Name: electrophoretic delivery of &#x3b3;-aminobutyric acid (gaba) into epileptic focus prevents seizures in mice
Uploaded: 2019-05-16T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electrophoretic Delivery of Î³-aminobutyric Acid GABA into Epileptic Focus Prevents Seizures in Mice at JoVE.com

C.M.P. anerkender støtte fra et Whitaker International Scholar-stipendium administreret af Institut for international uddannelse. A.K. blev sponsoreret af Marie Curie IEF (nr. 625372). A.W. anerkender finansiering fra Det Europæiske Forskningsråd (ERC) under eu's Horisont 2020-forsknings-og innovationsprogram (tilskudsaftale nr. 716867). A.W. anerkender desuden Excellence-initiativet fra Aix-Marseille Universitet-A * MIDEX, et fransk "Investissements d'Avenir"-program. Forfatterne anerkender Dr. ilke Uguz, Dr. Sahika Inal, Dr. Vincenzo Curto, Dr. Mary Donahue, Dr. Marc Ferro, og Zsófia Maglóczky for deres deltagelse i frugtbare diskussioner.

Alle eksperimentelle procedurer blev udført i henhold til de etiske retningslinjer for Institut de neurosciences des Systèmes og godkendt af de lokale etiske komitéer og veterinær kontorer.
Bemærk: 17 voksne mandlige OF1 mus blev brugt til forsøgene. Mus blev oplært til en 12 h lys/mørk cyklus med mad og vand til rådighed ad libitum.
1. anæstesi
<ol><li>Injicer intraperitonealt en blanding af ketamin og xylazin (100 mg/kg legems...

