Name: 糖尿病大鼠模型神经传导阻滞的超声工具 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 27 s
Description: 学习使用高强度聚焦超声技术阻断糖尿病大鼠模型的神经传导，实现局部可重复的镇痛效果。该方法为糖尿病周围神经病变的疼痛管理提供了安全有效的非侵入性治疗新策略。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究由科学技术部（项目编号 MOST 105-2221-E-400 -001）和国家卫生研究院（项目编号 BN-105-PP-10）资助，中国台湾。

中国台湾国家卫生研究院机构动物照护及使用委员会批准了所有动物实验方案。
1. 在雄性成年Sprague-Dawley（SD）大鼠中诱导糖尿病模型
<ol>
	<li>在STZ诱导前6小时，从笼中移除大鼠饲料颗粒，使雄性SD大鼠（300 - 350 g）禁食。</li>
	<li>配制柠檬酸钠缓冲液（0.1 M，pH 4.5）。
	<ol>
		<li>将1.05 g一水柠檬酸（C6H8O7 · H2O；分子量210.14）溶于50 mL蒸馏水中，配制成0.1 M柠檬酸溶液。</li>
		<li>将1.47 g二水合柠檬酸三钠（C8H5O7Na3 · 2H2O；分子量294.12）溶于50 mL蒸馏水中，配制成0.1 M柠檬酸钠溶液。</li>
		<li>将25 mL柠檬酸溶液加入25 mL柠檬酸钠溶液中。使用pH计监测柠檬酸钠缓冲液的pH值（pH 4.5）。 
		注意：通过加入适量的0.1 M柠檬酸钠溶液使缓冲液达到等渗。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将STZ溶于0.1 M柠檬酸钠缓冲液中，配制成50 mg/mL的STZ溶液。 
	注意：STZ溶液对光敏感，因此需用铝箔包裹避光，并在15 - 20分钟内使用完毕。</li>
	<li>用1 mL胰岛素注射器或结核菌素注射器（带26至28号针头）吸取50 mg/kg剂量的STZ溶液。&#160;用乙醇棉片清洁注射部位，将STZ溶液经腹腔注射至腹部右下象限，以避免损伤腹腔器官。&#160;</li>
	<li>STZ注射后48小时内，为大鼠提供10%蔗糖水作为唯一水源，以预防低血糖。</li>
</ol>
2. 链脲佐菌素诱导大鼠糖尿病的确认
<ol>
	<li>使用血糖仪检测所有注射STZ后72小时大鼠的空腹血浆葡萄糖浓度。
	<ol>
		<li>在测定空腹血糖水平前，对STZ诱导的糖尿病大鼠进行15小时的禁食处理。</li>
		<li>将大鼠置于固定袋中固定，并露出尾巴以便在血糖检测期间采集血液。</li>
		<li>使用采血针刺破尾尖以获取少量血液。将血滴滴加到血糖试纸上，记录空腹血浆葡萄糖水平。 
		注意：血糖仪检测并显示单位为mg/dL的血糖浓度。在STZ诱导两周后，空腹血糖水平低于150 mg/dL的大鼠应予以剔除。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 糖尿病大鼠外周糖尿病神经病变的评估
<ol>
	<li>使用电子 von Frey 仪评估机械性异常性疼痛。
	<ol>
		<li>在评估后肢足爪回缩反应前，将链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠置于底部为直径 1 cm 金属网的笼子中适应 30 分钟。</li>
		<li>使用带有刚性尖端（直径 0.8 mm）的电子 von Frey 探针，手动对大鼠后肢足底施加压力，并逐渐增加压力，直至观察到足爪回缩反应。</li>
		<li>记录仪器显示的压力值，每只大鼠重复测量 5 次，每次测量间隔 30 秒。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用热板法评估热痛觉过敏。
	<ol>
		<li>在评估疼痛反应前，将链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠置于热板（24 ± 0.5 °C）上适应 10 分钟。</li>
