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Neuroscience

रीसस बंदर मस्तिष्कमेरु द्रव में ए और ताऊ के स्तर के दोहराए जाने वाले ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना पर एक पायलट अध्ययन

Published: September 3, 2021 doi: 10.3791/63005
Automatic Translation
1,2,3, 4, 5, 6, 1,3, 1,3, 6,7
1Department of Rehabilitation Medicine, West China Hospital, Sichuan University, 2Department of Rehabilitation Medicine, Daping Hospital, Army Medical University, 3Key Laboratory of Rehabilitation Medicine in Sichuan Province, West China Hospital, Sichuan University, 4Department of physiology, Southwest Medical University, 5Department of Rehabilitation Sciences, The Hong Kong Polytechnic University, 6Laboratory of Nonhuman Primate Disease Modeling Research, State Key Laboratory of Biotherapy, West China Hospital, Sichuan University, 7Sichuan Kangcheng Biotech Co., Inc.

Summary

यहां, हम एक पायलट अध्ययन के लिए प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए विभिन्न आवृत्तियों (1 हर्ट्ज / 20 हर्ट्ज / 40 हर्ट्ज) के साथ दोहराए जाने वाले ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना के प्रभाव का पता लगाने के लिए एक π और रीसस बंदर मस्तिष्कमेरु द्रव में ताऊ चयापचय पर।

Abstract

पिछले अध्ययनों से पता चला है कि एक गैर-इनवेसिव लाइट-झिलमिलाहट शासन और श्रवण स्वर उत्तेजना मस्तिष्क में ए और ताऊ चयापचय को प्रभावित कर सकती है। एक गैर-इनवेसिव तकनीक के रूप में, दोहराए जाने वाले ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (आरटीएमएस) को न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों के उपचार के लिए लागू किया गया है। इस अध्ययन ने रीसस बंदर मस्तिष्कमेरु द्रव (सीएसएफ) में ए और ताऊ के स्तर पर आरटीएमएस के प्रभावों का पता लगाया। यह एक एकल-अंधा, आत्म-नियंत्रित अध्ययन है। रीसस बंदर के द्विपक्षीय-डोरसोलेटरल प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (डीएलपीएफसी) को उत्तेजित करने के लिए आरटीएमएस की तीन अलग-अलग आवृत्तियों (कम आवृत्ति, 1 हर्ट्ज; उच्च आवृत्तियों, 20 हर्ट्ज और 40 हर्ट्ज) का उपयोग किया गया था। सीएसएफ एकत्र करने के लिए कैथीटेराइजेशन विधि का उपयोग किया गया था। सभी नमूनों को सीएसएफ बायोमार्कर का विश्लेषण करने के लिए तरल चिप का पता लगाने के अधीन किया गया था (Aπ42, Aπ42 / Aπ40, tTau, pTau)। सीएसएफ बायोमार्कर का स्तर आरटीएमएस द्वारा उत्तेजना के बाद समय के साथ बदल गया। उत्तेजना के बाद, सीएसएफ में Aπ42 स्तर ने सभी आवृत्तियों (1 हर्ट्ज, 20 हर्ट्ज, और 40 हर्ट्ज) पर एक ऊपर की ओर रुझान दिखाया, जिसमें कम आवृत्ति की तुलना में उच्च-आवृत्तियों (पी < 0.05) के लिए अधिक महत्वपूर्ण अंतर थे।

उच्च आवृत्ति आरटीएमएस के बाद, सीएसएफ का कुल ताऊ (टीटीएयू) स्तर तुरंत पोस्ट-आरटीएमएस टाइमपॉइंट (पी < 0.05) पर बढ़ गया और धीरे-धीरे 24 घंटे तक कम हो गया। इसके अलावा, परिणामों से पता चला है कि फॉस्फोराइलेटेड ताऊ (pTau) का स्तर 40 हर्ट्ज आरटीएमएस (पी < 0.05) के तुरंत बाद बढ़ गया। Aπ42/Aπ40 के अनुपात ने 1 हर्ट्ज और 20 हर्ट्ज (p < 0.05) पर एक ऊपर की ओर रुझान दिखाया। कम आवृत्ति (1 हर्ट्ज) उत्तेजना के साथ ताऊ के स्तर में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था। इस प्रकार, RTMS की उच्च-आवृत्तियों (20 हर्ट्ज और 40 हर्ट्ज) का रीसस बंदर CSF में Aπ और ताऊ के स्तर पर सकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है, जबकि कम आवृत्ति (1 हर्ट्ज) RTMS केवल Aπ स्तरों को प्रभावित कर सकता है।

