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. erkänner finansiering från en Whitaker International Scholar stipendium administreras av Institutet för internationell utbildning. Arvidsson sponsras av Marie Curie IEF (nr 625372). A.W. erkänner finansieringen från Europeiska forsknings rådet (ERC) inom ramen för Europeiska unionens program för forskning och innovation inom Horisont 2020 (bidrags avtal nr 716867). A.W. erkänner dessutom Excellence Initiative av Aix-Marseille University-A * MIDEX, ett franskt "Investissements D' Avenir"-program. Författarna erkänner Dr. Ilke Uguz, Dr Sahika Inal, Dr. Vincenzo Curto, Dr Mary Donahue, Dr Marc Ferro, och Zsófia Maglóczky för deras deltagande i fruktbara diskussioner.

Alla experimentella procedurer utfördes enligt de etiska rikt linjerna från Institut de Neurosciences des Systèmes och godkändes av de lokala etiska kommittéerna och veterinär kontoren.
Anmärkning: Sjutton vuxna manliga OF1 möss användes för experimenten. Möss var omskolade till en 12 h ljus/mörker cykel med mat och vatten tillgängliga AD libitum.
1. anestesi
<ol><li>Injicera intraperitonealt en blandning av Ketamin och xylaz...

<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>

Genom att utveckla ett nytt experimentellt protokoll i en akut mus modell av epilepsi, skulle SLEs kunna kontrol leras med hjälp av en μFIP implanterad i epileptiska fokus. Tack vare dess förmåga att leverera GABA med temporal och spatial precision, 4AP-inducerad SLEs kontrollerades vid uppkomsten av anfall. Behandling av epilepsi är teoretiskt möjligt om kontrollen av neurala nätverk urladdningar uppnås på platsen för beslag start. Det presenterade protokollet visade detta möjligt om lokaliseringen av den inj...

