Summary

Amostragem de líquido cefalorraquidiano e sangue da veia lateral da cauda em ratos durante registros de EEG

Published: September 01, 2023
doi:

Summary

O protocolo mostra repetidas coletas de líquido cefalorraquidiano e sangue de ratos epilépticos realizadas em paralelo com a monitorização contínua por vídeo-eletroencefalograma (EEG). Estes são instrumentais para explorar possíveis ligações entre alterações em várias moléculas de fluido corporal e atividade convulsiva.

Abstract

Como a composição dos fluidos corporais reflete muitas dinâmicas fisiológicas e patológicas, amostras líquidas biológicas são comumente obtidas em muitos contextos experimentais para medir moléculas de interesse, como hormônios, fatores de crescimento, proteínas ou pequenos RNAs não codificantes. Um exemplo específico é a amostragem de líquidos biológicos na pesquisa de biomarcadores para epilepsia. Nesses estudos, é desejável comparar os níveis de moléculas no líquido cefalorraquidiano (LCR) e no plasma, retirando o LCR e o plasma em paralelo e considerando a distância temporal da amostragem de e para as convulsões. A coleta combinada de LCR e plasma, juntamente com o monitoramento por vídeo-EEG em animais epilépticos, é uma abordagem promissora para a validação de biomarcadores diagnósticos e prognósticos putativos. Neste artigo, descreve-se um procedimento de retirada combinada de LCR da cisterna magna e coleta de sangue da veia lateral da cauda em ratos epilépticos monitorados continuamente por vídeo-EEG. Este procedimento oferece vantagens significativas em relação a outras técnicas comumente utilizadas. Permite amostragem rápida com o mínimo de dor ou invasividade e tempo reduzido de anestesia. Além disso, ele pode ser usado para obter amostras de LCR e plasma em ratos registrados no EEG cativo e por telemetria, e pode ser usado repetidamente ao longo de vários dias de experimento. Ao minimizar o estresse devido à amostragem por meio do encurtamento da anestesia com isoflurano, espera-se que as medidas reflitam com mais precisão os verdadeiros níveis das moléculas investigadas em biofluidos. Dependendo da disponibilidade de um ensaio analítico apropriado, essa técnica pode ser usada para medir os níveis de múltiplas moléculas diferentes ao mesmo tempo em que se realiza o registro do EEG.

Introduction

O líquido cefalorraquidiano (LCR) e a coleta de sangue são importantes para identificar e validar biomarcadores de epilepsia, tanto em pesquisas pré-clínicas quanto clínicas 1,2. Atualmente, o diagnóstico de epilepsia e a maioria das pesquisas sobre biomarcadores de epilepsia concentram-se no EEG e na neuroimagem 3,4,5. Essas abordagens, no entanto, apresentam várias limitações. Além das medidas rotineiras do couro cabeludo, o EEG requer, em muitos casos, técnicas invasivas como eletrodos de profundidade6. Os métodos de imagem cerebral têm baixa resolução temporal e espacial, são relativamente caros edemorados7,8. Por essa razão, a identificação de biomarcadores não invasivos, de baixo custo e à base de biofluidos seria uma alternativa bastante atraente. Além disso, esses biomarcadores de biofluidos poderiam ser combinados com abordagens diagnósticas disponíveis para aguçar sua preditividade.

Pacientes com diagnóstico de epilepsia são rotineiramente submetidos ao EEG 9,10 e coleta de sangue 11,12,13,14, e muitos também à retirada do LCR para excluir causas potencialmente fatais (isto é, infecções agudas, encefalite autoimune)15. Essas amostras de sangue e LCR podem ser utilizadas em pesquisas clínicas com o objetivo de identificar biomarcadores para epilepsia. Por exemplo, Hogg e colaboradores descobriram que um aumento em três fragmentos de RNAt plasmático precede a ocorrência de convulsões na epilepsia humana14. Da mesma forma, os níveis de interleucina-1beta (IL-1β) no LCR e no soro humano, expressos como a razão dos níveis de IL-1β no LCR sobre o soro, podem predizer o desenvolvimento de epilepsia pós-traumática após traumatismo cranioencefálico16. Esses estudos destacam a importância da amostragem de biofluidos para a pesquisa de biomarcadores de epilepsia, mas enfrentam múltiplas limitações intrínsecas aos ensaios clínicos, por exemplo, o fator cofundador de drogas antiepilépticas (DAEs) no sangue, a frequente falta de informações sobre a etiologia, controles inadequados, número modesto de pacientes, entreoutros17,18.