Introduction

अमाइलॉइड-β (ए π) और ताऊ महत्वपूर्ण सीएसएफ बायोमार्कर हैं। Aπ में 42 अमीनो एसिड (Aπ1-42) होते हैं, जो ट्रांसमेम्ब्रेन अमाइलॉइड अग्रदूत प्रोटीन (एपीपी) का उत्पाद है जो β- और γ-secretases1 द्वारा हाइड्रोलाइज्ड होता है। Aπ1-42 अपनी घुलनशीलता विशेषताओं के कारण मस्तिष्क में बाह्य कोशिकीय अमाइलॉइड सजीले टुकड़े में एकत्रित हो सकता है1,2. ताऊ एक सूक्ष्मनलिकाएं से जुड़ा प्रोटीन है जो मुख्य रूप से अक्षतंतुओं में मौजूद होता है और एंटेरोग्रेड चेताक्षीय परिवहन 3 में शामिल होता है। असामान्य ताऊ हाइपरफॉस्फोराइलेशन मुख्य रूप से किनेसेस और फॉस्फेट के बीच असंतुलन से प्रेरित होता है, जिसके परिणामस्वरूप सूक्ष्मनलिकाएं से ताऊ की टुकड़ी और न्यूरोफिब्रिलरी टैंगल्स (एनएफटी) 1 का गठन होता है। सीएसएफ में ताऊ की एकाग्रता बढ़ जाती है क्योंकि ताऊ और फॉस्फोराइलेटेड ताऊ प्रोटीन (पीटीएयू) न्यूरोडीजेनेरेटिव प्रक्रिया के दौरान बाहरी अंतरिक्ष में जारी किए जाते हैं। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि सीएसएफ बायोमार्कर अल्जाइमर रोग (एडी) मस्तिष्क के तीन मुख्य रोग संबंधी परिवर्तनों के लिए प्रासंगिक हैं: एक्स्ट्रासेल्युलर एमिलॉयड सजीले टुकड़े, इंट्रासेल्युलर एनएफटी गठन, और न्यूरॉन हानि 4। एडी के शुरुआती चरण में मौजूद ए और ताऊ की असामान्य सांद्रता, इस प्रकार प्रारंभिक एडी निदान 5,6 की अनुमति देती है।

2016 में, त्साई एट अल ने पाया कि गैर-इनवेसिव लाइट-फ्लिकरिंग (40 हर्ट्ज) ने पूर्व-जमा करने वाले चूहों के दृश्य प्रांतस्था में Aπ1-40 और Aπ1-42 के स्तर को कम कर दिया। हाल ही में, उन्होंने आगे बताया कि श्रवण टोन उत्तेजना (40 हर्ट्ज) ने मान्यता और स्थानिक स्मृति में सुधार किया, हिप्पोकैम्पस और 5XFAD चूहों के श्रवण प्रांतस्था (एसी) में अमाइलॉइड प्रोटीन के स्तर को कम कर दिया, और P301S टौपैथी मॉडल 8 में pTau सांद्रता में कमी आई। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि गैर-इनवेसिव तकनीकें ए और ताऊ चयापचय को प्रभावित कर सकती हैं।

एक गैर-इनवेसिव उपकरण के रूप में, ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) रीढ़ की हड्डी, परिधीय तंत्रिकाओं और सेरेब्रल कॉर्टेक्स 9 सहित तंत्रिका ऊतक को विद्युत रूप से उत्तेजित कर सकती है। इसके अलावा, यह उत्तेजित साइट पर और कार्यात्मक कनेक्शन में सेरेब्रल कॉर्टेक्स की उत्तेजना को संशोधित कर सकता है। इसलिए, टीएमएस का उपयोग न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों और भविष्यवाणी और नैदानिक परीक्षणों के उपचार में किया गया है। टीएमएस, आरटीएमएस में नैदानिक हस्तक्षेप का सबसे आम रूप, कॉर्टेक्स सक्रियण को प्रेरित कर सकता है, कॉर्टेक्स की उत्तेजना को संशोधित कर सकता है, और संज्ञानात्मक / मोटर फ़ंक्शन को विनियमित कर सकता है।

