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. erkjenner finansiering fra et Whitaker International Scholar-stipend administrert av Institute for International Education. A.K. ble sponset av Marie Curie IEF (nr. 625372). A.W. erkjenner finansiering fra European Research Council (ERC) under EUs Horizon 2020 forsknings-og innovasjonsprogram (gi avtale nr. 716867). A.W. erkjenner i tillegg Excellence Initiative av Aix-Marseille University-A * MIDEX, et fransk "Investissements d'Avenir" program. Forfatterne erkjenner Dr. Ilke Uguz, Dr. Sahika Inal, Dr. Vincenzo Curto, Dr. Mary Donahue, Dr. Marc Ferro, og Zsófia Maglóczky for sin deltakelse i fruktbare diskusjoner.

Alle eksperimentelle prosedyrer ble utført i henhold til de etiske retningslinjene for Institut de Neurosciences des systèmes og godkjent av lokale etiske komiteer og veterinær kontorer.
Merk: Sytten voksne mannlige OF1 mus ble brukt for eksperimenter. Mus ble entrained til en 12 h lys/mørk syklus med mat og vann tilgjengelig annonse lib.
1. anestesi
<ol><li>Injiser intraperitonealt en blanding av ketamin og xylazine (henholdsvis 100 ...

<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 å utvikle en ny eksperimentell protokoll i en akutt mus modell av epilepsi, SLEs kunne med hell styres ved hjelp av en μFIP implantert i epileptiske fokus. Takket være sin evne til å levere GABA med Temporal og romlig presisjon, 4AP-indusert SLEs ble kontrollert ved utbruddet av beslag. Behandling av epilepsi er teoretisk mulig hvis kontroll av nettverk utslipp oppnås på stedet av beslaget start. Den presenterte protokollen beviste dette mulig hvis lokalisering av injisert hemmende signalstoffet, GABA, er presi...