		<li>适应结束后将大鼠移出并放回笼中，随后加热热板，并将温度维持在 55 ± 0.5 °C。</li>
		<li>将大鼠放置于加热后的热板上，同时启动计时器。</li>
		<li>当大鼠出现明显行为反应，如舔舐后肢足爪或异常甩动后肢足爪时，停止计时并记录回缩潜伏期。 
		注意：若大鼠在 20 秒后仍未出现明显行为反应（20 秒为截止时间），则终止热板实验并将大鼠从热板上移开。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 在体 内 使用HIFU换能器实现神经传导阻滞
注意： 体内 实验在注射50 mg/kg STZ后的第5周开始。
<ol>
	<li>在使用HIFU声照射阻断CMAPs之前，先进行动物实验操作。
	<ol>
		<li>手术前将手术器械（手术刀、剪刀、镊子和玻璃钩）在高压灭菌器中灭菌。</li>
		<li>使用氯胺酮/唑拉西泮混合物（40 mg/kg）和赛拉嗪（10 mg/kg）腹腔注射麻醉大鼠，或 通过 通过异氟烷蒸发器吸入1.75%异氟烷。将大鼠置于加热垫上以维持体温。</li>
		<li>将大鼠置于俯卧位进行手术。涂抹眼膏。伸展大鼠后肢，用指甲轻捏足底皮肤以评估麻醉深度。若大鼠出现回缩反应，需追加麻醉。</li>
		<li>使用电动剃毛器去除大鼠大腿和下背部的毛发。用干净的纱布蘸取液碘，在手术部位涂抹，并以圆形方式从手术中心向外周擦拭。使用酒精棉片以相同的圆形方式擦去液碘。本实验在左侧和右侧手术部位进行。进行下一步操作时，需在另一手术部位重复上述步骤。</li>
		<li>使用无菌手术剪或手术刀在大腿背侧皮肤做切口。用钝头手术剪仔细分离皮肤下方的组织，并用皮肤拉钩固定皮肤。&#160;股骨可见于肌肉内。</li>
		<li>使用剪刀小心地沿股骨方向分离肌肉，直至暴露出埋于肌肉中的大腿中部坐骨神经纤维。用玻璃钩小心地将大腿中部的坐骨神经与周围结缔组织和肌肉分离。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用定制的神经固定器将坐骨神经置于HIFU焦点区域图1 和 图3). 
	注意：定制的神经固定器由3个部件组成（图3）。所有组件均由透明聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制成。组件I顶部结构的外螺纹高度为2.5 mm，规格为M10XP0.7（图 4A）。中心孔是一个贯穿组件I的直径为4.0 mm的孔。孔的底部开口由一片胶带密封。槽的直径为1.2 mm，槽的中心平面与组件I顶面之间的距离为3.1 mm。组件II由主体、四条支腿和底部结构组成（图4B）。底部结构的内螺纹高度为2.5 mm，规格为M10XP0.7，用于与部件I的外螺纹配合。中心孔的直径与部件I的中心孔相同。主体部分直径为32 mm，厚度为5.4 mm。四个支脚呈对称分布，其中两个相同的短支脚用于对准定位，两个相同的长支脚用于钩挂部件III。部件III的外径和高度分别为41 mm和9.2 mm。其内螺纹规格为M36XP1.0，通孔直径为27.5 mm（图4C）。锥形漏斗为中空锥体，顶部开口直径为84 mm，底部开口直径为27.5 mm，高度为57.5 mm（图 5A).
	<ol>
		<li>实验前，将定制的丙烯酸神经固定器浸泡于漂白液中30 - 60分钟，随后浸泡于无菌水中。</li>
		<li>用玻璃钩小心提起神经，将其放入组件 I 的槽中。</li>
		<li>将组件II旋入组件I。在组件I的中央孔中加入任氏液，用于超声传播及神经组织保存。</li>
		<li>将部件III旋入HIFU外壳锥形部分。通过部件II的四条支腿将部件III与部件II对接。 
		注意：三个组件的几何中心与换能器对齐。神经与换能器之间的距离等于焦距，以确保神经位于高强度聚焦超声（HIFU）的焦点区域内。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将一对针灸针插入坐骨神经起点处，另一对针灸针插入腓肠肌。通过电同轴电缆将每对针灸针连接至电生理记录系统图1). 
	注意：电缆一端有两个鳄鱼夹，用于分别夹住两根针，另一端为BNC连接器，用于连接系统。成对的针灸针作为刺激电极作用于坐骨神经，并作为记录电极作用于腓肠肌。
