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Articles by Scott C. Baraban in JoVE

 JoVE Neuroscience

Prosencéfalo electrofisiológico de grabación en larvas de pez cebra

1Epilepsy Research Laboratory, Department of Neurological Surgery, University of California, San Francisco


JoVE 50104

Un método simple para registrar los potenciales de campo extracelular en el cerebro anterior de las larvas de pez cebra se describe. El método proporciona una robusta

Other articles by Scott C. Baraban on PubMed

Epileptogenesis En El Cerebro Displástico: Un Renacimiento De Temas Familiares

Las malformaciones del cerebro ahora son ampliamente reconocidas en muchas formas de epilepsia. Para investigar cómo malformaciones cerebrales regiones participan en la generación de actividad convulsiva, los investigadores se han centrado en modelos animales. Aquí describimos los avances recientes en este campo.

Condiciones Suficientes Para Epileptogenesis Nonsynaptic En La Región CA1 Del Hipocampales Rebanadas

Mecanismos nonsynaptic ejercen una poderosa influencia en el umbral de convulsión. Está bien establecido que la actividad epileptiforme nonsynaptic puede ser inducida en rebanadas hippocampal reduciendo la concentración extracelular de CA. Mostramos aquí que la actividad epileptiforme nonsynaptic puede ser fácilmente inducida in vitro en normal (2 mM) los niveles de CA. Esas condiciones suficientes para epileptogenesis nonsynaptic en la región CA1 determinaron farmacológicamente imitando los efectos de la reducción de CA en los niveles normales de CA. Aumento de la excitabilidad neuronal, quitando mg extracelular y aumentando capacidad extracelular (6-15 mM), inducida por la actividad epileptiforme que fue suprimida por antagonistas de los receptores postsinápticos [ácido D-(-)-2-amino-5-phosphonopentanoic, picrotoxin y 6, 7-dinitroquinoxaline-2,3-diona] y por lo tanto era sináptica en la naturaleza. Asimismo, la actividad epileptiforme inducida cuando la excitabilidad neuronal se incrementó en presencia de antagonistas de K(Ca) (verruculogen, charybdotoxin, norepinefrina, sal de Tetraetilamonio y Ba(2+)) fue encontrado para ser sináptica en la naturaleza. Disminuciones en la osmolaridad tampoco inducir actividad epileptiforme nonsynaptic en la región CA1. Sin embargo, aumentando la excitabilidad neuronal (por extracción mg extracelular y aumento extracelular K(+)) en presencia de Cd(2+), un antagonista no selectivo de canal de CA, o veratridina, un potenciador de la conductancia del sodio persistente, actividad epileptiforme nonsynaptic espontánea inducida in vitro. Ambos modelos nuevos se caracterizaron mediante electrodos intracelulares e iones-selectivos. Los resultados de este estudio sugieren que reducir CA extracelular facilita estallar por aumento de la excitabilidad neuronal e inhibiendo la afluencia de la CA, que a su vez, podría mejorar una conductancia de sodio persistente. Además, estos datos demuestran que nonsynaptic mecanismos pueden contribuir a la actividad epileptiforme en niveles normales de CA.

Y5 Receptores Median Neuropéptido Y Acciones En Las Sinapsis Excitatorias En área CA3 Del Hipocampo Ratón

Neuropéptido Y (NPY) es un potente modulador de la transmisión sináptica excitatoria y convulsiones límbicas. NPY se expresa abundantemente en la convolución del cerebro y se cree que modulan la excitabilidad hippocampal mediante la activación de los receptores presinápticos de Y2 (Y2R). Aquí demostramos que NPY y Y2R-prefiriendo utilizado (NPY(13-36)) y Y5 receptor (Y5R)-prefiriendo ([D-Trp(32)] NPY y hPP) agonistas del péptido, evocan similares niveles de inhibición en las sinapsis excitatorias de CA3 en rebanadas hipocampales de los ratones de control wild-type (WT). Por el contrario, la inhibición de la transmisión sináptica excitatoria de CA3 NPYergic está ausente en los ratones que carecen el subtipo de Y5R (Y5R KO). En ambos análisis de actividad de espiga de población evocados y corrientes sinápticas postsinápticas excitatorias espontáneas (EPSCs), agonistas NPY inducida por poderosos efectos inhibitorios en todos los sectores de hipocampales de ratones WT, Considerando que estos péptidos no tuvieron ningún efecto en rebanadas de ratones KO Y5R. En rebanadas de ratones WT, NPY (y los agonistas del receptor-prefiriendo NPY) redujo la frecuencia de EPSCs espontáneas pero no tuvo efecto sobre la amplitud de sEPSC, tiempo de subida o tiempo de relajación. Además, modulación de NPYergic de EPSCs espontáneas en ratones WT fue imitado por aplicación del baño de un agonista selectivo de Y5R novela de péptido (hPP [cpp]) pero no el agonista selectivo de Y2R ([ahx(5-24)]NPY). Hibridación in situ fue utilizado para confirmar la presencia de NPY y Y2 Y5 mRNA en el hipocampo de los ratones WT y la ausencia de Y5R en ratones knockout. Estos resultados sugieren que el subtipo de receptor Y5, que hasta ahora se consideraba mediar toma de comida, juega un papel fundamental en la modulación de la transmisión excitatoria hippocampal en la sinapsis de hilar-a-CA3 en el ratón.

Antiepilépticas Acciones De Neuropéptido Y En El Hipocampo De Ratón Requieren Receptores Y5

La evidencia reciente sugiere un papel antiepiléptico de neuropéptido Y (NPY) en el sistema nervioso central. Los subtipos de receptor preciso mediar la acción inhibitoria de NPY en la formación hipocámpica, sin embargo, todavía no están claros. Estudios in vitro sugieren un papel de receptores Y2 en la modulación de la transmisión sináptica hippocampal excitatoria y descarga epileptiforme. Estudios in vivo implican receptores Y5. Aquí utilizamos herramientas farmacológicas y ratones knockout de Y5-receptor para examinar el papel de Y5 receptores en la mediación de las acciones antiexcitatory y antiepilépticas de NPY en la formación hipocámpica.

Neuronas Heterotópica Con Alteración De La Función Sináptica Inhibitoria En Un Modelo Animal De La Epilepsia Asociada a Malformación

Los niños con malformaciones del cerebro exhiben a menudo una forma insuperable de la epilepsia. Aunque alteraciones en la fisiología celular y la histología anormal asociado con las malformaciones del cerebro ha sido estudiado ampliamente, la función sináptica en regiones del cerebro malformado sigue mal entendida. Se utilizó un modelo animal, las ratas expuestas a metilazoximetanol (MAM) en el útero, con pérdida de laminación y heterotopia nodular distinta para examinar la función sináptica inhibitoria en el cerebro malformado. Anteriores estudios in vitro e in vivo demostraron una mayor susceptibilidad a la actividad convulsiva y la hiperexcitabilidad neuronal en estos animales. Aquí demostramos que la función sináptica inhibitoria se aumenta en ratas expuestas a MAM en el útero. Con rebanadas de hipocampales in vitro y grabaciones de voltaje-abrazadera de celulares de las neuronas visualizadas, observamos una dramática prolongación de IPSCs GABAérgico en neuronas heterotópica. Constantes de tiempo de decaimiento IPSC espontáneas se incrementaron en 195% y constantes de tiempo de decaimiento IPSC evocados por 220% compararon con controles pareados por edad las células piramidales de CA1; no se observó ningún cambio en el tiempo de amplitud o subida IPSC. Inhibidores del transporte de GABA (tiagabina y NO-711) prolongan evocado cinética IPSC decaimiento de las células piramidales de CA1 del control (o células normotopic) pero no tuvieron efecto sobre las neuronas heterotópica. Tinción inmunohistoquímica para transportadores de GABA (GAT-1 y GAT-3) revelaron un bajo nivel de expresión en las regiones de la célula heterotopic, sugiriendo una capacidad reducida para la recaptación de GABA en las sinapsis. Juntos, nuestros datos demuestran que la función sináptica mediada por GABA en las sinapsis heterotópica se altera y sugiere que se mejoran sistemas inhibitorios en el cerebro malformado.

