Здесь мы описываем процедуру пилотного исследования для изучения влияния повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции с различными частотами (1 Гц / 20 Гц / 40 Гц) на метаболизм Aβ и тау в спинномозговой жидкости макак-резусов.
Методическая статья
Здесь мы описываем процедуру пилотного исследования для изучения влияния повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции с различными частотами (1 Гц / 20 Гц / 40 Гц) на метаболизм Aβ и тау в спинномозговой жидкости макак-резусов.
Предыдущие исследования показали, что неинвазивный режим мерцания света и стимуляция слухового тонуса могут влиять на метаболизм Aβ и тау в мозге. В качестве неинвазивной методики для лечения нейродегенеративных расстройств применяется повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция (rTMS). В этом исследовании изучалось влияние rTMS на уровни Aβ и тау в спинномозговой жидкости (CSF) макак-резуса. Это однократное слепое, самоконтролируемое исследование. Три различные частоты (низкая частота, 1 Гц; высокие частоты, 20 Гц и 40 Гц) rTMS были использованы для стимуляции двусторонне-дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC) макак-резуса. Для сбора ликвора использовался метод катетеризации. Все образцы подвергались обнаружению жидких чипов для анализа биомаркеров ликвора (Aβ42, Aβ42/Aβ40, tTau, pTau). Уровни биомаркеров ликвора изменялись со временем после стимуляции rTMS. После стимуляции уровень Aβ42 в CSF показал тенденцию к росту на всех частотах (1 Гц, 20 Гц и 40 Гц), с более существенными различиями для высоких частот (p < 0,05), чем для низких частот.
После высокочастотного rTMS общий уровень Tau (tTau) ликвора сразу же увеличивался в пост-rTMS временной точке (p < 0,05) и постепенно снижался на 24 ч. Более того, результаты показали, что уровень фосфорилированного тау (pTau) повышался сразу после 40 Гц rTMS (p < 0,05). Соотношение Aβ42/Aβ40 показало тенденцию к росту на уровне 1 Гц и 20 Гц (p < 0,05). Не было выявлено существенной разницы в уровнях тау при низкочастотной (1 Гц) стимуляции. Таким образом, высокие частоты (20 Гц и 40 Гц) rTMS могут оказывать положительное влияние на уровни Aβ и tau в CSF макак-резусов, в то время как низкочастотный (1 Гц) rTMS может влиять только на уровни Aβ.
Амилоид-β (Aβ) и тау являются важными биомаркерами ликвора. Aβ состоит из 42 аминокислот (Aβ1-42), которые являются продуктом трансмембранного белка-предшественника амилоида (APP), гидролизуемого β- и γ-секретазами1. Aβ1-42 может агрегироваться во внеклеточные амилоидные бляшки в головном мозге из-за его характеристик растворимости1,2. Тау представляет собой белок, ассоциированный с микротрубочками, который в основном присутствует в аксонах и участвует в антероградном аксональном транспорте3. Аномальное гиперфосфорилирование тау в основном индуцируется дисбалансом между киназами и фосфатазами, что приводит к отслоению тау от микротрубочек и образованию нейрофибриллярных клубков (NFT)1. Концентрация тау увеличивается в ликворе, потому что тау и фосфорилированные тау-белки (pTau) высвобождаются во внеклеточное пространство во время нейродегенеративного процесса. Предыдущие исследования показали, что биомаркеры CSF имеют отношение к трем основным патологическим изменениям мозга болезни Альцгеймера (AD): внеклеточные амилоидные бляшки, внутриклеточное образование NFT и потеря нейронов4. Аномальные концентрации Aβ и тау присутствуют на ранней стадии БА, что позволяет проводить раннюю диагностику БА5,6.
В 2016 году Tsai et al. обнаружили, что неинвазивное мерцание света (40 Гц) снижает уровни Aβ1-40 и Aβ1-42 в зрительной коре преддепозитных мышей7. Недавно они также сообщили, что стимуляция слухового тонуса (40 Гц) улучшила распознавание и пространственную память, снизила уровень амилоидного белка в гиппокампе и слуховой коре (AC) мышей 5XFAD и снизила концентрацию pTau в модели тауопатии P301S8. Эти результаты показывают, что неинвазивные методы могут влиять на метаболизм Aβ и тау.