	<ol>
		<li>将电生理记录系统的采样率和带宽分别设置为 50 kHz 和 70 Hz–3 kHz。在坐骨神经起始处的刺激电极上施加脉宽为 0.1 ms 的超最大刺激。</li>
		<li>从记录电极记录复合肌肉动作电位（CMAPs），并使用电生理采集系统内置放大器放大CMAPs。 
		注意：使用电生理记录系统内置的放大器来放大神经信号，并通过电生理记录系统记录来自记录电极的复合肌肉动作电位（CMAPs）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用商用2.68 MHz HIFU换能器抑制糖尿病神经病变大鼠的复合肌肉动作电位（CMAPs）。 
	注意：换能器的规格描述如下：单元素球形碗，孔径直径为6 cm，焦距为5 cm，在自由场中形成椭球形焦区，深度为4 mm，宽度为0.8 mm。
	<ol>
		<li>将球形锥体、HIFU换能器和锥体盖浸入装有脱气水的水槽中。将HIFU换能器放入球形锥体内，并通过6个螺钉将锥体盖固定在球形锥体的顶部开口处图5B）。由于气泡密度低于水，可待球形锥体内的气泡自然排出后，用厚度为0.03 mm的透明胶带密封锥体前端开口。将组件III旋紧至球形锥体上。</li>
		<li>从脱气水箱中取出带有球形圆锥和组件III的HIFU换能器。 
		注意：本研究中使用的反渗透水是通过反渗透工艺纯化的水。将反渗透水煮沸以去除气体，冷却后在独立的密闭容器中获得脱气水。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将组件 I 小心放入神经与肌肉之间的空隙中，并将神经置于组件 I 的间隙内。执行步骤 4.2.3 和 4.2.4，以确保神经位于 HIFU 的焦点区域内图3A).</li>
	<li>连接函数发生器与射频功率放大器。将功率放大器连接至HIFU换能器，以产生HIFU声束。手动设置函数发生器输出至HIFU换能器的电压。 通过 功率放大器。HIFU照射时间结束后，手动关闭函数发生器。使用计时器观察时间。 
	注意：本研究中使用的HIFU束的强度和能量为2,810 W/cm²2 和 84 J/mm2分别。</li>
	<li>同时通过电生理记录系统（步骤4.3）施加刺激，并通过HIFU系统（步骤4.6）将HIFU声束作用于坐骨神经，同时记录复合肌肉动作电位（CMAPs）。逐步增加HIFU对坐骨神经的照射时间，从3 s、5 s增至8 s，直至观察到CMAPs波幅下降或受到抑制。
	<ol>
		<li>以每秒一次的频率记录复合肌肉动作电位（CMAPs），直至高强度聚焦超声（HIFU）束照射结束。观察到CMAPs波幅变化后，关闭HIFU系统，并手动点击电生理采集软件中的记录图标，分别在最初的10分钟内每2分钟记录一次CMAPs，随后的30分钟内每5分钟记录一次，最后阶段每10分钟记录一次，直至总记录时间达到2小时。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>分离神经固定器的组件 II 和 III图3) 将HIFU换能器从切口处移除。分离组件II和组件I，以释放固定的坐骨神经。记录CMAPs后，使用4-0铬制肠线缝合糖尿病大鼠的手术部位。在手术部位涂抹液态碘以预防感染。
	<ol>
		<li>将笼子放在加热垫上，让大鼠在返回动物房之前于笼中恢复。给予大鼠饮用水中添加布洛芬，持续3天，或腹腔注射布伦诺啡（0.05 - 0.1 mg/kg）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在首次HIFU超声处理后的第7、14和28天，按照步骤4.1.2和4.3所述，将刺激电极和记录电极插入麻醉的糖尿病神经病变大鼠的坐骨神经起始部和腓肠肌中。重复步骤4.3.1至4.3.2。
	<ol>
		<li>将笼子放在加热垫上，让大鼠在笼中恢复后，再将笼子移至动物饲养设施。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>实验结束后对大鼠实施安乐死。将大鼠放入二氧化碳安乐死舱内，等待约5分钟，直至大鼠停止呼吸。确认心脏已停止搏动。</li>
</ol>