<ol>
	<li>Kwan, P., Palmini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+between+switching+antiepileptic+drug+products+and+healthcare+utilization:+A+systematic+review.">Association between switching antiepileptic drug products and healthcare utilization: A systematic review.</a> Epilepsy &amp; Behavior. 73, 166-172 (2017).</li><li>Belleudi, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+drug+switchability+showed+heterogeneity+in+methodological+approaches:+a+scoping+review.">Studies on drug switchability showed heterogeneity in methodological approaches: a scoping review.</a> Journal of Clinical Epidemiology. 101, 5-16 (2018).</li><li>Chen, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Psychiatric+and+behavioral+side+effects+of+antiepileptic+drugs+in+adults+with+epilepsy.">Psychiatric and behavioral side effects of antiepileptic drugs in adults with epilepsy.</a> Epilepsy &amp; Behavior. 76, 24-31 (2017).</li><li>Brodie, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epilepsy,+Antiepileptic+Drugs,+and+Aggression:+An+Evidence-Based+Review.">Epilepsy, Antiepileptic Drugs, and Aggression: An Evidence-Based Review.</a> Pharmacological Reviews. 68 (3), 563-602 (2016).</li><li>Hamed, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+auditory+and+vestibular+toxicities+induced+by+antiepileptic+drugs.">The auditory and vestibular toxicities induced by antiepileptic drugs.</a> Expert Opinion on Drug Safety. 16 (11), 1281-1294 (2017).</li><li>Hamed, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+epilepsy+and+antiepileptic+drugs+on+sexual,+reproductive+and+gonadal+health+of+adults+with+epilepsy.">The effect of epilepsy and antiepileptic drugs on sexual, reproductive and gonadal health of adults with epilepsy.</a> Expert Review of Clinical Pharmacology. 9 (6), 807-819 (2016).</li><li>Roff Hilton, E. J., Hosking, S. L., Betts, T. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+antiepileptic+drugs+on+visual+performance.">The effect of antiepileptic drugs on visual performance.</a> Seizure. 13 (2), 113-128 (2004).</li><li>Stafstrom, C. E., Carmant, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seizures+and+epilepsy:+an+overview+for+neuroscientists.">Seizures and epilepsy: an overview for neuroscientists.</a> Cold Spring Harbor Perspective in Medicine. 5 (6), (2015).</li><li>Arzimanoglou, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Review+of+the+New+Antiepileptic+Drugs+for+Focal-Onset+Seizures+in+Pediatrics:+Role+of+Extrapolation.">A Review of the New Antiepileptic Drugs for Focal-Onset Seizures in Pediatrics: Role of Extrapolation.</a> Paediatric Drugs. 20 (3), 249-264 (2018).</li><li>Avoli, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specific+imbalance+of+excitatory/inhibitory+signaling+establishes+seizure+onset+pattern+in+temporal+lobe+epilepsy.">Specific imbalance of excitatory/inhibitory signaling establishes seizure onset pattern in temporal lobe epilepsy.</a> Journal of Neurophysiology. 115 (6), 3229-3237 (2016).</li><li>Badawy, R. A., Freestone, D. R., Lai, A., Cook, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epilepsy:+Ever-changing+states+of+cortical+excitability.">Epilepsy: Ever-changing states of cortical excitability.</a> Neuroscience. 222, 89-99 (2012).</li><li>Loscher, W., Brandt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevention+or+modification+of+epileptogenesis+after+brain+insults:+experimental+approaches+and+translational+research.">Prevention or modification of epileptogenesis after brain insults: experimental approaches and translational research.</a> Pharmacological Reviews. 62 (4), 668-700 (2010).</li><li>Porter, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+action+of+new+antiepileptic+drugs.">Mechanisms of action of new antiepileptic drugs.</a> Epilepsia. 30, (1989).</li><li>Rogawski, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diverse+mechanisms+of+antiepileptic+drugs+in+the+development+pipeline.">Diverse mechanisms of antiepileptic drugs in the development pipeline.</a> Epilepsy Research. 69 (3), 273-294 (2006).</li><li>Czapinski, P., Blaszczyk, B., Czuczwar, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+action+of+antiepileptic+drugs.">Mechanisms of action of antiepileptic drugs.</a> Current Topics in Medicinal Chemistry. 5 (1), 3-14 (2005).</li><li>Ye, H., Kaszuba, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibitory+or+excitatory?+Optogenetic+interrogation+of+the+functional+roles+of+GABAergic+interneurons+in+epileptogenesis.">Inhibitory or excitatory? Optogenetic interrogation of the functional roles of GABAergic interneurons in epileptogenesis.</a> Journal of Biomedical Science. 24 (1), 93 (2017).</li><li>Loscher, W., Klitgaard, H., Twyman, R. E., Schmidt, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+avenues+for+anti-epileptic+drug+discovery+and+development.">New avenues for anti-epileptic drug discovery and development.</a> Nature Reviews Drug Discovery. 12 (10), 757-776 (2013).</li><li>Manchishi, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advances+in+Antiepileptic+Herbal+Medicine.">Recent Advances in Antiepileptic Herbal Medicine.</a> Current Neuropharmacology. 16 (1), 79-83 (2018).</li><li>Pitkanen, A., Sutula, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+epilepsy+a+progressive+disorder?+Prospects+for+new+therapeutic+approaches+in+temporal-lobe+epilepsy.">Is epilepsy a progressive disorder? Prospects for new therapeutic approaches in temporal-lobe epilepsy.</a> Lancet Neurology. 1 (3), 173-181 (2002).</li><li>Cohen, I., Navarro, V., Clemenceau, S., Baulac, M., Miles, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+origin+of+interictal+activity+in+human+temporal+lobe+epilepsy+in+vitro.">On the origin of interictal activity in human temporal lobe epilepsy in vitro.</a> Science. 298 (5597), 1418-1421 (2002).</li><li>Huberfeld, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glutamatergic+pre-ictal+discharges+emerge+at+the+transition+to+seizure+in+human+epilepsy.">Glutamatergic pre-ictal discharges emerge at the transition to seizure in human epilepsy.</a> Nature Neuroscience. 14 (5), 627-634 (2011).</li><li>Bui, A., Kim, H. K., Maroso, M., Soltesz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcircuits+in+Epilepsy:+Heterogeneity+and+Hub+Cells+in+Network+Synchronization.">Microcircuits in Epilepsy: Heterogeneity and Hub Cells in Network Synchronization.</a> Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 5 (11), (2015).</li><li>Prince, D. A., Gu, F., Parada, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antiepileptogenic+repair+of+excitatory+and+inhibitory+synaptic+connectivity+after+neocortical+trauma.">Antiepileptogenic repair of excitatory and inhibitory synaptic connectivity after neocortical trauma.</a> Progress in Brain Research. 226, 209-227 (2016).</li><li>Nilsen, K. E., Cock, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focal+treatment+for+refractory+epilepsy:+hope+for+the+future.">Focal treatment for refractory epilepsy: hope for the future.</a> Brain Research: Brain Research Reviews. 44 (2-3), 141-153 (2004).</li><li>Martinkovic, L., Hecimovic, H., Sulc, V., Marecek, R., Marusic, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modern+techniques+of+epileptic+focus+localization.">Modern techniques of epileptic focus localization.</a> International Review of Neurobiology. 114, 245-278 (2014).</li><li>Nagaraj, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Future+of+seizure+prediction+and+intervention:+closing+the+loop.">Future of seizure prediction and intervention: closing the loop.</a> Journal of Clinical Neurophysiology. 32 (3), 194-206 (2015).</li><li>Osman, G. M., Araujo, D. F., Maciel, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ictal+Interictal+Continuum+Patterns.">Ictal Interictal Continuum Patterns.</a> Current Treatment Options in Neurology. 20 (5), 15 (2018).</li><li>Slezia, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uridine+release+during+aminopyridine-induced+epilepsy.">Uridine release during aminopyridine-induced epilepsy.</a> Neurobiology of Disease. 16 (3), 490-499 (2004).</li><li>Baranyi, A., Feher, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convulsive+effects+of+3-aminopyridine+on+cortical+neurones.">Convulsive effects of 3-aminopyridine on cortical neurones.</a> Electroencephalography Clinical Neurophysiology. 47 (6), 745-751 (1979).</li><li>Szente, M., Baranyi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+aminopyridine-induced+ictal+seizure+activity+in+the+cat+neocortex.">Mechanism of aminopyridine-induced ictal seizure activity in the cat neocortex.</a> Brain Research. 413 (2), 368-373 (1987).</li><li>Proctor, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophoretic+drug+delivery+for+seizure+control.">Electrophoretic drug delivery for seizure control.</a> Science Advances. 4 (8), eaau1291 (2018).</li><li>Paxinos, G., Franklin, K. B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Paxinos and Franklin&#8217;s the Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates Fourth Edition. , (2012).</li><li>Pinault, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+stabilizing+craniotomy-duratomy+technique+for+single-cell+anatomo-electrophysiological+exploration+of+living+intact+brain+networks.">A new stabilizing craniotomy-duratomy technique for single-cell anatomo-electrophysiological exploration of living intact brain networks.</a> Journal of Neuroscience Methods. 141 (2), 231-242 (2005).</li><li>Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+animal+perfusion+fixation+for+rodents.">Whole animal perfusion fixation for rodents.</a> Journal of Visual Experiments. (65), e3564 (2012).</li><li>Picot, M. C., Baldy-Moulinier, M., Daures, J. P., Dujols, P., Crespel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+prevalence+of+epilepsy+and+pharmacoresistant+epilepsy+in+adults:+a+population-based+study+in+a+Western+European+country.">The prevalence of epilepsy and pharmacoresistant epilepsy in adults: a population-based study in a Western European country.</a> Epilepsia. 49 (7), 1230-1238 (2008).</li><li>Pati, S., Alexopoulos, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacoresistant+epilepsy:+from+pathogenesis+to+current+and+emerging+therapies.">Pharmacoresistant epilepsy: from pathogenesis to current and emerging therapies.</a> Cleve Clinical Journal of Medicine. 77 (7), 457-467 (2010).</li></ol>