Как неинвазивный инструмент, транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) может электрически стимулировать нервную ткань, включая спинной мозг, периферические нервы и кору головного мозга9. Более того, он может модифицировать возбудимость коры головного мозга в стимулируемом месте и в функциональных связях. Поэтому ТМС используется при лечении нейродегенеративных расстройств и прогностических и диагностических тестах. Наиболее распространенная форма клинического вмешательства в ТМС, rTMS, может индуцировать активацию коры, модифицировать возбудимость коры и регулировать когнитивную / моторную функцию.
Сообщалось, что 20 Гц rTMS оказывает нейропротекторное действие in vitro против окислительных стрессоров, включая глутамат и Aβ, и улучшает общую жизнеспособность моноклональных клеток гиппокампа HT22 у мышей10. После стимуляции rTMS с частотой 1 Гц β-сайт APP-расщепляющего фермента 1, APP, и его С-концевых фрагментов в гиппокампе были значительно снижены. Примечательно, что нарушение долгосрочного потенцирования, пространственного обучения и памяти в гиппокампе CA1 было обращено вспять11,12. Bai et al. исследовали влияние rTMS на дисфункцию гамма-колебаний, индуцированную Aβ, во время теста рабочей памяти. Они пришли к выводу, что rTMS может обратить вспять дисфункцию, вызванную Aβ, что приводит к потенциальным преимуществам для рабочей памяти13. Тем не менее, существует мало сообщений о влиянии rTMS на метаболизм тау и динамических изменениях Aβ и tau в CSF до и после rTMS. Данный протокол описывает процедуру исследования влияния rTMS на различных частотах (низкая частота, 1 Гц; высокие частоты, 20 Гц и 40 Гц) на уровни Aβ и тау в CSF макак-резусов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эксперименты проводились в соответствии с Руководством по уходу за лабораторными животными и их использованию, сформулированным Министерством науки и технологий Китайской Народной Республики, а также принципами Базельской декларации. Одобрение было дано Комитетом по уходу за животными Западно-Китайской больницы Сычуаньского университета (Чэнду, Китай). На рисунке 1 показан единый слепой, самоконтролируемый дизайн исследования, используемый здесь.
1. устройства rTMS
2. Животное
3. Серийный метод отбора проб ликвора cisterna magna
4. Адаптивная тренировка обезьяньего кресла
5. адаптивная тренировка rTMS/фиктивная стимуляция
6. Протокол лечения
7. Биомаркеры ликвора
8. Метод сбора и определения индексов CSF
9. Статистический анализ
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты показали, что rTMS может влиять на уровни Aβ и tau в CSF макак-резусов. Уровни биомаркеров ликвора менялись со временем после стимуляции rTMS на разных частотах (1 Гц, 20 Гц и 40 Гц).
Aβ42 и Aβ42/Aβ40
Как показано на рисунке 4A, после стимуляции rTMS с частотой 1 Гц уровни Aβ42 постепенно увеличивались в те...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Aβ1-42, хорошо зарекомендовавший себя биомаркер AD, является основным биомаркером CSF, связанным с метаболизмом Aβ и образованием амилоидных бляшек в головном мозге, и широко используется в клинических испытаниях и клинике26. Недавние исследования показали, что соотношение Aβ42/Aβ40 в спинном мозге является лучшим диагностическим биомаркером AD, чем только Aβ42, поскольку оно является лучшим показателем патологии типа AD27,28...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, о которых можно было бы заявить.
Авторы хотели бы поблагодарить Sichuan Green-House Biotech Co., Ltd за предоставление обезьяньего кресла и других соответствующих устройств. Это исследование не получило конкретного гранта от какого-либо финансирующего агентства в государственном, коммерческом или некоммерческом секторах.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Набор для пункции анестезии для одноразового использования | Вэйгао, Шаньдун, Китай | ||
| CCY-I стимулятор магнитного поля | YIRUIDE MEDICAL, Ухань, Китай | ||
| GraphPad Prism версии 7.0 | GraphPad Software, Inc., Сан-Диего, Калифорния, США | ||
| Бета-амилоид человека и тау-магнитная панель Панель магнитных шариков | EMD Millipore Corporation, Биллерика, Массачусетс 01821 США | жидкий чип обнаружение | |
| MILLIPLEX Analyst 5.1 | EMD Millipore Corporation, Биллерика, Массачусетс 01821 США | ||
| Monkey Chair HH-E-1 | Brainsight, Кембридж, Массачусетс 02140 США | ||
| Zoletil 50 | Virbac, Франция | золазепам– тилетамин |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение