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Neuroscience

将γ-氨基丁酸 (GABA) 电泳到癫痫焦点中进行, 防止小鼠癫痫发作

Published: May 16, 2019 doi: 10.3791/59268
* These authors contributed equally

Summary

癫痫研究的挑战是在经典治疗不足的情况下, 为患者开发新的治疗方法。使用一个新的协议--在植入药物输送系统的帮助下--我们能够通过将 GABA 的电泳传递到癫痫的焦点来控制麻醉小鼠的癫痫发作。

Abstract

癫痫是一组影响全球数百万人的神经疾病。虽然在70% 的病例中, 药物治疗是有帮助的, 但严重的副作用会影响患者的生活质量。此外, 很高比例的癫痫患者是耐药;在他们的情况下, 神经外科或神经刺激是必要的。因此, 癫痫研究的主要目标是发现新的疗法, 这些疗法要么能够治疗没有副作用的癫痫, 要么能预防耐药患者的反复发作。神经工程提供了新的方法, 通过使用新的策略和技术, 找到更好的解决方案, 以治愈癫痫患者的风险。

为了演示一种新的癫痫急性小鼠模型实验方案, 采用了直接原位电泳给药系统。即植入一种包含微流体离子泵 (μFIP) 的神经探针, 用于按需药物输送和局部神经活动的同步记录, 并证明该探头能够控制 4-氨基吡啶诱导 (4ap 诱导的) 癫痫发作样事件 (SLE) 活动。通过精确控制 GABA 分娩, 在癫痫发作焦点中达到抗癫痫作用, 但不会引起过量抑制引起的反弹爆发, 从而将γ-氨基丁酸 (GABA) 浓度保持在生理范围内。该方法允许病理活动的检测和干预, 以阻止癫痫发作直接提供抑制神经递质的癫痫病灶与精确的时空控制。

由于实验方法的发展, 可在高度局部的方式诱导 Sle, 允许通过在癫痫发作开始时精确调整 GABA 的传递来控制癫痫发作。

Introduction

癫痫是第四大最常见的神经疾病: 约1% 的人口患有癫痫, 约三分之一的受影响人群有反复发作。在大多数情况下, 癫痫发作可以通过药物控制。然而, 药物治疗需要为每个患者单独设置, 在那里适当的剂量可能需要数年时间才能找到1,2。此外, 大多数药物有严重的副作用, 降低生活质量3,4,5,6,7。最后, 在30% 的病例中, 患者对药物有抗药性, 在单一癫痫发电机位点不变的情况下, 只有切除神经外科才能减轻癫痫发作的发生 8.因此, 现代癫痫研究的一项重大举措是发现新的策略, 可以防止高危患者的反复发作, 同时减少强效药物治疗和侵入性手术的必要性。

癫痫发作发生时, 有一个不平衡的兴奋和抑制电路, 无论是在整个大脑 (全身性癫痫) 或在大脑的局部部分 (焦点癫痫), 使神经元放电在一个不正常的方式9,10,11. 抗癫痫药物在预防癫痫发作方面可以有两种不同的作用: 减少兴奋或增强抑制12。具体来说, 它们可以通过影响细胞膜13中的离子通道来改变神经元细胞的电活动,也可以通过影响抑制神经递质 gaba 或兴奋性来作用于神经元之间的化学传递。谷氨酸突触 14,15。对于一些药物, 作用方式是未知的 18。另外, 药物治疗对患者有持续的影响, 无法适应癫痫发作的流行动态。理想情况下, 具有特定作用机制的药物会对潜在的癫痫过程起作用。最佳治疗方法不会接触大脑的有趣, 但在癫痫发作开始发展时, 会立即采取行动。与此形成鲜明对比的是, 在所有癫痫病例中, 药物治疗现在都意味着系统的治疗, 影响到整个大脑和患者整个身体。

癫痫发作可能出现在最初的侮辱后很多年, 如脑外伤。最初的侮辱和第一次自发发作之间的时期的特点是相当大的分子和细胞重组, 包括神经元死亡与神经元网络连接的消失和轴突随着新连接的出现 19,20,21。一旦癫痫发作成为复发, 其频率和严重程度往往会增加, 涉及更多的大脑区域。区分癫痫发作部位 (癫痫发生区) 和传播网络是很重要的, 因为癫痫发作的起源和繁殖的规则可能不同。对癫痫的人体组织和实验模型进行的研究提供了关于电路重组及其产生癫痫发作 的能力的重要数据。23. 然而, 很难确定这些重组是适应性反应, 还是与癫痫发生或癫痫发生和繁殖有因果关系 12.