Ved at udvikle en ny forsøgsprotokol i en akut musemodel af epilepsi, kunne SLEs med succes styres ved hjælp af en μFIP implanteret i det epileptiske fokus. Takket være sin evne til at levere GABA med tidsmæssig og rumlig præcision, 4AP-induceret SLEs blev kontrolleret ved begyndelsen af anfald. Behandling af epilepsi er teoretisk muligt, hvis kontrollen af de neurale netværk udledninger er opnået på stedet for beslaglæggelse start. Den præsenterede protokol viste sig at være muligt, hvis lokalisering af den ...

Epilepsi er den fjerde mest almindelige neurologiske lidelse: ca. 1% af befolkningen lider af epilepsi, og omkring en tredjedel af de berørte har tilbagevendende anfald. I de fleste tilfælde kan krampeanfald styres med medicin. Men, Drug behandling skal indstilles for hver patient individuelt, hvor korrekt dosering kan tage år at finde1,2. Derudover, de fleste af medicinen har alvorlige bivirkninger, der reducerer livskvaliteten3,4,5,6,7. Endelig, i 30% af tilfældene patienter er resistente over for medicin, og i tilfælde af en konstant enkelt anfald generator locus, kun reective Neurokirurgi kan dæmpe forekomsten af krampeanfald8. Derfor er et stort initiativ i moderne epilepsi forskning at opdage nye strategier, som kan forhindre tilbagevendende anfald hos patienter i risiko, og samtidig reducere behovet for stærke Drug terapier og invasive reektive operationer.
Epileptiske anfald opstår, når der er en ubalance i excitatoriske og hæmmende kredsløb enten i hele hjernen (generaliseret epilepsi) eller i en lokaliseret del af hjernen (fokal epilepsi), således at neuroner udledning i en unormal måde9 , 10 stk. , 11. antiepileptiske lægemidler kan optræde på to forskellige måder i forebyggelse af krampeanfald: enten faldende excitation eller øget hæmning12. Specifikt, de kan enten ændre den elektriske aktivitet af neuronale celler ved at påvirke Ionkanaler i cellemembranen13 eller handle på kemisk transmission mellem neuroner ved at påvirke den hæmmende neurotransmitter GABA eller excitatoriske glutamat i synapserne14,15. For nogle medikamenter, virkningsmåden er ukendt18. Også, Drug behandlinger har en kontinuerlig effekt på patienter og kan ikke tilpasse sig udbredelsen dynamik af anfald. Ideelt set ville narkotika med specifikke virkningsmekanismer handle på de underliggende epileptiske processer. En optimal behandling ville ikke røre hjernen interictally, men ville handle straks, når et anfald begynder at udvikle. I modsætning hertil, i alle tilfælde af epilepsi, medicin nu betyder en systematisk behandling, der påvirker hele hjernen og hele kroppen af patienten9.
Epileptiske anfald kan forekomme mange år efter den indledende fornærmelse, såsom hjernen traumer. Perioden mellem den indledende fornærmelse og forekomsten af de første spontane anfald er karakteriseret ved betydelige molekylære og cellulære reorganisationer, herunder neuronal død med forsvinden af neuronal netværksforbindelser og axonal sprouting/neosynaptogenesis med fremkomsten af nye forbindelser19,20,21. Når anfald bliver tilbagevendende, deres hyppighed og sværhedsgrad tendens til at stige, involverer mere hjernen regioner. Det er vigtigt at skelne mellem steder af anfald debut (epileptogene regioner) fra formering netværk, som reglerne for beslaglæggelse Genesis og formering kan afvige. Forskning udført på humane væv og eksperimentelle modeller af epilepsi har givet vigtige data vedrørende reorganisering af kredsløb og deres evne til at generere krampeanfald20,21,22, 23. det er imidlertid vanskeligt at afgøre, om disse reorganisationer er adaptiv respons, eller om de er kausalt relateret til epileptogenesis eller beslaglæggelse Genesis og formering12.
At lokalisere det epileptiske fokus og anvende antiepileptiske lægemidler lokalt er derfor en af de største udfordringer i den samtidige epilepsi forskning. Flere eksperimenter ved hjælp af animalske modeller af epilepsi og nogle kliniske undersøgelser havde til formål at finde udbrud af anfald og definere de underliggende mekanismer i hjernen24,25,26,27. Med henblik herpå har vi udviklet en ny forsøgsprotokol ved hjælp af 4ap-induceret epilepsi model28,29,30,31 i en akut mus forberedelse, som giver mulighed for præcis indsættelse af tre enheder i det givne område af hippocampus, hvor netværksaktivitet in vivo manipuleres på en meget lokaliseret måde. Lokaliseret 4AP injektion af en glas mikropipette hjælper med at inducere epileptiske SLEs i en lokaliseret plet i hippocampus, mens ved hjælp af den roman polymer-baserede μFIP sonde kontrol af beslaglæggelses aktiviteten opnås samtidig ved at optage neuronal elektrisk aktivitet med enhedens optagelsessteder. Hippocampal lokal felt aktivitet overvåges også med en multikanals silicium sonde i en lagspecifik måde i cortex og i hippocampus samtidig.
De nyligt opfandt μFIP sonder arbejde ved hjælp af en anvendt elektrisk felt til at skubbe ladede lægemidler lagret i en mikrofluidic kanal på tværs af en ionbytter membran (IEM) og ud til det omgivende væv (figur 1). IEM over transporterer selektivt kun én type ion (kation eller anion) og arbejder således på at begrænse både passiv diffusion i "slukket" tilstand og transport af modsætninger ladede arter fra det omgivende væv ind i anordningen. Det elektriske felt skabes efter behov ved at anvende en lille spænding (< 1 V) mellem kilde elektroden, som er intern i den mikrofluidiske kanal, og en målelektrode, som er udvendig for anordningen (i dette tilfælde hoved skruen på dyre modellen). Hastigheden af lægemiddel levering er proportional med den anvendte spænding og den målte strøm mellem kilde-og målelektroderne. Den præcise tunbarhed af narkotika levering er en af de primære fordele ved μFIP. En anden kritisk fordel, sammenlignet med Fluidic eller tryk-baserede narkotika Delivery systemer, er, at i μFIP er der kun en ubetydelig trykstigning på lægemidlet levering Outlet som stoffer leveres på tværs af IEM uden deres Carrier løsning.
Der er en lille mængde af passiv lækage af GABA, når μFIP er "off", men dette blev fundet ikke at gennemføre SLEs. ΜFIP er skræddersyet efter konventionelle mikrofabrikations metoder, som vi rapporterede tidligere31.