Epilepsi er den fjerde vanligste nevrologiske lidelsen: om lag 1% av befolkningen lider av epilepsi, og om lag en tredel av de berørte har tilbakevendende beslag. I de fleste tilfeller, anfall kan kontrollert med medication. Narkotikabehandling må imidlertid stilles inn for hver enkelt pasient, der riktig dosering kan ta år å finne1,2. I tillegg har de fleste av medisinen alvorlige bivirkninger som reduserer kvaliteten på livet3,4,5,6,7. Til slutt, i 30% av tilfellene pasientene er resistente mot medisiner, og i tilfelle av en konstant enkelt beslag generator geometrisk, bare resective nevrokirurgi kan dempe forekomsten av beslag8. Derfor er et stort initiativ i moderne epilepsi forskning å oppdage nye strategier som kan hindre tilbakevendende beslag hos pasienter i fare, samtidig redusere nødvendigheten av sterke narkotika terapier og invasive resective operasjoner.
Epileptiske anfall oppstår når det er en ubalanse i eksitatoriske og hemmende kretser enten gjennom hjernen (generalisert epilepsi) eller i en lokalisert del av hjernen (fokal epilepsi), slik at neurons utflod i en unormal måte9 , 10 andre , 11. antiepileptika narkotika kan opptre på to forskjellige måter i beslag forebygging: enten synkende eksitasjon eller styrke hemming12. Spesielt kan de enten endre den elektriske aktiviteten i neuronal celler ved å påvirke ion-kanaler i cellemembranen13 eller handle på kjemisk overføring mellom neurons ved å påvirke hemmende signal for GABA eller eksitatoriske glutamat i synapser14,15. For noen medisiner, handlings modus er ukjent18. Også narkotika behandlinger har en kontinuerlig effekt på pasienter og kan ikke tilpasse seg utbredelsen dynamikken i beslag. Ideelt sett ville medikamenter med konkrete virkningsmekanismer virke på underliggende epileptiske prosesser. En optimal behandling ville ikke berøre hjernen interictally men ville handle umiddelbart når et anfall begynner å utvikle. I motsetning til det, i alle tilfeller av epilepsi, betyr medisinering nå en systematisk behandling, påvirker hele hjernen og hele kroppen av pasienten9.
Epileptiske anfall kan forekomme mange år etter den første fornærmelse, slik som hjerne traumer. Perioden mellom den innledende fornærmelse og forekomsten av de første spontane beslagene er preget av betydelige molekylære og cellulære omorganiseringer, inkludert neuronal død med forsvinningen av neuronal nettverkstilkoblinger og axonal spirende/neosynaptogenesis med utseendet på nye tilkoblinger19,20,21. Når beslagene blir tilbakevendende, deres hyppighet og alvorlighetsgrad har en tendens til å øke, som involverer flere hjerneregioner. Det er viktig å skille områder av anfall utbruddet (epileptogenic regioner) fra forplantning nettverk, som reglene for beslag Genesis og forplantning kan variere. Forskning utført på menneskelig vev og eksperimentelle modeller av epilepsi har gitt viktige data om omorganisering av kretser og deres evne til å generere beslag20,21,22, 23. det er imidlertid vanskelig å avgjøre om disse omorganiseringer er Adaptive responser eller om de er causally relatert til epileptogenesis eller beslag Genesis og forplantning12.
Derfor, lokalisere av epileptiske fokus og anvende antiepileptika narkotika lokalt er en av de viktigste utfordringene i moderne epilepsi forskning. Flere eksperimenter med dyremodeller av epilepsi og noen kliniske studier som mål å finne utbruddet av anfall hendelser og definere de underliggende mekanismene i hjernen24,25,26,27. For dette formålet, utviklet vi en ny eksperimentell protokoll ved hjelp av 4AP-indusert epilepsi modell28,29,30,31 i en akutt mus forberedelse, som tillater nøyaktig innsetting av tre enheter inn i gitt område av hippocampus, hvor nettverksaktivitet in vivo er manipulert på en svært lokalisert måte. Lokalisert 4AP injeksjon av et glass micropipette bidrar til å indusere epileptiske SLEs i et lokalisert sted i hippocampus, mens med hjelp av romanen polymer-baserte μFIP sonde kontrollen av beslaget aktiviteten oppnås samtidig ved å registrere neuronal elektrisk aktivitet med enhetens opptaks nettsteder. Hippocampus lokale felt aktivitet overvåkes også med en flerkanals silisium sonde i et lag-spesifikk måte i cortex og i hippocampus samtidig.
