Summary
이 프로토콜 pentylenetetrazole와 화학 점화 하는 방법에 설명 하 고 간 질의 마우스 모델을 제공 한다. 이 프로토콜은 또한 쥐에 있는 간 질 발작 후 발작 유도 및 병 인 취약점을 조사 하 사용할 수 있습니다.
Abstract
Pentylenetetrazole (PTZ)은 GABA A 수용 체 길 항 제 이다. 동물에 PTZ의 복 주사 화학 점화, 간 질 모델의 개발에 대 한 사용 되었습니다 subconvulsive 복용량의 순차 주사 하는 반면 높은 복용량에, 심한 급성 발작을 유도 합니다. PTZ의 단일 낮은 복용량 주입 경련 없이 가벼운 발작을 유도합니다. 그러나, PTZ의 반복적인 낮은 복용량 주입 저하 연상 경련 발작 임계값. 마지막으로, PTZ의 지속적인 낮은 복용량 관리 심한 토 닉 clonic 발작을 유도합니다. 이 메서드는 간단 하 고 광범위 하 게 조사 간 질, 반복적인 발작을 포함 하는 만성 질환으로 정의 되는의 이상에 적용. 프로토콜을 점화 하는이 화학 물질 동물에서 반복적인 발작을 발생 합니다. 이 방법으로 취약점 PTZ 중재 발작 또는 간 질 발작의 악화의 정도를 추정 되었다. 이러한 장점을 항 간 질 약물과 간 질 관련 유전자 검사에 대 한이 메서드를 사용 하 여 끌고있다. 또한,이 방법은 간 질 환자의 뇌에서 관찰 하는 조직학 변화 화학 점화 동물의 두뇌에도 표시 하기 때문에 간 질 발작 후 신경 손상 조사에 사용 되었습니다. 따라서,이 프로토콜은 편리 하 게 간 질 동물 모델을 생산 하는 데 유용.
Introduction
간 질은 재발 성 발작을 특징으로하 고 사람들의 약 1%는 만성 신경 장애. Epileptogenesis 및 발작 간 질 환자에서 생성의 기본 메커니즘 임상 연구에서 완전히 분명히 될 수 없습니다. 따라서, 적절 한 동물 모델이 간 질1의 연구에 대 한 필요 합니다.
간 질의 생리학을 조사 하 고 항 간 질 약2,3식별 하 간 질의 동물 모델의 다양 한 사용 되었습니다. 이러한 모델 중 약리 발작 유도 간4의 병 리의 조사에 대 한 동물 모델을 생성 하는 데 사용 하는 일반적인 방법입니다. 이 메서드는 저렴 하 고 간단. 전극-중재 점화는 일반적으로 사용 되는 방법 이기도 하지만이 절차의 비용은 높다, 하며 방법은 반복적인 발작5유도 수술 및 전기 기술.
타이밍 및 발작의 수 쉽게 제어 됩니다 때문에 약물 유도 유리 이기도 합니다. 유전 마우스 모델 자발적인 발작 하는 간 질 연구에도 사용 됩니다. 그러나, 발작이 유전자 모델에서 발생 하는 시기와 빈도 예측 하는 것은 불가능 한6수 있습니다. 모니터링 시스템은 유전자 변형된 쥐6간 동작을 관찰 합니다.
Kainic 산, pilocarpine 및 pentylenetetrazole (PTZ) 발작 유발 약7로 널리 사용 됩니다. Kainic 산 글루타민 산 염 수용 체에 대 한 길 항 제 이며 pilocarpine 활성화 해 수용 체. PTZ는 감마 aminobutyric 산 (GABA)-수용 체 길 항 제8. PTZ 신경 활동 증가에 지도 억제 시 냅 스의 기능을 억제 합니다. 이 규정은 동물9에 일반화 된 발작을 발생합니다. Kainic 산 및 pilocarpine의 단일 주사 급성 발작, 특히 상태 epilepticus (SE)10,11 일으킬 수 및 만성 자연과 재발 성 발작12 촉진 kainic 산 또는 pilocarpine-중재 SE , 13. electroencephalographic (뇌 파) 녹음 및 동작 분석 자발적인 재발 성 발작 후 단일 주사12,13달 관찰 하는 표시. PTZ의 경련 복용량의 단일 주입은 또한 급성 발작을 유도합니다. 그러나, PTZ의 단일 주사 후 만성 자발적인 발작은 홍보 어렵다. PTZ의 만성 관리는 반복적인 발작14를 유도 해야 합니다. 어느 방법에 반복적인 발작의 세대는 더 비슷한 인간의 간 질의 급성 발작의 세대 보다 병 리를 유발 수 있습니다. PTZ, 경우 각 주입 끝 발작, 그리고 발작 심각도 stepwise 방식 각 주입으로 더 심각한 됩니다. 마지막으로, 단일 낮은 복용량 PTZ 주사 심한 토 닉 clonic 발작을 유도합니다. 이 단계에서는 각 주사 심한 발작 끝. 또한, 발작 대기 시간 및 기간도 주사의 과정을 통해 변경합니다. 대기 시간 토 닉 발작을 자주15점화의 후반 단계에서 짧은 됩니다. 또한, 발작 악화 장기간된 발작 기간16동반 된다. 발작 증상을 조절 하는 분자 메커니즘을 조사 하 고, 대기 시간 및 기간 유용 항 간 질 약17,,1819심사 합니다.
발작의 PTZ, 단일 조직 행정에 의해 일반적으로 유도 된다 그리고 회복은 매우 빠르고, 30 분4,5이내. 따라서, 발작의 수는 더 PTZ 점화 모델에서 제어. 그러나, 뇌 파 모니터링 표시 하고있다 일반화 된 스파이크 PTZ 중재 발작20후 12 h까지 볼 수 있습니다. 따라서, 동물 선호 점화 메커니즘의 더 정확한 분석을 위해 또는 토 닉 myoclonic 나포21 후 24 h에 대 한 관찰 아래 있어야 합니다.