因此, 将癫痫焦点定位, 在局部应用抗癫痫药物, 是当代癫痫研究的主要挑战之一。一些使用癫痫动物模型的实验和一些临床研究旨在发现癫痫发作事件的开始, 并确定大脑中的潜在机制 24, 25,26,27.为此, 我们开发了一个新的实验方案, 使用4ap 诱导的急性小鼠制剂中的模型 28293031 , 可以精确插入三个设备进入海马体的给定区域 , 在那里 , 体内的网络活动以高度局部化的方式纵。玻璃微移液器局部注射4AP 有助于在海马区的局部点诱导癫痫性 Sle, 而借助新型的基于聚合物的μFIP 探针, 通过记录神经元, 同时实现对癫痫发作活动的控制设备的记录站点的电气活动。海马局部场活动也被监测与多通道硅探针在皮层和海马同时分层特定的方式。

最近发明的μFIP 探针通过使用外加电场将储存在微流体通道中的带电药物通过离子交换膜 (IEM) 并向周围组织推送 (图 1)。IEM 只选择性地传输一种离子 (阳离子或阴离子), 因此, 努力限制处于 "关闭" 状态的被动扩散和从周围组织向设备中传输相反电荷的物种。电场是根据需要在微流体通道内部的源电极和设备外部的目标电极 (在这种情况下, 是动物模型上的头螺钉) 之间施加小电压 (& lt;1 V) 而产生的。药物输送速率与施加的电压和源电极与目标电极之间的测量电流成正比。药物输送的精确可调谐性是μFIP 的主要优点之一。与基于流体或压力的药物输送系统相比, 另一个关键优势是, 在μFIP 中, 药物输送出口的压力增加可以忽略不计, 因为药物是在没有载体解决方案的情况下通过 IEM 输送的。

当μFIP "关闭" 时, GABA 有少量的被动泄漏, 但这被发现不会影响 Slet。ΜFIP 是按照我们先前报告的传统微细加工方法定制的。

由于预防反复发作的一种方法是在第一次癫痫发作一开始甚至之前封锁网络放电, 因此将抑制神经递质 GABA 传递到癫痫焦点的方法有很大的意义重点性癫痫患者癫痫发作控制的治疗潜力。由于 GABA 是内源性底物, 它在生理浓度中保持固有神经元特性不变。在当地应用低水平的 GABA 只会影响细胞对抑制的自然反应, 只会对生理抑制产生类似的影响, 与深部大脑刺激 (DBS) 相反, 深部大脑刺激通过刺激所有细胞而具有不具体的作用在其环境中的神经元网络, 造成混合反应, 涉及兴奋和抑制。总之, 该方法为扣押控制提供了比星展银行更具体的方法。

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Protocol

所有实验程序都是根据系统系统科学研究所的道德准则进行的, 并得到当地道德委员会和兽医办公室的批准。

请注意:实验结果了17只成年雄性 Of1小鼠。老鼠被带到了一个12小时的光/黑暗的循环中, 食物和水都有。

1. 麻醉

  1. 在腹腔内注射氯胺酮和木糖的混合物 (分别为 100 mg/kg 体重和 10 mg kg 体重) 麻醉动物。
  2. 通过观察呼吸速率和搅拌, 并通过检查老鼠对疼痛的反应, 检查麻醉的水平。
    注:
    当老鼠的呼吸变得有规律, 没有搅拌可以观察到, 和动物没有反应尾巴捏, 麻醉是足够深, 继续。
    1. 将动物放在可电编程的加热垫上。用基于石油果冻的产品覆盖直肠温度探头 (见材料表), 并将其轻轻放入鼠标直肠 (1-2 厘米深) 以监测其体温。在手术和实验记录过程中保持36.5 至37.5°c 的体温。
    2. 通过检查老鼠的反应、胡须运动和呼吸频率来监测麻醉水平。考虑到至少每30分钟记录一次的麻醉水平, 肌肉注射小剂量的氯胺-xylazine 鸡尾酒 (20–50Μl, 与以前相同的浓度)。

