Ta praca przedstawia metodologię stosowania ultradźwięków o wysokiej intensywności do blokowania potencjałów czynnościowych cukrzycowych nerwów neuropatycznych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ta praca przedstawia metodologię stosowania ultradźwięków o wysokiej intensywności do blokowania potencjałów czynnościowych cukrzycowych nerwów neuropatycznych.
Blok przewodnictwa nerwowego z przetwornikiem ultradźwiękowym o wysokiej intensywności (HIFU) został ostatnio wykonany na normalnych i cukrzycowych modelach zwierzęcych. HIFU może odwracalnie blokować przewodzenie nerwów obwodowych bez uszkadzania nerwów przy użyciu odpowiedniego parametru ultradźwiękowego. Tymczasowe i częściowe zablokowanie potencjałów czynnościowych nerwów pokazuje, że HIFU ma potencjał, aby stać się użytecznym klinicznym leczeniem w łagodzeniu bólu. W niniejszej pracy przedstawiono procedury tłumienia potencjałów czynnościowych nerwów neuropatycznych u szczurów z cukrzycą in vivo przy użyciu przetwornika HIFU. Pierwszym krokiem jest wyhodowanie dorosłych samców szczurów w neuropatii cukrzycowej poprzez wstrzyknięcie streptozotocyny (STZ). Drugim krokiem jest ocena obwodowej neuropatii cukrzycowej u szczurów z cukrzycą wywołaną przez STZ za pomocą elektronicznej sondy von Freya i płyty grzejnej. Ostatnim krokiem jest zarejestrowanie in vivo zewnątrzkomórkowych potencjałów czynnościowych nerwu poddanego działaniu sonikacji HIFU. Przedstawiona tutaj metoda może przynieść korzyści w badaniach nad zastosowaniem ultradźwięków przeciwbólowych.
Leki doustne, akupunktura1, oraz elektryczna stymulacja nerwów2 były stosowane w leczeniu bolesnej polineuropatii cukrzycowej. Jednak skutki uboczne leków doustnych, inwazyjne operacje akupunktury i elektryczna stymulacja nerwów utrudniają skuteczność terapeutyczną i przestrzeganie zaleceń lekarskich przez pacjenta. Blok ultrasonograficzny nerwów obwodowych w modelach zwierzęcych jest badany od dziesięcioleci3,4,5. Przewodzenie nerwów kulszowych in vitro dużej zielonej żaby zostało zahamowane odwracalnie po leczeniu 10 - 20 impulsami ekspozycji na ultradźwięki przez 0,4 - 1,0 s6. Jednym z czynników blokujących przewodnictwo nerwowe jest wzrost temperatury wywołany przez ultradźwięki7. U pacjentów z polineuropatią przeprowadzono supresję złożonych potencjałów czynnościowych mięśni (CMAP) w nerwie strzałkowym wystawionym na działanie ultradźwięków o niskiej intensywności przez 2 min8. Pełny czas rekonwalescencji wynosił 5 minut.