Epilepsi är den fjärde vanligaste neurologiska sjukdomen: cirka 1% av befolkningen lider av epilepsi, och ungefär en tredjedel av de drabbade har återkommande anfall. I de flesta fall kan kramper kontrol leras med medicinering. Emellertid, läkemedels behandling måste fastställas för varje patient individuellt, där korrekt dosering kan ta år att hitta1,2. Dessutom har de flesta av medicineringen allvarliga biverkningar som minskar livskvaliteten3,4,5,6,7. Slutligen, i 30% av fallen patienter är resistenta mot medicinering, och i händelse av en konstant enda beslag generator Locus, endast resektiv neurokirurgi kan dämpa förekomsten av anfall8. Därför, ett stort initiativ i modern epilepsi forskning är att upptäcka nya strategier som kan förhindra återkommande anfall hos patienter i risk zonen, samtidigt minska behovet av starka läkemedels behandlingar och invasiva återförandeoperationer.
Epileptiska anfall uppstår när det finns en obalans i excitatoriska och hämmande kretsar antingen i hela hjärnan (generaliserad epilepsi) eller i en lokaliserad del av hjärnan (fokal epilepsi), så att nerv celler ansvars frihet i ett onormalt sätt9 , 10 , 11. Antiepileptiska läkemedel kan agera på två olika sätt i beslag Prevention: antingen minskar excitation eller öka hämning12. Specifikt, de kan antingen ändra den elektriska aktiviteten av neuronala celler genom att påverka Jon kanaler i cell membranet13 eller agera på kemisk överföring mellan nerv celler genom att påverka den hämmande neurotransmittorn GABA eller excitatoriska glutamat i synapserna14,15. För vissa mediciner, verkningsmekanismen är okänd18. Dessutom har läkemedels behandlingar en kontinuerlig effekt på patienterna och kan inte anpassa sig till prevalensdynamiken hos anfall. Helst skulle droger med specifika verkningsmekanismer agera på de bakomliggande epileptiska processerna. En optimal behandling skulle inte röra hjärnan interictally men skulle agera omedelbart när ett anfall börjar utvecklas. I motsats till det, i alla fall av epilepsi, medicinering innebär nu en systematisk behandling, som påverkar hela hjärnan och hela kroppen av patienten9.
Epileptiska anfall kan visas många år efter den ursprungliga förolämpning såsom hjärn trauma. Perioden mellan den ursprungliga förolämpningen och förekomsten av de första spontana anfall kännetecknas av betydande molekyl ära och cellulära omorganiseringar, inklusive neuronala död med försvinnandet av neuronala nätverks anslutningar och axonal sprouting/neosynaptogenesis med uppkomsten av nya anslutningar19,20,21. När kramper blir återkommande, deras frekvens och svårighets grad tenderar att öka, involverar mer hjärn regioner. Det är viktigt att skilja platserna för kramp anfall (epileptogenic regioner) från spridningen nätverk, som reglerna för beslag uppkomst och utbredning kan variera. Forskning som utförs på mänsklig vävnad och experimentella modeller av epilepsi har lämnat viktiga uppgifter om om organisation av kretsar och deras förmåga att generera anfall20,21,22, 23. det är dock svårt att avgöra om dessa omorganiseringar är adaptiva svar eller om de är causally relaterade till epileptogenes eller beslag uppkomst och utbredning12.
Därför, lokalisera den epileptiska fokus och tillämpa antiepileptika lokalt är en av de största utmaningarna i samtida epilepsi forskning. Flera experiment med djur modeller av epilepsi och vissa kliniska studier syftade till att hitta uppkomsten av anfall händelser och definiera de bakomliggande mekanismerna i hjärnan24,25,26,27. För detta ändamål har vi utvecklat en ny experimentell protokoll med 4ap-inducerad epilepsi modell28,29,30,31 i en akut mus förberedelse, som gör det möjligt att exakt insättning av tre enheter i det givna området av hippocampus, där nätverks aktivitet in vivo manipuleras på ett mycket lokaliserat sätt. Lokaliserad 4AP injektion av en glasmikropipett hjälper till att inducera epileptiska SLEs i en lokaliserad plats i hippocampus, medan med hjälp av den nya polymerbaserade μFIP sond kontroll av beslag aktivitet uppnås samtidigt genom att registrera neuronala elektriska aktiviteten med enhetens inspelnings platser. Hippocampal lokala fält aktivitet övervakas också med en flerkanals kisel sond i ett lager-specifikt sätt i cortex och i hippocampus samtidigt.