Da en måde at forhindre tilbagevendende anfald er blokaden af nettet udledninger i begyndelsen eller endda før den første beslaglæggelse begivenhed, den præsenterede metode til at levere den hæmmende neurotransmitter GABA i epileptiske fokus har stor terapeutiske potentiale for beslaglæggelse kontrol hos patienter med fokal epilepsi. Da GABA er en endogene substrat, det efterlader iboende neuronal egenskaber uændret i fysiologiske koncentrationer. Den lokale anvendelse af lave niveauer af GABA vil kun påvirke celler naturligt lydhør over for hæmning, og vil kun forårsage lignende effekter til fysiologiske hæmning, i modsætning til dyb hjerne stimulation (DBS), som har uspecifikke handlinger ved at stimulere alle celler af neuronal netværk i sit miljø, forårsager en blandet respons involverer både excitation og hæmning. Konklusionen er, at den foreslåede metode giver en mere specifik tilgang til beslaglæggelse kontrol end DBS.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >4AP</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >275875</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Alexa Fluor 488</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab15007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Amplifier</td>
			<td>Neuralynx, Montana, USA</td>
			<td >Digital Lynx 4SX</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Amplifier</td>
			<td >Ampliplex</td>
			<td >KJE-1001</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Atlas Stereotaxique&#160;</td>
			<td>Allen Atlas</td>
			<td>978-0470054086</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Borosilica glass pipette</td>
			<td >Sutter</td>
			<td >BF120-69-15</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Brain Matrix</td>
			<td >WPI&#160;</td>
			<td >RBMA-200C</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Bone trimmer</td>
			<td >FST</td>
			<td >16109-14</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Confocal microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>LSM 510</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Connector</td>
			<td>INSTECH</td>
			<td>SC20/15</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Coton tige</td>
			<td>Monoprix</td>
			<td>EMD 6107OD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cover slip</td>
			<td >Menzel-Glass</td>
			<td >15747592</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >DiI Stain&#160;</td>
			<td >Thermo Fisher</td>
			<td >D282</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >DMSO</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >11412-11</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Drill</td>
			<td>FOREDOM</td>
			<td>K1070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Forceps</td>
			<td >F.S.T.</td>
			<td >11412-11</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >GABA</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A2129</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >GFAP Monoclonal Antibody</td>
			<td>Thermofisher</td>
			<td>53-9892-80</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >GOPS</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>440167-100M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Hamilton seringe&#160;</td>
			<td>Hamilton&#160;</td>
			<td>80330</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Headscrew</td>
			<td>Component Supply</td>
			<td>TX00-2FH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Heating pad&#160;</td>
			<td>Harvard apparatus</td>
			<td>341446</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Injection Pump</td>
			<td>WPI&#160;</td>
			<td>UMP3-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Keithley</td>
			<td >Tektoronix</td>
			<td >216A</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ketamine</td>
			<td>Renaudin</td>
			<td>5787419</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Magnetic holder</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>GJ-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Mice</td>
			<td>Charles River</td>
			<td>612</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Motoric manipulator</td>
			<td>Scientifica, UK</td>
			<td >IVM</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Na2HPO4</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >255793</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >NaH2PO4</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >7558807</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >NeuroTrace DiI&#160;</td>
			<td>Thermofisher</td>
			<td>N22880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Paper towel</td>
			<td>KIMBERLY CLARK</td>
			<td>7552000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PB</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P4417</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PEDOT:PSS</td>
			<td>CLEVIOS</td>
			<td>81076212</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PFA</td>
			<td>Acros Organic</td>
			<td>30525-89-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Rectal temperature probe</td>
			<td>Harvard apparatus</td>
			<td>521591</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ropivacaine&#160;</td>
			<td>KABI</td>
			<td>1260216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Saline</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>7982</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Scalpel</td>
			<td>F.S.T</td>
			<td>AUST R195806</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Seringue&#160;</td>
			<td>BD Medical</td>
			<td>324826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Serrefine clamp</td>
			<td>F.S.T</td>
			<td>18050-28</td>
			<td>4 is recommended</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Silicon probe</td>
			<td>NeuroNexus, Michigan, USA</td>
			<td>A2x16-10mm-50-500-177 or A1x16-5mm-150-703</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Stereotoxic frame</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>51733U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Superfrost Slide</td>
			<td >ThermoScientific</td>
			<td >J38000AMNZ</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Tubing</td>
			<td >INSTECH</td>
			<td >LS20</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Vaseline&#160;</td>
			<td>Laboratoire Gilbert</td>
			<td>3518646126611</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Vectashield DAPI</td>
			<td>Vector Laboratories, California, USA</td>
			<td>H-1200-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Vibratome, Leica VT1200S</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td>1491200S001</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Xylazine&#160;</td>
			<td>Bayer</td>
			<td>4007221032311</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electrophoretic delivery of &#x3b3;-aminobutyric acid (gaba) into epileptic focus prevents seizures in mice