Niedawno, Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła HIFU jako nieinwazyjną metodę leczenia mięśniaków macicy9, łagodzenie bólu w przerzutach do kości10, oraz rak prostaty11. Przetwornik HIFU emituje wiązki akustyczne na zewnątrz ciała, a wiązki te przenoszą się w różnych ośrodkach tkankowych i zbiegają się na docelowym guzie w ognisku. Strefa ogniskowa jest natychmiast tworzona w celu wytworzenia miejscowych efektów na docelowych guzach bez uszkadzania otaczających tkanek. HIFU został również zastosowany w celu zahamowania przewodnictwa nerwowego lub spowodowania odnerwienia nerwów w eksperymentach in vivo na normalnych szczurach Sprague-Dawley (SD)12. Ponadto zbadano krótko- i długoterminowy wpływ HIFU na nerwy neuropatyczne13. Wcześniejsze wyniki wykazały, że odwracalna lub trwała blokada przewodnictwa nerwów czuciowych może być osiągnięta za pomocą HIFU przy zachowaniu odpowiednich parametrów. Oprócz zastosowań przeciwbólowych, HIFU może być używany jako narzędzie do badania względnego udziału komponentów obwodowych i ośrodkowych w blokadzie przewodnictwa nerwowego w podstawowych badaniach neurologicznych i opracowywaniu leków przeciwbólowych. Dlatego potrzebna jest platforma technologii blokowania HIFU specyficzna dla nerwów obwodowych w modelach zwierzęcych. Celem artykułu jest przedstawienie procedur częściowego lub całkowitego blokowania potencjałów czynnościowych nerwów obwodowych u szczurów z cukrzycą neuropatyczną przez HIFU. Stworzono modele szczurów z cukrzycą i oceniono objawy neuropatii obwodowej. Przedstawiono platformę HIFU oraz procesy eksperymentalne specyficzne dla leczenia nerwów kulszowych szczurów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania Narodowych Instytutów Badawczych Zdrowia na Tajwanie zatwierdził wszystkie protokoły dotyczące zwierząt.
1. Indukcja modelu cukrzycowego u dorosłych samców szczurów rasy Sprague - Dawley (SD)
2. Potwierdzenie cukrzycy u szczurów z indukowaną chorobą STZ
3. Ocena obwodowej neuropatii cukrzycowej u szczurów z cukrzycą
4. Blokada przewodnictwa nerwowego in vivo za pomocą przetwornika HIFU
UWAGA: Eksperyment in vivo rozpoczyna się w 5 tygodniu po wstrzyknięciu 50 mg/kg STZ.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie in vivo wykazało, że przy dawce HIFU wynoszącej 3 s sonikacji o natężeniu 2,810 W/cm2, CMAPs zostały stłumione o 20% w stosunku do poziomu wyjściowego, jednak całkowicie powróciły po 30 min (Rycina 2A, romby) i pozostawały niemal stałe w okresie 28 dni (Rycina 2B, romby). W przypadku 5 s ekspozycji na HIFU przy tym samym natężeniu, CMAPs spadły do 65,4% (9,5%) poziomu wyjściowego w 4 min i powróciły do...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zaobserwowano częściowe i czasowe zahamowanie potencjałów czynnościowych nerwów neuropatycznych u szczurów z cukrzycą in vivo oraz natychmiastowe wystąpienie efektu blokującego po leczeniu HIFU. 28-dniowe badanie kontrolne dotyczące CMAP wykazało, że bezpieczna blokada przewodnictwa nerwowego może być przeprowadzona przy odpowiedniej ekspozycji na HIFU. W rezultacie, powyższy protokół leczenia HIFU może stanowić alternatywne rozwiązanie dla odwracalnego bloku przewodzenia nerwów kulszowych u szczurów z cukrzycą....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Badanie było wspierane przez Ministerstwo Nauki i Technologii (Projekt MOST 105-2221-E-400 -001) oraz Narodowe Instytuty Badawcze Zdrowia (Projekt BN-105-PP-10), Tajwan.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| streptozotocyna | Sigma | 85882 | |
| kwas cytrynowy jednowodny | Sigma | C1909 | |
| dwuwodny cytrynian trisodowy | Sigma | W302600 | |
| glukometry | Roche Accu-Check Active | GC | |
| elektroniczne urządzenie von Freya | IITC Life Science | 2390 | |
| grzejna | IITC Nauki | ||
| System akwizycji Biopac MP36 | Biopac Systems, Inc. | ||
| Przetwornik HIFU | Sonic Concepts Generator | H108 | |
| Wzmacniacz mocy Agilent | 33250A | ||
| Elektronika i Innowacja | 1040L | ||
| Szczury | Biolasco tajwan | Maść weterynaryjna Sprague-Dawley | |
| Puralube | Dechra | ||
| Parkland | Scientific V3000PS | ||
| Isoflurance | Attane | ||
| Torba krępująca (Decapicones) | Braintree Scientific | DC 200 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.