A pesquisa pré-clínica oferece outras oportunidades para investigar moléculas em biofluidos como potenciais biomarcadores para epilepsia. De fato, é possível retirar plasma e/ou LCR de animais durante a realização de registros de EEG. Além disso, a amostragem pode ser realizada repetidamente ao longo de vários dias do experimento, e um número de controles de idade, sexo e insulto epiléptico podem ser usados para melhorar a robustez do estudo. Aqui, uma técnica flexível para obter LCR da cisterna magna com retirada paralela de plasma da veia caudal em ratos monitorados com EEG é descrita em detalhes. A técnica apresentada apresenta diversas vantagens sobre os métodos alternativos. Usando uma abordagem com agulha borboleta, é possível coletar o LCR várias vezes sem comprometer a função de eletrodos de EEG ou implantes de cabeça semelhantes. Isso representa um refinamento dos procedimentos de retirada do cateter intratecal, que estão associados a um risco relativamente alto de infecção. Além disso, a abordagem de queda livre relatada usada para coleta de sangue é superior a outras abordagens de coleta de sangue da veia caudal devido ao risco altamente reduzido de hemólise, devido ao fato de que o sangue não passa pela tubulação e nenhuma pressão de vácuo é aplicada. Se realizada em condições rigorosas de ausência de germes, existe um risco particularmente baixo de infecção para os animais. Além disso, ao iniciar as retiradas de sangue no final da cauda dos animais, a amostragem pode ser repetida várias vezes. Tais técnicas são de fácil domínio e podem ser aplicadas em muitos estudos pré-clínicos de doenças do sistema nervoso central.

Protocol

Todos os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Ferrara e pelo Ministério da Saúde italiano (autorização: D.M. 603/2022-PR) de acordo com as diretrizes delineadas na Diretiva do Conselho das Comunidades Europeias de 24 de novembro de 1986 (86/609/CEE) relativa à proteção dos animais utilizados para fins experimentais e outros fins científicos. Este protocolo é especificamente ajustado para análises adicionais da reação em cadeia d…

Representative Results

O resultado de diferentes procedimentos de retirada de sangue e LCR realizados em 9 ratos controles e 18 ratos epilépticos crônicos, todos implantados com eletrodos 1 mês após SE, é relatado em termos de taxa de sucesso. Após o implante, todos os ratos foram monitorados por vídeo-EEG por 1 mês, durante o qual o LCR mais sangue foi retirado 5x a cada 3 dias durante as duas últimas semanas do experimento (ou seja, nos dias 52, 55, 58, 61 e 64 pós-SE; dpSE). Os dados de múltiplas retiradas em diferentes animais f…

Discussion

O presente trabalho ilustra uma técnica fácil de dominar de coleta de líquor e sangue em ratos, que pode ser útil não apenas para estudos em modelos de epilepsia, mas também de outras condições neurológicas ou doenças como Alzheimer, Parkinson ou esclerose múltipla. Na pesquisa em epilepsia, ambos os procedimentos de amostragem acoplados ao vídeo-EEG são ideais quando se busca uma correlação entre os níveis de diferentes moléculas solúveis e a atividade convulsiva. Por esse motivo específico, foi empre…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este estudo foi apoiado por uma subvenção do Programa de Trabalho Horizonte 2020 da União Europeia (convite à apresentação de propostas H2020-FETOPEN-2018-2020) ao abrigo da convenção de subvenção 964712 (PRIME; a M. Simonato).