Den nylig oppfunnet μFIP sonder arbeid ved hjelp av en anvendt elektrisk felt for å skyve ladet legemidler som er lagret i en mikrovæskebasert kanal over en ion utveksling membran (IEM) og ut til omkringliggende vev (figur 1). IEM transporterer selektivt bare én type ion (anion) og dermed arbeider for å begrense både passiv diffusjon i "off"-tilstand og transport av oppositely arter fra det omliggende vevet inn i enheten. Det elektriske feltet er opprettet på forespørsel ved å bruke en liten spenning (< 1 V) mellom kilde elektroden som er intern til mikrovæskebasert kanalen og en mål elektrode som er ekstern til enheten (i dette tilfellet, hodet skruen på dyret modell). Frekvensen av legemiddellevering er proporsjonal med den brukte spenningen og den målte strømmen mellom kilde-og mål elektrodene. Den presise justeringsevne av legemiddellevering er en av de viktigste fordelene med μFIP. En annen kritisk fordel, sammenlignet med fluidic eller trykk-baserte medikament leveringssystemer, er at i μFIP er det bare en ubetydelig TRYKKØKNING på stoffet levering utløp som narkotika leveres over IEM uten deres transportør løsning.
Det er en liten mengde passive lekker av GABA når μFIP er "off", men dette ble funnet ikke å effekten SLEs. De μFIP er skreddersydd etter konvensjonelle microfabrication metoder som vi rapporterte tidligere31.
Siden en måte å forebygge tilbakevendende beslag er blokaden av nettverket utslipp helt i begynnelsen eller før den første anfall hendelsen, presenterte metoden for å levere hemmende signalstoffet GABA i epileptiske fokus har stor terapeutisk potensial for anfall kontroll hos pasienter med fokal epilepsi. Siden GABA er en endogene substrat, etterlater det indre neuronal egenskaper uendret i fysiologiske konsentrasjoner. Den lokale anvendelsen av lave nivåer av GABA vil bare påvirke celler naturlig mottakelig for hemming, og vil bare føre til liknende effekter til fysiologisk hemming, i motsetning til dyp hjerne stimulering (DBS), som har løs handlinger ved å stimulere alle celler av neuronal nettverk i sitt miljø, forårsaker en blandet respons som involverer både eksitasjon og hemming. Som konklusjon, den foreslåtte metoden gir en mer spesifikk tilnærming til anfall kontroll enn 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 nevrologiske lidelser som rammer millioner av mennesker over hele verden. Selv om behandling med medisiner er nyttig i 70% av tilfellene, alvorlige bivirkninger påvirker livskvaliteten til pasientene. Dessuten, en høy andel av epileptiske pasienter er resistente; i deres tilfelle, nevrokirurgi eller neurostimulation er nødvendig. Derfor er det viktigste målet med epilepsi forskning å oppdage nye terapier som enten er i stand til å kurere epilepsi uten bivirkninger eller forebygge tilbakevendende beslag i narkotika-resistente pasienter. Neuroengineering gir nye tilnærminger ved å bruke romanen strategier og teknologier for å finne bedre løsninger for å kurere epileptiske pasienter i fare.
Som en demonstrasjon av en roman eksperimentell protokoll i en akutt mus modell av epilepsi, en direkte in situ Elektroforetiske narkotika levering systemet brukes. Nemlig, en neural sonde som omfatter en mikrovæskebasert ion pumpe (μFIP) for on-demand narkotika levering og samtidig opptak av lokale nevrale aktivitet er implantert og demonstrert for å være i stand til å kontrollere 4-aminopyridin-indusert (4AP-indusert) beslag-lignende aktiviteten (SLE). Den γ-aminobutyric acid (GABA) konsentrasjon holdes i fysiologiske området ved nøyaktig kontroll av GABA levering for å nå en antiepileptika effekt i beslaget fokus, men ikke for å forårsake overinhibition-indusert rebound sprekker. Metoden tillater både påvisning av patologisk aktivitet og intervensjon for å stoppe beslag ved å levere hemmende nevrotransmittere direkte til epileptiske fokus med presis spatiotemporal kontroll.
Som et resultat av utviklingen til den eksperimentelle metoden, SLEs kan bli indusert i en svært lokalisert måte som gjør at anfall kontroll av nøyaktig innstilt GABA levering ved anfall utbruddet.