Epilepsi er en gruppe af neurologiske lidelser, som påvirker millioner af mennesker i hele verden. Selv om behandling med medicin er nyttigt i 70% af tilfældene, alvorlige bivirkninger påvirker patienternes livskvalitet. Desuden er en høj procentdel af epileptiske patienter resistente over for lægemidler; i deres tilfælde, Neurokirurgi eller neurostimulation er nødvendige. Derfor er det vigtigste mål for epilepsi forskning at opdage nye terapier, som enten er i stand til at helbrede epilepsi uden bivirkninger eller forebygge tilbagevendende anfald hos lægemiddelresistente patienter. Neuro teknik giver nye tilgange ved at bruge nye strategier og teknologier til at finde bedre løsninger til at helbrede epileptiske patienter i fare.
Som en demonstration af en ny forsøgsprotokol i en akut musemodel af epilepsi anvendes et direkte in situ-elektroforetisk lægemiddel udbringningssystem. Nemlig en neurale sonde, der inkorporerer en mikrofluidic ion pumpe (μFIP) for on-demand lægemiddel levering og samtidig registrering af lokal neurale aktivitet implanteres og påvises at være i stand til at kontrollere 4-aminopyridin-induceret (4AP-induceret) beslaglæggelse-lignende hændelse (SLE). Den γ-aminosmørsyre (GABA) koncentrationen holdes i det fysiologiske område ved den præcise kontrol af GABA levering at nå frem til en antiepileptisk effekt i beslaglæggelse fokus, men ikke at forårsage over hæmning-induceret rebound brister. Metoden gør det muligt både påvisning af patologisk aktivitet og intervention for at stoppe anfald ved at levere hæmmende neurotransmittere direkte til epileptisk fokus med præcis spatiotemporal kontrol.
Som et resultat af udviklingen til den eksperimentelle metode, SLEs kan induceres i en meget lokaliseret måde, der giver beslaglæggelse kontrol af den præcist indstillede GABA levering på anfald debut.