PTZ 주입 전후 ethosuximide, valproate, 페, vigabatrin, 및 retigabine3, 같은 항 간 질 약물의 관리 완화 발작 심각도3,22의 악화 23. 마찬가지로, 녹아웃 쥐 부족 유전자 매트릭스 metalloproteinase-924, 같은 발작 격화에 FGF 2225 와 neuritin26, 참여 여러 PTZ 주사 후 감소 발작 심각도 전시에 표시 되었습니다. 또한, 관찰 histopathological 변경 하 후 간 질 발작이이 방법으로 가능 하다. 측 두 엽 간 질 환자에 있는 전형적인 조직학 변화 뇌, 신경 세포, astrogliosis30, 비정상적인과 립 신경 마이그레이션29,27,28돋 아 이끼 낀 섬유 등 해 마31,32, 그리고 hippocampal sclerosis33에 죽음. 유사한 변화는 간 질환 모델 동물에서 관찰 된다. 사용할 수 있는 방법 중에서 PTZ 중재 화학 점화 간 질의 동물 모델을 생산 하는 좋은, 재현할 수 및 저렴 한 방법입니다. Pilocarpine 중재 SE 모델에서 발작 제어 어려운 이며 많은 생쥐 죽 또는 남동34를 개발 하지. 반면, 사망률과 발작 심각도 PTZ 모델에 더 제어할 수 있습니다. 또한, PTZ는 kainic 산, 보다 저렴 하 고 마우스 뇌 수술에서 약국에 대 한 필요 하지 않습니다.
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Protocol
모든 실험 절차는 동물 관리 및 사용 위원회의는 도쿄 메트로 폴 리 탄 의료 과학에 의해 승인 되었다. 생 후 8-16 주 된 생쥐는 것이 좋습니다. 어떤 타고 난된 긴장 실험에 대 한 허용 됩니다. C57BL/6 마우스는 반면 BALB/c와 스위스 알 비 노 마우스는 더 민감한 PTZ PTZ, 더 강한. C57BL/6이이 연구에 사용 되었다. PTZ 취약점 또한 마우스의 연령에 따라 달라 집니다. 젊은 쥐에 비해, 더 오래 된 마우스는 더 PTZ35내 화물. 이 방법을 사용 하는 동물의 수 다를 수 있습니다, 하지만 적어도 6 10 동물은 각 조건에 대 한 필요.
1입니다. PTZ의 준비
- 2 mg/mL PTZ 살 균 0.9% (w/v) NaCl 디졸브. PTZ 사용 당일 준비.
2입니다. PTZ의 주입
- 오전 9 시와 오후 12 시 (정오) 사이 모든 실험을 수행 합니다.
- 동물의 몸 무게를 측정 합니다.
- 습관 들 임에 대 한 관찰 실에서 동물을 놓습니다.
- 습관 들 임 기간 동안 (3 분), 동물 및 이전 결정된 주입 량의 체중에 따라 주입에 대 한 PTZ 솔루션의 볼륨을 계산 합니다.
참고: 예를 들어 35 mg/kg PTZ 사용 PTZ의 0.875 mg은 됩니다 마우스 무게 25 g (35 mg/kg x 0.025 k g = 0.875 mg). 따라서 437.5 μ 2 mg/mL PTZ 솔루션의 주입 한다 (0.875 mg/2 mg/mL = 0.4375 mL). PTZ의 주입 복용량 마우스 유전자 변형에 따라 다릅니다. 야생-타입 C57BL/6 마우스, PTZ/kg 몸 무게 30-35 mg의 복용량 첫 재판에 대 한는 것이 좋습니다. PTZ 감도는 마우스 사용 스트레인36,37에 따라 달라 집니다. 사출 복용량 실험의 목적에 따라 다릅니다. - 동물의 복 부의 왼쪽 또는 오른쪽 사분면으로 27 게이지 주사 바늘에 연결 된 1 mL 주사기 intraperitoneally PTZ를 주입할 수 있습니다. 중간에 주입 하지 마십시오.
- 동일한 위치에서 반복된 주사를 하지 마십시오.
- PTZ 관리 (그림 1A), 후 30 분에 대 한 동물 행동을 관찰 하 고 분류 아래와 같이 비정상적인 동작을 점수. 특히 이르면 발작 심각도 점수 3 이상, 가능 하면 24 시간, 또는 적어도 추가 6-10 h 후 주입에 대 한 관찰 아래 동물 유지.
- 어떤 가벼운 발작 또는 30 분 관찰 기간을 넘어 동물에서 행동 변화 note. 이 장시간 관찰 기간 만성 부당한 발작 간 질에서의 세대에 PTZ의 subconvulsive 복용량의 특히 중요 하 고 완벽 한 효과 해결 수 있습니다.
- 또한, 측정 발작 기간 변경으로 각 관찰의 발작 기간 발작 심각도에 관계. 또한, 대기 시간 PTZ 주입 후 첫 번째 발작을 수집 하는 또 다른 중요 한 측정 이다. 발작 빈도, 기간, 및 대기 시간을 모니터링 하는 것이 어떤 후 발작 분자 연구에 대 한 중요 합니다.
- 주사 PTZ 매일 (그림 1A). 주사의 수는 실험의 목표에 따라 달라 집니다. 대표적인 예는 다음과 같습니다.
- 일단 동물 경험 5 (토 닉 clonic 발작)의 점수와 함께 발작을 완전히 탈된 동물 생성 하려면 추가 세 행정부 내에서 사출 완료. 이 경우에 발작 점수 3 연속 행정에 대 한 증가 하지 않는 경우 주입 복용량을 증가. 각 동물 다른 번호와 PTZ 주사의 복용량을 받을 수 있습니다.
- PTZ, 항 간 질 약물의 평가 유전자 변형된 생쥐의 표현 형의 연구를 평가 하기 위해 모든 조건에 수 및 PTZ 주입의 복용량을 수정. 모든 동물에 게 PTZ 주사;의 같은 번호 8 ~ 12 주사의 총 것이 좋습니다. 동물 죽으면, 발작 점수 6으로 표시 한다.