यह बताया गया था कि 20 हर्ट्ज आरटीएमएस में ग्लूटामेट और ए सहित ऑक्सीडेटिव तनावों के खिलाफ इन विट्रो न्यूरोप्रोटेक्टिव प्रभाव था और चूहों 10 में मोनोक्लोनल हिप्पोकैम्पल एचटी 22 कोशिकाओं की समग्र व्यवहार्यता में सुधार हुआ था। 1 हर्ट्ज आरटीएमएस उत्तेजना के बाद, β-साइट एपीपी-क्लीविंग एंजाइम 1, एपीपी, और हिप्पोकैम्पस में इसके सी-टर्मिनल टुकड़े काफी कम हो गए थे। विशेष रूप से, हिप्पोकैम्पस CA1 में दीर्घकालिक potentiation, स्थानिक सीखने, और स्मृति की हानि को उलट दिया गया था11,12। Bai et al. ने एक कार्यशील स्मृति परीक्षण के दौरान Aπ-प्रेरित गामा दोलन शिथिलता पर RTMS के प्रभाव की जांच की। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि RTMS ए π-प्रेरित शिथिलता को उलट सकता है, जिसके परिणामस्वरूप काम करने वाली मेमोरी 13 के लिए संभावित लाभ होते हैं। हालांकि, ताऊ चयापचय पर आरटीएमएस के प्रभावों और आरटीएमएस से पहले और बाद में सीएसएफ में ए और ताऊ में गतिशील परिवर्तनों पर कुछ रिपोर्टें हैं। यह प्रोटोकॉल रीसस बंदर सीएसएफ में ए और ताऊ स्तरों पर विभिन्न आवृत्तियों (कम आवृत्ति, 1 हर्ट्ज; उच्च आवृत्तियों, 20 हर्ट्ज, और 40 हर्ट्ज) पर आरटीएमएस के प्रभावों की जांच करने की प्रक्रिया का वर्णन करता है।

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Protocol

सभी प्रयोगों को प्रयोगशाला जानवरों की देखभाल और उपयोग के लिए मार्गदर्शन के तहत किया गया था, जिसे पीपुल्स रिपब्लिक ऑफ चाइना के विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय द्वारा तैयार किया गया था, साथ ही बेसल घोषणा के सिद्धांतों के साथ-साथ। सिचुआन विश्वविद्यालय पश्चिम चीन अस्पताल (चेंगदू, चीन) की पशु देखभाल समिति द्वारा अनुमोदन दिया गया था। चित्रा 1 यहां उपयोग किए जाने वाले एकल-अंधे, आत्म-नियंत्रित अध्ययन डिजाइन को दर्शाता है।

1. RTMS उपकरणों

  1. RTMS उत्तेजना करने के लिए एक 8-आकार के चुंबकीय क्षेत्र उत्तेजक कुंडल का उपयोग करें।

2. पशु

  1. नल के पानी और मानक चाउ के लिए मुफ्त पहुंच के साथ एक व्यक्तिगत घर पिंजरे में नर रीसस बंदर (Macaca mulatta, 5 किलो, 5 साल पुराना) रखें। सुनिश्चित करें कि पर्यावरणीय परिस्थितियों को 60-70% की सापेक्ष आर्द्रता, 24 ± 2 डिग्री सेल्सियस का तापमान, और 12: 12 घंटे का प्रकाश प्रदान करने के लिए नियंत्रित किया जाता है: अंधेरे चक्र 14,15। प्रयोगशाला जानवरों की देखभाल और उपयोग के लिए मार्गदर्शन के अनुसार सभी प्रयोगों का प्रदर्शन करें।

3. एक सीरियल टंकी मैग्ना CSF नमूना विधि

  1. दो प्रशिक्षित प्रयोगकर्ताओं को टंकी मैग्ना (चित्रा 2) से सीएसएफ का नमूना लेने के लिए एक कैथीटेराइजेशन विधि का प्रदर्शन करें।
  2. स्थिति
    1. 5 मिलीग्राम / किग्रा ज़ोलाज़ेपाम-टिलेटामाइन के इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन द्वारा बंदर को एनेस्थेटिक करें ( सामग्री की तालिका देखें)। बंदर के सफल anesthetization सुनिश्चित करने के लिए, गहरी और धीमी गति से साँस लेने, सुस्त या अनुपस्थित कॉर्निया पलटा, और चरम सीमाओं की मांसपेशियों के विश्राम के लिए देखो। इस चरण के दौरान इसके तापमान, नाड़ी, श्वसन, श्लेष्म झिल्ली रंग, और केशिका रिफिल समय की निगरानी करें।
    2. इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन के माध्यम से हर 4 घंटे में 2 मिलीग्राम / किलोग्राम मॉर्फिन का प्रशासन करें।
    3. पार्श्व decubitus स्थिति में एक ऑपरेटिंग टेबल पर बंदर जगह. बंदर की गर्दन को मोड़ें, बंदर के पीछे कूबड़ करें, और अपने घुटनों को छाती की ओर लाएं।
  3. पंचर
    1. कीटाणुशोधन के लिए, एसेप्टिक तकनीक का उपयोग करके पीठ के निचले हिस्से के आसपास के क्षेत्र को तैयार करें। काठ कशेरुक L4 / L5 के बीच एक रीढ़ की हड्डी की सुई डालें, इसे तब तक धक्का दें जब तक कि "पॉप" न हो जब यह काठ का कुंड में प्रवेश करता है जहां स्नायुबंधन फ्लेवम रखा जाता है।
    2. सुई को फिर से पुश करें जब तक कि एक दूसरा "पॉप" न हो जहां यह ड्यूरा मेटर में प्रवेश करता है। रीढ़ की सुई से स्टाइलेट को वापस लें और सीएसएफ की बूंदों को इकट्ठा करें।
  4. कैथेटर प्रविष्टि
    1. फ्लोरोस्कोपिक मार्गदर्शन के तहत, पंचर सुई के माध्यम से एपिड्यूरल कैथेटर को सबरैक्नोइड स्पेस में डालें जब तक कि यह टंकी मैग्ना में उत्साही न हो।
  5. पोर्ट आरोपण
    1. पंचर साइट से सिर की दिशा में 5 सेमी चीरा बनाएं और नमूना पोर्ट को रखने के लिए चमड़े के नीचे के ऊतकों से त्वचा को अलग करें। पोर्ट को एपिड्यूरल कैथेटर के अंत से कनेक्ट करें और त्वचा के नीचे बंदरगाह को प्रत्यारोपित करें; फिर, चीरा सीवन। संक्रमण को रोकने के लिए घाव को दैनिक रूप से कीटाणुरहित करें।
      नोट: सर्जरी के बाद के दिन बंदर पूरी तरह से ठीक हो जाता है।
  6. CSF संग्रह
    1. बंदर को रोकने और उसकी पीठ को मोड़ने के लिए पिंजरे की सलाखों का उपयोग करें।
    2. कैथेटर के माध्यम से टंकी मैग्ना से सीएसएफ निकालने के लिए नमूना पोर्ट के केंद्र में एक सिरिंज डालें। सीएसएफ के पहले 0.2 मिलीलीटर को छोड़ दें (कैथेटर और पोर्ट की कुल मात्रा 0.1 मिलीलीटर है), और फिर विश्लेषण 16 के लिए सीएसएफ का 1 एमएल एकत्र करें।

