Generazione di modelli sperimentali acuti e cronici di espressione tic motoria nei ratti
Summary
Presentiamo protocolli per generare modelli sperimentali acuti e cronici di espressione tic nei ratti che si comportano liberamente. I modelli sono basati sull’impianto di cannula striatale e sulla successiva applicazioneantagonista GABA A. Il modello acuto utilizza iniezioni transitorie mentre il modello cronico utilizza infusioni prolungate attraverso una pompa mini-osmotica impiantata sottocutanea.
Abstract
I motori sono movimenti improvvisi, rapidi e ricorrenti che sono i sintomi chiave della sindrome di Tourette e di altri disturbi tic. La fisiopatologia della generazione tic è associata all’inibizione anomala dei gangli basali, in particolare la sua struttura di input primaria, lo striato. Nei modelli animali di roditori e primati non umani, l’applicazione locale degli antagonisti del GABAA, come la bicucullina e la picrotossine, nelle parti motorie dello striato induce la disinibizione locale con conseguente espressione di tic motori.
Qui presentiamo modelli acuti e cronici di tic motori nei ratti. Nel modello acuto, le microiniezioni bicuculline attraverso una cannula impiantata nello striato dorsale suscitano l’espressione di tic che durano per brevi periodi di tempo fino a un’ora. Il modello cronico è un’alternativa che consente l’estensione dell’espressione tic a periodi di diversi giorni o addirittura settimane, utilizzando l’infusione continua di bicucullina attraverso una pompa mini-osmotica sub-cutanea.
I modelli consentono lo studio dei meccanismi comportamentali e neurali della generazione tic in tutta la via cortico-basale dei gangli. I modelli supportano l’impianto di dispositivi di registrazione e stimolazione aggiuntivi oltre alle cannule di iniezione, consentendo così un’ampia varietà di usi come stimolazione elettrica e ottica e registrazioni elettrofisiopatiche. Ogni metodo presenta diversi vantaggi e carenze: il modello acuto consente il confronto delle proprietà cinematiche del movimento e dei corrispondenti cambiamenti elettrofisiologici prima, durante e dopo l’espressione tic e gli effetti dei modulatori a breve termine sull’espressione tic. Questo modello acuto è semplice da stabilire; tuttavia, è limitato a un breve periodo di tempo. Il modello cronico, sebbene più complesso, rende fattibile lo studio della dinamica tic e degli effetti comportamentali sull’espressione tic per periodi prolungati. Pertanto, il tipo di query empirica guida la scelta tra questi due modelli complementari di espressione tic.
Introduction
I tic sono il sintomo distintivo della sindrome di Tourette (TS) e di altri disturbi tic. I tic sono descritti come movimenti improvvisi, rapidi, ricorrenti (motori) o vocalizzazioni (tic vocali)1. L’espressione tic in genere fluttua nelle sue proprietà temporali (frequenza)2 e spaziali (intensità, posizione del corpo)3 su più scale temporali (ore, giorni, mesi e anni). Queste modifiche sono influenzate da diversi fattori, ad esempio lecaratteristiche ambientali 4,5, gli staticomportamentali 6,7e la soppressione volontaria e temporanea8.
Sebbene il meccanismo neuronale che governa la motociclo non sia ancora pienamente compreso, un numero crescente di studi teorici e sperimentali ha fornito nuove prove sulla sua natura9. Attualmente, si pensa che la fisiopatologia della generazione tic coinvolga il ciclo dei gangli cortico-basali (CBG), ed è specificamente associata all’inibizione anomala dello striato, il nucleo primario di ingresso di gangli basali10,11,12. Studi precedenti su roditori e primati hanno dimostrato che lo striato può essere disinibito dall’applicazione locale di diversi antagonisti GABAA, come bicucullina e picrotoxina13,14,15,16,17,18. Questo intervento farmacologico porta ad un’espressione motoria transitoria nel lato contralaterale dell’iniezione, stabilendo così un robusto modello acuto di disturbi tic con il viso e costruire la validità. Il modello acuto è semplice da indurre e consente di studiare gli effetti della modulazione a breve termine come la stimolazione elettrica e ottica in concomitanza con registrazioni elettrofisiopatiche e cinematiche prima, durante e dopo l’espressione. Tuttavia, il modello acuto è limitato al breve periodo di tempo successivo all’iniezione. Sulla base del modello acuto, abbiamo recentemente proposto un modello cronico di generazione tic nei ratti che utilizza un’infusione prolungata a tasso fisso di bicucullina allo striato attraverso una pompa mini-osmotica impiantata sottocutanea19. Questo modello estende il periodo di espressione tic a più giorni/settimane. Il rilascio costante di bicucullina per un lungo periodo di tempo consente l’esame degli effetti di una varietà di fattori come trattamenti farmacologici e stati comportamentali sull’espressione tic.