- 높은 발작을 유지 하는 데 필요한 주입 량 결정 (4 또는 5) 간 질 발작 발생 하는 histopathological 변화 연구 10 이상의 주사에 대 한 점수. 이 경우에, 총 주입 수 30 25에서 다양 해야 합니다. 발작 점수에 도달 하면 5 주입 복용량을 감소. 발작 점수 3 이하로 감소, 주입 복용량을 늘리십시오.
3. 발작 점수
- 동물 행동을 관찰 하 고 점수를 기록 합니다.
- 분류 하 고 다음과 같이38,39 (그림 1B) 간 질 행동 점수:
0: 정상 동작, 아니 이상.
1: immobilization, 배꼽에 누워.
2: 머리를 끄 덕, 얼굴, forelimb, 또는 hindlimb myoclonus.
3: 연속 전신 myoclonus, myoclonic 속 물, 꼬리 stiffly 개최.
4: 양육, 토 닉 발작, 그것의 측면에 아래로 떨어지고.
5: 다시, 서두르고 그리고 점프 야생에 아래로 떨어지는 토 닉 clonic 발작.
6: 죽음.
- 분류 하 고 다음과 같이38,39 (그림 1B) 간 질 행동 점수:
- 라신 점수40, 실험 조건에 따라에 따라 행동 기준을 변경 합니다.
4. 발작 후 분석
- Immunohistopathological 분석
- 관류 고정
- 준비
- 0.1 M 인산 버퍼 (pH 7.4)에 4% (w/v) paraformaldehyde (PFA)을 용 해. 1 M NaOH (약 1 µ L 50 mL PFA 솔루션에 대 한 1 M NaOH의)의 한 방울의 추가 함께 약 70 ° C에 솔루션을 열.
- 준비 얼음 4 %PFA 및 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS).
- 연동 펌프, 튜브와 바늘을 설정 합니다. 잔류물을 취소 튜브를 통해 물 약 20 mL를 실행 합니다. 다음, 얼음 처럼 차가운 PBS에 튜브의 오픈 엔드를 놓습니다.
- Transcardial 관류와 고정된 뇌의 준비
- 깊이 50 %isoflurane/50% 에탄올 작은 항아리에 마우스 anesthetize.
- 그들의 앞 발과 hindlimbs의 끝을 고정 하 여 부정사 위치에 마우스를 유지.
- 복 부의 복 부 중간을 절단 하 고 횡 경 막 노출.
- 격 막 늑 골 여백 잘라. 그런 다음 갈비뼈와 신체의 측면 양쪽을 잘라. 잠금 집게로 칼 프로세스를 꼬 집 고 evert 흉 곽. 바늘으로 고정 하거나 그것을 꼬 집는 집게와 칼 프로세스의 위치를 유지 합니다. 마음을 노출 합니다.
- 좌 심 실에 바늘을 삽입 하 고가 위를 사용 하 여 오른쪽 아 트리 움에서 잘라 만들. 그것은 실내 벽을 관통할 수로 마음에 너무 멀리 바늘을 밀어를 하지 알고 있어야 합니다.
- 혈액 (약 15 ~ 20 mL/min)를 바늘을 통해 얼음 처럼 차가운 PBS의 꾸준한 흐름을 시작 합니다.
- 시체에서 피를 삭제 하는 경우 거품의 추가 없이 4 %paraformaldehyde 솔루션 (약 60 mL) 튜브를 이동 합니다. 그런 다음에 관류를 중지 합니다.
- 뒷 목과 척추를 잘라내어 머리 피부와가 위를 해 부와 두개골의 등 쪽 부분을 벗기다.
- 눈 궤도 사이 premaxillary 뼈를 잘라내어 두개골의 등 부분을 완전히 제거.
- 후부 측면에서 뇌와 jugal 뼈 사이의 격차를 만들고 뇌 아래 삼차 신경 및 광학 chiasm 잘라. 조심 스럽게 뇌를 제거 하 고 4%를 포함 하는 유리병에 PFA. 후에 12-16 h 4 ° C에서 뇌 수정.
- 준비
- 뇌 슬라이스 준비
- 20% 자당/PBS 전송 고정된 두뇌 두뇌 cryoprotection 수 있도록 솔루션에 싱크 될 때까지.
- 필요한 슬라이스 방향 및 두뇌의 필요한 부분에 따라 고정된 뇌를 잘라.
- cryomicrotome을 설정 합니다. 위치에서 블레이드를 설정 하 고 톰 단계 온도-20 ° c.에 유지
- 무대에서 미리 잘라 두뇌를 놓고 코트 20% 자당/PBS와 뇌. 자당/PBS 솔루션 것입니다 점차적으로, 두뇌 완전히 냉동된 20% 자당/PBS에 포함 된 때까지 무대에서 뇌를 덮고 고정.
- 조직을 통해 블레이드를 슬라이딩 하 여 두뇌 (30 µ m 두께)를 슬라이스. PBS에는 분할 영역을 전송 하 고 4 ° c.에서 그들을 유지합니다
- 형광 immunohistochemistry
- 0.1%에 필요한 분할 영역을 씻어 트리톤 X-100/PBS (PBST) 실 온 (RT)에서 3 시간 10 분.
- 2% 염소 혈 청 또는 5% 소 혈 청 알 부 민 (BSA) 실시간에 1-2 h와 PBST에 그들을 배양 하 여 슬라이스를 차단
- 1 ~ 7 시청률 4 ° c.에 대 한 2% 염소 혈 청 또는 5 %BSA PBST에 1 차적인 항 체의 적당 한 농도와 항 체 솔루션에서 분할 영역을 품 어
- 실시간에서 3 시간 10 분 동안 PBST에서 슬라이스를 씻어
- 1-2 h RT, 빛 보호에 대 한 PBST에 이차 항 체의 적당 한 농도로 이차 항 체 솔루션에서 분할 영역을 품 어.
- 유리 슬라이드에 슬라이스를 탑재 하 고 장착 매체와 커버 유리 커버.
- 형광 현미경 검사 법으로 슬라이스를 관찰 합니다.
- 관류 고정
- 3-챔버 테스트
- 준비
- 적어도 2 2-6 개월 129/Sv 쥐 "낯선 마우스." 수 주제 쥐로 같은 섹스의 준비 분석 하기 전에 장에 모든 쥐를 길 들. 각 훈련 세션에 대 한 감 금 소에 마우스를 놓고 15 분 동안 마우스를 두고.