4. बंदर कुर्सी अनुकूली प्रशिक्षण

  1. आरटीएमएस हस्तक्षेप की प्रक्रिया को बाधित करने से बचने के लिए प्रयोग से पहले बंदर की कुर्सी पर बंदर को ठीक करें (चित्रा 3 ए, बी)।
  2. एनेस्थेटिक दवाओं के प्रभाव से बचने के लिए बंदर की जागृत स्थिति में बायोमार्कर विश्लेषण के लिए सीएसएफ एकत्र करें।
  3. प्रयोग की शुरुआत से 2 सप्ताह पहले, subarachnoid कैथीटेराइजेशन के तीसरे दिन, बंदर कुर्सी के साथ अनुकूली प्रशिक्षण के लिए बंदर विषय, दिन में दो बार, हर बार 30 मिनट के लिए।

5. RTMS अनुकूली प्रशिक्षण /

  1. बंदर कुर्सी के साथ अनुकूली प्रशिक्षण के एक सप्ताह बाद आरटीएमएस अनुकूली प्रशिक्षण / शाम उत्तेजना का संचालन करें, औपचारिक प्रयोग की शुरुआत से एक सप्ताह पहले उत्तेजना प्रक्रिया के दौरान कंपन और ध्वनियों के कारण प्रयोग की प्रगति में बाधा डालने से बचने के लिए।
  2. बंदर को उत्तेजित करने के लिए एक शाम कुंडल का उपयोग करें (जो केवल कंपन और ध्वनि पैदा करता है और चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न नहीं करता है)। उत्तेजना के बाद बंदर को भोजन की पेशकश करने के लिए यह प्रक्रिया के अनुकूल (चित्रा 3 सी) में मदद करने के लिए।
  3. एक बंदर कुर्सी पर दिन में दो बार आरटीएमएस अनुकूली प्रशिक्षण का संचालन करें, कुल 2 सप्ताह के लिए हर बार 30 मिनट के लिए।