Den nyligen uppfunna μfip sonder arbete genom att använda ett tillämpat elektriskt fält för att skjuta laddade läkemedel som lagras i en mikroflödessystem kanal över ett Jonbytarmembran (IEM) och ut till den omgivande vävnaden (figur 1). Den IEM transporterar selektivt endast en typ av Jon (Cation eller Anion) och därmed arbetar för att begränsa både passiv diffusion i "off" tillstånd och transport av oppositivt laddade arter från den omgivande vävnaden i enheten. Det elektriska fältet skapas på begäran genom att använda en liten spänning (< 1 V) mellan käll elektroden som är intern för mikrofluidic-kanalen och en mål elektrod som är extern till anordningen (i detta fall, huvud skruven på djur modellen). Andelen läkemedel leverans är proportionell mot den tillämpade spänningen och den uppmätta strömmen mellan källan och mål elektroderna. Den exakta möjligheten att leverera läkemedel är en av de främsta fördelarna med μFIP. En annan kritisk fördel, jämfört med fluidic eller tryck-baserade läkemedel leverans system, är att i μFIP finns det bara en försumbar tryck ökning vid läkemedels leverans utlopp som droger levereras över IEM utan deras bärare lösning.
Det finns en liten mängd passiv läckage av GABA när μFIP är "off", men detta konstaterades inte att verkställa SLEs. Μfip är skräddarsydda efter konventionella mikrofabrikation metoder som vi rapporterade tidigare31.
Eftersom ett sätt att förhindra återkommande anfall är blockaden av nät utsläpp i början eller till och med innan den första beslag händelse, presenterade metoden för att leverera den hämmande neurotransmittorn GABA i den epileptiska fokus har stor terapeutiska potentialen för kramp anfall hos patienter med fokal epilepsi. Eftersom GABA är ett endogent substrat, det lämnar inneboende neuronala egenskaper oförändrade i fysiologiska koncentrationer. Den lokala tillämpningen av låga nivåer av GABA kommer bara att påverka celler naturligt lyhörd för hämning, och kommer bara att orsaka liknande effekter till fysiologiska hämning, i motsats till djup hjärna stimulering (DBS), som har ospecifika åtgärder genom att stimulera alla celler av neuronala nätverk i sin omgivning, orsakar en blandad respons med både excitation och hämning. Sammanfattnings vis ger den föreslagna metoden en mer specifik metod för beslag kontroll än 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 är en grupp av neurologiska sjukdomar som drabbar miljon tals människor över hela världen. Även om behandling med medicinering är till hjälp i 70% av fallen, allvarliga biverkningar påverkar livskvaliteten för patienter. Dessutom, en hög andel av epileptiska patienter är läkemedels resistenta; i deras fall är neurokirurgi eller neurostimulering nödvändiga. Därför är det viktigaste målet för epilepsi forskning att upptäcka nya terapier som antingen kan bota epilepsi utan biverkningar eller förhindra återkommande anfall hos läkemedels resistenta patienter. Neuroengineering ger nya metoder genom att använda nya strategier och tekniker för att hitta bättre lösningar för att bota epileptiska patienter i risk zonen.
Som en demonstration av ett nytt experimentellt protokoll i en akut mus modell av epilepsi används ett direkt in situ-elektroforetiskt läkemedels leverans system. Nämligen, en neurala sond införliva en mikroflödessystem Ion pump (μfip) för on-demand läkemedel leverans och samtidig inspelning av lokala neurala aktivitet implanteras och visat sig kunna kontrol lera 4-aminopyridine-inducerad (4ap-inducerad) beslag-liknande aktivitet för händelse (SLE). Den γ-aminosmörsyra (GABA) koncentrationen hålls i det fysiologiska intervallet av den exakta kontrollen av GABA leverans att nå en antiepileptisk effekt i beslag fokus men inte orsaka överhämning-inducerad rebound skurar. Metoden tillåter både detektion av patologisk aktivitet och intervention för att stoppa anfall genom att leverera hämmande signal substanser direkt till det epileptiska fokus med exakt rumsotemporal kontroll.
Som ett resultat av utvecklingen av den experimentella metoden, SLEs kan induceras på ett mycket lokaliserat sätt som tillåter beslag kontroll av exakt trimmad GABA leverans vid beslag debut.

