Mechanizm leżący u podstaw terapeutycznych efektów operacji Głębokiej Stymulacji Mózgu (DBS) wymaga zbadania. Metody przedstawione w tym manuskrypcie opisują eksperymentalne podejście do badania zdarzeń komórkowych wywoływanych przez DBS poprzez analizę profilu ekspresji genów kandydujących, które mogą ułatwić neurogenezę po operacji DBS.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Analiza zmian ekspresji genów w hipokampie szczura po głębokiej stymulacji mózgu przedniego jądra wzgórza
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Operacja głębokiej stymulacji mózgu (DBS), ukierunkowana na różne obszary mózgu, takie jak zwoje podstawy, wzgórze i obszary podwzgórzowe, jest skutecznym sposobem leczenia kilku zaburzeń ruchowych, które nie reagują na leki. Niedawny postęp w dziedzinie chirurgii DBS zaczął rozszerzać zastosowanie tej techniki chirurgicznej na inne stany tak różnorodne, jak chorobliwa otyłość, depresja i zaburzenia obsesyjno-kompulsywne. Pomimo tych rosnących wskazań, niewiele wiadomo na temat podstawowych mechanizmów fizjologicznych, które ułatwiają korzystne efekty operacji DBS. Jednym z podejść do tego pytania jest przeprowadzenie analizy ekspresji genów w neuronach, które otrzymują stymulację elektryczną. Wcześniejsze badania wykazały, że neurogeneza w zakręcie zębatym szczura jest wywoływana w DBS ukierunkowanym na przednie jądro wzgórza1. Chirurgia DBS ukierunkowana na ATN jest szeroko stosowana w leczeniu padaczki opornej na leczenie. W związku z tym bardzo interesujące jest dla nas zbadanie zmian transkrypcyjnych wywołanych przez elektryczną stymulację ATN. W tym manuskrypcie opisujemy nasze metodologie stereotaktycznego zabiegu chirurgicznego DBS ukierunkowanego na ATN u dorosłych samców szczurów rasy Wistar. Omówiono również kolejne etapy preparacji tkanek, izolacji RNA, przygotowania cDNA oraz ilościowego RT-PCR do pomiaru zmian ekspresji genów. Metoda ta może być stosowana i modyfikowana do stymulacji zwojów podstawy mózgu i innych obszarów mózgu, które są powszechnie ukierunkowane klinicznie. Opisane tutaj badanie ekspresji genów zakłada podejście do genu docelowego w celu odkrycia molekularnych graczy, którzy mogą kierować mechanizmem DBS.
Wprowadzenie
Historia rozwoju Głębokiej Stymulacji Mózgu jako techniki neurochirurgicznej sięga lat siedemdziesiątych XIX wieku, kiedy to zbadano możliwość elektrycznej stymulacji obwodów mózgu2. Stosowanie przewlekłej stymulacji o wysokiej częstotliwości w leczeniu zaburzeń neuronalnych rozpoczęło się w latach sześćdziesiątych XX wieku3. Później, w latach dziewięćdziesiątych, wraz z pojawieniem się przewlekłych elektrod DBS4-6 implantacyjnych, liczba zaburzeń neuronalnych, które były leczone przez DBS, nadal rosła. Głęboka stymulacja mózgu została po raz pierwszy zastosowana w Stanach Zjednoczonych w leczeniu drżenia samoistnego6. Obecn....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
UWAGA: Oświadczenie etyczne: Wszystkie procedury omówione w tym manuskrypcie są zgodne z wytycznymi NIH dotyczącymi badań na zwierzętach (Przewodnik po opiece i użytkowaniu zwierząt laboratoryjnych) i są zatwierdzone przez Komitet IACUC Harvard Medical School.
1. Przygotowanie przedoperacyjne
- Upewnij się, że wszystkie narzędzia chirurgiczne są sterylizowane w autoklawie lub przez oczyszczanie roztworem antyseptycznym i/lub etanolem, jeśli to konieczne. Jeśli to możliwe, używaj sterylnego sprzętu jednorazowego użytku, takiego jak skalpele, igły i strzykawki.
- Przykryj stół warsztatowy obłożeniami chirurgicznymi i upewnij....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Rycina 1A oraz 1B przedstawiają względną ekspresję BDNF i GABRD w stosunku do genu kontrolnego β-actin. BDNF, będący neurotrofiną, jest często kojarzony z efektami neuroprotekcyjnymi w wielu chorobach neuronalnych38-41. Interesująca jest zatem analiza profilu ekspresji BDNF w odpowiedzi na stymulację ATN, która przynosi korzyści terapeutyczne pacjentom z epilepsją. Na ryc. 1A, która przedstawia profil ekspresji genu BDNF w indicated punktach czasowych po stymu.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Po przełomowej pracy Benabida i in. w stosowaniu głębokiej stymulacji mózgu w leczeniu choroby Parkinsona i drżenia samoistnego, technika chirurgiczna DBS była badana z dużym zainteresowaniem w ciągu ostatniej dekady w leczeniu wielu zaburzeń neurologicznych6,10,43. Badania DBS ukierunkowane na różne neuroanatomiczne regiony obwodów mózgowych są obecnie prowadzone przez wiele grup w celu leczenia głównych chorób neuronalnych i są na różnych etapach badań klinicznych. Stymulacja jądra podwzgórzowego (S.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie ujawnili żadnych informacji.
