Een bipolaire elektrode gebruiken om een temporale kwab epilepsiemuismodel te maken door elektrische aanmaakhoutjes van de amygdala
Summary
De amygdala speelt een sleutelrol bij temporale kwab epilepsie, die ontstaat in en zich voortplant vanuit deze structuur. Dit artikel geeft een gedetailleerde beschrijving van de fabricage van diepe hersenelektroden met zowel opname- als stimulerende functies. Het introduceert een model van mediale temporale kwab epilepsie afkomstig van de amygdala.
Abstract
De amygdala is een van de meest voorkomende oorzaken van aanvallen en het amygdala-muismodel is essentieel voor de illustratie van epilepsie. Weinig studies hebben het experimentele protocol echter in detail beschreven. Dit artikel illustreert het hele proces van het maken van amygdala elektrische aanmaakhoutjes epilepsiemodellen, met de introductie van een methode van bipolaire elektrodefabricage. Deze elektrode kan zowel stimuleren als opnemen, waardoor hersenletsel wordt verminderd dat wordt veroorzaakt door het implanteren van afzonderlijke elektroden voor stimulatie en opname. Voor langdurige elektro-encefalogram (EEG) opnamedoeleinden werden slipringen gebruikt om de recordonderbreking veroorzaakt door kabelklitten en vallen te elimineren.
Na periodieke stimulatie (60 Hz, 1 s om de 15 min) van de basolaterale amygdala (AP: 1,67 mm, L: 2,7 mm, V: 4,9 mm) gedurende 19,83 ± 5,742 keer, werd volledige aanmaakhout waargenomen bij zes muizen (gedefinieerd als inductie van drie continue graad V-episodes geclassificeerd door de schaal van Racine). Een intracraniaal EEG werd geregistreerd gedurende het gehele aanmaakhoutproces en een epileptische afscheiding in de amygdala van 20-70 s werd waargenomen na aanmaakhout. Daarom is dit een robuust protocol voor het modelleren van epilepsie afkomstig van de amygdala en is de methode geschikt voor het onthullen van de rol van de amygdala bij temporale kwab epilepsie. Dit onderzoek draagt bij aan toekomstige studies naar de mechanismen van mesiale temporale kwab epilepsie en nieuwe anti-epileptogene geneesmiddelen.
Introduction
Temporale kwab epilepsie (TLE) is de meest voorkomende vorm van epilepsie en heeft een hoog risico op omzetting in geneesmiddelresistente epilepsie. Chirurgie, zoals selectieve amygdalohippocampectomie, is een effectieve behandeling voor TLE en de epileptogenese en ictogenese van de ziekte worden nog onderzocht 1,2. Pathogenese van TLE blijkt niet alleen in de hippocampus voor te komen, maar ook uitgebreid in de amygdala 3,4. Bijvoorbeeld, zowel amygdala sclerose en amygdala vergroting zijn vaak gemeld als de oorsprong van TLE aanvallen 5,6. Het belang van de amygdala is niet te onderschatten; Een amygdala-model is essentieel voor de studie van epileptogenese en een duidelijke illustratie van dit model is dringend nodig.
Er zijn verschillende benaderingen voorgesteld om aanvallen in diermodellen te induceren. In het verleden werden convulsieve geneesmiddelen intraperitoneaal geïnjecteerd in een vroeg stadium7. Hoewel deze methode handig was, was de locatie van epileptische foci onzeker. Met de ontwikkeling van stereotactische technologie en een gedetailleerde dierenhersenatlas werd intracraniële medicijninjectie toegepast om het probleem van lokalisatie op te lossen8. Een gebrek aan interventie voor ernstige aanvallen tijdens de acute fase resulteerde echter in een hoog sterftecijfer en chronische spontane aanvallen gingen gepaard met het probleem van onstabiele interictale en aanvalsfrequentie 9,10. Ten slotte werd de elektrische aanmaakhoutmethode ontwikkeld; Deze methode stimuleert periodiek specifieke hersengebieden meerdere keren, waardoor aanvallen kunnen worden geïnduceerd met duidelijke controle over zowel de locatie als de aanvangstijd11.
Een voordeel van deze methode is dat de intracraniale implantatie van elektroden minimaal invasief is12. Bovendien is de ernst van de aanval beheersbaar door de beëindiging van de stimuli, waardoor de mortaliteit veroorzaakt door de aanvallen wordt verminderd. Deze veranderingen losten de tekortkomingen van de vorige benaderingen op. Met name kan dit model menselijke aanvallen adequaat nabootsen en is het vooral geschikt voor de studie van status epilepticus (SE) vanwege het vermogen om SE snel te induceren13. Het kan ook worden gebruikt voor anti-epileptica screening14 en in studies over het mechanisme van epilepsie. Ten slotte is het bekend dat de amygdala nauw verbonden is met geheugenmodulatie, beloningsverwerking en emotie15. Stoornissen van deze mentale functies worden vaak aangetroffen bij epileptische patiënten en daarom kan het amygdala-epilepsiemodel een betere keuze zijn voor het bestuderen van emotionele problemen bij epilepsie16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Epilepsie is een groep ziekten met meerdere manifestaties en diverse oorzaken18; Opgemerkt moet worden dat geen enkel model kan worden gebruikt voor alle soorten epilepsie en dat onderzoekers een geschikt model moeten selecteren voor hun specifieke studie. De huidige studie introduceert een van de meest toegankelijke methoden voor elektrodefabricage. Verschillende onderdelen van deze methode kunnen worden aangepast aan verschillende experimentele omstandigheden.