6. उपचार प्रोटोकॉल

  1. बंदर के द्विपक्षीय-DLPFC (R-L-DLPFC) को उत्तेजित करने के लिए RTMS की तीन अलग-अलग आवृत्तियों (1 Hz/20 Hz/40 Hz) का उपयोग करें, जैसा कि पहले वर्णित है17. अंतर्राष्ट्रीय 10-20 प्रणाली के अनुसार DLPFC को स्थानीयकृत करें।
    1. 24 h18,19 से अधिक वॉशआउट अवधि के साथ RTMS के तीन अलग-अलग सत्रों का संचालन करें।
      1. पहली अवधि के लिए, निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग करें: RTMS के लिए 1 हर्ट्ज की आवृत्ति, 20 फट ट्रेनों से बना RTMS का एक पैटर्न, ट्रेनों के बीच 10 s इंटर-ट्रेन अंतराल के साथ 20 दालों, और औसत आराम मोटर थ्रेशोल्ड (RMT) के 100% की उत्तेजना की तीव्रता, लगातार तीन दिनों के लिए दिन में दो बार20,21।
      2. दूसरी अवधि के लिए, निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग करें: उच्च आवृत्ति (20 हर्ट्ज) आरटीएमएस की ट्रेनें 28 एस इंटर-ट्रेन अंतराल के साथ 2 एस अवधि के लिए 100% आरएमटी के साथ, कुल 2,000 उत्तेजनाओं (40 उत्तेजनाओं / ट्रेन, 50 ट्रेनों) प्रत्येक सत्र में, लगातार तीन दिनों के लिए दिन में दो बार।
      3. तीसरी अवधि के लिए, निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग करें: गामा-आवृत्ति (40 हर्ट्ज) आरटीएमएस की ट्रेनें 100% आरएमटी के साथ 1 एस अवधि में वितरित की जाती हैं, जो 28 सेकंड इंटर-ट्रेन अंतराल से अलग होती हैं। प्रत्येक सत्र के लिए दालों की कुल संख्या को 20 हर्ट्ज आरटीएमएस के साथ समान रखें, लगातार तीन दिनों के लिए दिन में दो बार 7,22।

7. सीएसएफ biomarkers

  1. चार सीएसएफ बायोमार्कर का विश्लेषण करें: Aπ42, Aπ42/

8. सीएसएफ संग्रह और सूचकांक का पता लगाने विधि

  1. सीएसएफ का नमूना लेने के लिए एक न्यूनतम इनवेसिव कैथीटेराइजेशन विधि का उपयोग करें।
  2. बंदर को रोकने और उसकी पीठ को मोड़ने के लिए पिंजरे की सलाखों का उपयोग करें। अन्य ऑपरेटर को नमूना पोर्ट के केंद्र में एक सिरिंज डालने का निर्देश दें, यह सुनिश्चित करते हुए कि सीएसएफ कैथेटर के माध्यम से निकाला गया है।
  3. 5 टाइमपॉइंट्स पर सीएसएफ एकत्र करें (3 मिनट के अंतराल पर प्रत्येक टाइमपॉइंट पर 4 नमूने): प्री-आरटीएमएस, 0 एच / 2 एच / 6 एच / 24 एच / 24 एच पोस्ट-आरटीएमएस 23, 24, 25। 3 आवृत्तियों के लिए कुल 60 नमूने एकत्र करें; संख्या और उन्हें 1 महीने तक के लिए एक -80 डिग्री सेल्सियस रेफ्रिजरेटर में स्टोर करें। प्रयोग के बाद, निर्माता के निर्देशों के अनुसार तरल चिप का पता लगाने के लिए सभी नमूनों के अधीन (सामग्री की तालिका देखें)।

9. सांख्यिकीय विश्लेषण

  1. सभी डेटा को माध्य ± मानक विचलन (एसडी) के रूप में प्रस्तुत करें।
  2. एक छोटे से नमूना आकार के मामले में सामान्यता का परीक्षण करने के लिए शापिरो-विल्क परीक्षण करें। दो-तरफ़ा दोहराया-उपायों ANOVA और Tukey के एकाधिक तुलना परीक्षण प्रदर्शन करें।
    नोट:: 0.05 < एक मान (दो-पूंछ) को सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण माना जाता था।

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Representative Results

परिणामों से पता चला है कि RTMS रीसस बंदर CSF में Aπ और tau के स्तर को प्रभावित कर सकता है। सीएसएफ बायोमार्कर का स्तर विभिन्न आवृत्तियों (1 हर्ट्ज, 20 हर्ट्ज और 40 हर्ट्ज) पर आरटीएमएस उत्तेजना के बाद समय के साथ बदल गया।

