הפרוטוקול מראה איסוף חוזר של נוזל המוח השדרה ודם מחולדות אפילפטיות, המבוצע במקביל לניטור וידאו-אלקטרואנצפלוגרם רציף (EEG). אלה חיוניים לחקר קשרים אפשריים בין שינויים במולקולות שונות של נוזל הגוף לבין פעילות התקפים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הפרוטוקול מראה איסוף חוזר של נוזל המוח השדרה ודם מחולדות אפילפטיות, המבוצע במקביל לניטור וידאו-אלקטרואנצפלוגרם רציף (EEG). אלה חיוניים לחקר קשרים אפשריים בין שינויים במולקולות שונות של נוזל הגוף לבין פעילות התקפים.
מכיוון שהרכב נוזלי הגוף משקף דינמיקות פיזיולוגיות ופתולוגיות רבות, דגימות נוזל ביולוגיות מתקבלות בדרך כלל בהקשרים ניסיוניים רבים כדי למדוד מולקולות מעניינות, כגון הורמונים, גורמי גדילה, חלבונים או רנ"א קטנים שאינם מקודדים. דוגמה ספציפית היא דגימה של נוזלים ביולוגיים במחקר של סמנים ביולוגיים לאפילפסיה. במחקרים אלה, רצוי להשוות את רמות המולקולות בנוזל השדרה (CSF) ובפלזמה, על ידי משיכת CSF ופלזמה במקביל והתחשבות במרחק הזמן של הדגימה מהתקפים ואליהם. הדגימה המשולבת של CSF ופלזמה, יחד עם ניטור וידאו-EEG בבעלי חיים אפילפטיים, היא גישה מבטיחה לאימות של סמנים ביולוגיים אבחוניים ופרוגנוסטיים משוערים. כאן מתואר הליך של נסיגה משולבת של CSF מ- cisterna magna ודגימת דם מווריד הזנב הצידי בחולדות אפילפטיות המנוטרות באופן רציף באמצעות וידאו EEG. הליך זה מציע יתרונות משמעותיים על פני טכניקות נפוצות אחרות. הוא מאפשר דגימה מהירה עם מינימום כאב או פולשניות, וקיצור זמן ההרדמה. בנוסף, ניתן להשתמש בו כדי להשיג דגימות CSF ופלזמה הן בחולדות קשוחות והן בחולדות שנרשמו באמצעות טלמטריה, וניתן להשתמש בו שוב ושוב במשך מספר ימי ניסוי. על ידי מזעור הלחץ כתוצאה מהדגימה על ידי קיצור הרדמה איזופלורנית, המדדים צפויים לשקף בצורה מדויקת יותר את הרמות האמיתיות של מולקולות נחקרות בנוזלים ביולוגיים. בהתאם לזמינות של בדיקה אנליטית מתאימה, טכניקה זו עשויה לשמש למדידת רמות של מולקולות מרובות ושונות תוך ביצוע רישום EEG בו זמנית.
נוזל מוחי שדרתי (CSF) ודגימת דם חשובים לזיהוי ואימות סמנים ביולוגיים של אפילפסיה, הן במחקר פרה-קליני והן במחקר קליני 1,2. כיום, האבחנה של אפילפסיה ורוב המחקר על סמנים ביולוגיים של אפילפסיה מתמקדים ב- EEG והדמיה מוחית 3,4,5. גישות אלה, עם זאת, מציבות מספר מגבלות. מלבד מדידות שגרתיות בקרקפת, במקרים רבים, EEG דורש טכניקות פולשניות כמו אלקטרודות עומק6. שיטות הדמיה מוחית הן בעלות רזולוציה טמפורלית ומרחבית ירודה והן יקרות יחסית וגוזלות זמן 7,8. מסיבה זו, זיהוי סמנים ביולוגיים לא פולשניים, בעלות נמוכה ומבוססי נוזל ביולוגי יספק חלופה אטרקטיבית מאוד. בנוסף, סמנים ביולוגיים אלה של נוזל ביולוגי יכולים להיות משולבים עם גישות אבחון זמינות כדי לחדד את יכולת החיזוי שלהם.