Ved hjælp af den procedure, der præsenteres her med en 4AP epilepsi model i bedøvede mus, kan kontrol af epileptiske anfald opnås i det epileptiske fokus. Den præcise lokalisering af implantater (figur 2) hjalp til at registrere hippocampus lokale felt potentialer (lfp'er, figur 4), at fremkalde små hippocampus anfald og at levere GABA på anfald debut. Lokaliseringen af implantaterne blev verificeret efter hvert forsøg me...

Watch this Scientific Journal Video about Electrophoretic Delivery of Î³-aminobutyric Acid GABA into Epileptic Focus Prevents Seizures in Mice at JoVE.com

Electrophoretic Delivery of &#947;-aminobutyric Acid GABA into Epileptic Focus Prevents Seizures in Mice

Udfordringen ved epilepsi forskning er at udvikle nye behandlinger for patienter, hvor klassisk terapi er utilstrækkelig. Ved hjælp af en ny protokol — ved hjælp af et implantabelt lægemiddel levering system — vi er i stand til at kontrollere anfald i bedøvet mus ved elektroforetisk levering af GABA i epileptiske fokus.

Elektroforetisk levering af γ-aminosmørsyre (GABA) til epileptisk fokus forhindrer krampeanfald i mus

Epilepsy is a group of neurological disorders which affects millions of people worldwide. Although treatment with medication is helpful in 70% of the ...