2. 手术/颅骨切开术

  1. 将鼠标的头部固定在立体定向框架中。使用 30 G 针, 在计划的切口位置皮下注射局部止痛罗比卡因 (5μl, 7.5 mg/mL, 见材料表)。让5分钟后生效。
  2. 用手术刀在头骨上方的皮肤上做一个直切的中线。用细钳轻轻地将皮肤向两侧拉去, 用斗牛犬的锯齿夹紧, 让头骨暴露出来做进一步的工作。
  3. 用手术刀或任何类似的工具清洁筋膜的头骨。在浅表出血的情况下, 用棉签或小块纸巾取出血液。
  4. 用焊丝 (PETO:PSS) 包覆地面螺杆 (尺寸: poly(3,4、直径: 0.047 英寸、长度: 半英寸, 见材料) 将其与放大器头级连接。
  5. 在所需的孔位弄湿头骨, 并在小脑上方的头骨上使用一个精细的圆形钻头 (直径为0.4 毫米) 高速钻一个洞, 直到可以看到硬脑膜。将地面螺钉放入孔中, 然后用精密螺丝刀将其拧入, 直到其到达小脑顶部.
    请注意:头螺钉浸渍 PEDOT: PSS 溶液, 含有 1% 3-乙二氧基异丙基 (GOPS) 重量, 然后在140°c 下烘烤 90分钟. PEDO:PSS 是一种共轭聚合物, 具有已知的体积电容, 已知与生物相容性。GOPS 是一种与 PETO:PSS 混合的交联剂, 可提高水介质的稳定性 (图 2)。
  6. 借助立体定向框架, 测量所需大脑区域的立体定向坐标。例如, 感兴趣的区域是海马体, 后视层 (AP)-1.8 毫米和中侧 (ML) 1.8 毫米, 基于小鼠32的大脑地图集。
    请注意:这些是右半球的坐标 (图 2)。
  7. 使用可靠的牙钻 (见材料表), 在目标区域上方薄点直径约1至2毫米的颅骨区域, 以快速设置, 直到保持薄、抛光、透明的骨膜。
  8. 然后, 如果骨膜的厚度足够薄 (& lt;200 微米), 用薄钳子做一个小孔, 轻轻地取出骨的薄层 33.使用定制的钩尖针删除硬脑膜。最大限度地减少开颅手术和双体切除术的大小, 以防止埃迪马斯的发展, 并最大限度地减少大脑的心脏和呼吸脉动。
    请注意:开颅手术必须充满盐水液液, 以防止干燥, 然后在实验过程中定期补充 (图 2)。

3. 多通道硅探头的插入

  1. 在轻微的 AP 角度 (20°) 中使用立体定向臂, 使硅探头为其他两个植入物的定位留出足够的空间, 并使电极、离子泵和微移液器的记录和注射位置尽可能接近。
    请注意:电极、注射器和离子泵上覆盖着一滴 DiI 染色溶液 (1、1 '-二十八烷基-3, 3, 3 ', 3 '-四甲基硫代卡宾碱高氯酸盐 [DiI]), 用于植入痕迹的事后可视化 (在二甲基亚硫酸盐中为 0.5 mg/ml DiI)。
  2. 将硅探头放在连接到磁性支架上的立体定向臂上, 并将其放在立体定向框架旁边。设置 AP 角度 (20°), 然后将探头连接到顶部和地面螺钉。
  3. 在微精密立体定向臂或电动微机械手的帮助下, 慢慢地将硅探头降低到海马体, 以避免横向移动 (图 2图 3)。
    1. 启动录制软件和记录-与头部阶段, 连接的放大器, 和计算机-电神经元信号, 同时移动多通道硅探头从皮层顶部, 直到达到目标的 dorsoventral (DV) 位置 (-1, 800 微米从皮质表面)。在计算机屏幕上渗透过程中记录和监视局部场电位信号 (LFP)。
      请注意:控制探头的下降, 使其在录制过程中缓慢而连续地移动, 以便对穿透和到达目标区域进行更好的视觉控制。
    2. 使用记录的 LFP 中海马形成的金字塔层中的纹波活动作为目标区域的标记。
      请注意:在多通道硅 (Si) 探头的一个或两个相邻通道上可以看到波纹活动, 记录站点之间的距离为 100μm (图 4)。
    3. 借助多通道 Si 探头, 通过多通道放大器的软件 (见材料表) 同时记录来自皮层和海马层的 lfp 信号 (图 4)。

