שימוש באלקטרודה דו-קוטבית ליצירת מודל עכבר אפילפסיה של האונה הרקתית על ידי הצתה חשמלית של האמיגדלה
Summary
האמיגדלה ממלאת תפקיד מפתח באפילפסיה של האונה הרקתית, שמקורה במבנה זה ומתפשטת ממנו. מאמר זה מספק תיאור מפורט של ייצור אלקטרודות מוח עמוקות עם פונקציות הקלטה וגירוי כאחד. הוא מציג מודל של אפילפסיה של האונה הרקתית האמצעית שמקורה באמיגדלה.
Abstract
האמיגדלה היא אחד המקורות הנפוצים ביותר של התקפים, ומודל עכבר האמיגדלה חיוני להמחשה של אפילפסיה. עם זאת, מחקרים מעטים תיארו את פרוטוקול הניסוי בפירוט. מאמר זה ממחיש את כל התהליך של יצירת מודל אפילפסיה של הצתה חשמלית באמיגדלה, עם הצגת שיטה לייצור אלקטרודות דו-קוטביות. אלקטרודה זו יכולה גם לגרות וגם להקליט, ולהפחית פגיעה מוחית הנגרמת על ידי השתלת אלקטרודות נפרדות לגירוי והקלטה. למטרות הקלטה ארוכות טווח של אלקטרואנצפלוגרם (EEG), טבעות החלקה שימשו כדי למנוע את הפרעה להקליט הנגרמת על ידי סבכי כבלים ונפילה.
לאחר גירוי תקופתי (60 הרץ, שנייה אחת כל 15 דקות) של האמיגדלה הבזולטרלית (AP: 1.67 מ”מ, L: 2.7 מ”מ, V: 4.9 מ”מ) במשך 19.83 ± 5.742 פעמים, נצפתה הדלקה מלאה בשישה עכברים (המוגדרת כאינדוקציה של שלושה פרקים רציפים בדרגה V המסווגים לפי סולם ראסין). EEG תוך גולגולתי נרשם לאורך כל תהליך ההדלקה, ונצפתה הפרשה אפילפטית באמיגדלה שנמשכה 20-70 שניות לאחר ההדלקה. לכן, זהו פרוטוקול חזק למידול אפילפסיה שמקורה באמיגדלה, והשיטה מתאימה לחשיפת תפקידה של האמיגדלה באפילפסיה של האונה הרקתית. מחקר זה תורם למחקרים עתידיים על המנגנונים של אפילפסיה של האונה הרקתית המזיאלית ותרופות אנטי-אפילפטוגניות חדשניות.
Introduction
אפילפסיה של האונה הרקתית (TLE) היא סוג האפילפסיה השכיח ביותר ויש לה סיכון גבוה להמרה לאפילפסיה עמידה לתרופות. ניתוח, כגון amygdalohippocampectomy סלקטיבי, הוא טיפול יעיל עבור TLE, ואת epileptogenesis ו ictogenesis של המחלה עדיין תחת חקירה 1,2. פתוגנזה של TLE הוכחה להתרחש לא רק בהיפוקמפוס אלא גם באופן נרחב באמיגדלה 3,4. לדוגמה, הן טרשת אמיגדלה והן הגדלת אמיגדלה דווחו לעתים קרובות כמקור של התקפי TLE 5,6. אי אפשר להמעיט בחשיבותה של האמיגדלה; מודל אמיגדלה חיוני לחקר אפילפטוגנזה, ויש צורך דחוף בהמחשה ברורה של מודל זה.
הוצעו מספר גישות לגרימת התקפים במודלים של בעלי חיים. בעבר, תרופות פרכוסיות הוזרקו תוך צפקית בשלב מוקדם7. למרות ששיטה זו הייתה נוחה, מיקומם של מוקדים אפילפטיים לא היה ברור. עם התפתחות הטכנולוגיה הסטריאוטקטית ואטלס מוח מפורט של בעלי חיים, יושמה הזרקת תרופות תוך גולגולתית לפתרון בעיית הלוקליזציה8. עם זאת, חוסר התערבות בהתקפים קשים בשלב החריף הביא לשיעור תמותה גבוה, והתקפים ספונטניים כרוניים לוו בבעיה של אינטריקטל לא יציב ותדירות התקפים 9,10. לבסוף פותחה שיטת ההדלקה החשמלית; שיטה זו מגרה מעת לעת אזורים מסוימים במוח מספר פעמים, ומאפשרת לגרום להתקפים עם שליטה מוגדרת הן במיקום והן בזמן ההתחלה11.
היתרון של שיטה זו הוא שההשתלה התוך גולגולתית של אלקטרודות היא זעיר פולשנית12. יתר על כן, חומרת ההתקף ניתנת לשליטה על ידי הפסקת הגירויים, מה שמקטין את התמותה הנגרמת על ידי ההתקפים. שינויים אלה פתרו את החסרונות של הגישות הקודמות. יש לציין כי מודל זה יכול לחקות כראוי התקפים אנושיים והוא מתאים במיוחד לחקר סטטוס אפילפטיקוס (SE) בשל יכולתו לגרום לחומצה סליצילית במהירות13. זה יכול לשמש גם לבדיקת תרופות אנטי אפילפטיות14 ובמחקרים על מנגנון האפילפסיה. לבסוף, ידוע היטב שהאמיגדלה קשורה קשר הדוק עם אפנון זיכרון, עיבוד תגמול ורגש15. הפרעות של תפקודים מנטליים אלה נתקלים לעתים קרובות בחולי אפילפסיה, ולכן, מודל אפילפסיה של האמיגדלה עשוי להיות בחירה טובה יותר לחקר בעיות רגשיות באפילפסיה16.
Protocol
Representative Results
Discussion
אפילפסיה היא קבוצה של מחלות עם ביטויים מרובים וגורמים מגוונים18; יש לציין כי לא ניתן להשתמש במודל יחיד לכל סוגי האפילפסיה, ועל החוקרים לבחור מודל מתאים למחקר הספציפי שלהם. המחקר הנוכחי מציג את אחת השיטות הנגישות ביותר לייצור אלקטרודות. ניתן להתאים חלקים שונים של שיטה זו כדי לה?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס ‘82030037, 81871009) וועדת הבריאות העירונית של בייג’ינג (110000222T000000444685). אנו מודים ל-TopEdit (www.topeditsci.com) על עזרתה הלשונית במהלך הכנת כתב היד.
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).