Vores protokol udnytter den lokale administration af den naturligt forekommende hæmmende neurotransmitter GABA ved hjælp af en meget ny enhed, som kunne foreslå en ny løsning i behandlingen af epileptiske anfald. Mikroaerofil ionpumpen giver os mulighed for at have meget præcis kontrol over præcis, hvornår og hvor vi leverer stoffer. Præcist gevind elektroforetisk levering kunne ændres til at målrette andre neurologiske sygdomme.En anden fordel ved dette stof levering teknik er, at der er en meget ubetydelig trykstigning på narkotika levering stikkontakt, fordi der er ingen væske, der rent faktisk bliver leveret. Snarere, det er bare stoffet molekyler selv. Da tæt lokalisering af sonderne vil udgøre det største problem, er det meget tilrådeligt at teste deres justering vinkler og positionering med dummy sonder i stereotaxic ramme.Begynd med at fastgøre hovedet af en bedøvet mus i en stereotaxic ramme og bruge en 30 gauge nål til at injicere en lokal smertestillende subkutanely på det planlagte indsnit site. Efter fem minutter, bruge en skalpel til at gøre en midterlinjen snit i kraniet. Og brug fine kraftæcessiver til forsigtigt at trække huden tilbage.Klem huden med bulldog Serofine klemmer. Og rengør den udsatte kranieoverflade af fascia. Ved hjælp af en dental boremaskine med en fin, rund 0,4 millimeter borebit, bore et hul i kraniet over lillehjernen, indtil dura er synlig.Læg jordskruen i hullet, og brug en præcisionsskruetrækker til at dreje skruen, indtil den når toppen af lillehjernen. Brug stereotaxic rammen, måle stereotaxic koordinater for den ønskede hjerne region og bruge boret indstillet på en hurtig hastighed til at tynde en ca en til to millimeter diameter område af kraniet, om målregionen, indtil en tynd, godt poleret gennemsigtig knoglemembranen tilbage. Brug derefter en skræddersyet hooked-tip nål til at fjerne dura og tilsæt en dråbe saltvand i det resulterende hul.Ved indføring af siliciumsonde med flere kanaler skal sonden placeres på den stereoaxiske arm, der er fastgjort til en magnetisk holder, og armen skal sættes ved siden af den stereoaksiske ramme. Indstil stereoskatelinerne i en let 20-graders forreste vinkel for at give rigelig plads til placeringen af de to andre implantater. Og tilslut sonden til hovedscenen og jordskruen.Brug den mikron-præcise stereotaxiske arm til langsomt at sænke silicium sonden ind i hippocampus og indlede optagelsen software til at registrere de elektriske neuronale signaler, mens du flytter multi-kanal silicium sonden fra toppen af cortex, indtil den målrettede dorsoventral position er nået. Derefter registrerer samtidig det lokale feltpotentiale signal fra lagene af cortex og hippocampus under indtrængningen på computerskærmen og bruge krusningsaktiviteten i hippocampal-formationens pyramideformede lag i det registrerede lokale feltpotentiale som en markør for målzonen. Til påfyldning af mikrofluidic ionpumpen skal rørene tilsluttes pumpens indløb og sonden fyldes med 0,05 molar GABA-opløsning.Fjern rørene, og luk indløbet med paraffinfilmokning, og sørg for, at mikrofluidisk ionpumpe er fastgjort sikkert til holderen. Vær forsigtig, når du monterer holderen på mikromanipulatorarmen, før der tilsluttes elektriske ledninger til kildemåleenheden. Med den stereoaksiske arm i en 20-graders medio-lateral vinkel skal pumpen sænkes langsomt med aksiale bevægelser så tæt på sonden som muligt uden at lade pumpen bøje, indtil pumpen når dorsoventralkoordinat negative 1200 mikrometer fra den kortikale overflade.Som forberedelse til krampertilgangen fjernes metalnålenavet i en 10-mikrolitersprøjte, og der fastgøres en borosilikatmikropipette på sprøjtespidsen. Anlæg navet over mikropipettespidsen, og placer sprøjten i en 20-graders lateral-mediaial vinkel. Brug en automatiseret mikroinjektionspumpe til at indlæse 500 til 1000 nanoliter på 50 millimolar fuld aminopyridin i kunstig cerebrospinalvæske i sprøjten og sænk glasmikropipetten til dorsoventralkoordinatpositionen.Injicer 250 nanoliters af opløsningen i hjernen og initier optagelsen i softwaren. Derefter, se skærmen og vente på den første interictal spike skal vises, før du anvender en volt mellem kilden og målet i 100 sekunder på og et sekund ud for 30 cykler til at levere GABA løsning. Den præcise lokalisering af implantater hjælper med at registrere hippocampal lokale felt potentialer, inducere de små hippocampal anfald, og levere GABA ved beslaglæggelse debut.Desuden kan lokaliseringen af implantaterne verificeres efter hvert eksperiment ved post hoc histologi. Her, et eksempel på, når beslaglæggelse-lignende begivenheder kunne stoppes med levering af GABA af den nye neuronal sonde, indarbejde den mikrofluidiske sonden er vist. Når fire aminopyridin blev injiceret i et større område eller på toppen af cortex, de epileptiske anfald blev generaliseret, så den leverede GABA var ikke i stand til at ændre omfanget af de epileptiske anfald.Især havde leveringen af natriumioner ikke nogen signifikant effekt på den fire aminopyridininducerede aktivitet. Så denne protokol kan være nyttig for enhver stereotaxic kirurgi, der indebærer implantering flere skrøbelige sonder. Ved hjælp af mikrofluidic ionpumpen kunne andre arter i ladede molekyler indføres til behandling af ikke kun epilepsi, men andre neurologiske sygdomme.Elektroforetisk levering i vævsfacing præsenterer en ny tilgang generelt til at levere arter til blødt væv. Vær særlig forsigtig, når du anvender 4AP, da det er et toksin og inducerer epilepsi.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electrophoretic Delivery of &#x3B3;-aminobutyric Acid (GABA) into Epileptic Focus Prevents Seizures in Mice