Aπ42 और Aπ42/Aπ40
जैसा कि चित्रा 4A में दिखाया गया है, 1 हर्ट्ज आरटीएमएस उत्तेजना के बाद, Aπ42 का स्तर धीरे-धीरे 24 h (p < 0.05) से अधिक बढ़ गया और वॉशआउट अवधि के बाद बेसलाइन पर लौट आया। इसी तरह, 20 हर्ट्ज पर RTMS के साथ बंदर के द्विपक्षीय DLPFC को उत्तेजित करने के बाद, Aπ42 का स्तर समय के साथ बढ़ गया और उत्तेजना के बाद 6 घंटे में एक शिखर पर पहुंच गया (पी < 0.05)। हालांकि, 40 हर्ट्ज आरटीएमएस के साथ उत्तेजना के बाद, Aπ42 का स्तर पोस्ट-आरटीएमएस (पी < 0.05) के टाइमपॉइंट पर तुरंत बढ़ गया और धीरे-धीरे कम हो गया। सामान्य तौर पर, RTMS (20 हर्ट्ज और 40 हर्ट्ज) की उच्च आवृत्तियों ने कम आवृत्ति (1 हर्ट्ज) (पी < 0.05) की तुलना में अधिक हद तक ए 42 के स्तर में वृद्धि की। इसके अलावा, उच्च आवृत्तियों पर Aπ42 का स्तर अधिक तेज़ी से बढ़ गया, विशेष रूप से 40 हर्ट्ज पर, उत्तेजना के तुरंत बाद एक शिखर पर पहुंच गया। इसके अलावा, 40 हर्ट्ज पर Aπ42 स्तर 20 हर्ट्ज (पी < 0.05) की तुलना में काफी बढ़ गया। Aπ42/Aπ40 के अनुपात ने 1 हर्ट्ज और 20 हर्ट्ज आरटीएमएस के साथ उत्तेजना के बाद एक ऊपर की ओर रुझान दिखाया और आरटीएमएस उत्तेजना के बाद 2 घंटे से काफी वृद्धि हुई। इसके अलावा, यह 1 हर्ट्ज (पी < 0.05) (चित्रा 4 बी) की तुलना में 20 हर्ट्ज आरटीएमएस के बाद अधिक हद तक बढ़ गया। हालांकि, 40 हर्ट्ज पर Aπ42/Aπ40 अनुपात में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था।

pTau और tTau
कुल मिलाकर, बंदर सीएसएफ में tTau का स्तर तुरंत 20 हर्ट्ज और 40 हर्ट्ज rTMS उत्तेजना (पी < 0.05) दोनों के बाद बढ़ गया और धीरे-धीरे कम हो गया (चित्रा 4 सी)। हालांकि, 1 हर्ट्ज आरटीएमएस के बाद कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था। pTau स्तर 40 हर्ट्ज rTMS (पी < 0.05) के साथ उत्तेजना के तुरंत और नाटकीय रूप से वृद्धि हुई और 24 घंटे (चित्रा 4 डी) के बाद बेसलाइन स्तर से नीचे तक कम हो गया। इसके अतिरिक्त, pTau स्तर 1 हर्ट्ज और 20 हर्ट्ज rTMS उत्तेजना के बाद एक नीचे की प्रवृत्ति से पता चला। इसलिए, अन्य दो आवृत्तियों (1 हर्ट्ज और 20 हर्ट्ज) की तुलना में, 40 हर्ट्ज आरटीएमएस ने ताऊ स्तरों (पी < 0.05) पर अधिक महत्वपूर्ण प्रभाव दिखाया।

वॉशआउट के बाद बेसलाइन
24 घंटे की वॉशआउट अवधि के बाद, किसी भी सीएसएफ बायोमार्कर स्तरों में बेसलाइन (पी > 0.05) से कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं देखा गया था।

Figure 1
चित्रा 1: इस पायलट अध्ययन के लिए प्रवाह चार्ट। संक्षिप्त नाम: RTMS = दोहरावदार ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्रा 2: टंकी मैग्ना से सीएसएफ के सीरियल नमूने के लिए न्यूनतम इनवेसिव कैथीटेराइजेशन। एक नियमित काठ पंचर के बाद एक न्यूनतम इनवेसिव कैथीटेराइजेशन किया गया था, जिसमें एक एपिड्यूरल कैथेटर ने सबरैक्नोइड स्पेस में प्रवेश किया था और एक्स-रे (लाल तीर) के मार्गदर्शन में टंकी मैग्ना में तैरते रखा गया था। एक नमूना बंदरगाह को पूरी तरह से जागरूक जानवर में टंकी मैग्ना सीएसएफ के नमूने की अनुमति देने के लिए पंचर बिंदु के बगल में चमड़े के नीचे छोड़ दिया गया था। संक्षिप्त नाम: CSF = मस्तिष्कमेरु द्रव। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: बंदर कुर्सी अनुकूलन क्षमता प्रशिक्षण. (ए) सामने; (बी) पार्श्व; (सी) आरटीएमएस अनुकूली प्रशिक्षण / शाम उत्तेजना। संक्षिप्त नाम: RTMS = दोहरावदार ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: रीसस बंदर सीएसएफ में ए और ताऊ के स्तर पर आरटीएमएस के प्रभाव। प्रत्येक आवृत्ति के लिए पांच सलाखों पांच timepoints का प्रतिनिधित्व करते हैं: पूर्व-rTMS, 0 ज पोस्ट-RTMS, 2 ज पोस्ट-RTMS, 6 h पोस्ट-RTMS, और 24 h पोस्ट-RTMS। (ए) आरटीएमएस के बाद बंदर सीएसएफ में ए 42 स्तर में परिवर्तन; (बी) RTMS के बाद बंदर CSF में Aπ42/Aπ40 अनुपात में परिवर्तन; (सी) आरटीएमएस उत्तेजना के बाद बंदर सीएसएफ में टीटीएयू के स्तर में परिवर्तन; (डी) आरटीएमएस के बाद बंदर सीएसएफ में पीटीओ के स्तर में परिवर्तन। * पूर्व-RTMS स्तर से एक महत्वपूर्ण अंतर का प्रतिनिधित्व करता है, पी < 0.05. # और π क्रमशः एक ही समय बिंदु पर 1 हर्ट्ज या 20 हर्ट्ज के स्तर से महत्वपूर्ण अंतर का प्रतिनिधित्व करते हैं। पी < 0.05, ** पी < 0.01, *** पी < 0.001, **** पी < 0.0001 का प्रतिनिधित्व करता है। संक्षेप: RTMS = दोहराए जाने वाले ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना; सीएसएफ = मस्तिष्कमेरु द्रव; tTau = कुल ताऊ; pTau = फॉस्फोराइलेटेड ताऊ। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