Materials

Blood collection set BD Vacutainer Safety-Lok BD Italy SpA, Milan, Italy 367246 Material
Blood Collection tubes (Microtainer K2E) BD Italy SpA, Milan, Italy 365975 Material
Butterfly Winged Infusion Set 23G x 3/4'' 0.6 x 19 mm Nipro, Osaka, Japan  PSY-23-ET-ICU Material
Centrifuge refrigerated ALC PK 130R DJB Labcare Ltd, Buckinghamshire, England 112000033 Material
Cotton suture 3-0 Ethicon, Johnson & Johnson surgical technologies, Raritan, New Jersey, USA 7343H Material
Diazepam 5 mg/2ml, Solupam Dechra Veterinary Products, Torino, Italy 105183014 (AIC) Solution
Digital video 8-channel media recorder system of telemetry EEG set up Data Sciences International (DSI), St Paul, MN, USA PNM-VIDEO-008 Equipment
Digital video surveillance system of tethered EEG set up EZVIZ Network, Hangzhou, Cina EZVIZ (V5.3.2) Equipment
Disinfectant based on stabilized peroxides and quaternary ammonium activity Laboratoire Garcin-Bactinyl, France LB 920111 Solution
Dummy guide cannula 8 mm Agn Tho's, Lindigö, Sweden CXD-8 Material
Electrode 3-channel two-twisted Invivo1, Plastic One, Roanoke, Virginia, USA MS333/3-B/SPC Material
Electrode holder for stereotxic surgery Agn Tho's, Lindigö, Sweden 1776-P1 Equipment
Eppendorf BioSpectrometer basic Eppendorf AG, Hamburg, Germany 6137 Equipment

Eppendorf PCR Tubes 0.2 mL
Eppendorf Srl, Milan, Italy 30124332 Material
Eppendorf μCuvette G1.0 Eppendorf AG, Hamburg, Germany 6138 Equipment
Feeding needle flexible 17G for rat 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)
Isoflurane 100%, IsoFlo Zoetis, Rome, Italy 103287025 (AIC) Solution
Ketamine (Imalgene) Merial, Toulouse, France 221300288 (AIC) Solution
Lithium chloride  Sigma-Aldrich, Milan, Italy L9650 Material
Microinjection cannula 31G 9 mm Agn Tho's, Lindigö Sweden CXMI-9 Material
MP150 modular data acquisition and analysis system  Biopac, Goleta, California, USA MP150WSW Equipment
Ophthalmic vet ointment, Hylo night Ursapharm, Milan, Italy 941791927 (AIC) Material
Pilocarpine hydrochloride Sigma-Aldrich, Milan, Italy P6503 Material
PTFE Tube with joint Agn Tho's, Lindigö, Sweden JT-10 Material
Saline 0.9% NaCl, pH adjusted to 7.0 Solution
Scopolamine hydrobromide trihydrate Sigma-Aldrich, Milan, Italy S2250 Material
Scopolamine methyl nitrate Sigma-Aldrich, Milan, Italy S1876 Material
Silver sulfadiazine 1% cream  Sofar, Trezzano Rosa, Milan, Italy 025561010 (AIC) Material
Simplex rapid dental methacrylic cement   Kemdent, Associated Dental Products Ltd, Swindon, United Kingdom ACR811 Material
Stereotaxic apparatus David Kopf Instruments, Los Angeles, CA, USA Model 963 Equipment
Sucrose solution 10% sucrose in distilled water Home-made Solution
Syringe 1 mL  Biosigma, Cona, Venezia, Italy 20,71,26,03,00,350 Material
Telemeters Data Sciences International (DSI), St Paul, MN, USA CTA-F40 Material
Telemetry EEG traces analyzer Data Sciences International (DSI), St Paul, MN, USA NeuroScore v3-0 Equipment
Telemetry system Data Sciences International (DSI), St Paul, MN, USA Hardware plus software Ponemah core 6.51 Equipment
Xylazine hydrochloride Sigma-Aldrich, Milan, Italy X1251 Material

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Citar este artigo
Soukupová, M., Guarino, A., Asth, L., Marino, P., Barbieri, M., Simonato, M., Zucchini, S. Sampling Cerebrospinal Fluid and Blood from Lateral Tail Vein in Rats During EEG Recordings. J. Vis. Exp. (199), e65636, doi:10.3791/65636 (2023).

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