Ved hjelp av prosedyren som presenteres her med en 4AP epilepsi modell i anesthetized mus, kan kontroll av epileptiske anfall oppnås i epileptiske fokus. Den presise lokalisering av implantater (figur 2) bidro til posten hippocampus lokale feltet potensialer (LFPs, Figur 4), for å indusere små hippocampus beslag og å levere GABA ved anfall utbruddet. Lokalisering av implantater ble verifisert etter hvert eksperiment med post ...

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

Utfordringen med epilepsi forskning er å utvikle nye behandlinger for pasienter der klassisk terapi er utilstrekkelig. Ved hjelp av en ny protokoll-med hjelp av et implanterbare stoff leveringssystem-vi er i stand til å kontrollere beslag i anesthetized mus ved Elektroforetiske levering av GABA i epileptiske fokus.

Elektroforetiske levering av γ-aminobutyric acid (GABA) i epileptiske Focus hindrer beslag 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 ...

Vår protokoll utnytter den lokale administrasjonen av den naturlig forekommende hemmende nevrotransmitteren GABA ved hjelp av en veldig ny enhet, som kan foreslå en ny løsning i behandlingen av epileptiske anfall. Den mikroaerofile ionpumpen gjør at vi kan ha veldig nøyaktig kontroll over nøyaktig når og hvor vi leverer narkotika. Nøyaktig gjenget elektroforetisk levering kan endres for å målrette mot andre nevrologiske sykdommer.En annen fordel med denne stoffet levering teknikk er at det er en svært ubetydelig trykkøkning på stoffet levering outlet fordi det er ingen væske som faktisk blir levert. Snarere er det bare stoffet molekyler selv. Siden nær lokalisering av sondene vil utgjøre det største problemet, er det veldig tilrådelig å teste justeringsvinklene og posisjonering med dummy sonder i den stereotoksiske rammen.Begynn med å feste hodet på en bedøvet mus i en stereotoksisk ramme og bruk en 30 gauge nål for å injisere et lokalt smertestillende subkutant på det planlagte snittstedet. Etter fem minutter, bruk en skalpell for å lage et midtlinjet snitt i skallen. Og bruk fine tang for å forsiktig trekke tilbake huden.Klem huden med bulldog Serofine klemmer. Og rengjør den eksponerte skallen overflaten av fascia. Bruk en tannbor med en fin, rund 0,4 millimeter borkrone, bore et hull i skallen over lillehjernen til duraen er synlig.Plasser jordskruen i hullet og bruk en presisjonskrutrekker til å dreie skruen til den når toppen av lillehjernen. Ved hjelp av stereotoksisk ramme, måle stereotoksiske koordinater for ønsket hjerneregion og bruke drillsettet med en rask hastighet for å tynne en omtrent en til to millimeter diameter område av skallen, om målområdet, til en tynn, godt polert gjennomsiktig beinmembran forblir. Deretter bruker du en skreddersydd hekta-tip nål for å fjerne dura og legge til en dråpe saltvann i det resulterende hullet.For flerkanals innsetting av silisiumsonde plasserer du sonden på den stereotaksiske armen festet til en magnetisk holder og plasserer armen ved siden av den stereotoksiske rammen. Sett de stereoaksiske armene i en liten 20-graders fremre bakre vinkel for å gi god plass til posisjonering av de to andre implantatene. Og koble sonden til hodet scenen og bakken skruen.Bruk den mikron-presise stereotaksiske armen til å sakte senke silisiumsonden inn i hippocampus og starte opptaksprogramvaren for å registrere de elektriske nevronale signalene mens du flytter flerkanals silisiumsonde fra toppen av cortex til den målrettede dorsoventralposisjonen er nådd. Deretter registrerer du samtidig det lokale feltpotensialsignalet fra lagene i cortex og hippocampus under penetrasjonen på dataskjermen og bruker ringvirkningene i det pyramidale laget av hippocampalformasjonen i det registrerte lokale feltpotensialet som en markør for målsonen. For fylling av mikrofluidisk ionpumpe, koble rørene til pumpens innløp og fyll sonden med 0,05 molar GABA-løsning.Fjern rørene, og lukk innløpet med parafinfilminnpakning og sørg for at mikrofluidisk iionpumpen er festet godt til holderen. Pass på når du monterer holderen til mikromanipulatorarmen før du kobler elektriske ledninger til kildemåleenheten. Med den stereotoksiske armen i en 20-graders middelmådig sidevinkel, senk pumpen sakte med aksiale bevegelser så nær sonden som mulig uten å la pumpen bøye seg, til pumpen når dorsoventral koordinere negative 1200 mikrometer fra den kortikale overflaten.Som forberedelse til anfallsinduksjonen, fjern metallnålenavet på en 10-mikrolitersprøyte og fest en borosilikatmikropipette på sprøytespissen. Plasser navet over mikropipettespissen og plasser sprøyten i en 20-graders sidemedial vinkel. Bruk en automatisert mikroinjeksjonspumpe til å laste 500 til 1000 nanoliter med 50 millimolar fullaminopyridin i kunstig cerebrospinalvæske inn i sprøyten og senke glassmikropipetten til dorsoventral koordinatposisjon.Injiser 250 nanoliter av løsningen i hjernen og initier opptaket i programvaren. Deretter ser du på skjermen og venter på at den første interictal piggen skal vises før du bruker en volt mellom kilden og målet i 100 sekunder på og ett sekund av for 30 sykluser for å levere GABA-løsningen. Den nøyaktige lokaliseringen av implantatene bidrar til å registrere hippocampal lokale feltpotensialer, indusere de små hippocampal anfallene, og levere GABA ved anfalls utbruddet.Videre kan lokaliseringen av implantatene verifiseres etter hvert eksperiment ved post hoc histologi. Her kan et eksempel på når anfallslignende hendelser stoppes med levering av GABA av den nye nevronale sonden, som omfatter den mikrofluidiske sonden, vises. Når fire aminopyridin ble injisert i et større område eller på toppen av cortex, ble epileptiske anfall generalisert, slik at den leverte GABA ikke var i stand til å endre omfanget av epileptiske anfall.Spesielt hadde levering av natriumioner ikke en signifikant effekt på den fire aminopyridininduserte aktiviteten. Så denne protokollen kan være nyttig for enhver stereotoksisk kirurgi som innebærer implantering av flere skjøre sonder. Ved hjelp av mikrofluidisk ionpumpe kunne andre arter i ladede molekyler innføres for å behandle ikke bare epilepsi, men andre nevrologiske sykdommer.Elektroforetisk levering i vevsinterfacing presenterer en ny tilnærming generelt for å levere arter i et mykt vev. Vær spesielt forsiktig når du bruker 4AP, siden det er et toksin og induserer 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

Utryddelse Training Under reconsolidation Vindu Hindrer 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 Levering av legemidler til gnager Central Nervous System

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

Fast Micro-iontoforese av glutamat og GABA: Et nyttig verktøy for å etterforske 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 av Pericyte-deriverte celler av den voksne Human Brain inn Utførte Nerveceller

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 Microsurgery Infusion Teknikk for målrettet Stoff Levering inn i CNS<i&gt; via</i&gt; Arteria carotis interna

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

Subpial Adeno-assosiert 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 strøm av Puff søknad 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

Kvantitativ cellebiologi mentalt tilbakestående da i Drosophila gjennom objektiv analyse av Fluorescently merket proteiner med ImageJ

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