Efectos De Los Fármacos Antiepilépticos En Actividad Epileptiforme Inducido En Un Modelo De Rata De La Displasia

Actividad convulsiva asociada con displasia cortical (CD) es a menudo resistente a los tratamientos farmacológicos estándar. Aunque varios modelos animales exhiben CD, prácticamente nada se sabe sobre las respuestas del fármaco antiepiléptico (FAE) en estos animales. Aquí hemos utilizado las ratas expuestas al acetato de metilazoximetanol (MAM) en el útero, un modelo animal con heterotopia nodular, para investigar los efectos de los FAE en el cerebro displástico. 4-aminopiridina (100 microM), un bloqueador de canales de k, fue utilizado para inducir epileptiformes interictales estallando en rebanadas hippocampal agudas de animales de control de inyección de vehículos expuestos MAM y pareados por edad. Grabaciones de campo extracelular fueron utilizadas para controlar la convulsión actividad in vitro. Cinco FAE utilizados fueron probados: fenobarbital, 25-400 microM; carbamazepina, microM 25-200; valproate (VPA), 4-0.19 mM; etosuximida (ESM), 0.5-8 mM; y la lamotrigina (LTG), 49-390 microM. 4-AP-inducida estallido ocurrió con latencias más cortas en rodajas de ratas expuestas al MAM en comparación con rebanadas de controles, confirmando la hiperexcitabilidad intrínseca del tejido displásico. Cada AED probado demostrado supresión significativa explosión en rebanadas de control, pero epileptiformes interictales estallando en rebanadas expuestos al MAM era resistente a estos tratamientos. Incluso en las más altas concentraciones, VPA, ESM y LTG no tuvieron efecto sobre la amplitud de la explosión en rebanadas de ratas expuestas al MAM. Resistencia al fármaco más comprobó midiendo latencias de incautación en ratas despiertas, se mueve libremente después de la administración de kainato (15 mg/kg, i.p.) con y sin tratamiento previo con VPA (400 mg/kg i.p.). Tratamiento previo con VPA prolongada latencia de incautación en ratas control, pero no tuvo efecto en animales expuestos al MAM. Estos resultados sugieren que las ratas expuestas al MAM exhiben una sensibilidad reducida dramáticamente a FAE comúnmente recetados.

Una Revisión De Los Patrones De Expresión Del Gen En El Cerebro Malformado

Se han logrado avances importantes en la identificación de genes expresados en trastornos epilépticos asociados a la malformación. Algunos de estos cambios reflejan las interacciones complejas gen necesarias para el correcto desarrollo neurológico, mientras que otros sugieren aberraciones sinápticas específicas que podrían resultar en un hyperexcitable, y en última instancia, condición epiléptica. Aquí repasamos los cambios reportados en la expresión génica asociados con un cerebro malformado, con especial énfasis en cómo estos cambios proporcionan pistas para la génesis de la crisis.

Investigación En Epilepsia Toma Vuelo

Un Examen De La Función De Corriente De Calcio En Las Neuronas Heterotópica En Rebanadas Hipocampales De Ratas Expuestas a Metilazoximetanol

Para estudiar las corrientes de calcio dependientes de voltaje (VDCCs) en las neuronas hipocampales de heterotopic mediante técnicas de patch-clamp de células completas en rebanadas de cerebro preparados de methylaxozymethanol (MAM)-expuesto ratas.

Neuropéptido Y Modula Un G Proteína-juntó Interiormente Rectificación De Potasio Actual En El Hipocampo De Ratón

Neuropéptido Y (NPY) es un péptido de cerebro abundante con actividad endógena de los antiepiléptico. Aquí examinamos el papel desempeñado por los receptores Y1 (Y1R) en el hipocampo de ratón. Usando grabaciones de células completas de patch-clamp, mostramos que hilar neuronas en el hipocampo rebanadas de ratón agudo exhiben un proteína G acoplada interiormente rectificación potasio (GIRK) actual que se ha mejorado significativamente durante la aplicación exógena de NPY. NPY-mediada realce de GIRK actual fue observado en el 47% de interneurons putativos y fue imitado por el uso de agonista específico de Y1R (Leu(31)Pro(34) NPY). Immunostaining reveló la presencia de Y1R en SOMA celular de hilar interneuronas que contienen NPY. Así, nuestros resultados sugieren que Y1R en interneuronas hilar puede actuar como un péptido sinapsis.

Específico Del Destino Neuropéptido Y-ergic Inhibición Sináptica Y Sus Consecuencias De Red Dentro De Los Mamífero Tálamo

Neuropéptidos son comúnmente colocalized con neurotransmisores clásicos, sin embargo, hay poca evidencia para peptidérgicos neurotransmisión en el SNC mamífero. Realizamos celulares patch-clamp grabación de rebanadas de roedores talámico del cerebro y corticothalamic repetitivamente estimulado fibras para activar fuertemente que contienen NPY GABAérgico reticulares talámicas neuronas de (RT). Esto dio lugar a la larga duración (aproximadamente 10 seg) feedforward lento IPSPs (sIPSPs) en las células de la RT, mímico y bloqueadas por NPY1 (Y1) receptores agonistas y antagonistas, respectivamente y estuvieron presentes en los ratones de tipo salvaje pero ausente en NPY-/-ratones. NPYergic sIPSPs fueron mediadas vía G-proteínas y canales de potasio activado G-proteína, interiormente rectificación evidenciada por sensibilidad al PIB-beta-S y 0.1mm Ba2 +. En las neuronas de rata RT, NPYergic sIPSPs también estaban presentes pero eran sorprendentemente ausentes en los principales objetivos sinápticos de RT, las neuronas talámicas relé, donde en cambio ocurrieron robustos GABA(B) IPSPs. Responses in vitro red oscilatoria en tálamo de rata fueron suprimidos y aumentadas por Y1 agonistas y antagonistas, respectivamente. Estos resultados proporcionan evidencia de segregación de postsinápticas acciones entre los dos objetivos de células de RT y apoyan un papel para NPY endógeno liberado dentro de RT en la regulación de oscilatorias talámicas respuestas pertinentes para dormir y epilepsia.

Serie De Diversidad De Interneurona: Interneuronal Neuropéptidos--reguladores Endógenos De La Excitabilidad Neuronal

Interneuronas a menudo se clasifican según el contenido del neuropéptido. Sin embargo, resulta cada vez más claro que los neuropéptidos son más que conveniente marcadores neuroquímicos y pueden actuar como importantes moduladores de la actividad neuronal. Los avances recientes en la comprensión neuropéptido suelte y acciones fisiológicas sugieren que el sistema interneuronal de neuropéptidos es crucial para mantener la función cerebral adecuada bajo condiciones normales y patofisiológicas. En particular, neuropéptidos interneuronal parecen desempeñar roles en la cognición y como agentes antiepilépticos endógenos. Este artículo describe la comprensión actual de las condiciones bajo las cuales se liberan neuropéptidos de interneurons, específica de su efectos sobre la excitabilidad neuronal y la transmisión sináptica y las consecuencias de su pérdida de la función.

Las Células Corticales Anormales Y Astrocitomas En El Modelo De La Rata De Eker Del Complejo De Esclerosis Tuberosa

En pacientes con el complejo de esclerosis tuberoso (TSC), desarrollar una amplia gama de anormalidades neurológicas, incluyendo el retraso mental y convulsiones. Cerebros de pacientes TSC se caracterizan por la presencia de tubérculos corticales, dysmorphic grandes neuronas y células anormales citomegálicas. Aunque el análisis de muestras de cerebro humano TSC condujeron a la identificación de estos tipos de células anormales, muy poco se sabe sobre cómo estas funciones de las células. En un esfuerzo por anormalidades del modelo CNS TSC-asociados (y en última instancia para analizar las propiedades electrofisiológicos de células anormales), examinamos las ratas Eker portadoras de una mutación Tsc2. Se realizaron estudios anatómicos, incluyendo manchas histologic estándar e immunocytochemistry, en jóvenes Eker ratas exponen a un carcinógeno en el útero o de las ratas no tratadas Eker (18-24 meses).