חולים המאובחנים עם אפילפסיה נשלחים באופן שגרתי לדגימת EEG 9,10 ולדגימת דם 11,12,13,14, ורבים גם לנסיגה CSF כדי לשלול סיבות מסכנות חיים (כלומר, זיהומים חריפים, דלקת מוח אוטואימונית)15. דגימות דם ו- CSF אלה יכולות לשמש במחקר קליני שמטרתו לזהות סמנים ביולוגיים לאפילפסיה. לדוגמה, הוג ועמיתיו מצאו כי עלייה בשלושה מקטעי tRNA פלזמה קודמת להתרחשות התקף באפילפסיה אנושית14. באופן דומה, רמות אינטרלוקין-1beta (IL-1β) ב- CSF ובנסיוב אנושי, המבוטאות ביחס בין רמות IL-1β ב- CSF על פני סרום, יכולות לנבא התפתחות אפילפסיה פוסט-טראומטית לאחר פגיעה מוחית טראומטית16. מחקרים אלה מדגישים את החשיבות של דגימת נוזלים ביולוגיים למחקר סמנים ביולוגיים לאפילפסיה, אך הם מתמודדים עם מגבלות מרובות המהותיות לניסויים קליניים, למשל, הגורם המייסד של תרופות אנטי אפילפטיות (AEDs) בדם, היעדר תכוף של מידע אטיולוגי, בקרות לא מספקות, מספר צנוע של חולים, ואחרים17,18.
מחקר פרה-קליני מציע הזדמנויות אחרות לחקר מולקולות בנוזלים ביולוגיים כסמנים ביולוגיים פוטנציאליים לאפילפסיה. למעשה, ניתן למשוך פלזמה ו / או CSF מבעלי חיים בעת ביצוע הקלטות EEG. יתר על כן, ניתן לבצע דגימה שוב ושוב לאורך מספר ימים של הניסוי, וניתן להשתמש במספר בקרות תואמות גיל, מין ועלבון אפילפטי כדי לשפר את עמידות המחקר. כאן, טכניקה גמישה כדי לקבל CSF מ cisterna magna עם נסיגה מקבילה של פלזמה מן הווריד הזנב חולדות EEG מנוטר מתואר בפירוט. לטכניקה המוצגת מספר יתרונות על פני שיטות חלופיות. על ידי שימוש בגישת מחט פרפר, ניתן לאסוף CSF מספר פעמים מבלי לפגוע בתפקוד של אלקטרודות EEG או שתלי ראש דומים. זה מייצג שכלול של הליכי גמילה קטטר intrathecal, אשר קשורים עם סיכון גבוה יחסית של זיהום. בנוסף, גישת הנפילה החופשית המדווחת המשמשת לאיסוף דם עדיפה על גישות אחרות של נסיגת דם מווריד הזנב בגלל הסיכון המופחת ביותר להמוליזה, בשל העובדה שהדם אינו עובר דרך צינורות ולא מופעל לחץ ואקום. אם מבוצע בתנאים קפדניים ללא חיידקים, קיים סיכון נמוך במיוחד להדבקה עבור בעלי חיים. בנוסף, על ידי התחלת משיכת הדם ממש בקצה זנבות החיות, ניתן לחזור על הדגימה מספר פעמים. טכניקות כאלה קל לשלוט והוא יכול להיות מיושם במחקרים פרה-קליניים רבים של הפרעות במערכת העצבים המרכזית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הליכי הניסוי אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת פרארה ועל ידי משרד הבריאות האיטלקי (אישור: D.M. 603/2022-PR) בהתאם להנחיות המפורטות בדירקטיבה של מועצת הקהילות האירופית מיום 24 בנובמבר 1986 (86/609/EEC) להגנה על בעלי חיים המשמשים למטרות ניסוייות ומדעיות אחרות. פרוטוקול זה מותאם במיוחד לניתוחים כמותיים נוספים של תגובת שרשרת פולימראז כמותית (qPCR) של חומצה ריבונוקלאית קטנה שאינה מקודדת (sncRNAs) בחולדה, CSF ופלזמה שהתקבלו תחת בקרת EEG בבעלי חיים אפילפטיים. לבחירתו, אנא עיין בסרטון JoVE הקשור להבנה טובה יותר ושיפורים של הניתוח 19,20,21.