ए 1-42, एडी का एक अच्छी तरह से स्थापित बायोमार्कर, मस्तिष्क में ए चयापचय और अमाइलॉइड पट्टिका गठन से संबंधित एक सीएसएफ कोर बायोमार्कर है और व्यापक रूप से नैदानिक परीक्षणों और क्लिनिक 26 में उपयोग किया गया है। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि CSF Aπ42 / Aπ40 अनुपात अकेले Aπ42 की तुलना में AD का एक बेहतर नैदानिक बायोमार्कर है क्योंकि यह AD-प्रकार की विकृति 27,28 का एक बेहतर संकेतक है। ताऊ और pTau प्रोटीन neurodegenerative प्रक्रिया के दौरान extracellular अंतरिक्ष में जारी कर रहे हैं, CSF20,29 में ताऊ सांद्रता में वृद्धि हुई है जिसके परिणामस्वरूप. इसलिए, CSF Aπ1-42, Aπ42/Aπ40, tTau, और pTau की पुष्टि की जाती है और AD1,29 के संशोधित नैदानिक मानदंडों में CSF biomarkers संयुक्त होते हैं।

यह अध्ययन दर्शाता है कि RTMS उत्तेजना के बाद, CSF में Aπ42 स्तरों ने सभी आवृत्तियों पर एक ऊपर की ओर रुझान दिखाया। उच्च आवृत्ति rTMS (20 हर्ट्ज और 40 हर्ट्ज) कम आवृत्ति की तुलना में एक बड़ी हद तक Aπ42 के स्तर में वृद्धि हुई। पिछले शोध 30,31 के अनुसार, सीएसएफ में ए 42 का निम्न स्तर एडी-विशिष्ट न्यूरोडीजेनेरेशन (यानी, हिप्पोकैम्पल शोष) से जुड़ा हुआ है। हालांकि, RTMS उत्तेजना के बाद Aπ में वृद्धि AD की रोग संबंधी विशेषताओं को उलट देती है, यह दर्शाती है कि RTMS Aπ स्तरों को सामान्य कर सकता है। एक प्रीक्लिनिकल अध्ययन इंगित करता है कि ए π स्तर न्यूरोनल गतिविधि 32 द्वारा विनियमित किया जाता है। इसलिए, उच्च-आवृत्ति आरटीएमएस, बनाम कम आवृत्ति आरटीएमएस, तंत्रिका नेटवर्क गतिविधि को सक्रिय करके, ए 42 सहित सभी ए π पदार्थों के उत्पादन में वृद्धि कर सकता है। इसके अलावा, अध्ययन में पाया गया कि तीन अलग-अलग आवृत्तियों (1 हर्ट्ज, 20 हर्ट्ज और 40 हर्ट्ज) पर आरटीएमएस के 24 घंटे के बाद, पीटीएयू स्तर बेसलाइन से नीचे था। इसने असामान्य pTau प्रोटीन में कमी का संकेत दिया, सूक्ष्मनलिकाएं के लिए इसके बंधन को कम करने और न्यूरॉन्स की सामान्य संरचना को बनाए रखने के लिए। हालांकि, उच्च आवृत्ति आरटीएमएस के बाद, सीएसएफ का टीटीएयू स्तर तुरंत बढ़ गया और धीरे-धीरे 24 घंटे से अधिक कम हो गया। इस घटना के अंतर्निहित तंत्र अभी भी अस्पष्ट है।