Dolor Sin Ganancia (de Función): Disfunción Del Canal De Sodio En Epilepsia

Prolongada Respuestas Mediadas Por NMDA, Ifenprodil Alterada La Sensibilidad Y Eventos Epileptiformes En El Hipocampo Malformado De Ratas Metilazoximetanol Expuesto

Malformaciones corticales son a menudo asociadas con la epilepsia refractaria y déficit cognitivo. Estudios clínicos y experimentales han demostrado un papel importante para la transmisión sináptica mediada por glutamato en estas condiciones. Mediante técnicas de tensión-abrazadera de células enteras, es decir, examinamos evocadas mediada por glutamato excitatorias postsinápticas corrientes (eEPSCs) y las respuestas al glutamato exógeno aplicado en células hipocampales heterotópico en un modelo animal de malformación, ratas exponen a metilazoximetanol (MAM) en el útero. El análisis reveló que el último componente de eEPSC mediada por receptor N-metil-D-aspartato (NMDA) aumentó significativamente en las células heterotópica en comparación con las células piramidales de normotopic de edad comparable. Un potencial de explotación de + 40 mV, células heterotopic también exhibieron eEPSCs con una constante de tiempo de decaimiento más lenta. Se detectaron diferencias en el componente de alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole el ácido propiónico (AMPA) de eEPSCs. En el 23% de las células piramidales heterotópica, estimulación eléctrica evocada prolongadas ráfaga-como respuestas. Aplicación focal del glutamato (10 mM) dirigido a diferentes sitios cercanos a la heterotopía mencionó también epileptiformes como ráfagas en las células heterotópica. Ifenprodil (10 microM), un antagonista de la subunidad de NR2B, sólo ligeramente reducida del receptor NMDA (NMDAR)-mediada por componente y amplitud de eEPSCs en células heterotópica (MAM), pero disminuyó significativamente el componente tardío y la amplitud de pico de eEPSCs en las células normotopic (control). Nuestros datos demuestran una alteración funcional en el componente de NMDA-mediada de la transmisión sináptica excitatoria en células heterotópica y sugieren que esta alteración puede atribuirse, al menos en parte, a cambios en la composición y función de la subunidad NMDAR. Cambios en la función NMDAR pueden contribuir directamente a la hiperexcitabilidad y déficits cognoscitivos registrados en modelos animales y pacientes con malformaciones cerebrales.

Ratones Que Carecen De Dlx1 Muestran Pérdida De Subtipo Específico De Interneurons, Inhibición Reducida Y Epilepsia

Factores de transcripción homeodomain DLX son esenciales durante el desarrollo embrionario de la producción de interneuronas GABAérgicas de cerebro anterior. Aquí mostramos que Dlx1 también se requiere para la regulación de la longevidad funcional de interneurons corticales e hipocampales en el cerebro adulto. Demostramos la expresión preferencial de Dlx1 en un subconjunto de interneurons corticales e hipocampales que, en mutantes de Dlx1 postnatales, muestran una reducción del time-dependent en número. Esta reducción afecta preferentemente calretinin(+) (células bipolares) y somatostatin(+) subtipos (por ejemplo, las células bitufted), mientras que parvalbumin(+) subpoblaciones (células de la cesta y araña células) parecen ser afectados. Análisis de trasplante de células demuestra que la pérdida de interneurona refleja funciones celulares-autónomas de Dlx1. La disminución en el número de interneurons se asoció con una reducción de corriente postsináptica inhibitoria mediada por GABA en el neocórtex e hipocampo en vitro y Disrritmia cortical en vivo. Dlx1 Mostrar de ratones mutantes generalizado asimientos electrográficos y evidencia histológica de reorganización inducida por convulsiones, enlazan a la mutación Dlx1 del retrasar-inicio Epilepsia asociada a pérdida de interneurona.

Disfunción De La Inhibición Sináptica En Epilepsia Asociada a Displasia Cortical Focal

Displasia cortical focal (FCD) es una causa frecuente e importante de epilepsia intratable médicamente. En pacientes con epilepsia del lóbulo temporal y en varios modelos animales, comprometida inhibición neuronal mediada por GABA, contribuye a la génesis de la crisis. Aunque la reducción en la densidad de interneurona GABAérgico se ha divulgado en las muestras de tejido de la FCD, hay poca información disponible sobre los cambios fisiológicos resultantes en la inhibición sináptica y la contribución potencial de estos cambios a epileptogenesis en el cerebro humano displástico. Usando grabaciones de celulares visualizado patch-clamp de neuronas identificadas en rebanadas de tejido obtenidas de pacientes con FCD, demostramos que la inhibición mediada por el receptor GABAA es modifiquen sustancialmente en las regiones de la displasia. Estas alteraciones incluyen una reducción significativa en la frecuencia IPSC y una disminución potencialmente compensatoria en función de la recaptación de GABA mediada por el transportador; esta última se caracteriza por un aumento significativo en la constante de tiempo de decaimiento para IPSCs evocados y espontáneas y la falta de efecto del inhibidor de la GABA transporte-1-[2 ([(diphenylmethylene) imino] oxi) etilo]-1,2,5,6-tetrahidro-3-pyridinecarboxylic acid clorhidrato en cinética IPSC. Tinción inmunohistoquímica reveló una dispersión de interneuronas GABAérgicas en corteza displástica y sorprendentes reducciones en la expresión del transportador de GABA. Juntos, estos resultados sugieren que profundas alteraciones en la inhibición sináptica mediada por GABA juegan un papel esencial en el proceso de epileptogenesis en pacientes con FCD.

Anormalidades Postnatales Embrionarias Y Principios Que Contribuyen Al Desarrollo De Malformaciones Hippocampal En Un Modelo De Roedor De La Displasia

Aunque hay muchos ejemplos recientes de eliminaciones solo gen que conducen a defectos en el desarrollo cortical, casos más humanos de desorganización cortical pueden atribuirse a una combinación de factores ambientales y genéticos. Dilucidar la base celular o desarrollo de exposiciones teratogénicas en animales de experimentación es un enfoque importante para comprender cómo ambientales insultos en particular momentos del desarrollo puede conducir a las malformaciones complejas del cerebro. Las ratas con la exposición prenatal a metilazoximetanol (MAM) reproducen muchas características anatómicas vistos en pacientes con epilepsia. Estudios anteriores han demostrado que heterotópico racimos de neuronas neocortically derivadas exhiben hyperexcitable actividad de la leña y pueden ser una fuente de la susceptibilidad de la mayor incautación; sin embargo, los acontecimientos que condujeron a la formación de estos grupos de células anormales es incierta. Aquí se utilizó un panel de marcadores moleculares y birthdating estudios para demostrar que en MAM-expuesto ratas los racimos de células anormales (heterotopia) aparecen por primera vez postnatal en el hipocampo (P1-2) y que su aspecto sea precedido por una secuencia distinta de las perturbaciones en el desarrollo neocortical: 1) la interrupción de la radial glial Andamios con diferenciación astroglial prematura y 2) engrosamiento de la zona marginal con la redistribución de las neuronas de Cajal-Retzius a capas más profundas. Estos eventos iniciales son seguidos por la interrupción de la placa cortical y aparición de nódulos de la zona subventricular. Por último, observamos la erosión de los nódulos de la zona subventricular neocortical en el hipocampo alrededor de parto seguido por migración de nódulos al hipocampo. Concluimos que la exposición prenatal de MAM interrumpe procesos críticos del desarrollo y las estructuras neocorticales prenatales, en última instancia dando por resultado la desorganización neocortical y malformaciones del hipocampales.