1. הכנת בעלי חיים להשתלה כירורגית של אלקטרודות או טלמטרים
הערה: טכניקת הניתוח הסטריאוטקסי משתנה בהתאם למערכת EEG בה נעשה שימוש. סעיף השיטה הבא מספק תיאור של השלבים המשותפים לשני סוגי הניתוחים.
2. השתלה כירורגית של אלקטרודות קשורות
הערה: לפני קביעת הליך גמילה CSF ניקוב של פרוטוקול זה (ראה שלב 9 לפרטים), בוצעו משיכות CSF חוזרות ונשנות באמצעות צינורית מנחה בכמה חולדות לא מורדמות שנעו בחופשיות. בעלי חיים משומרים שהושתלו בהם אלקטרודות קשורות שימשו להערכת ההשפעה של שתלים דו-ראשיים על רישום EEG ארוך טווח בשילוב עם דגימת CSF מרובים. בניסויים ספציפיים אלה, חולדות הושתלו עם צינורית מנחה דמה שהונחה בתוך מגננת cisterna, שקצהו הוכנס 7 מ"מ לתוכה באופן סטריאוטקטי, על פי פרוטוקולים22 שפורסמו בעבר. גישות ניתוח השתלה כפולה היו דומות לאלה שאומצו על ידי חלק מהעובדים בעבר עבור צינוריות מדריך מיקרודיאליזה והשתלת אלקטרודות קשורות23,24.
3. השתלה כירורגית של הטלמטרים
הערה: השתמש בטלמטרים סטריליים בלבד. אם נעשה שימוש חוזר בטלמטרים, נקו ועיקרו אותם לפני הניתוח בהתאם להוראות היצרן שלהם. בפרוטוקול זה נעשה שימוש בטלמטרים של Data Science International (DSI) להקלטת EEG.
4. טיפול לאחר הניתוח
5. סטטוס אינדוקציה אפילפטיקוס בחולדות
הערה: לקבלת פרוטוקול מפורט של השראת סטטוס אפילפטיקוס (SE) הדרושה כדי לשחזר את אפילפסיה של האונה הרקתית המזיאלית (mTLE) בחולדות, עיין ב- Guarino et al.25.
6. וידאו קשור EEG בחולדות אפילפטיות וניתוח פעילות התקפים
הערה: סעיף זה מתאר את ההליך הניסיוני לרישום אותות EEG בחולדות חד-ביתיות הנעות בחופשיות בתנאים סטנדרטיים. הכלוב לא צריך להכיל חפצים שבהם החיה או כבל ההקלטה יכולים להיתקע. בהתאם לשאלה המדעית שיש להתייחס אליה, ניתן לנתח מספר פרמטרים. במקרה של מחקר אפילפסיה, עקבות EEG נבדקים כדי לזהות התקפים חשמליים ומוטוריים. הפרמטרים הנפוצים ביותר המשמשים לזיהוי התקף הם המשרעת, התדירות ומשך הפעילות החשמלית הפרוקסימלית.
7. טלמטריה וידאו-EEG בחולדות אפילפטיות וניתוח פעילות התקפים
הערה: סעיף זה מתאר את ההליך הניסיוני להקלטת אותות EEG רדיוטלמטריה בחולדות חד-ביתיות הנעות בחופשיות בתנאים סטנדרטיים. הפרוטוקול מבוסס על מערכת טלמטריה זמינה מסחרית. עם זאת, מספר מערכות טלמטריה שונות מעט במפרט הפונקציונלי והטכני שלהן. יש לבחור את המערכת בהתאם לדרישות המעבדה ויעדי המחקר.
8. הליך איסוף הדם מווריד הזנב
הערה. מערכת איסוף הדם ואקום מורכבת ממחט פרפר (23 גרם x 3/4 x 12 (0.8 מ"מ x 19 מ"מ x 305 מ"מ). טכניקת איסוף הדם יכולה להתבצע בקלות על ידי מפעיל אחד וההליך אורך כ -5 דקות.
9. נוהל איסוף CSF
הערה. הטכניקה יכולה להתבצע בקלות על ידי מפעיל יחיד, וההליך דורש בערך 2-4 דקות. החומרים המשמשים לאיסוף CSF הם מחטי פרפר ואקום חד-פעמיות בעלות נמוכה וצינורות מיצוי. בפרוטוקול הזה משתמשים במערכת עירוי בעלת כנף פרפר שמחוברת למזרק סטרילי כדי ליצור את הוואקום (איור 2A).