<ol><li>Abuaisha, B. B., Costanzi, J. B., Boulton, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acupuncture+for+the+treatment+of+chronic+painful+peripheral+diabetic+neuropathy%3A+A+long-term+study%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Res+Clin+Pract%22%5BJournal%5D)">Acupuncture for the treatment of chronic painful peripheral diabetic neuropathy: A long-term study.</a> Diabetes Res Clin Pract. 39 (2), 115-121 (1998).</li>
<li>Hamza, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Percutaneous+electrical+nerve+stimulation%3A+A+novel+analgesic+therapy+for+diabetic+neuropathic+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Care%22%5BJournal%5D)">Percutaneous electrical nerve stimulation: A novel analgesic therapy for diabetic neuropathic pain.</a> Diabetes Care. 23 (3), 365-370 (2000).</li>
<li>Ballantine, H. T. Jr, Bell, E., Manlapaz, J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/13686380">Progress and problems in the neurologic applications of focused ultrasound.</a> J Neurosurg. 17, 858-876 (1960).</li>
<li>Foley, J. L., Little, J. W., Vaezy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image-guided+high-intensity+focused+ultrasound+for+conduction+block+of+peripheral+nerves%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Image-guided high-intensity focused ultrasound for conduction block of peripheral nerves.</a> Ann Biomed Eng. 35 (1), 109-119 (2007).</li>
<li>Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-intensity+focused+ultrasound+attenuates+neural+responses+of+sciatic+nerves+isolated+from+normal+or+neuropathic+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">High-intensity focused ultrasound attenuates neural responses of sciatic nerves isolated from normal or neuropathic rats.</a> Ultrasound Med Biol. 41 (1), 132-142 (2015).</li>
<li>Young, R. R., Henneman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+block+of+nerve+conduction+by+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Neurol%22%5BJournal%5D)">Reversible block of nerve conduction by ultrasound.</a> Arch Neurol. 4, 83-89 (1961).</li>
<li>Lele, P. P. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0014488663900086">Effects of focused ultrasonic radiation on peripheral nerve, with observations on local heating.</a> Exp Neurol. 8 (1), 47-83 (1963).</li>
<li>Hong, C. Z. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1846738">Reversible nerve conduction block in patients with poly- neuropathy after ultrasound thermotherapy at therapeutic dosage.</a> Arch Phys Med Rehabil. 72 (2), 132-137 (1991).</li>
<li>Okada, A., Morita, Y., Fukunishi, H., Takeichi, K., Murakami, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+magnetic+resonance-guided+focused+ultrasound+treatment+of+uterine+fibroids+in+a+large+Japanese+population%3A+impact+of+the+learning+curve+on+patient+outcome%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Obstet+Gynecol%22%5BJournal%5D)">Non-invasive magnetic resonance-guided focused ultrasound treatment of uterine fibroids in a large Japanese population: impact of the learning curve on patient outcome.</a> Ultrasound Obstet Gynecol. 34 (5), 579-583 (2009).</li>
<li>Huisman, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((International+consensus+on+use+of+focused+ultrasound+for+painful+bone+metastases%3A+current+status+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Hyperthermia%22%5BJournal%5D)">International consensus on use of focused ultrasound for painful bone metastases: current status and future directions.</a> Int J Hyperthermia. 31 (3), 251-259 (2015).</li>
<li>Dickinson, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medium-term+Outcomes+after+Whole-gland+High-intensity+Focused+Ultrasound+for+the+Treatment+of+Nonmetastatic+Prostate+Cancer+from+a+Multicentre+Registry+Cohort%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Urol%22%5BJournal%5D)">Medium-term Outcomes after Whole-gland High-intensity Focused Ultrasound for the Treatment of Nonmetastatic Prostate Cancer from a Multicentre Registry Cohort.</a> Eur Urol. 70 (4), 668-674 (2016).</li>
<li>Foley, J. L., Little, J. W., Vaezy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+high-intensity+focused+ultrasound+on+nerve+conduction%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Effects of high-intensity focused ultrasound on nerve conduction.</a> Muscle Nerve. 37 (2), 241-250 (2008).</li>
<li>Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nerve+conduction+block+in+diabetic+rats+using+high-intensity+focused+ultrasound+for+analgesic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Anaesth%22%5BJournal%5D)">Nerve conduction block in diabetic rats using high-intensity focused ultrasound for analgesic applications.</a> Br J Anaesth. 114 (5), 840-846 (2015).</li>
<li>Donoff, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nerve+regeneration%3A+basic+and+applied+aspects%5BTitle%5D)+AND+%22Crit+Rev+Oral+Biol+Med%22%5BJournal%5D)">Nerve regeneration: basic and applied aspects.</a> Crit Rev Oral Biol Med. 6 (1), 18-24 (1995).</li>
<li>Fawcett, J. W., Keynes, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripheral+nerve+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Peripheral nerve regeneration.</a> Annu Rev Neurosci. 13, 43-60 (1990).</li>
<li>Nightingale, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neuropathic+pain+market%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Drug+Discov%22%5BJournal%5D)">The neuropathic pain market.</a> Nat Rev Drug Discov. 11 (2), 101-102 (2012).</li>
<li>Lipton, R. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-pulse+transcranial+magnetic+stimulation+for+acute+treatment+of+migraine+with+aura%3A+a+randomised%2C+double-blind%2C+parallel-group%2C+sham-controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurol%22%5BJournal%5D)">Single-pulse transcranial magnetic stimulation for acute treatment of migraine with aura: a randomised, double-blind, parallel-group, sham-controlled trial.</a> Lancet Neurol. 9 (4), 373-380 (2010).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