Un Papel Para La Vía MTOR En La Expresión Superficial De Receptores AMPA

Entrega de receptores alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-proprionate (AMPARs) a la sinapsis es un factor crítico que controla la fuerza sináptica. Ahora se ha establecido que el bloqueo de la actividad sináptica aumenta la expresión superficial de AMPARs. Factores moduladores de la entrega, inserción y expresión de AMPARs no son completamente conocidas. Usando técnicas de inmunohistoquímica, primero confirmamos rapamicina mediada por la inhibición de la blanco mamífero de rapamicina (mTOR) vía en cultura neuronal cortical. Luego demostramos que bloqueo de actividad AMPAR aguda aumenta la expresión sináptica de GluR2/3 subunidades y rapamicina redujeron significativamente esta expresión. Nuestros resultados sugieren un papel para la vía mTOR en la expresión superficial de receptores AMPA en neuronas corticales.

La Inhibición Cortical Modificado Por Embrionarias Precursores Neuronales Injertadas En El Cerebro Postnatal

Embrionarias medial ganglionares Eminencia (MGE), las células trasplantadas en el cerebro adulto puede dispersar, migrar, y diferenciar a las neuronas que expresan GABA, el principal neurotransmisor inhibitorio. Se ha planteado la hipótesis de que injertadas precursores MGE podría tener importantes aplicaciones terapéuticas aumento de la inhibición local, pero no hay evidencia de que las células de MGE puede modificar los circuitos neuronales cuando se injertan en el cerebro postnatal. Aquí nos demuestran que las células injertadas MGE en un solo lugar del cerebro de roedores recién nacidos migran ampliamente en la corteza. Injertados MGE derivados de las células se diferencian a interneuronas corticales maduros, la mayoría de estas interneuronas nuevos expresar GABA. En base a su morfología y la expresión de la somatostatina, el neuropéptido Y, parvalbúmina o calretinina, se infiere que el injerto las células derivadas de integrarse en los circuitos locales y funcionan como células productoras de GABA-inhibitorias. Plenario de células de corriente-clamp grabaciones obtenidas a partir de células derivadas de la MEG indican las propiedades de cocción típicos de las interneuronas maduras. Por otra parte, patch-clamp grabaciones de IPSCs en las neuronas piramidales en el cerebro de acogida, 30 y 60 d después del trasplante, indicó un aumento significativo de GABA mediada por la inhibición sináptica en las regiones que contienen las células trasplantadas MGE. Por el contrario, la excitación sináptica no se ve alterada en el cerebro de acogida. Injertados células MGE, por lo tanto, se puede utilizar para modificar los circuitos neuronales y selectivamente aumentar la inhibición local. Estos hallazgos podrían tener importantes implicaciones para las terapias con células reparadoras para los trastornos cerebrales.

Derivados Estromático Factor-1 (CXCL12) Regula Posición Laminar De Células De Cajal-Retzius En Cerebros Normales Y Displásticos

El desarrollo normal del cerebro requiere una serie de pasos muy complejos e interrelacionados. Este proceso presenta muchas oportunidades para los errores que se produzcan, que podrían resultar en defectos de desarrollo en el cerebro, clínicamente contemplados como malformaciones del desarrollo cortical. Las células de Cajal-Retzius y marginal de la zona son actores clave en el desarrollo cortical y se establecen principios, pero hay poca comprensión de los factores que resulta en la interrupción de la zona marginal en muchos tipos de síndromes malformativos cortical. Hemos mostrado previamente que el tratamiento con metilazoximetanol en ratas provoca displasia marginal de la zona con desplazamiento de las células de Cajal-Retzius a capas corticales más profundas. Aquí establecemos que la pérdida de actividad de la Quimiocina derivado del estroma factor-1 (SDF1) (CXCL12), que se expresa por los leptomeninges, es necesario y suficiente para causar desorganización de la zona marginal en este modelo animal teratogénico ampliamente utilizado. También encontramos que ratones con mutaciones en el receptor principal para SDF1 (CXCR4) tienen células de Cajal-Retzius desplazadas a las capas corticales más profundas. Además, inhibiendo SDF1 señalización en el útero por inyección intraventricular de un antagonista del receptor, establecemos que es necesario para el mantenimiento de la posición de células de Cajal-Retzius en la zona marginal SDF1 señalización durante el desarrollo cortical normal. Nuestros datos implican que capas corticales no es un proceso estático, sino más bien requiere entrada de señales moleculares producidos localmente para el mantenimiento, y que síndromes complejos de malformación cortical como resultado de insultos ambientales pueden aún ser susceptibles a la explicación por la interrupción de vías de señalización moleculares específicas.

Dispersión De Células Del Gránulo Y Aberrante Neurogénesis En El Hipocampo Adulto De Un Ratón Mutante LIS1

Lisencefalia humano tipo 1 es una malformación cerebral grave asociada a la disfunción cognitiva y epilepsia intratable. Ratones mutantes con una canceladura heterozigótica de LIS1 muestran diversos grados de anormalidad hipocampal y mayor excitabilidad. Si una reducción de la función LIS1 afecta la neurogénesis hipocampal adulta y en caso afirmativo, si la neurogénesis aberrante contribuye a la generación de un hipocampo desorganizado siguen siendo desconocidos. Informes anteriores indican la presencia de múltiples capas de células piramidales y dispersión de células del gránulo en ratones mutantes LIS1. Aquí observamos la interrupción de la zona subgranular y astrocitos radiales proteína-immunoreactive ácidos fibrilares gliales en la convolución del cerebro de ratones adultos de LIS1. Usando pulso-persiga bromodeoxiuridina (BrdU) etiquetado combinada con anticuerpos neuronales y gliales nos proporcionan la evidencia para la neurogénesis adulta ectópica en ratones LIS1. Una tasa de supervivencia disminuida gradualmente para estas células del gránulo recién nacido también fue demostrada en ratones LIS1 7 días después de la inyección de BrdU. Esta tasa de supervivencia reducida se asoció con la diferenciación neuronal deteriorada 28 días después de la administración de BrdU. Así, haploinsufficiency LIS1 puede conducir a la proliferación celular anormal, migración y diferenciación en el giro dentado para adultos.

Alterada Del Receptor De Glutamato - Expresión Del Transportador Y Espontánea En Ratas Expuestas a Metilazoximetanol En El útero

Las malformaciones del cerebro son una causa frecuente de epilepsia intratable y disfunción cognitiva en niños. Exposición prenatal a la metilazoximetanol de teratógeno (MAM) es un roedor modelo de malformación cerebral con pérdida de laminación, racimos de células hipocampales desplazadas y pharmaco-resistencia a los fármacos antiepilépticos. En el hipocampo de un normotopic, expresión de receptores de glutamato postsinápticos y los transportadores de la regulación de recaptación del neurotransmisor son factores críticos modular excitación y comunicación sináptica. Alteraciones en este sistema pueden tener efectos profundos sobre la excitabilidad general, función cognitiva y umbrales de asimiento.

Hiperexcitabilidad Neocortical En Un Caso De Complejo De Esclerosis Tuberosa Y Ratones Que Carecen De Expresión Neuronal De TSC1

Para identificar las regiones del cerebro, tipos de células, o ambos que generar descargas eléctricas anormales en el complejo de esclerosis tuberosa (TSC). Aquí examinamos inhibitorias y excitatorias sinápticas corrientes en muestras de tejido humano obtenidas de un paciente de CAC con rebanadas de cerebro neocortical aguda de un ratón con impulsada por sinapsina condicional supresión de un gen TSC1 y no discernibles tubérculos corticales. Estos estudios fueron diseñados para evaluar si la inactivación del gen TSC altera la excitabilidad.

Emergentes Modelos De Epilepsia: Penetraciones De Ratones, Moscas, Gusanos Y Peces

Modelos animales proporcionan un medio para investigar los mecanismos fundamentales de la descarga eléctrica anormal (es decir, convulsiones). Comprender la patogenia de la epilepsia y la terapia de desarrollo han beneficiado de estos modelos. Aquí hacemos una revisión a reciente mutantes de ratón con convulsiones espontáneas y organismos más simples.