4. 插入μFIP

  1. 将管 (见材料表) 连接到μfip 的入口, 并将探头填充 0.05 m gaba 解决方案。取下管子, 用石蜡膜包装关闭进气口。将电气引线连接到源测量单元。
  2. 在立体定向臂的帮助下, 以中间侧 (MP) 角度 (20°) 插入μFIP。Si 探头在整个过程中保持插入。
    注: μfip 是非常灵活的, 可以受益于一个小的和干净的画笔的支持, 以保持它直, 直到它到达大脑表面。在这一步之后, μFIP 可以通过轴向运动轻轻降低。
  3. 用轴向运动慢慢降低μFIP, 在轨迹过程中不会让它弯曲, 直到到达背侧中心 (DV) 坐标 (从皮质表面-1, 200 微米)。
    请注意:考虑到出口与μFIP 尖端的300μm 距离, 请尝试将两个器件 (μFIP 和硅探头) 尽可能靠近对方。
    小心: 在插入过程中避免设备及其连接器中出现任何机械问题 (图 2B图 3 b)。

5. 癫痫诱导装置的制备

  1. 更换注射器的金属针 (10Μl) (参见材料表)。取出针夹着金属部件, 放置并固定小移液器 (外径 [OD]: 1.2 mm, 内径 [ID]: 0.75 mm, 尖端直径: 20–50μm, 小腿变细±0.5 厘米), 然后更换夹针元件。
  2. 将注射器和连接的硼硅酸盐微管置于20°侧向 (LM) 角, 用于注射 4AP (人工脑脊液中的 50 mM (ACSF])。
    注意事项:请勿使用注射器的金属针头或尖端大于50微米的微型移液器。
  3. 借助自动微喷射泵, 绘制 500 NL–1μL 的 50 Mm 4AP。

6. 插入连接到注射器上的玻璃移液器, 用于4AP 注射

  1. 将连接到注射器上的玻璃微移液器降低到目标 DV 位置 (-1, 500μm), 然后注入4AP 溶液的 250 nL (图 2图 3)。开始使用录制软件进行录制。观看屏幕, 等待第一个中间尖峰出现。
  2. 随着第一个中间尖峰的出现, 立即启动ΜFIP 的 gaba 传递。通过在源和目标之间应用 1 V 100 s, 然后关闭 1秒, 在30个周期内提供 GABA。在录音软件的帮助下, 至少记录2小时。
    请注意:交付的 GABA 的总质量约为 1 nmol (图 5)。
  3. 在实验结束时, 轻轻取出插入的探头和地面螺钉, 并从立体定向设备中取出动物。动物使用过量的药物 (i.p.100mg/kg 戊巴比妥) 进行安乐死。死亡是通过停止呼吸和循环证实的。

7. 植入物的放置评估

  1. 在对动物进行安乐死后, 首先用50毫升的盐水, 然后用150毫升的冷固性溶液, 在 0.1 m 磷酸盐缓冲液 (PB) 34 中含有4% 的甲醛 (PFA).
    注意事项:PFA 是危险的, 必须小心处理。
  2. 将动物斩首, 然后将皮肤和肌肉从头骨的顶部和两侧取出。从大孔开始, 在头骨向耳朵进行侧向切口和矢状中线切口, 非常注意不要损害大脑。用修剪骨的方法轻轻取下头骨。在大脑矩阵的帮助下, 取出大脑, 然后从感兴趣的区域 (从 Bregma 点,-1 至-3 毫米 AP) 切下一个组织块 (见材料表)。
  3. 将组织块粘在振动体的样品座上, 放入支架中, 并在 PB 浴中将振动块设置为40μm 厚度, 使其具有40μm 的冠状切片。
  4. 用 0.1 m PB 进行广泛清洗。遵循胶质纤维酸性蛋白 (GFAP) 染色31的组织学程序.
  5. 将部分安装在幻灯片上, 并用含有 2-(4-氨基苯甲酰)-1H-dole-6-羧胺 (DAPI) 的安装介质覆盖 (见材料表)。