Med hjälp av det förfarande som presenteras här med en 4AP epilepsi modell i bedövade möss, kontroll av epileptiska anfall kan uppnås i epileptiska fokus. Den exakta lokaliseringen av implantaten (figur 2) hjälpte till att spela in Hippocampus lokala potentialer (Lfps, figur 4), att inducera små Hippocampus anfall och att leverera GABA vid kramp anfall debut. Lokaliseringen av implantaten kontrollerades efter varje experi...

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

Utmaningen med epilepsi forskning är att utveckla nya behandlingar för patienter där klassisk terapi är otillräcklig. Med hjälp av ett nytt protokoll-med hjälp av en implanterbara läkemedel leverans system-vi kan kontrol lera kramper i bedövade möss av den elektroforetiska leveransen av GABA i epileptiska fokus.

Elektroforetisk leverans av γ-aminosmörsyra (GABA) till epileptiska fokus förhindrar kramper hos möss

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

Vårt protokoll drar nytta av den lokala administrationen av den naturligt förekommande hämmande signalsubstansen GABA med hjälp av en mycket ny enhet, som skulle kunna föreslå en ny lösning vid behandling av epileptiska anfall. Den mikroaerofila jonpumpen tillåter oss att ha mycket exakt kontroll över exakt när och var vi levererar droger. Exakt gängad elektroforesisk leverans skulle kunna modifieras för att rikta in sig på andra neurologiska sjukdomar.En annan fördel med denna drog leverans teknik är att det finns en mycket försumbar tryckökning på drug delivery utlopp eftersom det finns ingen vätska som faktiskt levereras. Snarare är det bara läkemedelsmolekylerna själva. Eftersom nära lokalisering av sonderna kommer att utgöra den största frågan, det är mycket lämpligt att testa deras inriktning vinklar och positionering med dummy sonder i stereotaxic ram.Börja med att fastställa huvudet på en sövd mus i en stereotaxisk ram och använda en 30 gauge nål för att injicera en lokal smärtstillande subkutant på den planerade snittplatsen. Efter fem minuter, använd en skalpell för att göra ett mittlinje snitt i skallen. Och använd fina teds för att försiktigt dra tillbaka huden.Kläm fast huden med bulldog serofine klämmor. Och rengör fascians exponerade skallyta. Med hjälp av en tandborr med ett fint, runt 0,4 millimeter borrkrona, borra ett hål i skallen ovanför lillhjärnan tills duran är synlig.Placera markskruven i hålet och använd en precisionsskruvmejsel för att vrida skruven tills den når toppen av lillhjärnan. Med hjälp av stereotaxisk ram, mäta stereotaxiska koordinater för önskad hjärnregionen och använda borren inställd på en snabb hastighet för att tunna en cirka en till två millimeter diameter område av skallen, om målet regionen, tills en tunn, välpolerade transparent benmembran kvar. Använd sedan en skräddarsydd hooked-tip nål för att ta bort dura och lägga till en droppe saltlösning i det resulterande hålet.För insättning av flerkanals kiselsond, placera sonden på den stereotaxiska armen som är fäst vid en magnetisk hållare och placera armen bredvid den stereotaxiska ramen. Ställ stereotaxiska armar i en liten 20-graders främre-posterior vinkel för att lämna gott om utrymme för placering av de andra två implantat. Och koppla sonden till huvudstadiet och markskruven.Använd den mikronext exakta stereotaxiska armen för att långsamt sänka kiselsonden i hippocampus och initiera inspelningsprogrammet för att spela in de elektriska neuronala signalerna samtidigt som du flyttar den flerkanalssmikrosonden från cortextoppen tills den riktade dorsoventralpositionen har nåtts. Sedan, samtidigt spela in det lokala fältet potentiella signalen från skikten i cortex och hippocampus under penetrationen på datorskärmen och använda rippel aktivitet i pyramidskiktet av hippocampus formation i den inspelade lokala fältpotential som en markör för målzonen. För påfyllning av mikrofluidisk jonpump, anslut rören till pumpens inlopp och fyll sonden med 0,05 molar GABA-lösning.Ta bort rören, och stäng inloppet med paraffinfilminslagning och se till att den mikrofluidiska jonpumpen sitter fast ordentligt på hållaren. Var försiktig när du monterar hållaren på mikromanipulatorarmen innan elektriska ledningar ansluts till källmätningsenheten. Med den stereotaxiska armen i en 20-graders medelio-lateral vinkel, sänk pumpen långsamt med axiella rörelser så nära sonden som möjligt utan att låta pumpen böja, tills pumpen når den dorsoventrala koordinaten negativa 1200 mikrometer från den kortikala ytan.Som förberedelse för krampanfallsinduktionen, ta bort metallnålnavet i en 10-mikroliterspruta och fixera en borosilikatmikropipette på sprutspetsen. Placera navet över mikropipettespetsen och placera sprutan i en 20-graders lateral-mediala vinkel. Använd en automatiserad mikroinjektionspump för att ladda 500 till 1000 nanoliter på 50 millimolar full aminopyridine i konstgjord cerebrospinalvätska i sprutan och sänka ner glasmikropipettet till dorsoventral koordinatpositionen.Injicera 250 nanoliter av lösningen i hjärnan och initiera inspelningen i programvaran. Sedan, titta på skärmen och vänta på den första interictal spike ska visas innan du applicerar en volt mellan källan och målet för 100 sekunder på och en sekund av för 30 cykler för att leverera GABA-lösningen. Den exakta lokaliseringen av implantaten hjälper till att registrera hippocampus lokala fält potentialer, inducera de små hippocampus anfall, och leverera GABA vid beslag inset.Vidare kan lokaliseringen av implantaten verifieras efter varje experiment av post hoc-histologi. Här, ett exempel på när beslag-liknande händelser kan stoppas med leverans av GABA av den nya neuronala sonden, införliva mikrofluidiska sonden visas. När fyra aminopyridin injicerades i ett större område eller på toppen av cortex, blev epileptiska anfall generaliserade, så den levererade GABA inte kunde ändra omfattningen av de epileptiska anfall.Särskilt leverans av natriumjoner inte hade en betydande effekt på de fyra aminopyridin-inducerad verksamhet. Så detta protokoll kan vara användbart för alla stereotaxic kirurgi som innebär implantera flera ömtåliga sonder. Med hjälp av den mikrofluidiska jonpumpen kunde andra arter i laddade molekyler införas för att behandla inte bara epilepsi, utan andra neurologiska sjukdomar.Elektroforesisk leverans i vävnad interfacing presenterar en ny metod i allmänhet för att leverera arter i någon mjukvävnad. Var särskilt försiktig när du applicerar 4AP, eftersom det är ett toxin och inducerar 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

GABA-aktiverade Single-kanal och Tonic Strömmar i skivor Rat Brain

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

Effektiv Gene Delivery i flera CNS territorierna Använda I Utero Elektroporation

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 utbildning under Återpackning Fönster Förhindrar Återvinning av rädsla

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

Direkt Intraventrikulär tillförsel av läkemedel till Gnagare Centrala nervsystemet

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

Snabb Micro-iontophoresis av glutamat och GABA: Ett användbart verktyg för att undersöka 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-härledda celler i den vuxna mänskliga hjärnan i inducerade Nervceller

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 Mikro Infusion Teknik för riktad substanstillförsel i CNS<i&gt; via</i&gt; Den inre Carotid Artery

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

Subpierad adenoassocierad virus 9 (AAV9) vektorleverans i vuxna möss

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

Hela-cell strömmar induceras av Puff tillämpningen av GABA i hjärnan skivor

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

Kvantitativa cellbiologi för Neurodegeneration i Drosophila genom förutsättningslös analys av Fluorescently märkta proteiner med hjälp av ImageJ

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