Экспериментальные модели для изучения нейропротекции кислотного посткондиционирования против церебральной ишемии
Summary
Кислотное посткондиционирование защищает от церебральной ишемии. Здесь мы представляем две модели для выполнения APC. Они достигаются, соответственно, путем переноса кортикотратальных срезов в кислый буфер после лишения кислород-глюкозы in vitro и при вдыхании 20% CO 2 после окклюзии средней церебральной артерии in vivo .
Abstract
Инсульт является одной из ведущих причин смертности и инвалидности во всем мире, с ограниченными терапевтическими подходами. В качестве эндогенной стратегии нейропротекции лечение после кондиционирования оказалось многообещающей терапией против церебральной ишемии. Однако сложные процедуры и потенциальные проблемы безопасности ограничивают их клиническое применение. Чтобы преодолеть эти недостатки, мы разработали кислотное посткондиционирование (APC) в качестве терапии экспериментальной фокальной церебральной ишемии. APC относится к легкой терапии ацидозом при вдыхании CO 2 во время реперфузии после ишемии. Здесь мы представляем две модели для выполнения APC in vitro и in vivo , соответственно. Для имитации церебральной ишемии применяли лечение личинки кислород-глюкозы (OGD) у мышей и окклюзию кортикостриала и окклюзию средней мозговой артерии (MCAO) у мышей. APC может быть просто достигнута путем переноса срезов мозга в кислый буфер, барботированный 20% CO 2 , oГ мышами, вдыхающими 20% CO 2 . APC показал значительные защитные эффекты против церебральной ишемии, что отразилось на жизнеспособности тканей и объеме инфаркта головного мозга.
Introduction
Инсульт является одной из ведущих причин смертности и инвалидности во всем мире. Большие усилия были предприняты для того, чтобы найти эффективные методы лечения инсульта в последние десятилетия, однако достижение довольно неудовлетворительное. Postconditioning – это процесс, которым манипулируют субтоксические стрессы после ишемического эпизода. Посткондиционирование, включая ишемическую, гипоксическую, низкую глюкозу и отдаленное ишемическое посткондиционирование, вызывает эндогенные адаптивные механизмы и, как доказано, является перспективной терапией против церебральной ишемии 1 , 2 , 3 , 4 . Однако ишемическое посткондиционирование может привести к дополнительным травмам. Конечное ишемическое посткондиционирование конечности обычно требует нескольких циклов окклюзии и реперфузии 5-20 минут на ипсилатеральных или двусторонних задних конечностях 5 , 6 , 7 . ThПоэтому эти посткондиционирующие манипуляции опасны или непрактичны в клинической практике. Чтобы преодолеть эти недостатки, мы разработали APC как терапию фокальной церебральной ишемии у мышей 8 . Индуцированный просто при вдыхании 20% CO 2 , APC значительно снижает ишемическое повреждение головного мозга более эффективным и безопасным способом. Недавно мы доказали, что APC расширяет окно реперфузии, подчеркивая важность APC для терапии инсульта 9 .
Здесь мы представляем две экспериментальные модели для изучения нейропротекции АРС против церебральной ишемии. Первая из них – модель лишения кислород-глюкозы (OGD) у мышей кортикостриала. Быстрая подготовка и передача срезов мозга в искусственную среду, обычно искусственную спинномозговую жидкость (ASCF), могут поддерживать жизнеспособность клеток и нейронную схему, что позволяет изучать функцию мозга in vitro 10 <Sup>, 11 . OGD в ASCF имитирует церебральную ишемию и индуцирует ишемическое повреждение 12 , 13 , 14 . После OGD срезы мозга обновляются в регулярном ASCF (r-ASCF), чтобы обеспечить реперфузию, а затем обработаны APC с использованием кислого ASCF, барботированного 20% CO 2 . Кортикостриальный срез сохраняет интактную гистологическую характеристику по сравнению с первичными культивируемыми клетками.
Для изучения функции мозга in vivo используется мышь средней мозговой артерии (MCAO). Средняя мозговая артерия блокируется вставкой мононити с пламенем через общую сонную артерию. В качестве одной из наиболее широко используемых моделей инсульта модель MCAO демонстрирует клиническую значимость, и применение мононити облегчает достижение реперфузии. Просто путем вдыхания нормального смешанного газа, содержащего 20% CO 2 после начала реперфузииN, APC продемонстрировал значительные защитные эффекты против церебральной ишемии, отмеченной уменьшенными объемами инфаркта головного мозга.
Protocol
Representative Results
Discussion
Здесь мы представляем две экспериментальные модели для изучения нейропротекции АРС против церебральной ишемии. В срезах головного мозга APC достигается путем инкубации мышей кортикостриальных срезов в кислом буфере, барботированном 20% CO 2 после начала реперфузии, тогда как в мод?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа финансировалась Национальным фондом естественных наук Китая (81573406, 81373393, 81273506, 81221003, 81473186 и 81402907), Фондом естественных наук провинции Чжэцзян (LR15H310001) и Программой для ведущей команды инновационной команды S & T в Чжэцзяне (2011R50014).