Deze me…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Het onderzoek werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (nr. 82030037, 81871009) en de Beijing Municipal Health Commission (11000022T0000000444685). Wij danken TopEdit (www.topeditsci.com) voor haar taalkundige hulp bij de voorbereiding van dit manuscript.
Materials
| Alexa Fluor 488-conjugated Donkey anti-Rabbit IgG | invitrogen | A-21206 | |
| c-Fos antibody | ab222699 | ||
| Cranial drill | SANS | SA302 | |
| dental cement | NISSIN | ||
| EEG recording and stimulation equipment | Neuracle Technology (Changzhou) Co., Ltd | NSHHFS-210803 | |
| lead-free tin wire | BAKON | ||
| Pin header/Female header | XIANMISI | spacing of 1.27 mm | |
| Silver wire | A-M systems | 786000 | |
| Slip ring | Senring Electronics Co.,Ltd | SNM008-04 | |
| Tungsten wire | A-M systems | 796000 | |
| ultrafine multi-stand wire | Shenzhen Chengxing wire and cable | UL10064-FEP | |
| welding equipment | BAKON | BK881 |
References
- Kurita, T., Sakurai, K., Takeda, Y., Horinouchi, T., Kusumi, I. Very long-term outcome of non-surgically treated patients with temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis: A retrospective study. PLoS One. 11 (7), 0159464 (2016).
- Choy, M., Duffy, B. A., Lee, J. H. Optogenetic study of networks in epilepsy. Journal of Neuroscience Research. 95 (12), 2325-2335 (2017).
- Aroniadou-Anderjaska, V., Fritsch, B., Qashu, F., Braga, M. F. Pathology and pathophysiology of the amygdala in epileptogenesis and epilepsy. Epilepsy Research. 78 (2-3), 102-116 (2008).
- Smith, P. D., McLean, K. J., Murphy, M. A., Turnley, A. M., Cook, M. J. Seizures, not hippocampal neuronal death, provoke neurogenesis in a mouse rapid electrical amygdala kindling model of seizures. Neuroscience. 136 (2), 405-415 (2005).
- Reyes, A., et al. Amygdala enlargement: Temporal lobe epilepsy subtype or nonspecific finding. Epilepsy Research. 132, 34-40 (2017).
- Fan, Z., et al. Diagnosis and surgical treatment of non-lesional temporal lobe epilepsy with unilateral amygdala enlargement. Neurological Sciences. 42 (6), 2353-2361 (2021).
- Dhir, A. Pentylenetetrazol (PTZ) kindling model of epilepsy. Current Protocols in Neuroscience. , 37 (2012).
- Van Erum, J., Van Dam, D., De Deyn, P. P. PTZ-induced seizures in mice require a revised Racine scale. Epilepsy & Behavior. 95, 51-55 (2019).
- Carriero, G., et al. A guinea pig model of mesial temporal lobe epilepsy following nonconvulsive status epilepticus induced by unilateral intrahippocampal injection of kainic acid. Epilepsia. 53 (11), 1917-1927 (2012).
- Levesque, M., Avoli, M. The kainic acid model of temporal lobe epilepsy. Neuroscience Biobehavioral Reviews. 37, 2887-2899 (2013).
- Fujita, A., Ota, M., Kato, K. Urinary volatile metabolites of amygdala-kindled mice reveal novel biomarkers associated with temporal lobe epilepsy. Scientific Reports. 9 (1), 10586 (2019).
- Li, J. J., et al. The spatiotemporal dynamics of phase synchronization during epileptogenesis in amygdala-kindling mice. PLoS One. 11 (4), 0153897 (2016).
- Wang, Y., Wei, P., Yan, F., Luo, Y., Zhao, G. Animal models of epilepsy: A phenotype-oriented review. Aging and Disease. 13 (1), 215-231 (2022).
- Fallah, M. S., Dlugosz, L., Scott, B. W., Thompson, M. D., Burnham, W. M. Antiseizure effects of the cannabinoids in the amygdala-kindling model. Epilepsia. 62 (9), 2274-2282 (2021).
- Chipika, R. H., et al. Amygdala pathology in amyotrophic lateral sclerosis and primary lateral sclerosis. Journal of the Neurological Sciences. 417, 117039 (2020).
- Kuchukhidze, G., et al. Emotional recognition in patients with mesial temporal epilepsy associated with enlarged amygdala. Frontiers in Neurology. 12, 803787 (2021).
- Soper, C., Wicker, E., Kulick, C. V., N’Gouemo, P., Forcelli, P. A. Optogenetic activation of superior colliculus neurons suppresses seizures originating in diverse brain networks. Neurobiology of Disease. 87, 102-115 (2016).
- Devinsky, O., et al. Epilepsy. Nature Reviews Disease Primers. 4, 18024 (2018).
- Zhang, Z., et al. Interaction between thalamus and hippocampus in termination of amygdala-kindled seizures in mice. Computational and Mathematical Methods in Medicine. 2016, 9580724 (2016).
- Ghotbedin, Z., Janahmadi, M., Mirnajafi-Zadeh, J., Behzadi, G., Semnanian, S. Electrical low frequency stimulation of the kindling site preserves the electrophysiological properties of the rat hippocampal CA1 pyramidal neurons from the destructive effects of amygdala kindling: the basis for a possible promising epilepsy therapy. Brain Stimulation. 6 (4), 515-523 (2013).
- Hristova, K., et al. Medial septal GABAergic neurons reduce seizure duration upon optogenetic closed-loop stimulation. Brain. 144 (5), 1576-1589 (2021).