Una Pantalla De Mutagénesis a Gran Escala Para Identificar Peces Cebra Asimiento-resistente

Pez cebra son un organismo vertebrado ideal para estrategias de cribado de mutagénesis. Aunque bien se establezca una base genética para la susceptibilidad de convulsiones y epilepsia, se ha hecho ningún esfuerzo para estudiar la resistencia de la incautación. Aquí describimos una nueva estrategia para aislar a mutantes de pez cebra resistente a la incautación de una pantalla de mutagénesis a gran escala.

Caracterización De Circuitos Inhibitorios En El Hipocampo Malformado De Ratones Mutantes Lis1

Mutación heterozigótica o supresión de un gen de la lisencefalia (Lis1) en los seres humanos se asocia a una severa interrupción de laminación cortical y del hipocampo, déficit cognitivo y convulsiones severas. Ratones con un alelo nulo de exhibición (Lis1 (+/-) ratones) de Lis1 significativa del cerebro malformaciones y lenta migración de precursores de la interneurona. Aunque hiperexcitabilidad fue demostrada en rebanadas hippocampal displásticas de ratones Lis1(+/-), poco se sabe sobre la función sináptica en estos animales. Aquí analizamos inhibición sináptica mediada por GABA. Grabamos aisladas células enteras corrientes postsináptico inhibitorio (IPSCs) en neuronas piramidales visualmente identificadas en desorganizado regiones de CA1 del hipocampales rebanadas de ratones Lis1(+/-). Observamos que un aumento de 32% en la frecuencia espontánea de IPSC en ratones Lis1(+/-) en comparación con normotopic neuronas piramidales de CA1 en controles pareados por edad. Este aumento no se asoció con un cambio en el decaimiento espontáneo de IPSC o miniatura frecuencia IPSC. Amplitud IPSC aumentó, y histogramas de evento indicaron un mayor número de grandes (> 125 pA) eventos. Inhibición tónica, respuesta al estímulo emparejado-pulso y cinética de decaimiento IPSC evocado no fueron alterados. Consistente con la mayor inhibición sináptica, interneurons de LIS1(+/-) exhibió también leña más espontánea en grabaciones de conexión celular y mayor excitación según lo medido por la grabación de voltaje-abrazadera de corrientes postsinápticas excitatorias espontáneas (EPSCs) en interneuronas. Nuestros resultados revelan una alteración significativa en la función de circuitos inhibitorios en el hipocampo de Lis1(+/-) con formato incorrecto. Teniendo en cuenta que precisamente el GABAérgico actividad coordinada es vital para la generación de precisión oscilatoria del campo de la actividad y lugar en hipocampo, estas alteraciones en la inhibición sináptica pueden contribuir a convulsiones y alteración de la función cognitiva en tipo I Lisencefalia.

El Desarrollo De Trasplante De Células Para La Epilepsia Del Lóbulo Temporal

Epilepsia mesial del lóbulo temporal (ELTM) se presume que desarrollar progresivamente como consecuencia de la reorganización sináptica y la pérdida de neuronas, aunque la etiología exacta de desarrollo convulsión es desconocido. Casi el 30% de los pacientes con ELTM han deshabilitando las convulsiones a pesar del tratamiento farmacológico, y la mayoría de estos pacientes se recomienda la resección. Los autores de revisión trasplante de células como un enfoque alternativo para el tratamiento de la epilepsia. Trabajos recientes en modelos animales muestran que injertadas precursores neuronales que se diferencian en interneuronas inhibitorias puede aumentar el nivel de inhibición local. Los injertos de estas neuronas inhibitorias podría ayudar a restaurar el equilibrio en ELTM. Desarrollar una estrategia de trasplante de sonido consiste en un examen cuidadoso de la etiología de la ELTM y el papel que se espera funcional de las células trasplantadas. Estas cuestiones se analizan, con especial atención a aquellos factores con mayor probabilidad de influir en los resultados clínicamente aplicables.

Laminación De Citoarquitectura Y Fibra De Giro Dentado Aberrante En Ratones Mutantes Lis1

Ratones mutantes con una canceladura heterozigótica de LIS1, muestran diversos grados de anormalidad hipocampal y mayor excitabilidad. Para examinar cómo LIS1 afecta laminación Citoarquitectura y fibra en el giro dentado (DG), realizamos una serie de estudios de inmunohistoquímica. Utilizando diferentes neuronal y glial-anticuerpos específicos, encontramos que la mayoría de poblaciones celulares hipocampo fueron afectada por la mutación heterozigótica de LIS1; algunas células de Cajal-Retzius positivo Reelina quedaron inalteradas. Dispersión de gránulo celular fue significativa en secciones hipocampales de ratones deficientes en Lis1. Sin embargo, la terminación de la fibra de fibras commissural/asociativa y Fibras musgosas apareció relativamente compacta a pesar de la obvia gránulo celular dispersión y desorganización de células piramidales de CA1-CA3. terminales del axón vGlut1-immunoreactive fueron encontrados aberrantemente atraviesa la capa de células dispersas del gránulo. Consistente con las observaciones anteriores, también encontramos que las células inmaduras del gránulo en mutantes Lis1, aquí tinción con anticuerpos doublecortin (DCX) y Mash-1, se encuentran aberrantemente y tener una morfología celular anormal. Nuestros resultados sugieren que LIS1 mutantes exhiben posicionamiento anormal de células y la neurogénesis hipocampal aberrante, pero mantienen patrones de terminación de fibra relativamente normal. Las consecuencias funcionales de la dispersión de células de gránulo hipocampo podrían ofrecer una perspectiva crítica el trastorno epiléptico y cognitivo asociado con LIS1 haploinsufficiency.

Entradas Inhibitorios De Interneurons Hipocampales Se Reorganizan En Ratones Mutantes Lis1

Malformación de la epilepsia y el cerebro se asocian comúnmente a excesiva excitación sináptica y menor inhibición sináptica de las neuronas principales. Sin embargo, pocos estudios han examinado el estado de inhibición sináptica de interneurons en un cerebro epiléptico, malformado. Analizamos entradas inhibitorias, mediadas por el ácido gamma - aminobutírico (GABA), de interneurons hippocampal en un modelo murino de Lisencefalia tipo 1, un trastorno neurológico relacionado con convulsiones severas y malformación del cerebro. En los ratones de desorganizada área hipocampal CA1 de Lis1(+/-), inicialmente observamos un desplazamiento selectivo de interneurons tipo cesta rápida-clavar, parvalbúmina-positivo de estrato oriens (SO) lugares a s. radiatum y s. lacunosum-moleculare (R/LM). A continuación, registramos espontáneas y miniaturas inhibitorias postsinápticas corrientes (sIPSCs y mIPSCs) en interneuronas visualmente identificados en SO o controla R/LM de ratones de Lis1(+/-) y littermate de edad comparable. Observamos reorganizaciones importantes, capa-específicas en inhibición GABAérgica de interneurons en ratones mutantes Lis1. Frecuencia espontánea de IPSC en modo interneuronas aumentó significativamente en rebanadas hipocampales de ratones Lis1(+/-), mientras que mIPSC significa amplitud sobre estas interneuronas fue significativamente disminuida. Además, los tiempos de decaimiento ponderado de sIPSCs y mIPSCs se incrementaron significativamente en interneuronas R/LM. Tomados en conjunto, estos resultados ilustran la gran redistribución y reorganización de conexiones inhibitorias entre interneuronas que pueden ocurrir en un cerebro malformado.