Materials
| Sodium chloride | Sigma | S5886 | |
| Potassium chloride | Sigma | P5405 | |
| Potassium phosphate monobasic | Sigma | P9791 | |
| Magnesium sulfate | Sigma | M2643 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma | S5761 | |
| Calcium chloride dihydrate | Sigma | C5080 | |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G7021 | |
| Vibratome | Leica | VT1000 S | |
| 2,3,5-triphenyltetrazolium hydrochloride | Sigma | T8877 | |
| Absolute Ethanol | Aladdin Industrial Corporation | E111993 | |
| Dimethyl sulfoxide | Sigma | D8418 | |
| Laser Doppler Flowmetry | Moor Instruments Ltd | Model Moor VMS-LDF2 | |
| Diethyl ether anhydrous | Sinopharm Chemical Reagent Corporation | 80059618 | |
| Trichloroacetaldehycle hydrate | Sinopharm Chemical Reagent Corporation | 30037517 | |
| 10% Formalin | Aladdin Industrial Corporation | F111936 | |
| 24-well plates | Jet Biofil | TCP-010-024 |
References
- Zhao, H., Sapolsky, R. M., Steinberg, G. K. Interrupting reperfusion as a stroke therapy: ischemic postconditioning reduces infarct size after focal ischemia in rats. J Cereb Blood Flow Metab. 26 (9), 1114-1121 (2006).
- Leconte, C., et al. Delayed hypoxic postconditioning protects against cerebral ischemia in the mouse. Stroke. 40 (10), 3349-3355 (2009).
- Fan, Y. Y., et al. Transient lack of glucose but not O2 is involved in ischemic postconditioning-induced neuroprotection. CNS Neurosci Ther. 19 (1), 30-37 (2013).
- Hess, D. C., Hoda, M. N., Bhatia, K. Remote limb perconditioning [corrected] and postconditioning: will it translate into a promising treatment for acute stroke. Stroke. 44 (4), 1191-1197 (2013).
- Ren, C., Yan, Z., Wei, D., Gao, X., Chen, X., Zhao, H. Limb remote ischemic postconditioning protects against focal ischemia in rats. Brain Res. 1288, 88-94 (2009).
- Sun, J., et al. Protective effect of delayed remote limb ischemic postconditioning: role of mitochondrial K(ATP) channels in a rat model of focal cerebral ischemic reperfusion injury. J Cereb Blood Flow Metab. 32 (5), 851-859 (2012).
- Li, P., et al. Remote limb ischemic postconditioning protects mouse brain against cerebral ischemia/reperfusion injury via upregulating expression of Nrf2, HO-1 and NQO-1 in mice. Int J Neurosci. , 1-8 (2015).
- Fan, Y. Y., et al. A novel neuroprotective strategy for ischemic stroke: transient mild acidosis treatment by CO2 inhalation at reperfusion. J Cereb Blood Flow Metab. 34 (2), 275-283 (2014).
- Shen, Z., et al. PARK2-dependent mitophagy induced by acidic postconditioning protects against focal cerebral ischemia and extends the reperfusion window. Autophagy. , (2017).
- Skolnik, J., Takacs, L., Szende, E. In vitro oxygen consumption of slices from kidney, brain, cortex and liver in hypoxia. Nature. 209 (5020), 305 (1966).
- Lynch, G., Schubert, P. The use of in vitro. brain slices for multidisciplinary studies of synaptic function. Annu Rev Neurosci. 3, 1-22 (1980).
- Zheng, S., Zuo, Z. Isoflurane preconditioning reduces purkinje cell death in an in vitro model of rat cerebellar ischemia. 神经科学. 118 (1), 99-106 (2003).
- Yin, B., Barrionuevo, G., Weber, S. G. Optimized real-time monitoring of glutathione redox status in single pyramidal neurons in organotypic hippocampal slices during oxygen-glucose deprivation and reperfusion. ACS Chem Neurosci. 6 (11), 1838-1848 (2015).
- Medvedeva, Y. V., Ji, S., Yin, H. Z., Weiss, J. H. Differential vulnerability of CA1 vs CA3 pyramidal neurons after ischemia: possible relationship to sources of Zn2+ accumulation and its entry into and prolonged effects on mitochondria. J Neurosci. , (2016).
- Pignataro, G., et al. In vivo and in vitro characterization of a novel neuroprotective strategy for stroke: ischemic postconditioning. J Cereb Blood Flow Metab. 28 (2), 232-241 (2008).
- Zhang, X., Ding, H. Z., Jiang, S., Zeng, Y. M., Tang, Q. F. An in vitro study of the neuroprotective effect of propofol on hypoxic hippocampal slice. Brain Inj. 28 (13-14), 1758-1765 (2014).
- Niu, Y., et al. Chemical profiling with HPLC-FTMS of exogenous and endogenous chemicals susceptible to the administration of chotosan in an animal model of type 2 diabetes-induced dementia. J Pharm Biomed Anal. 104, 21-30 (2015).