Podziękowania
Jesteśmy wdzięczni za wsparcie fundacji NREF.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| głębokiej stymulacji mózgu | |||
| Rama stereotaktyczna | Kopf Instruments | Model 900 | |
| Wiertło | Dremmel | 7700, skalpel 7,2 V | |
| BD | 372610 | ||
| Ketamina | Patterson Veterinary | 07-803-6637 | Harmonogram III Substancja kontrolowana, pozyskiwanie, stosowanie i przechowywanie zgodnie z przepisami instytucjonalnymi |
| Xylazine | Patterson Veterinary | 07-808-1947 | |
| Buprenorphine | Patterson Veterinary | 07-850-2280 | Harmonogram III Substancja kontrolowana, pozyskiwanie, stosowanie i przechowywanie zgodnie z zasadami instytucjonalnymi |
| Zszywki chirurgiczne | ConMed Corporation | 8035 | |
| Szwy (3-0) | Aparat Harvarda | 72-3333 | |
| Strzykawka (1 ml, 29 1/2 G) | BD | 329464 | Sterylna, służy do podawania znieczulenia dootrzewnowo |
| Strzykawka (3 ml, 25 G) | BD | 309570 | Sterylna, służy do podawania znieczulenia podskórnie |
| Igły | BD | 305761 | Sterylne, służy do usuwania złamanych kawałków kości z otworów w zadziorach |
| Alkohol | Fisher Naukowe | zastosowanie S25309B do ogólnej sterylizacji | |
| Smar do oczu | Fisher Scientific | 19-898-350 | |
| Stymulator | Medtronic | Model 3628 | |
| Elektrody DBS | Rhodes Medical Instruments, CA | SNEX100x-100 mm | Elektrody to platynowa, koncentryczna i bipolarna |
| Betadina (powidon-jod) | PDI | S23125 | Waciki jednorazowego użytku, służą do sterylizacji skóry głowy przed wykonaniem nacięcia |
| Rozwarstwienie mózgu i izolacja | |||
| Akrylowa matryca mózgu gryzoni | Mikroskopia elektronowa Nauki | 175-300 | www.emsdiasum.com |
| Żyletka | V W R | 55411-050 | |
| Nożyczki gilotynowe | Clauss | 18039 | W celu dekapitacji upewnij się, że te nożyczki są utrzymywane w czystości i sprawnym stanie |
| Nożyczki | Codman Klasyczny | 34-4098 | Służy do usuwania mózgu z czaszki |
| Kleszcze | Mikroskopia elektronowa Nauki | 72957-06 | Służy do usuwania mózgu z czaszki i do przenoszenia podczas sekcji |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Boston Bioproducts | BM-220 | |
| Ekstrakcja RNA i przygotowanie cDNA Tri | |||
| Reagent | Sigma | T9424 | Zawsze używaj w dygestoria i noś okulary ochronne podczas obsługi; unikać kontaktu ze skórą |
| Strzykawka (3 ml, 25 G) | BD | 309570 | Służy do homogenizacji tkanek |
| Chloroform | Fisher Scientific | BP1145-1 | Zawsze używaj w dygestorium i noś okulary ochronne podczas obsługi; unikaj kontaktu z skóra |
| Isopropanol | Fisher Scientific | A416-1 | |
| Glikogen | Thermo Scientific | R0561 | |
| Dnase I Kit | Ambion | AM1906 | |
| Indeks górny Zestaw do syntezy pierwszej nici | Invitrogen | 11904-018 | |
| Mikrowirówka stołowa | Eppendorf | 5415D | |
| Ilościowy PCR | |||
| Zielony zestaw do PCR SYBR | Qiagen | 204143 | |
| Oligos | Invitrogen | 10668051 | |
| (96 dołków) | Denville Scientific | C18080-10 | |
| Optyczne arkusze samoprzylepne | Thermo Scientific | AB1170 | |
| Woda wolna od nukleaz | Thermo Scientific | SH30538-02 | |
| Real Maszyna do PCR | Time PCR Applied Biosystems | 7500 |
Bibliografia
- Toda, H., Hamani, C., Fawcett, A. P., Hutchison, W. D., Lozano, A. M. The regulation of adult rodent hippocampal neurogenesis by deep brain stimulation. Journal of. 108, 132-138 (2008).
- Perlmutter, J. S., Mink, J. W. Deep brain stimulation. Annual review of neuroscience. 29
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
Przeglądaj więcej artykułów