8. 共聚焦显微镜

  1. 将幻灯片与染色的日冕切片置于共聚焦显微镜的20x 目标下。选择目标区域。
  2. 为染料选择最佳激发和发射 (exce) 滤池, 如下所示: DAPI = 358461 nm, Di = 551/569 nm, 荧光素 (见材料表) = 490/525 nm。
    请注意:由于染色各节的不同, 因此需要为每个截面确定适当的最小和最大激发和检测范围, 其中密度最小和密度最高的区域都显示出发射。
  3. 选择密度最小的区域, 并将激光强度和检测设置为较高的值, 然后在密度最大的区域验证这些值是否会导致检测到的发射过饱和。如果是这样, 请降低值并以密度最小的区域重新检查它们。迭代这些步骤, 直到在低染色水平和在高染色区域的适当而不是过度饱和的水平上达到尽可能高的检测。对所有染料重复此过程。
  4. 使用每个磁贴 512 x 512 像素的显微镜的磁贴扫描功能, 以获得探头插入位置的大概述, 并具有足够的分辨率进行事后处理。

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Representative Results

在麻醉小鼠中使用这里给出的4AP 癫痫模型, 可以在癫痫病灶中实现癫痫发作的控制。植入物的精确定位 (图 2) 有助于记录海马局部场电位 (Lfp,图 4), 诱导小海马发作, 并在癫痫发作时提供 gaba。每次实验后, 通过后组织学验证了植入物的定位 (图 3)。

在只存在于海马体中的情况下, 癫痫活动完全得到控制。图 5显示了一个有代表性的例子, 说明当新鲜细胞可以通过结合μfip 的新型神经元探针传递 gaba 来阻止方面的运行。当4AP 被注射到更大的区域或皮质顶部时, 癫痫发作变得普遍, 因此分娩的 GABA 无法改变癫痫发作的程度 (图 6)。钠离子的传递对4ap 诱导的活性没有明显的影响 (图 7)。

Figure 1
图 1: μFIP 探头概述.图总图视图和μFIP 探头的实际尺寸。(a) 显示主要特征的μFIP 探头植入端的示意图。(b) 带有针状植入端指向的μFIP 探头的照片。红色块用于流体连接。刻度条 = 1 厘米 (c) 没有 iem 的μFIP 探针尖端的显微镜图像。刻度杆 = 100μm。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 2
图 2: 小鼠大脑中植入物的颅骨-十二指肠切除术和定位.(A) 小鼠大脑中植入物的手术、开颅和靶点的示意图。(B) 使用立体定向坐标和角度植入这三个装置。μFIP = 20°中侧 (ML),-1200 微米 DV (绿色)。多通道硅探头 = 20°ap,-1, 800μm DV (蓝色)。带注射器的微型移液器 = 20° lm,-1, 500μm DV (红色)。开颅手术的中心是1.8 毫米 ML,-1.8 毫米 AP 为右半球。此数字已从 Proctor 等31人 (版权分发的知识共享归因非商业许可证 4.0 (cc BY-NC)。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 3
图 3: 植入位置的组织学评估.面板 (a) 显示有关小鼠大脑 (绿色) 海马形成定位的示意图3d 图形。面板 (bcd) 显示了植入设备的痕迹----μfip、带注射器的微型移液器和多通道硅探头 (dii, 红色, 箭头),分别为 31。面板 (bacada) 显示高放大倍率图像;面板 (bbcbdb) 显示相对页面的帕西诺斯和富兰克林老鼠大脑地图集, 而 (bc, cc, dc) 显示右侧整个日冕部分的低放大倍率图像半球。刻度栏 = 500μm. 请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 4
图 4:来自皮层和海马体的多通道记录.LFP 记录与多通道硅探针与100μm 距离记录站点之间, 从皮层 (白色) 和海马形成 (紫色, CA1 = Cornu 氨区域 1; 蓝色, DG = 齿状回。请注意 CA1 层金字塔的涟漪活动。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 5
图 5: gaba 对4ap 引起的癫痫发作的控制.海马体的代表性电生理记录。(A) 在4ap 注射后大约30分钟开始使用光纤处理的情况下记录所需的μfip 治疗, 其次是癫痫持续状态。(B) 记录在第一个 sle 之后立即开始进行μFIP 处理的情况。记录显示, 治疗开始后没有进一步的病理事件。(C) 记录在4ap 注射前开始进行μFIP 治疗的情况, 但无病理事件。红色箭头表示注入4AP。实心绿色箭头表示μFIP 处理的开始, 打开的绿色箭头表示μFIP 处理的结束。在绿色箭头之后的100个时间间隔的尖峰是μFIP 处理31的伪影。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 6
图 6: gaba 对4ap 引起的癫痫发作的控制失败.在4AP 被注射注射器的金属针的情况下, 海马体的代表性电生理记录, 因此癫痫发作影响了更大的大脑区域。请注意, GABA 分娩并不影响癫痫发作强度。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 7
图 7: 车辆实验.在 GABA 的位置上提供等量钠离子 (Na+) 的控制实验对4ap 诱导的活性没有明显的影响, 这表明调节电生理的不是离子泵的应用电流活动, 而是交付的分子。请点击这里查看此图的较大版本.

