Eine Pilotstudie zur repetitiven transkraniellen Magnetstimulation von Aβ- und Tau-Spiegeln in der Rhesusaffen-Zerebrospinalflüssigkeit

Dieses Protokoll verwendet die serielle Cisterna Magna CSF-Sampling-Methode, um die Auswirkungen von rTMS auf Alpha-Beta- und Tau-Spiegel bei Rhesusaffen zu untersuchen. Diese Technik verwendet eine neuartige CSF-Probenahmemethode, die eine wiederholte CSF-Probenahme unter vollständig wachen Bedingungen mit geringem Risiko unerwünschter Ereignisse ermöglicht. Ying-Qian Zhang, wissenschaftliche Mitarbeiterin der Abteilung für Physiologie der Southwest Medical University, und Hui-Xin Tan, Doktorandin der Sichuan University, demonstrieren das Verfahren.

Nach der Verabreichung einer Analgesie und der Bestätigung einer erfolgreichen Betäubung legen Sie den fünfjährigen männlichen Rhesusaffen in der lateralen Dekubitusposition auf den Operationstisch und desinfizieren den Bereich um den unteren Rücken. Beugen Sie seinen Rücken und bringen Sie seine Knie in Richtung Brust. Führen Sie eine Wirbelsäulennadel zwischen die Lendenwirbel L4 bis L5 ein und drücken Sie sie hinein, bis ein Pop erscheint, der den Eintritt in die Lendenzisterne anzeigt, in der sich der Ligamentum flavum befindet.

Drücken Sie die Nadel weiter, bis ein zweiter Pop angezeigt wird, der den Eintritt in die Dura Mater anzeigt, ziehen Sie dann den Stylet aus der Spinalnadel und sammeln Sie CSF-Tropfen. Als nächstes führen Sie die Kathetereinführung unter fluoroskopischer Anleitung durch, indem Sie den Epiduralkatheter durch die Punktionsnadel in den Subarachnoidalraum einführen, bis er in der Cisterna magna schwimmfähig ist. Machen Sie dann für die Portimplantation einen fünf Zentimeter langen Schnitt von der Einstichstelle in Richtung Kopf und isolieren Sie die Haut vom Unterhautgewebe, um den Probenahmeport zu platzieren.

Verbinden Sie den Port mit dem Ende des Epiduralkatheters, implantieren Sie den Port unter die Haut und nähen Sie den Schnitt. Verwenden Sie für die CSF-Sammlung die Käfigstangen, um den Affen zurückzuhalten und seinen Rücken gebeugt zu halten. Wischen Sie dann mit einem Alkoholtupfer ab und führen Sie die Spritze in die Mitte des Probenahmeanschlusses ein, um CSF aus der Cisterna magna durch den Katheter zu extrahieren.

Verwerfen Sie die ersten 200 Mikroliter CSF und sammeln Sie dann einen Milliliter CSF zur Analyse. Fixieren Sie den Affen vor dem Experiment auf dem Affenstuhl, um eine Unterbrechung während der rTMS-Intervention zu vermeiden, und sammeln Sie dann CSF für die Biomarkeranalyse, wenn der Affe wach ist, um den Einfluss von Anästhetika zu vermeiden. Am dritten Tag nach der Subarachnoidalkatheterisierung und zwei Wochen vor Beginn des Experiments unterziehen Sie den Affen zweimal täglich für jeweils 30 Minuten einem adaptiven Training mit dem Affenstuhl.

Führen Sie das adaptive rTMS-Training oder die Scheinstimulation eine Woche nach dem adaptiven Training mit dem Affenstuhl und eine Woche vor Beginn des formalen Experiments durch, um zu vermeiden, dass der Fortschritt des Experiments durch Vibrationen und Geräusche während des Stimulationsprozesses behindert wird. Verwenden Sie für die Scheinstimulation eine Scheinspule, die Vibration und Ton erzeugt, aber kein Magnetfeld erzeugt. Bieten Sie dem Affen nach der Stimulation Nahrung an, damit er sich an den Prozess anpasst.

Lokalisieren Sie den bilateralen dorsolateralen präfrontalen Kortex gemäß dem internationalen 10- bis 20-System und führen Sie drei verschiedene Sitzungen von rTMS mit drei verschiedenen Frequenzen durch, ohne dass eine Auswaschphase von mehr als 24 Stunden beträgt. Führen Sie die erste, zweite und dritte Sitzung zweimal täglich an drei aufeinanderfolgenden Tagen durch. Um die vier CSF-Biomarker zu analysieren, verwenden Sie eine minimal-invasive Katheterisierungsmethode, um das CSF zu sammeln.

Sammeln Sie CSF zu fünf Zeitpunkten mit vier Proben zu jedem Zeitpunkt in Drei-Minuten-Intervallen. Nachdem Sie insgesamt 60 Proben für drei Frequenzen gesammelt haben, zählen Sie sie und lagern Sie sie bis zu einem Monat in einem minus 80 Grad Celsius warmen Kühlschrank. Nach dem Experiment unterziehen Sie alle Proben der Flüssigkeitssplitterdetektion gemäß den Anweisungen des Herstellers.

Nach einer Hertz-rTMS-Stimulation stiegen die Abeta42-Spiegel über 24 Stunden allmählich an. Ähnlich wie bei rTMS bei 20 Hertz stiegen die Abeta42-Spiegel mit der Zeit an und erreichten sechs Stunden nach der Stimulation einen Höhepunkt. Im Gegensatz dazu stiegen die Abeta42-Spiegel nach der 40-Hertz-Stimulation sofort zum Zeitpunkt nach rTMS signifikant an und nahmen dann langsam ab.

Das Verhältnis von Abeta42 zu Abeta40 zeigte nach Stimulation mit Ein- und 20 Hertz rTMS einen Aufwärtstrend und stieg zwei Stunden nach der Stimulation signifikant an. Es gab jedoch keinen signifikanten Unterschied im Verhältnis bei 40 Hertz. Die tTau-Spiegel im Liquor stiegen sofort nach 20 und 40 Hertz rTMS-Stimulation an und nahmen allmählich ab.

Es gab jedoch keinen signifikanten Unterschied nach einer Hertz-Stimulation. Der pTau-Spiegel stieg sofort nach 40-Hertz-Stimulation an und sank nach 24 Stunden unter den Ausgangswert. Im Gegensatz dazu zeigte der pTau-Wert bei der Ein- und 20-Hertz-Stimulation einen Abwärtstrend.

Forscher, die mehrere Proben von Affen-CSF benötigen, können diese serielle Cisterna Magna CSF-Probenahmemethode in Betracht ziehen.