- 주제 마우스 각 habituation 단계 하기 전에 70% 에탄올으로 표면을 닦아 하 여 전체 장치 및 두 감 금 소를 청소.
- 3-챔버 장치의 두 측 실에서 빈 연습장을 놓고 약 실 사이 문을 엽니다.
- 제목 마우스 길 들, 센터 챔버에 제목 마우스를 배치 하 고 마우스를 마우스 두 감 금 소, 조사는 플러스 추가 5 분 주제 동물 감 금 소의 두려운 수 있습니다을 하지 않습니다 때까지 기구를 통해 자유롭게 이동 허용 20 분 동안 감 금 소를 조사 하 고이 분석을 위해 사용해 서는 안됩니다. 이러한 동물 감 금 소를 방지 하 고 거의 감 금 소에 가까이 서.
- 동물 센터 챔버로 이동, 후 문을 닫고 5 분 센터 상공에서 자유롭게 이동 하는 마우스를 하자. 이 기간 동안에 감 금 소를 길 들을 넣어 129/Sv 쥐 중 하나.
- 사회 분석
- 주제 마우스의 습관 들 임 기간 직후이 분석을 실시 합니다.
- 129/Sv 마우스 포함 된 케이지, 불리는 "낯선 1 케이지", 측 실 중 하나에 놓고 빈 새 장, 불리는 "개체 케이지", 다른 쪽 챔버에 배치 합니다.
- 문을 열고 주제 마우스의 동작을 모니터링 합니다.
- 제목 10 분 동안 자유롭게 이동 하 고 마우스를 다음 행동 매개 변수를 기록 수 있습니다. 낯선 사람 1 케이지 고 약 실 중의 코너에 남아 있는 마우스에 표시 된 대로 제목 마우스 낯선 1 장에 마우스의 경우 동물 분석을 위해 사용할 수 없습니다 한다.
각 챔버, 낯선 1 챔버, 개체 챔버, 및 센터 챔버에는) 시간을 보냈다.
b) 시간 각 케이지, 낯선 1 장과 개체 케이지를 조사 하 고 보냈다. (마우스는 마우스 감지 하는 경우는 케이지를 조사 하거나 toughing 마우스 또는 케이지로 분류 된다)
c) (선택 사항) 각 챔버에 입구의 수
d) 총 거리 여행 (옵션) - 마우스 센터 챔버로 이동, 후 문을 닫습니다.
- 사회 참신 분석
- 사회 분석 후 즉시이 분석을 실시 합니다.
- 70% 에탄올 모두 연습장을 닦아냅니다.
- 감 금 소, "낯선 2 감 금 소"와 장소 낯선 2 케이지는 실 중 하나에 중 하나에서 다른 129/Sv 마우스를 놓습니다. 장에 다른, "낯선 1 케이지", 나 낯선 1 마우스를 배치 하 고 다른 약 실에 낯선 1 케이지를 놓습니다.
- 문을 열고 주제 마우스의 동작을 모니터링 합니다.
- 10 분 동안 자유롭게 이동 주제 마우스를 허용 하 고 사회 분석에 대 한 설명 같은 행동 매개 변수를 측정.
참고: 낯선 1과 낯선 2 마우스 무작위로 선택 되어야 한다. 낯선 사람 1 챔버 개체 챔버로 낯선 1 챔버 및 낯선 사람 2 챔버 무작위로 결정 되어야 합니다.
- 준비
- 상황별 두려움 차별
- 컨디셔닝
- 각 컨디셔닝 재판 하기 전에 70% 에탄올으로 표면을 닦아 하 여 실험적인 기구를 청소.
- 특정 조건 조절 장치에 마우스를 장소 (기구 모양, 벽 색상, 바닥 재, 냄새, 조명, 및 배경 잡음 볼륨 수 미리 결정 한다). 예를 들어 여기 사용 컨디셔닝 장치 분명 플 렉 시 유리 벽, 금속 표 층, 에탄올 냄새, 100 lux 밝기 및 65 dB 배경 백색 잡음 평방 기구가 했다.
- 2 0.1 mA 전기 충격의 난수 타이밍 발 충격에 의해 마우스 조건 s x 3 5 분에 걸쳐 시간.
- 홈 케이지를 조절 후 마우스를 반환 합니다.
- 메모리 평가
- 각 평가 하기 전에 70% 에탄올으로 표면을 닦아 하 여 실험적인 기구를 청소.
- 다음 날 다음 컨디셔닝 마우스 충격 조건으로 동일한 장치에 놓고 5 분에 걸쳐 냉동 시간을 측정 합니다.
- 나중에 같은 날 마우스 소설 장치에 놓고 평가 5 분 동안 동결 시간을 측정 합니다. 화이트 플 렉 시 유리 벽, 접시 바닥, 냄새, 30 lux 밝기 및 70 dB 백색 잡음과 삼각형 기구는 여기 사용 되었다.
- 동일한 조건과 새로운 조건 간의 동결 시간을 비교 합니다. 일반 메모리 능력을 가진 쥐 소설 조건에 보다 같은 조건에서 더 많은 고정 됩니다. 냉동은 2 이상에 대 한 동물의 정의 부동 s.
- 컨디셔닝
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Representative Results
PTZ의 반복적인 주입 발작 심각도에 증가 유도합니다. 6 C57BL/6 마우스, PTZ로 치료 했다 그리고 또 다른 6 마우스 컨트롤 그룹으로 식 염 수로 치료 했다. PTZ 복용량 35 mg/kg 이었고 10 주사 관리 되었다. 발작 점수 점차적으로 증가 PTZ 주사, 반면 발작 또는 비정상적인 동작 식 염 수 주사 (그림 2)에 의해 갖는 했다. ANOVA Bonferroni 테스트 다음 PTZ 치료 그룹과 염 분 처리 그룹 간에 상당한 차이 보였다.