La Reducción De Las Convulsiones Por El Trasplante De Precursores De Las Interneuronas GABAérgicas Corticales En Kv1.1 Ratones Mutantes

La epilepsia, una enfermedad caracterizada por la actividad anormal del cerebro, es un incapacitante y potencialmente mortal condición de casi el 1% de la población mundial. Por desgracia, la modulación de la excitabilidad del cerebro usando los medicamentos disponibles antiepilépticos pueden tener efectos secundarios graves, especialmente en el cerebro en desarrollo, y algunos pacientes sólo puede mejorarse mediante la extirpación quirúrgica de las regiones del cerebro que contienen el foco del ataque. En este sentido, muestran que el trasplante bilateral de células precursoras embrionarias de la eminencia medial ganglionar (MEG) en el neocórtex postnatal temprano genera mayores de interneuronas GABAérgicas en el cerebro de acogida. En los ratones que recibieron injertos de células de MGE, el GABA mediada por la inhibición sináptica y extrasynaptic en las neuronas piramidales del cerebro del anfitrión se incrementa significativamente. Bilaterales injertos de células en ratones epilépticos MGE que carecen de un canal de potasio Shaker-Me gusta (un gen mutado en una forma de epilepsia humana) dio lugar a reducciones significativas en la duración y frecuencia de las crisis electroencefalográficas espontáneas. Nuestros resultados sugieren que la MEG derivados de interneuronas podría ser utilizado para mejorar la excitabilidad anormal y posiblemente actuar como una estrategia eficaz en el tratamiento de la epilepsia.

Mecanismos Básicos De MCD En Modelos Animales

Asociada a epilepsia glioneuronal malformaciones (malformaciones del desarrollo cortical [MCD]) incluyen displasias corticales focales (DCF) y altamente diferenciadas del glioneuronal tumores, más frecuentemente gangliogliomas. Los resultados neuropathological son variables pero sugieren aberrante proliferación, migración y diferenciación de células precursoras neuronales como elementos patogénicos esenciales. Avances recientes en modelos animales MCDs permiten nuevas perspectivas en la patogenia molecular de estas lesiones asociadas a epilepsia. Nuevos enfoques, aquí presentados constituyen estrategias de interferencia de RNA para generar y estudiar modelos experimentales de aspectos funcionales subcorticales banda heterotopia y estudio de las neuronas aberrantemente forma y posición. Emocionante Dirección análisis deteriorada la expresión del receptor NMDA en modelos animales de la FCD comparado con FCDs humanas y los desequilibrios en modelos animales de MCD como Lisencefalia gene ablación ratones y ratas irradiadas en el útero. Una mejor comprensión de pathomechanisms relevantes avanzará en el desarrollo de estrategias de tratamiento para las malformaciones asociadas a epilepsia.

Convulsiones, Mayor Excitación Y Vesícula Mayor Número En Ratones Mutantes Lis1

En los seres humanos y la migración neuronal anormal grave desorganización neuronal resultantes Lis1 haploinsufficiency (Lisencefalia) contribuye al deterioro cognitivo y temprano en la vida. En Lis1 heterozygotic ratones, también ha divulgado grave desorganización hipocampal y deterioro cognitivo. Utilizando este modelo de ratón, se analizó el impacto funcional de la deficiencia LIS1 con especial énfasis en la transmisión sináptica excitatoria mediada por glutamato.

Pez Cebra Como Modelo Para Estudiar Los Aspectos Genéticos De La Epilepsia

A pesar de una larga tradición de usar ratas y ratones epilepsia modelo, varios aspectos de la biología roedor limitan su utilización a gran escala de drogas terapéuticas y genética programas de cribado. Los neurólogos interesados en las enfermedades y el desarrollo de vertebrados han recurrido recientemente a pez cebra (Danio rerio) para superar estas limitaciones. Pez cebra puede estudiarse en todas las etapas de desarrollo y varios métodos están disponibles para la manipulación de genes en el pez cebra. Además, desarrollo de las larvas de pez cebra eficientemente puede equilibrar drogas en el medio de bañarse. Aprovechando estas características y adaptación de métodos electrofisiológicos de la grabación a una preparación de agar-inmovilizado de pez cebra, Aquí describimos nuestros esfuerzos para trastornos convulsivos de modelo en pez cebra. También describimos los resultados iniciales de una pantalla de mutagénesis a gran escala para identificar la mutación de genes que confieren resistencia de asimiento. Aunque la adaptación del pez cebra a investigación en epilepsia está en sus etapas iniciales, estos estudios destacan el rápido progreso que se puede hacer usando esta simple especies de vertebrados.

Dlx5 Y Dlx6 Regulan El Desarrollo De Interneurons Corticales Parvalbúmina-expresión

Dlx5 y Dlx6 los genes homeobox se expresan en el desarrollo y maduro de interneurons corticales. Eliminación simultánea de Dlx5 y 6 resultados en exencephaly del cerebro anterior; a pesar de este defecto, diferenciación prenatal ganglios apareció en gran parte intacta, mientras que migración tangencial de interneurons Lhx6(+) y Mafb(+) a la corteza fue reducida y desordenada. Los déficits de la migración se asociaron con la expresión de CXCR4 reducida. Trasplante de interneuronas inmaduros mutantes en un cerebro salvaje-tipo demostró que la pérdida de ya sea Dlx5 o Dlx5 & 6 preferencial redujo el número de interneuronas maduras parvalbumin(+); las interneuronas parvalbumin(+) que estaban presentes habían aumentado ramificaciones dendríticas. Dlx5/6(+/-) ratones, que parecen normales histológico, Mostrar asimientos electrográficos espontáneos y reducción el poder de oscilaciones gamma. Así, Dlx5 & 6 parece ser necesaria para el desarrollo y función de somal innervating (parvalbumin(+)) neocortical interneuronas. Esto contrasta con la Dlx1, cuya función es necesaria para la dendrita innervating (calretinin(+), somatostatin(+) y neuropéptido Y(+)) interneuronas (Cobos et al., 2005).

Corrientes De GABA Tónico Robusto Pueden Inhibir La Leña Celular En Células Piramidales Neocortical Recién De Ratón

En el hipocampo y el neocortex, GABA se considera excitatorio en desarrollo temprano debido a una relativamente despolarizado cl (-) revocación potencial (E(Cl)). Aunque la naturaleza despolarización sináptica GABAérgica eventos ha sido bien establecida, no se sabe si también son excitatorias corticales corrientes tónicas mediadas por receptores de extrasynaptically encuentra GABA(A) (Rs GABA(A)). Aquí examinamos el desarrollo de las corrientes de la tónica en el neocortex y su efecto sobre la excitabilidad neuronal. Significa corriente tónico, grabado de capa 5 (L5) las células piramidales de la corteza somatosensorial del ratón, es robusto en los recién nacidos [día postnatal (P) 2-4] luego disminuye dramáticamente la semana segundo postnatal (P7-10 y P30-40). Los estudios farmacológicos, en combinación con el análisis de Western blot, muestran que las corrientes tónico neonatal son parcialmente mediadas por la subunidad de α5 GABA(A) R y probablemente la subunidad δ. En los recién nacidos, la carga debido a cuentas corrientes de tónico para casi el 100% de la carga total de GABA, una contribución disminuye al < 50% de tejido maduro. Las grabaciones de abrazadera actual demuestran que esa tónica actual contribuye a grandes fluctuaciones en el potencial de membrana que puede afectar su estabilidad. Aplicación de baño de 5 μM GABA, para inducir corrientes de tónico, marcadamente disminuido celular frecuencia en células más grabadas de la leña mientras incrementarla en otros. Gramicidina perforado grabaciones parche Mostrar heterogeneidad en E(Cl) grabado de las células piramidales de L5 P2-5. Juntos, estos resultados demuestran que corrientes tónico activadas por bajas concentraciones de GABA pueden dominar la transmisión GABAérgica en las células piramidales neocorticales recién y que las corrientes tónico pueden ejercer efectos heterogéneos en la excitabilidad neuronal.