糖尿病大鼠神经病理性神经动作电位的部分和暂时性抑制 体内 在HIFU治疗后立即观察到阻滞效应的发生。对CMAPs进行的28天随访研究表明，在适当的HIFU暴露条件下，可实现神经传导的安全性阻断。因此，上述HIFU治疗方案可为糖尿病大鼠坐骨神经的可逆性传导阻滞提供一种替代解决方案。
在该方法中，不存在神经变性，且在轻度神经损伤情况下，感觉神经可在数小时至数天内完全恢复14。对于重度损伤，感觉功能的恢复过程通常需要数月时间，甚至可能无法恢复。此外，当神经纤维受到挤压损伤后，若神经内膜管和施万细胞基底膜保持完整，则周围神经纤维的再生更为完全15。因此，我们推断高强度聚焦超声（HIFU）在此情况下导致的是轻度且可逆的神经损伤，因为HIFU治疗后被抑制的复合肌肉动作电位（CMAPs）随时间逐渐恢复至基线水平。而对于重度神经损伤，即使在28天后，CMAPs也仅能部分恢复。
本研究的技术为在临床研究之前开展高强度聚焦超声（HIF...

口服药物，针灸1，以及电刺激神经2 已用于治疗疼痛性糖尿病多发性神经病变。然而，口服药物的副作用、针灸的侵入性操作以及电刺激神经等方法限制了治疗效果及患者的依从性。在动物模型中，超声阻断外周神经的研究已持续数十年。3,4,5传导的 体外 大型绿蛙的坐骨神经在经受0.4 - 1.0秒、10 - 20次超声脉冲照射后，其功能可逆性地受到抑制6阻断神经传导的因素之一是超声引起的温度升高7对于患有多发性神经病的患者，在腓神经接受低强度超声照射2分钟后，进行了复合肌肉动作电位（CMAPs）的抑制。8完全恢复时间在5分钟内。
近期，美国食品药品监督管理局批准高强度聚焦超声（HIFU）作为子宫肌瘤肿瘤的非侵入性治疗手段9骨转移的疼痛缓解10以及前列腺癌11高强度聚焦超声（HIFU）换能器在体外发射声束，声束在不同组织介质中传播并汇聚于靶区肿瘤的焦点处。焦点区域随即形成，可在不损伤周围组织的情况下对靶向肿瘤产生局部效应。HIFU 还已被应用于抑制神经传导或导致神经去神经化 体内 正常Sprague-Dawley（SD）大鼠实验12此外，还研究了高强度聚焦超声（HIFU）对神经病理性神经的短期和长期作用13先前的研究结果表明，通过采用适当的参数，高强度聚焦超声（HIFU）可实现感觉神经传导的可逆性或永久性阻滞。除了镇痛应用外，HIFU还可作为研究工具，用于探究外周与中枢成分在神经传导阻滞中的相对作用，服务于神经科学基础研究及镇痛药物的开发。因此，有必要建立一种针对动物模型中外周神经的HIFU阻滞技术平台。本文旨在展示利用HIFU对糖尿病神经病变大鼠的外周神经动作电位进行部分或完全阻滞的操作流程。文中建立了糖尿病大鼠模型及外周神经病变症状的评估方法，并介绍了专用于大鼠坐骨神经治疗的HIFU平台及其实验操作流程。