반복적인 발작 탈 axonal 지점 형성 (이끼 낀 섬유 돋 아)와 해 마에 있는 립 세포의 비정상적인 마이그레이션 촉진. 마우스는 25 주사 (복용량은 24 밀리 그램/kg과 심한 발작으로 인 한 죽음을 유도 하지 않고 마우스에 심한 발작을 유지 하기 위해 35 mg/kg 사이 조정 했다)에 대 한 PTZ로 치료 했다. 마우스 머리 마지막 주입 후 3 주 고정 했다. 제어 두뇌 PTZ 주사 하기 전에 고정 했다. 뇌 조각 했다 안티-synaptoporin (x 500) 및 안티-ZnT3 (x 500) 항 체는 이끼 낀 섬유 돋 아 (그림 3A) 관찰 하 고 안티-doublecortin 항 체과 립 세포 ( 의 비정상적인 마이그레이션을 관찰 하는 (x 200)와 immunostained 그림 3A). 이끼 낀 섬유과 립 세포 층에서 돋 아 PTZ 취급 조각 (그림 3A)에 관찰 되었다. 신생아과 립 세포, doublecortin immunoreactive, PTZ 취급 조각 (그림 3A) hilus에서 관찰 되었다. 과 립 세포 층과 hilus 그림 3A 와 그림 3B에서 보여 줍니다.
반복적인 발작 또한 마우스의 정상적인 동작을 손상. 12 C57BL/6 쥐 (35 mg/kg, 10 주사), PTZ로 치료 했다 그리고 다른 12 마우스 컨트롤 그룹으로 식 염 수로 치료 했다. 마지막 주사 후 2 주 쥐 3-챔버 시험 (그림 4A) 및 상황별 두려움 차별 시험 (그림 5A)에 분석 되었다. PTZ 취급 마우스 일반 사회 (그림 4B) 보여주었다. 마우스 개체에 챔버 보다 낯선 1 실에서 더 많은 시간을 보냈다 (염 분: p = 0.003, PTZ: p = 0.027) 그들은 조사 개체 케이지 보다 낯선 1 케이지를 조사 (염 분: p = 0.009, PTZ: p = 0.004). 그러나, PTZ 치료 쥐 보였다 비정상적인 사회 참신 (그림 4C) 장애인된 사회 메모리의 지표. 컨트롤 마우스 낯선 1에서 챔버 보다 낯선 2 챔버에 더 많은 시간을 보냈다 고 반면 탈된 마우스 시간에 상당한 차이 보여주지 않았다 그들이 낯선 1 케이지 조사 보다 더 실에서 보낸 낯선 2 케이지 조사 또는 새 장을 조사 소요 시간 (약 실에 있는 시간: 염 분: p = 0.006, PTZ: p 0.126 =. 시간 조사: 염 분: p = 0.002, PTZ: p = 0.426). PTZ 취급 마우스 또한 상황별 공포 테스트 (그림 5B)에 장애인된 메모리를 보여주었다. 반면 쥐 PTZ 치료 시간에 상당한 차이 보여주지 않았다 소설 조건에 보다 충격 상태에서 동결 장시간 보여준 마우스를 제어 (염 분: p < 0.001, PTZ: p 0.060 =). 짝이 없는 t-테스트 통계 분석을 위해 실행 되었다.
그림 1: 프로토콜의 간략 한 설명. (A) PTZ 중재 점화의 도식 적인 그림. (B) 각각 발작 점수에 대 한 대표적인 동물성 행동의 삽화. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 경련 동작의 평가. 평균 발작 점수 그래프에 표시 됩니다. 6 마우스 각 조건에 사용 된 고 주사의 1 개의 시리즈 실시 되었다. 각 주입 후 발작 점수 모니터링 하 고 득점 했다. 식 염 수 주사에 비해, PTZ 주사 크게 발작 심각도 증가 (p < 0.001: 반복 측정 ANOVA). 각 발작 점수 평균 ± SEM.로 표시 됩니다 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3:과 립 세포의 이끼 낀 섬유 PTZ 중재 돋 아와 비정상적인 마이그레이션. (A) 최대 예상 hilus, 세분화 된 계층 및 쥐의 hippocampal 조각의 분자 층의 immunohistochemical 이미지 (왼쪽) 열 불 전후 (오른쪽) 점화. 안티-synaptoporin (맨 위)와 안티-ZnT3 항 체 (가운데)과 립 신경 (이끼 낀 섬유)의 축 삭을 시각화 하기 위해 사용 되었다. 안티-doublecortin 항 체는 신생아과 립 신경 (아래) 시각화 하기 위해 사용 되었다. PTZ 중재 반복적인 발작 유발 (화살표)을 돋 아 이끼 낀 섬유 및 hilus (화살촉)으로 립 세포의 비정상적인 마이그레이션. 스케일 바, 50 μ m입니다. 각 이미지의 대략적인 위치에 표시 된 (B). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: PTZ 중재 비정상적인 사회적 행동. 3-챔버 테스트의 (A) 회로도 그림. (B) 평균 양의 시간 각 챔버에 소비 하 고 시간의 사회 시험에서 각 케이지 조사 평균 금액 표시 됩니다. (C) 시간의 평균 금액 각 챔버에 소비 하 고 시간의 평균 금액 조사 사회 참신 테스트에서 각 케이지 표시 됩니다 보냈다. 모두는 PTZ 및 염 분 처리 그룹 12 마우스 했다. PTZ 중재 발작 유발 비정상적인 사회적 행동 (* * * p < 0.001, n.s. = 중요 한). 모든 시간은 평균 ± SEM.로 표시 됩니다 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5: PTZ 중재 메모리 손상. ( A) 문맥상 두려움 차별 테스트의 회로도 그림. (B) 각 조건에서 어 번의 평균 백분율 표시 됩니다. 모두는 PTZ 및 염 분 처리 그룹 12 마우스 했다. 그래프로 평균 ± SEM. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
여기, 선물이 간 질의 약리 동물 모델 설립에 대 한 광범위 하 게 액세스할 수 있는 프로토콜. PTZ 중재 화학 점화 오랜 역사를가지고 하 고 간41의 histopathology 및 세포 병리학의 연구에 대 한 일반적으로 인정 된 모델 이다. 간 질의 화학 점화 모델은 Suzdak와 젠 슨, 199542이전 평가 되었습니다. 약리학 발작 유도, PTZ와 특히 심한 발작을 되살리기 위한 간단 하 고 간단한 방법입니다. 주입 량의 변화는 발작과 상관. 따라서, 여러 실험을 통해 PTZ 복용량을 변경 하 고 결과 동작을 검사 하 여 적절 한 복용량을 식별 매우 쉽습니다.