10. ניתוח ספקטרופוטומטריה של איכות הדגימה
הערה: לאחר איסוף נכון של דגימות CSF ופלזמה, הדגימות מוכנות לניתוח ספקטרופוטומטר ואינן דורשות טיפול ספציפי. למדוד את ספיגת המוגלובין על ידי ספקטרופוטומטריה UV ב 414 ננומטר כדי להעריך את הסיכון המוליזה בדגימות. יש להשתמש בערך ספיגה חתך של 0.25 בדגימות חולדות. הבחירה במגבלה זו עשויה להיות תלויה בניתוח qPCR שלאחר מכן ובדרישות הספציפיות שלו לכימות sncRNA.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התוצאות של CSF שונים והליכי גמילה מדם שבוצעו ב -9 ביקורת ו -18 חולדות אפילפטיות, כולן מושתלות עם אלקטרודות חודש לאחר SE, מדווחת במונחים של שיעור הצלחה. לאחר ההשתלה, כל החולדות נוטרו באמצעות וידאו EEG במשך חודש אחד, שבמהלכו CSF בתוספת הדם הוצא 5x כל 3 ימים במהלך השבועיים האחרונים של הניסוי (כלומר, בימים 52, 55, 58, 61 ו-64 לאחר SE; dpSE). נתונים מנסיגות מרובות בבעלי חיים שונים שימשו להשוואת שיעור ההצלחה של איסוף CSF בחולדות בעלות ראש כפול שניחן בשתלים (מקופסאות שימורים למשיכת CSF) עם שיעור ההצלחה של איסוף CSF (שבוצע על יד...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
העבודה הנוכחית מדגימה טכניקה קלה לשליטה של CSF ואיסוף דם בחולדות, אשר עשויה להיות שימושית לא רק למחקרים במודלים של אפילפסיה אלא גם של מצבים נוירולוגיים אחרים או מחלות כגון אלצהיימר, פרקינסון או טרשת נפוצה. במחקר אפילפסיה, שני הליכי הדגימה יחד עם וידאו-EEG הם אידיאליים כאשר מחפשים מתאם בין רמות של מולקולות מסיסות שונות לבין פעילות ההתקפים. מסיבה ספציפית זו, נעשה שימוש בהקלטת וידאו-EEG רציפה: i) על מנת לאבחן נכון אפילפסיה או ii) כדי לעקוב אחר השלבים השונים של התקדמות המחלה, ו / או iii) כדי להתאים דגימה עם התרחשות של התקפים...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי מענק מתוכנית העבודה Horizon 2020 של האיחוד האירופי (התקשר H2020-FETOPEN-2018-2020) במסגרת הסכם מענק 964712 (PRIME; ל- M. Simonato).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סט איסוף דם BD Vacutainer Safety-Lok | BD איטליה SpA, מילאנו, איטליה | 367246 | חומר |
| צינורות איסוף דם (Microtainer K2E) | BD איטליה SpA, מילאנו, איטליה | 365975 | חומר |
| עירוי כנפי פרפר 23G x 3/4 אינץ' 0.6 x 19 מ"מ | Nipro, אוסקה, יפן | PSY-23-ET-ICU | חומר |
| צנטריפוגה מקוררת ALC PK 130R | DJB Labcare Ltd, בקינגהאמשייר, אנגליה | 112000033 | חומר |
| תפר כותנה 3-0 | Ethicon, Johnson & ג'ונסון טכנולוגיות כירורגיות, רריטאן, ניו ג'רזי, ארה"ב | 7343H | חומר |
| דיאזפם 5 מ"ג/2 מ"ל, Solupam | Dechra מוצרים וטרינריים, טורינו, איטליה | 105183014 (AIC) | פתרון |
| וידאו דיגיטלי 8 ערוצים מערכת מקליט מדיה של טלמטריה EEG הוקמה Data | Sciences International (DSI), סנט פול, מינסוטה, ארה"ב | PNM-VIDEO-008 | ציוד |
| מערכת מעקב וידאו דיגיטלית של EEG קשור | רשת EZVIZ, האנגג'ואו, סינה | EZVIZ (V5.3.2) | חומר |