यह अध्ययन निष्पक्ष रूप से सीएसएफ में ए और ताऊ चयापचय पर आरटीएमएस के प्रभाव की पुष्टि करता है। अन्य मूल्यांकन विधियों की तुलना में, सीएसएफ बायोमार्कर मस्तिष्क के चयापचय और विकृति को प्रतिबिंबित कर सकते हैं, मस्तिष्क के लिए एक खिड़की प्रदान कर सकते हैं। यह विधि सुरक्षित और अच्छी तरह से सहन की जाती है और इसमें महान नैदानिक प्रयोज्यता 33,34 है। सीएसएफ एकत्र करने के लिए सबसे आम तकनीक एक काठ का पंचर प्रदर्शन करना है। हालांकि, एक छोटी अवधि में कई बार सीएसएफ एकत्र करना चुनौतीपूर्ण है, क्योंकि बार-बार ड्यूरल पंचर 35,36 के कारण सीएनएस संक्रमण और सीएसएफ रिसाव का खतरा है।

यह प्रोटोकॉल एक उपन्यास सीएसएफ नमूना विधि का उपयोग करता है, जो उपर्युक्त प्रतिकूल घटनाओं के कम जोखिम के साथ पूरी तरह से जागृत परिस्थितियों में बार-बार सीएसएफ नमूने की अनुमति देता है। नमूना पोर्ट को त्वचा के नीचे रखा जाता है ताकि बंदर बंदरगाह को खरोंच न कर सके। इसलिए, सीएसएफ को सीधे काठ का पंचर के बजाय नमूना पोर्ट के माध्यम से एकत्र किया जा सकता है। विधि सुविधाजनक और त्वरित है और एनेस्थेटिक्स 16 के प्रभाव से बचती है। इसलिए, जिन शोधकर्ताओं को बंदर सीएसएफ के कई नमूनों की आवश्यकता होती है, वे इस सीरियल सिस्टेरा मैग्ना सीएसएफ नमूना विधि पर विचार कर सकते हैं। RTMS की प्रक्रिया को बाधित करने से बचने के लिए, बंदर कुर्सी अनुकूली प्रशिक्षण और RTMS अनुकूली प्रशिक्षण प्रयोग शुरू करने से पहले महत्वपूर्ण हैं।

फिर भी, बंदर के सिर में अभी भी प्रशिक्षण के बाद भी प्रयोग के दौरान आंदोलन की एक छोटी सी श्रृंखला है। इसलिए, उत्तेजना साइटों को स्थानीयकृत करने और सिर के चलने पर टीएमएस कॉइल को एक साथ रखने के लिए रोबोट-असिस्टेड ट्रैकिंग सिस्टम का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। इस अध्ययन की कुछ सीमाएं हैं: यहां इस्तेमाल किया जाने वाला जानवर एक पैथोलॉजिकल मॉडल (जैसे वृद्ध कैनाइन 37) के बजाय एक सामान्य बंदर था, और नमूना आकार छोटा था। हालांकि, इस पायलट अध्ययन ने आरटीएमएस के बाद ए और ताऊ के स्तर में दिलचस्प गतिशील परिवर्तन दिखाए हैं, जो एडी पर आरटीएमएस के संभावित लाभों को दर्शाते हैं और आगे की जांच की गारंटी देते हैं।

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Disclosures

लेखकों के पास घोषित करने के लिए हितों का कोई संघर्ष नहीं है।

Acknowledgments

लेखकों को सिचुआन ग्रीन हाउस बायोटेक कं, लिमिटेड बंदर कुर्सी और अन्य रिश्तेदार उपकरणों प्रदान करने के लिए धन्यवाद देना चाहते हैं. इस शोध को सार्वजनिक, वाणिज्यिक, या गैर-लाभकारी क्षेत्रों में किसी भी फंडिंग एजेंसी से कोई विशिष्ट अनुदान नहीं मिला।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Anesthesia Puncture Kit for Single Use Weigao, Shandong, China
CCY-I magnetic field stimulator YIRUIDE MEDICAL, Wuhan, China
GraphPad Prism version 7.0 GraphPad Software, Inc., San Diego, CA, USA
Human Amyloid Beta and Tau Magnetic Bead Panel EMD Millipore Corporation, Billerica, MA 01821 USA liquid chip detection
MILLIPLEX Analyst 5.1 EMD Millipore Corporation, Billerica, MA 01821 USA
Monkey Chair HH-E-1 Brainsight, Cambridge, MA 02140 USA
Zoletil 50 Virbac, France zolazepam–tiletamine

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तंत्रिका विज्ञान अंक 175
रीसस बंदर मस्तिष्कमेरु द्रव में ए और ताऊ के स्तर के दोहराए जाने वाले ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना पर एक पायलट अध्ययन
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Liao, L. Y., Zhang, Y. Q., Lau, B.… More

Liao, L. Y., Zhang, Y. Q., Lau, B. W. M., Wu, Q., Fan, Z. Y., Gao, Q., Zhong, Z. H. A Pilot Study on the Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation of Aβ and Tau Levels in Rhesus Monkey Cerebrospinal Fluid. J. Vis. Exp. (175), e63005, doi:10.3791/63005 (2021).

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