많은 연구자는 녹아웃 또는 간 질 모델 쥐에 노크를 만들고 자발적인 발작43,44하는 쥐를 생산에 성공 하려고 했습니다. 그러나, 약리학 발작 유도 여전히 간 질에 대 한 좋은 모델을 간주 됩니다. 나포 유도 유전자 수정 이외에 대 한 또 다른 일반적인 방법은 동물의 뇌에 전극을 이식 하 고 유도 하는 전기-중재 발작 포함 됩니다. 이 방법은 비용이 많이 드는, 어려운, 이며 뇌5에 정확한 장소에 전극 이식 하는 수술 기술이 필요 합니다.
경련의 화학 유도 epileptogenesis 및 저가2,4검사 항 간 질 약물의 빠른 조사 수 있습니다. 주파수와 자연 및 SE의 마약 사용에 따라 다릅니다. Kainic 산 및 pilocarpine 주로 SE 및 후속 만성 자발적 또는 재발 성 발작45,,4647를 자극 하는 데 사용 됩니다. PTZ 사용은 다른 한편으로, 홍보를 모두 SE 화학적으로 개발 하 고 높은 복용량에 주어진 때 kindled 동물 subconvulsive 복용량48,49에 주어진. 또한, 발작 유발 경련 약물의 메커니즘은 잘 알려져 있습니다. 따라서, 항 간 질 약물을 식별 하는 데 도움이 있습니다 발작을 유도 하는 데 필요한 메커니즘을 차단. 다른 한편으로, 유전 모델 간 질 발작50보여주고 메커니즘을 조사 해야 합니다. 후에는 발작 유도 메커니즘 해명는 항 간 질 약의 심사를 시작 수 있습니다.
여기에 표시 된 대표적인 결과, 동물 행동 PTZ 관리 후 30 분 동안 관찰 되었다. 그러나, 프로토콜 섹션에서 설명 했 듯이, 동물의 행동은 선호 24 h 또는 적어도 6-10 h 후 관찰 PTZ 주입, 특히 일단 발작에 도달 3 또는 더 높은 점수. 모니터링 시스템 동물 하루 종일 동물을 관찰 해야 할 수 있습니다, 있지만 장기간된 관찰이 간 질에 대 한 깊은 이해를 얻기 위해 중요 합니다. 또한, 발작 기간 및 발작 대기 시간 수집 하는 유용한 조치는. 이러한 측정 시간 및 발작 심각도 발작 기간 및 대기 시간에 변화에 관하여 때 중요 하다.
화학적 탈된 동물의 사후 발작 histopathology, 해 마에서 특히 조사 했다. 반복적인 발작 또는 SE 유도27,28, 신생아과 립 신경25,29의 비정상적인 이동, 해 마30및 피라미드 뉴런의 apoptosis에 astrogliosis 돋 아 이끼 낀 섬유 31 , 32. 이러한 조직학 변화는 뇌에서 간 질 환자에서 신경 기능을 방해. 예를 들어, 자폐증 스펙트럼 장애 (ASD)와 지적 장애 (ID) 간 질 협회 잘 인식된51,,5253입니다. 간 질 발작 유발 ASD와 ID 또는 ASD와 ID 간 질 증상을 유발 여부를 여전히 복잡 한 질문 이다. 최근 연구는 PTZ 중재 발작 유발 ASD 같은 사회 인지 장애54 ID 같은 적자 55,,5657학습. 이러한 연구 결과 간 중재 histopathology elicits 신경 장애 및 정신 장애를 나타냅니다.
조직학 변화 추진 간 질 발작 유도 후 개발에 시간이 걸릴. 이와 관련, 약리 발작 유도 이므로 유리 연구원 타이밍, 숫자 및 동물에서 발작의 심각도 제어할 수 있습니다. 화학 점화를 포함 하 여 epileptogenesis의 동물 모델 모두 간 질 유도 및 관련된 신경 생리학 장애 메커니즘의 조사 홍보를 계속할 것 이다.
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Disclosures
저자는 관심 없음 충돌 선언합니다.
Acknowledgments
이 작품 일부 JSP KAKENHI 보조금 번호 24700349, 24659093, 25293239, JP18H02536, 및 17 K 07086, 25110737 및 23110525, 아메드 보조금 번호 JP18ek0109311, 그리고 SENSHIN 의료 연구 재단 및 일본 문 부 과학성 KAKENHI 그랜트 숫자에 의해 지원 되었다 간 질 연구 재단입니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pentylenetetrazole | Sigma-Aldrich | P6500 | |
| Sodium chloride | MANAC | 7647-14-5 | |
| Mouse | CLEA Japan | C57Bl/6NJcl, postnatal 8 week, male | |
| Syringe (1mL) | Terumo | SS-01T | |
| Needle(27G x 3/4") (0.40 x 19 mm) | Terumo | NN-2719S | |
| Weighing scale | Mettler | PE2000 | This item is a discontinued product. Almost equivalent to FX-2000i with FXi-12-JA from A&D company. |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
| Sodium hydroxide | nacalai tesque | 31511-05 | |
| Peristatic pump | ATTO | SJ1211 | |
| Sucrose | nacalai tesque | 30404-45 | |
| Microtome | Yamato | REM-700 | This item is a discontinued product. Almost equivalent to REM-710 |
| Microtome blade | Feather | S35 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X-100 | |
| anti-synaptoporin antibody | Synaptic systems | 102 002 | |
| anti-ZnT3 antibody | Synaptic systems | 197 002 | |
| anti-doublecortin | Santa Cruz | sc-8066 | This item is a discontinued product. We did not test equivalent product (sc-271390). |
| Contextual fear discrimination test apparatus | O'hara | ||
| Three chamber test apparatus | Muromachi |
References
- Löscher, W., Brandt, C. Prevention or Modification of Epileptogenesis after Brain Insults: Experimental Approaches and Translational Research. Pharmacological Reviews. 62 (4), 668-700 (2010).