| חיטוי ציוד המבוסס על פרוקסידים מיוצבים ופעילות אמוניום רביעונית | מעבדת גרסין-בקטיניל, צרפת | LB 920111 | פתרון |
| צינורית מדריך דמה 8 מ"מ | Agn Tho's, Lindigö, שוודיה | CXD-8 | חומר |
| אלקטרודה 3 ערוצים דו-מעוותים | Invivo1, פלסטיק אחד, רואנוק, וירג'יניה, ארה"ב | MS333 / 3-B / SPC | |
| חומר מחזיק אלקטרודה לניתוח סטריאוטקסי | Agn Tho's, Lindigö, שוודיה | 1776-P1 | ציוד |
| Eppendorf BioSpectrometer בסיסי | Eppendorf AG, המבורג, גרמניה | 6137 | ציוד |
צינורות Eppendorf PCR 0.2 מ"ל | Eppendorf Srl, מילאנו, איטליה | 30124332 | חומר |
| Eppendorf μ Cuvette G1.0 | Eppendorf AG, המבורג, גרמניה | 6138 | ציוד |
| מחט האכלה גמיש 17G לחולדה | Agn Tho's, Lindigö שוודיה | 7206 | |
| חומר דשא טכנולוגיה מכשירים | Grass Technologies, Natus Neurology Incorporated, פלזנטון, קליפורניה, ארה"ב | M665G08 | (מגבר AS40, תיבת ראש, כבלים מחברים, דגם טלפקטור RPSA S40) |
| איזופלורן 100%, IsoFlo | Zoetis, רומא, איטליה | 103287025 (AIC) | תמיסה |
| קטמין (Imalgene) | מריאל, טולוז, צרפת | 221300288 ( AIC) | תמיסה |
| ליתיום כלוריד | סיגמא-אולדריץ', מילאנו, איטליה | L9650 | חומר |
| צינורית מיקרו-הזרקה 31G 9 מ"מ | Agn Tho's, Lindigö שוודיה | CXMI-9 | חומר |
| MP150 רכישת נתונים מודולריים ו מערכת ניתוח | ביופאק, גולטה, קליפורניה, ארה"ב | ציוד | MP150WSW |
| משחה וטרינרית עיניים, Hylo night | Ursapharm, מילאנו, איטליה | 941791927 (AIC) | חומר |
| Pilocarpine hydrochloride | Sigma-Aldrich, מילאנו, איטליה | P6503 | |
| חומר צינור PTFE עם מפרק | Agn Tho's, Lindigö, שוודיה | JT-10 | חומר |
| מלח | 0.9% NaCl, pH מותאם ל 7.0 | תמיסה | |
| סקופולמין הידרוברומיד טריהידראט | סיגמא-אולדריץ', מילאנו, איטליה | S2250 | חומר |
| סקופולמין מתיל חנקתי | סיגמא-אולדריץ', מילאנו, איטליה | S1876 | חומר |
| כסף סולפאדיאזין 1% קרם | Sofar, Trezzano Rosa, מילאנו, איטליה | 025561010 (AIC) | חומר |
| סימפלקס מהיר צמנט מתאקרילי דנטלי | Kemdent, Associated Dental Products Ltd, סווינדון, בריטניה | ACR811 | |
| חומר מכשיר סטריאוטקסי | דיוויד קופף אינסטרומנטס, לוס אנג'לס, קליפורניה, ארה"ב | דגם 963 | ציוד |
| תמיסת סוכרוז | 10% סוכרוז במים מזוקקים | תמיסה תוצרת בית | |
| 1 מ"ל | ביוסיגמה, קונה, ונציה, איטליה | 20,71,26,03,00,350 | |
| טלמטר | מדעי הנתונים הבינלאומי (DSI), סנט פול, מינסוטה, ארה"ב | CTA-F40 | |
| טלמטריית חומרים מנתח עקבות EEG | מדעי הנתונים הבינלאומי (DSI), סנט פול, מינסוטה, ארה"ב | NeuroScore v3-0 | |
| ציוד מערכת טלמטריה | מדעי הנתונים הבינלאומי (DSI), סנט פול, מינסוטה, ארה"ב | חומרה פלוס תוכנה Ponemah ליבה 6.51 | ציוד |
| קסילזין הידרוכלוריד | סיגמא-אולדריץ', מילאנו, איטליה | X1251 | חומר |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.