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Discussion

通过在急性癫痫小鼠模型中开发新的实验方案, 可以借助植入癫痫病灶的μFIP 成功地控制 Slei。由于其能够在时间和空间上精确地提供 GABA, 在癫痫发作开始时控制了4ap 诱导的 Slis。如果在癫痫发作开始的地方实现了神经网络放电的控制, 那么癫痫的治疗在理论上是可能的。所提出的协议证明了这一点, 如果注射抑制神经递质 GABA 的定位足够精确, 及时达到癫痫的焦点。然而, 在癫痫发作影响大脑较大区域的情况下, 不可能通过精确定位的 GABA 分娩来控制癫痫发作。ΜFIP 探头的影响面积估计为距离出口约550μm。事实证明, 只有将4AP 注入定位到该区域31,sle 才能受到影响。

因此, 当癫痫发作是局部的, 但它是不可能控制或停止癫痫发作时, 癫痫发作成为多病灶或全身是有用的。此外, 该方法已在麻醉啮齿类动物中得到证实;在自由移动的动物中, 长期的应用仍然是必要的, 以调查该协议的效率。

虽然癫痫有几种形式, 是由不同的潜在机制引起的, 但事实证明, 大约60% 的患者只有一个癫痫焦点35。因此, 局部管理内源性抑制性神经递质的优势为进一步的实验动物研究提供了有用的工具, 并为治疗重点性癫痫提出了新的策略。所描述的方法证明了μFIP 治疗在急性小鼠研究中的效用, 为进一步的技术发展提供了途径, 以确保其长期应用。我们认为, 精确定位的电泳药物输送装置不仅可以进一步适应癫痫, 还可以治疗其他神经退行性疾病。

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Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgments

C. m. p. 感谢国际教育研究所管理的 Whitaker 国际学者赠款。A. k. 是由玛丽居里 IEF (625372 号) 赞助的。A. w. 确认欧洲研究理事会 (ERC) 根据欧洲联盟的 "地平线 2020" 研究和创新方案 (716867 号赠款协议) 提供的资金。A. w. 还承认艾克斯-马赛大学的卓越倡议----a * MIDEX, 法语 "阿韦尼尔邀请" 方案。提交人感谢 Ilke Uguz 博士、Sahika Inal 博士、Vincenzo Curto 博士、Mary Donahue 博士、Marc Ferroo 博士和 Zsófia Maglóczky 参加了富有成果的讨论。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4AP Sigma 275875
Alexa Fluor 488 Abcam ab15007
Amplifier Neuralynx, Montana, USA Digital Lynx 4SX
Amplifier Ampliplex KJE-1001
Atlas Stereotaxique  Allen Atlas 978-0470054086
Borosilica glass pipette Sutter BF120-69-15
Brain Matrix WPI  RBMA-200C
Bone trimmer FST 16109-14
Confocal microscope Zeiss LSM 510
Connector INSTECH SC20/15
Coton tige Monoprix EMD 6107OD
Cover slip Menzel-Glass 15747592
DiI Stain  Thermo Fisher D282
DMSO Sigma 11412-11
Drill FOREDOM K1070
Forceps F.S.T. 11412-11
GABA Sigma A2129
GFAP Monoclonal Antibody Thermofisher 53-9892-80
GOPS Sigma 440167-100M
Hamilton seringe  Hamilton  80330
Headscrew Component Supply TX00-2FH
Heating pad  Harvard apparatus 341446
Injection Pump WPI  UMP3-3
Keithley Tektoronix 216A
Ketamine Renaudin 5787419
Magnetic holder Supertech Instruments MH-1
Mice Charles River 612
Motoric manipulator Scientifica, UK IVM
Na2HPO4 Sigma 255793
NaH2PO4 Sigma 7558807
NeuroTrace DiI  Thermofisher N22880
Paper towel KIMBERLY CLARK 7552000
PB Sigma P4417
PEDOT:PSS CLEVIOS 81076212
PFA Acros Organic 30525-89-4
Rectal temperature probe Harvard apparatus 521591
Ropivacaine  KABI 1260216
Saline Sigma 7982
Scalpel F.S.T AUST R195806
Seringue  BD Medical 324826
Serrefine clamp F.S.T 18050-28 4 is recommended
Silicon probe NeuroNexus, Michigan, USA A2x16-10mm-50-500-177 or A1x16-5mm-150-703
Stereotoxic frame Stoelting 51733U
Superfrost Slide ThermoScientific J38000AMNZ
Tubing INSTECH LS20
Vaseline  Laboratoire Gilbert 3518646126611
Vectashield DAPI Vector Laboratories, California, USA H-1200-10
Vibratome, Leica VT1200S Leica Microsystems 1491200S001
Xylazine  Bayer 4007221032311
Silicon probe Neuromicrosystems Ltd A1x32_dbl_5.0_50_0_176_50

