ve yoğun 1970'lerin başında 3,4,20,21 yılında Eccles, Schmidt ve diğerleri tarafından kedilerde çalışıldı. Kedi ve 22 farelerde 23 DRP in vivo kayıtları yaygın olarak kullanılmış olsa da, farelerde ölçümleri hemen hemen tamamen izole edilmiş ex vivo omurilik preparasyonlar 15,24 gerçekleştirilmiştir. Burada, sağlam organizmada presinaptik inhibisyon doğrudan bir ölçümünü sağlayan in vivo olarak, anestezi uygulanmış farelerde DRP kaydetmek için bir yöntem tarif eder.
Protocol
Representative Results
Discussion
In vivo nöronal aktivite ve sinaptik potansiyellerin Ekstra ve intraselüler elektrofizyolojik kayıtlar MSS nöronal fonksiyonları ve fizyopatolojisi araştıran sanat teknikleri devlet vardır. Spinal entegrasyon motor işlev, örneğin bacak hareketi ve multimodal duyusal algı için çok önemlidir. Presinaptik inhibisyon duyusal girdilerin uygun tepkiler sağlanması bu hesap işleminde bir kritik mekanizmadır. Ia lifinden üzerinde GABAerjik sinapslar PAD motonöronlann uyarılmasını engelle…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz yönteminin kurulması sırasında yararlı tartışmalar için Manfred Heckmann teşekkür ederim. Ayrıca, biz video üreten destek için teknik yardım ve Frank Schubert Claudia Sommer teşekkür ederim. 01EO1002 ve Jena Üniversitesi Hastanesi Klinik Araştırma Disiplinlerarası Merkezi (IZKF): iş Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (BMBF), Almanya, FKZ tarafından desteklenmiştir.
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 |
Referências
- 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).