Convulsiones Espontáneas Y Expresión Del Gen Alterado En GABA Vías En Una Mente Bomba De Pez Cebra Mutante De Señalización

Interrupción de la actividad de ligasa de ubiquitina E3 en mutantes de pez cebra inmaduros mente bomba conduce a una falta de señalización Notch, un número excesivo de las neuronas y el agotamiento de las células progenitoras neurales. Este fenotipo neurogénico se asocia a defectos en patrones neurales y desarrollo del cerebro. Debido a las anormalidades del desarrollo del cerebro se reconocen como una característica importante de los trastornos neurológicos de la infancia como la epilepsia y el autismo, determinamos si pez cebra mutantes con estructura manifiestamente anormal del cerebro exhiben actividad eléctrica espontánea que se asemeja a la larga duración, gran amplitud multispike descarga divulgado en pez cebra inmaduro expuesto a drogas convulsiva. Las grabaciones electrofisiológicas de mutantes de bomba de mente agar inmovilizada en post-fertilización d 3 confirman la ocurrencia de actividad de asimiento electrográfica; asimiento-como comportamientos también fueron observados durante la locomoción video seguimiento de comportarse libremente mutantes. Para identificar genes expresados diferencialmente en el mutante de bomba de la mente y proporcionar la penetración en las vías moleculares que pueden mediar estos fenotipos epilépticos, se realizó un análisis de transcriptoma utilizando microarrays. Interesante genes candidatos más se analizaron mediante la transcriptasa inversa-PCR convencional y PCR cuantitativa en tiempo real, así como hibridación in situ de whole-mount. Aproximadamente 150 genes, algunos implicados en el desarrollo, transcripción, metabolismo celular y la transducción de la señal, se regulan diferencialmente, incluyendo downregulation de varios genes necesarios para la señalización mediada por GABA. Estos resultados identifican una colección de transcritos de genes que pueden ser responsables de la descarga eléctrica anormal y epilépticas actividades observadas en un mutante de pez cebra de bomba de mente. Este trabajo puede tener importantes implicaciones para neurológicas y trastornos del neurodesarrollo asociados con mutaciones en actividad ligasa de ubiquitina.

La Promesa De Una Terapia Celular Basada En La Interneurona Para La Epilepsia

De los casi 3 millones americanos con diagnóstico de epilepsia, aproximadamente 30% responden a los medicamentos actuales. Datos recientes han demostrado que trasplante postnatal temprano de células precursoras interneuronal aumenta la inhibición GABAérgica en el cerebro del anfitrión y dramáticamente suprime la actividad de asimiento en ratones epilépticos. En esta revisión, podemos destacar los resultados de ratones propensos a convulsiones y los seres humanos que demuestran la relación entre la inhibición GABAérgica disfuncional y la hiperexcitabilidad. En particular, nos centraremos en modelos de roedores de la epilepsia del lóbulo temporal, los más comunes y difíciles de tratar la forma de la enfermedad y interneuronopathies, una clasificación emergente. Una gran cantidad de literatura que muestra que una relación causal entre la menor inhibición mediada por GABA y convulsiones ha dirigido nuestros esfuerzos para recuperar la pérdida de la inhibición mediante trasplante de precursores interneuronal. Numerosos estudios han explorado el potencial anticonvulsivo de injertos de células derivadas de una variedad de regiones del cerebro, sin embargo, se desconoce el mecanismo subyacente el efecto de tales trasplantes de células heterogéneas. En discutiendo nuestros hallazgos recientes y colocarlos en contexto con lo que se conoce sobre la epilepsia y trasplante cómo relacionados con enfoques han progresado, esperamos poder iniciar una discusión franca sobre el mejor camino hacia la traducción de este enfoque a los pacientes con las formas de epilepsia intratables.

Eliminación De Dlx1 Resultado Glutamatérgica Reducida Entrada De Interneurons Hipocampales

Factores de transcripción DLX son importantes en la diferenciación de interneuronas GABAérgicas. En ratones que carecen de Dlx1, los primeros pasos en el desarrollo de la interneurona parecen normales. Empezando por ∼ 1 meses de edad, principalmente dendrita-inervan los subtipos interneurona comienzan a experimentar apoptosis en ratones Dlx1(-/-); Esto se acompaña de una reducción en la transmisión GABAérgica y epilepsia de inicio tardío. La reducción divulgada de inhibición sináptica es mayor que podría esperarse, dado que la pérdida de la interneurona es relativamente modesta en ratones Dlx1(-/-). Aquí divulgamos que grabaciones de voltaje-abrazadera de interneuronas CA1 en rebanadas hippocampal prepararon de Dlx1(-/-) animales mayores de día postnatal 30 (> P30) reveló una reducción significativa en la amplitud de (EPSC) actual postsináptico excitatorio. No en EPSCs en interneuronas se observaron cambios en las células de animales más jóvenes (P9-12). Grabaciones de corriente-abrazadera de interneurons en estas edades tempranas postnatales demostraron que interneuronas en Dlx1(-/-) mutantes eran inmaduros y más excitable, aunque las propiedades de la membrana normalizaron por P30. Etiquetado de mediada por dUTP nick-final de transferasa deoxynucleotidyl terminal, caspasa-3 y la coloración NeuN no reveló daño celular Franco o pérdida en el área CA3 del hipocampales secciones de ratones adultos de Dlx1(-/-). Maduración retrasada interneurona puede llevar a la interneurona hiperexcitabilidad, seguido por una reducción compensatoria de la fuerza de la transmisión excitatoria en interneuronas. Esta excitación reducida a sobrevivir de interneurons, juntados con la pérdida de una fracción significativa de GABAérgico entradas a neuronas excitatorias a partir de P30, puede ser la base sanguínea cortical y convulsiones observadas previamente en ratones adultos de Dlx1(-/-).

Expresión Aberrante De Genes Necesarios Para El Desarrollo Neuronal Y Señalización Notch En Una Mente Epilépticos Bomba Pez Cebra

Mutación en un gen de la ligasa de ubiquitina E3 puede conducir a una falta de señalización Notch, neuronas excesivas y el agotamiento de células progenitoras neurales en mutantes de bomba de mente. Utilizando el pez cebra mib(hi904), informamos las convulsiones y una regulación del ácido γ-aminobutírico (GABA), genes de la vía de señalización. Un análisis de transcriptoma identificó también patrón de la expresión diferencial de genes relacionados con la señalización y el desarrollo neurológico de la muesca. Aquí, seleccionamos nueve de estos genes (her4.2, hes5, bhlhb5, hoxa5a, hoxb5b, dmbx1a, dbx1a, nxph1 y plxnd1) y realizar un análisis más minucioso de expresión utilizando la reacción en cadena de polimerasa convencional, reacción en cadena de polimerasa en tiempo real e hibridación in situ. Peces transgénicos reportero (Gfap:GFP y Dlx5a-6a:GFP) se utilizaron para evaluar la morfología de cerebro temprano en vivo. Regulación de muchos de estos genes era prominente a lo largo de las estructuras claves del desarrollo mib(hi904) pez cebra cerebro incluyendo, sin limitarse a, el Palio, tálamo ventral y tectum óptico. También se redujo la expresión de cerebro de Dlx5a-6a y Gfap. En conclusión, estos estudios de expresión indican un abajo-Reglamento general de la muesca señalización genes necesarios para el desarrollo adecuado del cerebro y sugieren que estos peces mutantes podrían proporcionar información valiosa en afecciones neurológicas, como el síndrome de Angelman, asociado con la mutación de E3 ligasa de ubiquitina.

Expresión Y Función De Canales KCNQ En Pez Cebra Larval

Miembros de la K (v) 7 familia generan un potasio subliminal actual, llamado M-actual, que regula la excitabilidad de las neuronas centrales principales. Las mutaciones en dos miembros de esta familia, K (v) 7.2 (KCNQ2) y K (v) 7.3 (KCNQ3) están asociadas con un trastorno neurológico conocido como convulsión neonatal familiar benigna (BFNC). A pesar de su importancia en la función cerebral normal y patológica, expresión del desarrollo y función de estos canales sigue siendo relativamente inexplorado. Aquí examinamos la expresión temporal de subunidades de 7 canales de K (v) en larvas de pez cebra utilizando un enfoque PCR cuantitativo en tiempo real. Expresión espacial en el cerebro de larvas de pez cebra se evaluó mediante hibridación in situ de whole-mount. El mRNA para tres miembros de la K (v) 7 familia (KCNQ2, 3 y 5) se divulga en pez cebra entre dos y fecundación de siete días (dpf). Utilizando técnicas electrofisiológicas, mostramos que inhibidores de K (v) 7 canales (linopirdine y XE991) inducen la actividad de descarga de explosión en el pez cebra inmaduro entre 3 y 7 dpf. Esta actividad eléctrica anormal se bloquea por un abridor de 7 canales de K (v) (retigabine) y también fue demostrada para evocar comportamientos convulsivos en pez cebra para nadar libremente. Utilizando oligonucleótidos Morfolino dirigidas contra KCNQ3, confirmamos un papel para canales KCNQ en la generación de descargas eléctricas explosión. Estos resultados indican que funcional K (v) 7 canales se expresan en el sistema nervioso de larvas de pez cebra y podría desempeñar un papel directo en la generación de actividad convulsiva.