- Loscher, W. Animal Models of Seizures and Epilepsy: Past, Present, and Future Role for the Discovery of Antiseizure Drugs. Neurochem Res. , (2017).
- Löscher, W. Critical review of current animal models of seizures and epilepsy used in the discovery and development of new antiepileptic drugs. Seizure. 20 (5), 359-368 (2011).
- Kandratavicius, L., et al. Animal models of epilepsy: use and limitations. Neuropsychiatr Dis Treat. 10, 1693-1705 (2014).
- Pitkänen, A., Schwartzkroin, P. A., Moshé, S. L. Models of Seizures and Epilepsy. , Academic Press. xvii (2006).
- Yang, Y., Frankel, W. N. Genetic approaches to studying mouse models of human seizure disorders. Adv Exp Med Biol. 548, 1-11 (2004).
- Leite, J. P., Garcia-Cairasco, N., Cavalheiro, E. A. New insights from the use of pilocarpine and kainate models. Epilepsy Res. 50 (1-2), 93-103 (2002).
- Squires, R. F., Saederup, E., Crawley, J. N., Skolnick, P., Paul, S. M. Convulsant potencies of tetrazoles are highly correlated with actions on GABA/benzodiazepine/picrotoxin receptor complexes in brain. Life Sci. 35 (14), 1439-1444 (1984).
- Tourov, A., et al. Spike morphology in PTZ-induced generalized and cobalt-induced partial experimental epilepsy. Funct Neurol. 11 (5), 237-245 (1996).
- Furtado Mde, A., Braga, G. K., Oliveira, J. A., Del Vecchio, F., Garcia-Cairasco, N. Behavioral, morphologic, and electroencephalographic evaluation of seizures induced by intrahippocampal microinjection of pilocarpine. Epilepsia. 43, Suppl 5. 37-39 (2002).
- Hosford, D. A. Animal models of nonconvulsive status epilepticus. J Clin Neurophysiol. 16 (4), discussion 353 306-313 (1999).
- Medina-Ceja, L., Pardo-Pena, K., Ventura-Mejia, C. Evaluation of behavioral parameters and mortality in a model of temporal lobe epilepsy induced by intracerebroventricular pilocarpine administration. Neuroreport. , (2014).
- Bragin, A., Azizyan, A., Almajano, J., Wilson, C. L., Engel, J. Jr Analysis of chronic seizure onsets after intrahippocampal kainic acid injection in freely moving rats. Epilepsia. 46 (10), 1592-1598 (2005).
- Schmidt, J. Changes in seizure susceptibility in rats following chronic administration of pentylenetetrazol. Biomed Biochim Acta. 46 (4), 267-270 (1987).
- Angelatou, F., Pagonopoulou, O., Kostopoulos, G. Changes in seizure latency correlate with alterations in A1 adenosine receptor binding during daily repeated pentylentetrazol-induced convulsions in different mouse brain areas. Neuroscience Letters. 132 (2), 203-206 (1991).
- Löscher, W. Animal models of epilepsy for the development of antiepileptogenic and disease-modifying drugs. A comparison of the pharmacology of kindling and post-status epilepticus models of temporal lobe epilepsy. Epilepsy Research. 50 (1), 105-123 (2002).
- Ilhan, A., Iraz, M., Kamisli, S., Yigitoglu, R. Pentylenetetrazol-induced kindling seizure attenuated by Ginkgo biloba extract (EGb 761) in mice. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 30 (8), 1504-1510 (2006).
- Emami, S., Kebriaeezadeh, A., Ahangar, N., Khorasani, R. Imidazolylchromanone oxime ethers as potential anticonvulsant agents: Anticonvulsive evaluation in PTZ-kindling model of epilepsy and SAR study. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 21 (2), 655-659 (2011).
- Klitgaard, H. Levetiracetam: The Preclinical Profile of a New Class of Antiepileptic Drugs? Epilepsia. 42, 13-18 (2001).
- Kellinghaus, C., et al. Dissociation between in vitro and in vivo epileptogenicity in a rat model of cortical dysplasia. Epileptic Disord. 9 (1), 11-19 (2007).
- Koutroumanidou, E., et al. Increased seizure latency and decreased severity of pentylenetetrazol-induced seizures in mice after essential oil administration. Epilepsy Res Treat. 2013, 532657 (2013).
- Krall, R. L., Penry, J. K., White, B. G., Kupferberg, H. J., Swinyard, E. A. Antiepileptic drug development: II. Anticonvulsant drug screening. Epilepsia. 19 (4), 409-428 (1978).
- White, H. S. Preclinical development of antiepileptic drugs: past, present, and future directions. Epilepsia. 44, Suppl 7. 2-8 (2003).
- Mizoguchi, H., et al. Matrix metalloproteinase-9 contributes to kindled seizure development in pentylenetetrazole-treated mice by converting pro-BDNF to mature BDNF in the hippocampus. J Neurosci. 31 (36), 12963-12971 (2011).
- Lee, C. H., Umemori, H. Suppression of epileptogenesis-associated changes in response to seizures in FGF22-deficient mice. Front Cell Neurosci. 7, 43 (2013).
- Shimada, T., Yoshida, T., Yamagata, K. Neuritin Mediates Activity-Dependent Axonal Branch Formation in Part via FGF Signaling. J Neurosci. 36 (16), 4534-4548 (2016).
- Parent, J. M., et al. Dentate granule cell neurogenesis is increased by seizures and contributes to aberrant network reorganization in the adult rat hippocampus. J Neurosci. 17 (10), 3727-3738 (1997).
- Sutula, T., He, X. X., Cavazos, J., Scott, G. Synaptic reorganization in the hippocampus induced by abnormal functional activity. Science. 239 (4844), 1147-1150 (1988).