<table><tbody><tr><td>链脲佐菌素</td><td>Sigma</td><td>85882</td><td></td></tr><tr><td>一水柠檬酸&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>C1909</td><td></td></tr><tr><td>二水合柠檬酸三钠</td><td>Sigma</td><td>W302600</td><td></td></tr><tr><td>血糖仪</td><td>Roche Accu-Check Active</td><td>GC</td><td></td></tr><tr><td>电子 von Frey 装置</td><td>IITC Life Science</td><td>2390</td><td></td></tr><tr><td>热板仪</td><td>IITC Life Science</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biopac MP36 数据采集系统</td><td>Biopac Systems, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HIFU 换能器</td><td>Sonic Concepts</td><td>H108</td><td></td></tr><tr><td>函数发生器</td><td>Agilent</td><td>33250A</td><td></td></tr><tr><td>功率放大器</td><td>Electronics &amp;amp; Innovation</td><td>1040L</td><td></td></tr><tr><td>大鼠&amp;nbsp;</td><td>Biolasco 中国台湾</td><td>Sprague-Dawley</td><td></td></tr><tr><td>Puralube vet 软膏</td><td>Dechra</td><td></td><td></td></tr><tr><td>异氟烷蒸发器</td><td>Parkland Scientific</td><td>V3000PS</td><td></td></tr><tr><td>异氟烷</td><td>Attane</td><td></td><td></td></tr><tr><td>固定袋（Decapicones）</td><td>Braintree Scientific</td><td>DC 200</td><td></td></tr></tbody></table>

用于糖尿病大鼠模型神经传导阻滞的超声工具

An Ultrasonic Tool for Nerve Conduction Block in Diabetic Rat Models

使用高强度聚焦超声（HIFU）换能器对正常及糖尿病动物模型进行神经传导阻滞的研究 recently 已有开展。在采用适当超声参数的条件下，HIFU 可在不损伤神经组织的前提下可逆地阻断外周神经的传导。神经动作电位的暂时性和部分性阻滞表明，HIFU 具有作为临床镇痛治疗手段的应用潜力。本研究展示了在糖尿病大鼠模型中抑制神经病理性神经动作电位的实验操作流程 体内 使用HIFU换能器。第一步是通过注射链脲佐菌素（STZ）建立成年雄性糖尿病神经病变大鼠模型。第二步是利用电子von Frey探针和热板仪评估STZ诱导的糖尿病大鼠的周围神经病变。最后一步是记录 体内 神经在经受HIFU照射时的细胞外动作电位。此处展示的方法可能有助于超声镇痛应用的研究。

的 体内 研究结果表明，在2,810 W/cm²的强度下进行3秒的HIFU照射，可实现预期效应2，CMAPs 被抑制至基线水平的 20%，但在 30 分钟后完全恢复（图2A，钻石）在28天期间几乎保持恒定（图2B，金刚石）。在相同强度下进行5秒HIFU暴露后，CMAPs在4分钟时降至基线的65.4%（9.5%），并在120分钟时恢复至基线的73.7%（12.6%）图 2A，方格）。CMAPs 直到第 14 天才恢复至基线水平（图2B，方格）。当在相同强度下将HIFU照射时间延长至8秒时，4分钟时的CMAPs降至基线的26.0%（14.1%）图 2A，三角形），但在120分钟时增加至基线的38.0%（12.0%），并在第28天逐渐增加至基线...

本研究介绍了应用高强度聚焦超声阻断糖尿病神经病变神经动作电位的方法学。

使用高强度聚焦超声（HIFU）换能器在正常和糖尿病动物模型中已成功实现神经传导阻滞。HIFU ...

该超声技术的总体目标是利用超声的热效应实现周围神经传导的暂时性阻断。该方法有助于解答疼痛管理领域中的关键问题，例如糖尿病周围神经病变的镇痛治疗。该技术的主要优势在于对目标神经的超声照射具有良好的局部性和可重复性。该技术的应用意义主要在于缓解人类神经性疼痛，因为超声治疗是一种持续时间长且非常安全的过程。演示该实验操作的人员为 Cheng Jung-Sung 和 Tan Joo-Shin，以及来自实验室的研究助理。在对雄性 Sprague-Dawley（SD）大鼠进行禁食，并根据文本方案配制 STZ 溶液后，使用 26 或 28 号针头将 50 毫克/千克的 STZ 溶液抽取至 1 毫升胰岛素注射器或结核菌素注射器中。使用乙醇棉片清洁大鼠的注射部位，并将STZ溶液注入动物腹腔。注射后72小时，使用采血针刺破大鼠尾尖以获取少量血液，测定所有注射大鼠的空腹血浆葡萄糖浓度。将血液滴加至葡萄糖检测试纸上，插入血糖仪中，记录空腹血浆葡萄糖水平。为使链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠适应环境，将其转移至底部为直径1厘米金属网筛的笼子中，适应30分钟。随后，为评估后肢足爪回缩反应，使用带有刚性探头的电子Von Frey测试仪，手动对大鼠后肢足底表面施加压力，并逐渐增加压力，直至观察到足爪回缩反应。记录此时的压力值，间隔30秒后重复测量一次。注射STZ五周后，按照文本方案麻醉大鼠并对足底进行夹捏测试，然后使用电动剪毛器去除大腿和下背部的毛发。在手术部位的皮肤上涂抹液态碘。随后用酒精棉片擦去液态碘。使用无菌手术刀在大腿背侧皮肤上做切口。用手术剪刀分离皮下组织，并用皮肤拉钩固定皮肤。用剪刀小心地沿股骨方向分离肌肉，直至露出位于肌肉中的大腿中部坐骨神经纤维。使用玻璃钩小心地将大腿中部的坐骨神经从周围的结缔组织和肌肉中分离出来。然后，为了将坐骨神经置于高强度聚焦超声（HIFU）的焦点区域，使用自制的神经固定装置：用玻璃钩小心提起神经，并将其放入装置组件一的槽内。接着，将组件二旋紧到组件一上。然后使用林格氏液填充组件一的中央孔，用于超声传播和神经保存。将组件三拧到HIFU外壳锥形部分上，再通过组件二的四个支脚，将组件三与组件二对接。将一对针灸针插入坐骨神经起点，另一对插入腓肠肌后，通过同轴电缆将每对针连接至电生理采集系统。将电生理采集系统的采样率和带宽分别设置为 50 千赫兹和 70 赫兹至 3 千赫兹。随后，在坐骨神经起点处，对刺激电极施加脉宽为 0.1 毫秒的超强刺激。在电生理记录系统中，从记录电极采集复合肌肉动作电位（CMAP），并使用内置放大器放大 CMAP。为利用商用 2.68 毫赫兹 HIFU 换能器抑制糖尿病神经病变大鼠的 CMAP，将球形锥体、HIFU 换能器及锥体盖浸入装有脱气水的水槽中。将 HIFU 换能器置入球形锥体内，并使用六个头部螺钉将锥体盖固定在球形锥体的顶部开口处。由于气泡的密度低于水，球形锥体中的气泡会自然排出。随后，使用透明的、厚度为0.03毫米的胶带密封锥体前端的开口。接着将组件三旋入球形锥体，并将带有球形锥体和组件三的HIFU换能器从脱气水箱中取出。小心地将组件一插入神经与肌肉之间的空隙中，并将神经置于组件一的间隙内。为确保神经位于之前所示的HIFU焦点内，将组件二旋入组件一。将组件三旋入HIFU外壳锥形部分后，通过组件二的四个支脚将组件三与组件二对接，并使用林格氏液填充组件一的中心孔，以实现超声传播和神经保护。连接函数发生器和射频功率放大器。将功率放大器连接至HIFU换能器，以产生HIFU声束。然后通过功率放大器手动设置函数发生器输出至HIFU换能器的电压，并设置计时器以测量HIFU照射时间。当HIFU照射时间结束时，手动关闭函数发生器。在记录复合肌肉动作电位（CMAPs）的同时，通过电生理记录系统施加刺激，并通过HIFU系统向坐骨神经输送HIFU声束。逐步增加HIFU对坐骨神经的照射时间，依次为3秒、5秒，然后延长至8秒，直至观察到CMAPs波幅下降或受到抑制。在HIFU声束照射期间，每秒记录一次CMAPs。观察到复合肌肉动作电位（CMAP）振幅的变化后，关闭高强度聚焦超声（HIFU）系统，并手动点击电生理记录软件上的“记录”图标，持续记录两小时的CMAP。移除神经固定装置组件后，缝合糖尿病大鼠的手术部位，并让大鼠恢复。在首次HIFU辐照后的第7天、第14天和第28天，将刺激电极和记录电极插入麻醉的糖尿病神经病变大鼠体内，操作方式与之前相同，并按照本视频前述方法记录额外的CMAP。本视频展示的体内研究表明，使用高强度聚焦超声（HIFU）以2810瓦/平方厘米的强度进行3秒辐照后，CMAP较基线水平抑制了20%，但在30分钟后完全恢复。在相同强度下进行5秒HIFU照射时，CMAPs在4分钟时下降至基线水平的65.4%，并在120分钟时恢复至基线水平的73.7%。CMAPs直至第14天才恢复至基线水平。当在相同强度下将HIFU照射时间延长至8秒时，CMAPs在4分钟时降至基线水平的26%，在120分钟时上升至基线水平的38%，并在第28天逐渐恢复至基线水平的74%。一旦掌握，若操作得当，该技术可在一小时内完成。在实施该过程时，务必牢记需非常小心地处理神经组织。在完成该步骤后，可进一步采用其他方法（如品牌易检技术）来回答更多问题，例如外周感觉相互作用的相关研究。该技术问世后，为疼痛管理领域的研究人员探索外周神经病变中针刺镇痛的一种新型能量干预方式铺平了道路。观看本视频后，您应能够充分掌握如何在大鼠模型中利用超声成像绘制糖尿病性神经病变神经的传导情况。请注意，操作功率放大器可能存在极高风险，因此在进行该操作时，必须始终采取佩戴绝缘手套等防护措施。

an-ultrasonic-tool-for-nerve-conduction-block-in-diabetic-rat-models

Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

糖尿病大鼠模型神经传导阻滞的超声工具

在此，我们介绍一种快速、可靠且简便的方法，用于确定大鼠或小鼠出现伤害性防御行为的最低温度。 即 的 热伤害感受性阈值...

糖尿病大鼠热伤害性感受阈值的快速测定

来源：Lee, Y. F., 等．用于糖尿病大鼠模型中神经传导阻滞的超声工具．J. Vis. Exp.

高强度聚焦超声在糖尿病大鼠模型中阻断神经动作电位的研究

体内 小鼠坐骨神经电生理测量

轴突兴奋性技术为研究不可逆变性事件发生前的病理生理学和生物物理变化提供了强有力的工具。本文展示了在麻醉大鼠尺神经上应用这些技术的方法。...

体内大鼠尺神经轴突兴奋性测试的电生理测量

单纤维记录是一种适用于中枢和周围神经系统的有效电生理技术。结合带有附着坐骨神经的完整背根神经节制备，可检测传导阻滞的机制。这两种方案均有助于加深对周围神经系统与疼痛关系的理解。...

利用体内单纤维记录法及附着坐骨神经的完整背根神经节研究传导阻滞的机制

本方案描述了大鼠坐骨神经全组织的制备方法 离体...

坐骨神经的制备 离体 神经生理学

我们介绍了一种在坐骨神经慢性压迫损伤模型中应用付氏皮下针刺法诱导大鼠坐骨神经痛的实验方案。...

富氏皮下针刺法对坐骨神经痛疗效的研究：慢性缩窄性损伤大鼠模型中的行为学与电生理学变化

本方案描述了一种专为清醒小鼠脊髓超声刺激设计的超声换能器固定系统。该方法采用一种固定装置，可在确保超声换能器精确定位的同时，允许实验动物自由活动，而不会影响刺激的精确性。...

用于小鼠脊髓神经调节的超声换能器固定方法

在此，我们介绍一种用于评估急性麻醉条件下外周神经中感觉轴突激活与阻滞的方法， 体内...

评估麻醉大鼠外周疼痛阻滞的电生理学方法

本方案介绍了一种可重复的利用感觉神经模拟人类神经瘤疼痛并评估手术治疗方法的大鼠模型，为转化神经瘤研究提供了有价值的工具。...

一种用于研究通过隐神经靶向肌肉再神经支配治疗神经瘤疼痛新方法的新型手术啮齿动物模型

学习使用高强度聚焦超声技术阻断糖尿病大鼠模型的神经传导，实现局部可重复的镇痛效果。该方法为糖尿病周围神经病变的疼痛管理提供了安全有效的非侵入性治疗新策略。

用于糖尿病大鼠模型神经传导阻滞的超声工具

探索更多视频