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kwan, P., Palmini, A. Association between switching antiepileptic drug products and healthcare utilization: A systematic review. Epilepsy & Behavior. 73, 166-172 (2017).
  2. Belleudi, V., et al. Studies on drug switchability showed heterogeneity in methodological approaches: a scoping review. Journal of Clinical Epidemiology. 101, 5-16 (2018).
  3. Chen, B., et al. Psychiatric and behavioral side effects of antiepileptic drugs in adults with epilepsy. Epilepsy & Behavior. 76, 24-31 (2017).
  4. Brodie, M. J., et al. Epilepsy, Antiepileptic Drugs, and Aggression: An Evidence-Based Review. Pharmacological Reviews. 68 (3), 563-602 (2016).
  5. Hamed, S. A. The auditory and vestibular toxicities induced by antiepileptic drugs. Expert Opinion on Drug Safety. 16 (11), 1281-1294 (2017).
  6. Hamed, S. A. The effect of epilepsy and antiepileptic drugs on sexual, reproductive and gonadal health of adults with epilepsy. Expert Review of Clinical Pharmacology. 9 (6), 807-819 (2016).
  7. Roff Hilton, E. J., Hosking, S. L., Betts, T. I. M. The effect of antiepileptic drugs on visual performance. Seizure. 13 (2), 113-128 (2004).
  8. Stafstrom, C. E., Carmant, L. Seizures and epilepsy: an overview for neuroscientists. Cold Spring Harbor Perspective in Medicine. 5 (6), (2015).
  9. Arzimanoglou, A., et al. A Review of the New Antiepileptic Drugs for Focal-Onset Seizures in Pediatrics: Role of Extrapolation. Paediatric Drugs. 20 (3), 249-264 (2018).
  10. Avoli, M., et al. Specific imbalance of excitatory/inhibitory signaling establishes seizure onset pattern in temporal lobe epilepsy. Journal of Neurophysiology. 115 (6), 3229-3237 (2016).
  11. Badawy, R. A., Freestone, D. R., Lai, A., Cook, M. J. Epilepsy: Ever-changing states of cortical excitability. Neuroscience. 222, 89-99 (2012).
  12. Loscher, W., Brandt, C. Prevention or modification of epileptogenesis after brain insults: experimental approaches and translational research. Pharmacological Reviews. 62 (4), 668-700 (2010).
  13. Porter, R. J. Mechanisms of action of new antiepileptic drugs. Epilepsia. 30, Suppl 1. S29-34, discussion S64-28 (1989).
  14. Rogawski, M. A. Diverse mechanisms of antiepileptic drugs in the development pipeline. Epilepsy Research. 69 (3), 273-294 (2006).
  15. Czapinski, P., Blaszczyk, B., Czuczwar, S. J. Mechanisms of action of antiepileptic drugs. Current Topics in Medicinal Chemistry. 5 (1), 3-14 (2005).
  16. Ye, H., Kaszuba, S. Inhibitory or excitatory? Optogenetic interrogation of the functional roles of GABAergic interneurons in epileptogenesis. Journal of Biomedical Science. 24 (1), 93 (2017).
  17. Loscher, W., Klitgaard, H., Twyman, R. E., Schmidt, D. New avenues for anti-epileptic drug discovery and development. Nature Reviews Drug Discovery. 12 (10), 757-776 (2013).
  18. Manchishi, S. M. Recent Advances in Antiepileptic Herbal Medicine. Current Neuropharmacology. 16 (1), 79-83 (2018).
  19. Pitkanen, A., Sutula, T. P. Is epilepsy a progressive disorder? Prospects for new therapeutic approaches in temporal-lobe epilepsy. Lancet Neurology. 1 (3), 173-181 (2002).