- Parent, J. M., Elliott, R. C., Pleasure, S. J., Barbaro, N. M., Lowenstein, D. H. Aberrant seizure-induced neurogenesis in experimental temporal lobe epilepsy. Ann Neurol. 59 (1), 81-91 (2006).
- Sofroniew, M. V. Molecular dissection of reactive astrogliosis and glial scar formation. Trends Neurosci. 32 (12), 638-647 (2009).
- Arzimanoglou, A., et al. Epilepsy and neuroprotection: an illustrated review. Epileptic Disord. 4 (3), 173-182 (2002).
- Represa, A., Niquet, J., Pollard, H., Ben-Ari, Y. Cell death, gliosis, and synaptic remodeling in the hippocampus of epileptic rats. Journal of Neurobiology. 26 (3), 413-425 (1995).
- Blumcke, I. Neuropathology of focal epilepsies: a critical review. Epilepsy Behav. 15 (1), 34-39 (2009).
- Buckmaster, P. S., Haney, M. M. Factors affecting outcomes of pilocarpine treatment in a mouse model of temporal lobe epilepsy. Epilepsy Res. 102 (3), 153-159 (2012).
- Nokubo, M., et al. Age-dependent increase in the threshold for pentylenetetrazole induced maximal seizure in mice. Life Sci. 38 (22), 1999-2007 (1986).
- Ferraro, T. N., et al. Mapping Loci for Pentylenetetrazol-Induced Seizure Susceptibility in Mice. The Journal of Neuroscience. 19 (16), 6733-6739 (1999).
- Kosobud, A. E., Cross, S. J., Crabbe, J. C. Neural sensitivity to pentylenetetrazol convulsions in inbred and selectively bred mice. Brain Res. 592 (1-2), 122-128 (1992).
- Shimada, T., Takemiya, T., Sugiura, H., Yamagata, K. Role of Inflammatory Mediators in the Pathogenesis of Epilepsy. Mediators of Inflammation. 2014, 1-8 (2014).
- Itoh, K., et al. Magnetic resonance and biochemical studies during pentylenetetrazole-kindling development: the relationship between nitric oxide, neuronal nitric oxide synthase and seizures. Neuroscience. 129 (3), 757-766 (2004).
- Racine, R. J. Modification of seizure activity by electrical stimulation. II. Motor seizure. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 32 (3), 281-294 (1972).
- Bialer, M., White, H. S. Key factors in the discovery and development of new antiepileptic drugs. Nat Rev Drug Discov. 9 (1), 68-82 (2010).
- Suzdak, P. D., Jansen, J. A. A review of the preclinical pharmacology of tiagabine: a potent and selective anticonvulsant GABA uptake inhibitor. Epilepsia. 36 (6), 612-626 (1995).
- Seyfried, T. N., Glaser, G. H. A review of mouse mutants as genetic models of epilepsy. Epilepsia. 26 (2), 143-150 (1985).
- Upton, N., Stratton, S. Recent developments from genetic mouse models of seizures. Current Opinion in Pharmacology. 3 (1), 19-26 (2003).
- Rao, M. S., Hattiangady, B., Reddy, D. S., Shetty, A. K. Hippocampal neurodegeneration, spontaneous seizures, and mossy fiber sprouting in the F344 rat model of temporal lobe epilepsy. J Neurosci Res. 83 (6), 1088-1105 (2006).
- Hellier, J. L., Patrylo, P. R., Buckmaster, P. S., Dudek, F. E. Recurrent spontaneous motor seizures after repeated low-dose systemic treatment with kainate: assessment of a rat model of temporal lobe epilepsy. Epilepsy Res. 31 (1), 73-84 (1998).
- Turski, L., et al. Seizures produced by pilocarpine: neuropathological sequelae and activity of glutamate decarboxylase in the rat forebrain. Brain Res. 398 (1), 37-48 (1986).
- Itoh, K., Watanabe, M. Paradoxical facilitation of pentylenetetrazole-induced convulsion susceptibility in mice lacking neuronal nitric oxide synthase. Neuroscience. 159 (2), 735-743 (2009).
- Deng, Y., Wang, M., Wang, W., Ma, C., He, N. Comparison and Effects of Acute Lamotrigine Treatment on Extracellular Excitatory Amino Acids in the Hippocampus of PTZ-Kindled Epileptic and PTZ-Induced Status Epilepticus Rats. Neurochemical Research. 38 (3), 504-511 (2013).
- Kupferberg, H. Animal models used in the screening of antiepileptic drugs. Epilepsia. 42, Suppl 4. 7-12 (2001).
- Berg, A. T., Plioplys, S. Epilepsy and autism: is there a special relationship? Epilepsy Behav. 23 (3), 193-198 (2012).
- Robinson, S. J. Childhood epilepsy and autism spectrum disorders: psychiatric problems, phenotypic expression, and anticonvulsants. Neuropsychol Rev. 22 (3), 271-279 (2012).
- Tuchman, R. Autism and Cognition Within Epilepsy: Social Matters. Epilepsy Curr. 15 (4), 202-205 (2015).
- Takechi, K., Suemaru, K., Kiyoi, T., Tanaka, A., Araki, H. The alpha4beta2 nicotinic acetylcholine receptor modulates autism-like behavioral and motor abnormalities in pentylenetetrazol-kindled mice. Eur J Pharmacol. 775, 57-66 (2016).
- Abdel-Zaher, A. O., Farghaly, H. S. M., Farrag, M. M. Y., Abdel-Rahman, M. S., Abdel-Wahab, B. A. A potential mechanism for the ameliorative effect of thymoquinone on pentylenetetrazole-induced kindling and cognitive impairments in mice. Biomed Pharmacother. 88, 553-561 (2017).
- Jia, F., et al. Effects of histamine H(3) antagonists and donepezil on learning and mnemonic deficits induced by pentylenetetrazol kindling in weanling mice. Neuropharmacology. 50 (3), 404-411 (2006).
- Pahuja, M., Mehla, J., Reeta, K. H., Tripathi, M., Gupta, Y. K. Effect of Anacyclus pyrethrum on pentylenetetrazole-induced kindling, spatial memory, oxidative stress and rho-kinase II expression in mice. Neurochem Res. 38 (3), 547-556 (2013).