Problemas De Desarrollo Neuronal En Un Modelo De Pez Cebra Para El Síndrome De Lowe

Con síndrome de Down, que se caracteriza por defectos en el sistema nervioso central, ojos y riñones, es causado por la mutación de la fosfatidilinositol OCRL1 5-fosfatasa. Los mecanismos por los cuales la pérdida de OCRL1 conduce a las manifestaciones fenotípicas del síndrome de Lowe están actualmente confusos, en parte, debido a la falta de un modelo animal que recapitula el fenotipo de la enfermedad. Aquí, describimos un modelo de pez cebra para el síndrome de Lowe con supresión estable y transitoria de la expresión de OCRL1. Deficiencia de OCRL1, que se enriquece en el cerebro, conduce a defectos neurológicos similares a los reportados en pacientes con síndrome de Lowe, es decir, mayor susceptibilidad a convulsiones provocado por el calor y las lesiones de cerebro enquistada. En embriones de OCRL1 deficientes, señalización Akt es reducido y hay mayor apoptosis y proliferación reducida, más llamativo en el tejido neural. Rescate experimentos indican que la actividad catalítica y vinculante a la vesícula capa proteína clatrina son esenciales para la función de OCRL1 en estos procesos. Nuestros resultados indican un papel nuevo para OCRL1 en desarrollo neuronal y apoyan un modelo por el que el dysregulation del metabolismo de los fosfoinositoles y tráfico de membrana mediada por clatrina conduce a los síntomas neurológicos del síndrome de Lowe.

Un Modelo De Pez Cebra Novela De Convulsiones Inducidas Por Hipertermia Revela Un Papel Para TRPV4 Canales Y Receptores De Glutamato De Tipo NMDA

Las convulsiones febriles son el tipo más común de convulsiones en los niños menores de cinco, pero no quedan claros los mecanismos subyacentes de la generación del asimiento en vivo. Modelos animales para abordar este tema principalmente se centran en roedores inmaduros calentados indirectamente usando un soplador de aire o baño de agua controlada. Aquí describimos un modelo in vivo de convulsiones inducidas por hipertermia en larvas de pez cebra de 3 a 7 días post-fertilización (dpf). Baño controlado por cambios de temperatura son rápidos y reversibles en este modelo. Convulsiones electrográficas agudas después de hipertermia transitoria demostraron la dependencia de la edad, la cepa independencia y ausencia de mortalidad. Asimientos electrográficos grabados en el forebrain larvas de pez cebra fueron bloqueados mediante la adición de antagonistas al canal de vaniloides (TRPV4) potencial transitorio del receptor o receptores de glutamato de N-metil-d-aspartato (NMDA) al medio baño. Aplicación de GABA, inhibidores de la recaptación de GABA, o TRPV1 antagonista no tuvo efecto sobre convulsiones hipertermales. Expresión del receptor de glutamato y canal de vaniloides que mRNA fue confirmada por análisis PCR cuantitativo en cada etapa del desarrollo en el pez cebra larval. Tomados en conjunto, nuestros resultados sugieren un papel de calor-activación de canales de TRPV4 y mejorada transmisión glutamatérgica mediada por receptor NMDA en convulsiones inducidas por hipertermia.

Mioclono Cortical Familiar Con Una Mutación En NOL3

Mioclono se caracteriza por movimientos involuntarios bruscos, breves, y su presencia es debilitante. Identificamos una familia sufre de inicio adulto, mioclono cortical sin convulsiones asociadas. Realizamos estudios clínicos, electrofisiológicos y genéticos para definir este fenotipo.

Intrínsecamente Determinó La Muerte Celular De Desarrollo De Interneurons Corticales

Circuitos corticales inhibitorios están formados por ácido γ-aminobutírico (GABA)-secretoras de interneurons, una población de células que origina lejos de la corteza cerebral en el forebrain ventral embrionario. Dados sus orígenes desarrollo distantes, es intrigante cómo finalmente se determina el número de interneurons corticales. Una posibilidad, sugerida por la hipótesis neurotrófica, es que interneuronas corticales se reproducen de manera descontroladas, y luego después de su migración hacia la corteza las interneuronas exceso se eliminan a través de un concurso para señales tróficas extrínseco derivadas. Aquí se caracteriza la muerte de la célula del desarrollo de interneurons corticales de ratón in vivo, in vitro y después del trasplante. Encontramos que el 40% de desarrollo de interneurons corticales fueron eliminado a través de Bax (asociada a Bcl-2 X)-dependiente apoptosis durante la vida postnatal. Cuando cultivadas in vitro o trasplantado en la corteza, precursores de la interneurona murieron en una edad celular similar a la en la cual interneuronas endógenos murieron durante el desarrollo normal. Sobre tamaños de trasplante que ha variaron, una fracción constante de la población trasplantada experimentó la muerte celular. La muerte de neuronas trasplantadas no fue afectada por la alteración de célula Autónoma de TrkB (receptor quinasa de tropomiosina B), el receptor de la neurotrofina principal expresado por las neuronas del sistema nervioso central. Trasplante amplió la población interneurona cortical hasta un 35%, pero la frecuencia de eventos sinápticas inhibitorias no escala con el número de interneurons trasplantados. Tomados en conjunto, nuestros resultados indican que la muerte celular interneurona se determina intrínsecamente, celular-autónomo o a través de un concurso de población autónomo para señales de supervivencia derivados de otras interneuronas.

ALLN Rescata Un Déficit De Transmisión Sináptica Excitatoria in Vitro En Ratones Mutantes Lis1

Mutaciones en el gen LIS1 llevan a un desorden neurológico raro, Lisencefalia clásica, caracterizado por malformaciones cerebrales, retraso mental, convulsiones y muerte prematura. Ratones heterocigotos para Lis1 (Lis1 (+/-)) exposición malformaciones corticales, defectos en la migración neuronal, aumentaron de la transmisión sináptica mediada por glutamato y asimientos electrográficos espontáneos. Trabajo reciente demostró que en el útero tratamiento de presas mutantes Lis1(+/-) con hexagonal, un inhibidor de la calpaína, rescata parcialmente defectos de migración neuronal en la descendencia. Dados los retos de la administración de fármacos en el útero, examinamos el potencial terapéutico de combatiente en las células lissencephalic postnatal. Abrazadera de tensión y corriente estudios fueron realizada con láminas hippocampal agudas obtenidos de ratones mutantes Lis1 y ratones de control de littermate de edad comparable. Específicamente, determinamos si tratamiento postnatal de hexagonal puede revertir el déficit de la transmisión sináptica excitatoria, es decir, un aumento en miniatura y espontánea excitatorio postsináptico (EPSC) frecuencia actual, en CA1 neuronas piramidales observadas en el tejido rebanadas de ratones Lis1(+/-). Encontramos que aplicación aguda de ALLN había restaurado espontáneas y miniaturas frecuencias EPSC salvaje-tipo niveles sin afectar la corriente sináptica postsináptica inhibitoria. Además, Western blot análisis de expresión de la proteína, incluyendo las proteínas implicadas en la transmisión sináptica excitatoria, demostró que ALLN bloquea el escote de la calpaína sustrato αII-spectrin pero no rescatar Lis1 niveles de proteína en mutantes de Lis1(+/-).

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