  20. Cohen, I., Navarro, V., Clemenceau, S., Baulac, M., Miles, R. On the origin of interictal activity in human temporal lobe epilepsy in vitro. Science. 298 (5597), 1418-1421 (2002).
  21. Huberfeld, G., et al. Glutamatergic pre-ictal discharges emerge at the transition to seizure in human epilepsy. Nature Neuroscience. 14 (5), 627-634 (2011).
  22. Bui, A., Kim, H. K., Maroso, M., Soltesz, I. Microcircuits in Epilepsy: Heterogeneity and Hub Cells in Network Synchronization. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 5 (11), (2015).
  23. Prince, D. A., Gu, F., Parada, I. Antiepileptogenic repair of excitatory and inhibitory synaptic connectivity after neocortical trauma. Progress in Brain Research. 226, 209-227 (2016).
  24. Nilsen, K. E., Cock, H. R. Focal treatment for refractory epilepsy: hope for the future. Brain Research: Brain Research Reviews. 44 (2-3), 141-153 (2004).
  25. Martinkovic, L., Hecimovic, H., Sulc, V., Marecek, R., Marusic, P. Modern techniques of epileptic focus localization. International Review of Neurobiology. 114, 245-278 (2014).
  26. Nagaraj, V., et al. Future of seizure prediction and intervention: closing the loop. Journal of Clinical Neurophysiology. 32 (3), 194-206 (2015).
  27. Osman, G. M., Araujo, D. F., Maciel, C. B. Ictal Interictal Continuum Patterns. Current Treatment Options in Neurology. 20 (5), 15 (2018).
  28. Slezia, A., et al. Uridine release during aminopyridine-induced epilepsy. Neurobiology of Disease. 16 (3), 490-499 (2004).
  29. Baranyi, A., Feher, O. Convulsive effects of 3-aminopyridine on cortical neurones. Electroencephalography Clinical Neurophysiology. 47 (6), 745-751 (1979).
  30. Szente, M., Baranyi, A. Mechanism of aminopyridine-induced ictal seizure activity in the cat neocortex. Brain Research. 413 (2), 368-373 (1987).
  31. Proctor, C. M., et al. Electrophoretic drug delivery for seizure control. Science Advances. 4 (8), eaau1291 (2018).
  32. Paxinos, G., Franklin, K. B. J. Paxinos and Franklin’s the Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates Fourth Edition. , Academic Press. (2012).
  33. Pinault, D. A new stabilizing craniotomy-duratomy technique for single-cell anatomo-electrophysiological exploration of living intact brain networks. Journal of Neuroscience Methods. 141 (2), 231-242 (2005).
  34. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. Journal of Visual Experiments. (65), e3564 (2012).
  35. Picot, M. C., Baldy-Moulinier, M., Daures, J. P., Dujols, P., Crespel, A. The prevalence of epilepsy and pharmacoresistant epilepsy in adults: a population-based study in a Western European country. Epilepsia. 49 (7), 1230-1238 (2008).
  36. Pati, S., Alexopoulos, A. V. Pharmacoresistant epilepsy: from pathogenesis to current and emerging therapies. Cleve Clinical Journal of Medicine. 77 (7), 457-467 (2010).

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Slezia, A., Proctor, C. M., Kaszas,More

Slezia, A., Proctor, C. M., Kaszas, A., Malliaras, G. G., Williamson, A. Electrophoretic Delivery of γ-aminobutyric Acid (GABA) into Epileptic Focus Prevents Seizures in Mice. J. Vis. Exp. (147), e59268, doi:10.3791/59268 (2019).

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