GABA-activated Single-channel and Tonic Currents in Rat Brain Slices

The GABAA channels are present in all neurons and are located both at synapses and outside of synapses where they generate phasic and tonic currents, ...

Efficient Gene Delivery into Multiple CNS Territories Using In Utero Electroporation

Efficient Gene Delivery into Multiple CNS Territories Using In Utero Electroporation

The ability to manipulate gene expression is the cornerstone of modern day experimental embryology, leading to the elucidation of multiple developmental ...

Extinction Training During the Reconsolidation Window Prevents Recovery of Fear

Extinction Træning Under Efterpakning Window Forhindrer Recovery of Fear

Fear is maladaptive when it persists long after circumstances have become safe. It is therefore crucial to develop an approach that persistently prevents ...

Direct Intraventricular Delivery of Drugs to the Rodent Central Nervous System

Direkte Intraventrikulær Delivery of Drugs til Rodent centrale nervesystem

Due to an inability to cross the blood brain barrier, certain drugs need to be directly delivered into the central nervous system (CNS). Our lab focuses ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

Hurtig Mikro-iontophoresis af glutamat og GABA: et nyttigt redskab til Undersøge Synaptic Integration

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Lineage-reprogramming of Pericyte-derived Cells of the Adult Human Brain into Induced Neurons

Lineage-omprogrammering af pericyt-afledte Celler af Voksen Menneskelige hjerne til Inducerede Neuroner

Direct lineage-reprogramming of non-neuronal cells into induced neurons (iNs) may provide insights into the molecular mechanisms underlying neurogenesis ...

Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery

Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery

Mus mikrokirurgi Infusion Teknik for Målrettet Stof Levering i CNS<i&gt; via</i&gt; Den interne Arteria carotis

Animal models of central nervous system (CNS) diseases and, consequently, blood-brain barrier disruption diseases, require the delivery of exogenous ...

Subpial Adeno-associated Virus 9 (AAV9) Vector Delivery in Adult Mice

Subpial Adeno-associated Virus 9 AAV9 Vector Delivery in Adult Mice

Subpiel Adeno-associeret Virus 9 (AAV9) Vector Levering i Voksne Mus

The successful development of a subpial adeno-associated virus 9 (AAV9) vector delivery technique in adult rats and pigs has been reported on previously. ...

Whole-cell Currents Induced by Puff Application of GABA in Brain Slices

Hele-celle strømninger induceret af Puff anvendelse af GABA i hjernen skiver

Pharmacological administration is commonly used when conducting whole-cell patch-clamp recording in brain slices. One of the best methods of drug ...

Quantitative Cell Biology of Neurodegeneration in Drosophila Through Unbiased Analysis of Fluorescently Tagged Proteins Using ImageJ

Quantitative Cell Biology of Neurodegeneration in Drosophila Through Unbiased Analysis of Fluorescently Tagged Proteins Using ImageJ

Kvantitative cellebiologi af Neurodegeneration i Drosophila gennem saglig analyse af Fluorescently mærket proteiner ved hjælp af ImageJ

With the rising prevalence of neurodegenerative diseases, it is increasingly important to understand the underlying pathophysiology that leads to neuronal ...