Qui presentiamo protocolli per generare i modelli acuti e cronici di espressione tic nei ratti. In funzione della specifica domanda di ricerca, i protocolli consentono la messa a punto dei parametri tra cui l’impianto unilaterale rispetto a quello bilaterale, il sito dei tic (secondo l’organizzazione somatotopica dello striato)18 e l’angolo dell’impianto-cannula (a seconda della posizione di dispositivi impiantati aggiuntivi). Il metodo utilizzato nel modello cronico si basa parzialmente su prodotti commerciali ma con regolazioni critiche per adattarsi al modello tic. Questo articolo descrive in dettaglio le regolazioni necessarie per personalizzare questi modelli tic.
Protocol
Representative Results
Discussion
In questo manoscritto, abbiamo dettagliato i protocolli dei modelli acuti e cronici per l’induzione tic in un ratto che si comporta liberamente. Questi protocolli descrivono la preparazione di tutti i componenti, l’intervento chirurgico e il processo sperimentale che può essere adattato per la personalizzazione per soddisfare specifiche esigenze di ricerca. Il principio primario alla base di questi modelli è l’applicazione locale diretta della bicucullina alle aree motorie dello striato, che è noto per svolgere un ruo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto in parte da una borsa di studio della Israel Science Foundation (ISF) (297/18). Gli autori ringraziano M. Bronfeld per aver stabilito il modello acuto dei roditori e M. Israelashvili per i suoi commenti.
Materials
| Anchor screws | Micro Fasteners | SMPPS0002 | #0 x 1/8 – Pan Head Sheet Metal Screws |
| Bicuculline methiodide | Sigma Aldrich | 14343 | |
| Cyanoacrylate (CA) accelerator | Zap | PT29 | |
| Cyanoacrylate (CA) glue | BSI | IC-2000 | This glue was found to be stronger than others |
| Dental cement | Coltene | H00322 | Hygenic Perm Repair Material Reline Resin Self Cure |
| Glue gel | Loctite | Ultra Gel Control | |
| Hemostat | WPI | 501242 | Any hemostat sized approximately 14 cm would be sufficient |
| Hypo-tube, extra-thin wall 25G | Component supply company | HTX-25X | |
| Hypo-tube, regular wall 22G | Component supply company | HTX-22R | |
| Hypo-tube, regular wall 30G | Component supply company | HTX-30R | |
| Infusion pump machine | New Era Pump Systems | NE-1000 | |
| Mini-osmotic pump | ALZET | 2001 | 1.0µl per hour, 7 days |
| PE compatible adhesive | CEYS | Special difficult plastics (suitable for PE) | |
| PE-10 Catheter Tubing | ALZET | PE-10 | ID = 0.28mm, OD = 0.61mm |
| Precision glass microsyringe, 10µl | Hamilton | 80065 | 1701 RNR 10µl syr (22s/51/3) |
| Tissue adhesive | 3M | 1469Sb | Vetbond |
| Tubing-adapter | CMA | 3409500 | |
| Tygon micro bore tubing, 0.02 inch ID * 0.06 OD | Component supply company | TND80-020 | |
| Wire 0.005-inch | Component supply company | GWX-0050 | |
| Wire 0.013-inch | Component supply company | GWX-0130 |
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