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Verhalten

Una técnica de oclusión de la arteria cerebral media para inducir la depresión post-accidente cerebrovascular en ratas

Published: May 22, 2019
doi:
10.3791/58875
, , , , , , , , ,
1Department of Anesthesiology and Critical Care, Soroka University Medical Center, Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev, 2Department of Neurosurgery, Soroka University Medical Center, Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev, 3Department of Biophysics and Biochemistry, Faculty of Biology, Ecology, and Medicine,Oles Honchar Dnipro National University

Summary

Aquí presentamos un protocolo para inducir la depresión post-accidente cerebrovascular en ratas, ocluendo la arteria cerebral media a través de la arteria carótida interna. Usamos la prueba de natación forzada de Porsolt y la prueba de preferencia de sacarosa para confirmar y evaluar Estados de ánimo depresivos inducidos.

Abstract

La depresión posterior al accidente cerebrovascular (PSD) es la más recurrente de todas las complicaciones psiquiátricas resultantes de un accidente cerebrovascular isquémico. Una mayoría mayor (alrededor del 60%) de todos los pacientes con accidente cerebrovascular isquémico sufren de PSD, un trastorno considerado como un precursor isquémico relacionado con el accidente cerebrovascular para aumentar la muerte y la degradación de la salud. La fisiopatología del PSD sigue siendo oscura. Para estudiar el mecanismo de desarrollo y la ocurrencia de PSD más, y para encontrar una terapia, intentamos desarrollar un nuevo protocolo que requiera ocluir la arteria cerebral media (MCA) a través de la arteria carótida interna (ICA) en ratas. Este protocolo describe un modelo de PSD inducido en ratas a través de la oclusión de la arteria cerebral media (MCAO). También se utilizan en el experimento son la prueba de natación forzada Porsolt y la prueba de preferencia de sacarosa para confirmar y evaluar el estado de ánimo depresivo de las ratas bajo investigación. En lugar de insertar el catéter a través de la arteria carótida externa (ECA), según lo estipulado para el procedimiento original, esta técnica de MCAO tiene el monofilamento que pasa directamente a través de la ICA. Esta técnica de MCAO se desarrolló hace unos años y conduce a una reducción de la mortalidad y la variabilidad. Generalmente se acepta que los criterios utilizados son preferidos en la selección de modelos biológicos. Los datos obtenidos con este protocolo muestran que este modelo de MCAO podría ser una forma de inducir el PSD en ratas y podría potencialmente conducir a la comprensión de la fisiopatología y el desarrollo futuro de nuevos fármacos y otros agentes neuroprotectores.

Introduction

El accidente cerebrovascular es cuarto en la lista de enfermedades perpetrantes de muerte en los Estados Unidos1,2,3, mientras que causa la mayoría de las discapacidades en adultos en los países desarrollados4; Esto hace que el accidente cerebrovascular sea un contendiente líder entre los problemas de salud más importantes del mundo. La normalidad en los pacientes sobrevivientes de un accidente cerebrovascular es poco frecuente, con alrededor del 15%-40% de las víctimas de supervivencia que sufren incapacidad permanente, 20% que requieren atención institucional 3 meses después del inicio del accidente cerebrovascular5, y alrededor de un tercio de los sobrevivientes de 6 meses que necesitan a otros para ayudarles a vivir a través de cada día6. Al parecer, el accidente cerebrovascular también representa el aumento del gasto sanitario nacional7. Las estimaciones de la Asociación Americana del corazón tienen costos relacionados con los accidentes cerebrovasculares en los Estados Unidos en más de $50 mil millones en 20108.

El accidente cerebrovascular no solo causa daños a largo plazo a los individuos, pero algunos sobrevivientes tienden a sufrir trastornos emocionales y conductuales, como demencia, fatiga, ansiedad, depresión, delirio y agresión9,10,11 ,12,13,14. La secuela psicológica más recurrente después de un accidente cerebrovascular es la depresión posterior al accidente cerebrovascular (PSD), diagnosticada en alrededor del 40%-50% de las supervivientes15,16,17. La depresión inducida por el accidente cerebrovascular provoca una mayor morbilidad y mortalidad18,19,20,21,22. La fisiopatología del PSD no se conoce por completo, pero aparentemente es causada por múltiples factores y está relacionada con la discapacidad, el deterioro cognitivo y el sitio de la lesión23.

El modelo de rata de la isquemia del cerebro focal, creado por Mcao, es el modelo animal más extendido del accidente cerebrovascular24,25,26,27. Al demostrar la inducción de PSD en ratas mediante la oclución del MCA a través de la ICA, se emplean técnicas que minimizan la mortalidad y la variabilidad en el modelo MCAO28.

El objetivo principal de este protocolo es delinear los pasos para inducir el PSD en ratas por ocluir el MCA a través de la ICA, un modelo modificado de MCAO, que reduce la mortalidad y el resultado de la variabilidad28. Los objetivos específicos incluyen realizar exámenes neurológicos e histológicos (determinar la puntuación de severidad neurológica [NSS], el volumen de la zona de infarto, y edema cerebral) para verificar la eficacia de MCAO y el uso de pruebas de comportamiento para examinar la influencia de este procedimiento de la MCAO en el desarrollo de trastornos emocionales, principalmente PSD.

Protocol

El Comité de cuidado de animales de la Universidad Ben-Gurion del Negev, Israel aprobó todos los procedimientos de tratamiento y prueba utilizados en este protocolo. 1. preparación de ratas para el procedimiento experimental Nota: Seleccione ratas macho adultas Sprague-Dawley con un peso de 300-350 g. Casa las ratas, cuatro por jaula, en un Vivarium a 22 ° c y 40% de humedad, con un ciclo de luz/oscuridad de 12 h invertido (se apaga a …

Representative Results

Los hallazgos histológicos (tabla 1) revelaron un volumen de infarto estadísticamente significativo como porcentaje del cerebro total (p < 0,0001) post-Mcao en comparación con animales en el grupo de control de farsa. También se notificó un edema cerebral estadísticamente significativo cuando la evaluación del grupo experimental (p < 0,0003) se puso al lado del otro con la del grupo de control de farsa. <p class="jove_content" fo:keep-together…

Discussion

Una de las formas en que la técnica MCAO presentada aquí podría considerarse más segura que el modelo original de MCAO se ilustra por el hecho de que el TCE y sus ramas, incluyendo la arteria occipital, la terminal lingual, y la arteria maxilar, no se ven comprometidas al oclusionar el MCA a través de la ICA. El desfase del modelo original de la MCAO del TCE (y sus ramas), al diseccionar distalmente y coagularlos en46, causa un deterioro de la masticación, debido a un compromiso con el sumin…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Agradecemos al profesor Olena Severynovska del Departamento de fisiología, Facultad de biología, ecología y medicina, olas Honchar Dnipro University, Dnipro, Ucrania por su apoyo y contribuciones útiles a nuestras discusiones. Los datos obtenidos son parte de la tesis doctoral de R.K..

Materials

Absorbent pad – – –
Black lusterless perspex box – – (120 cm × 60 cm × 60 cm), divided into a 25% central zone and the surrounding border zone
Bottles Techniplast ACBT0262SU 150 ml bottles filled with 100 ml of water and 100 ml 1%(w/v) sucrose solution
Electric Shock Heat System Ultasonic Inc. – –
Horizon-XL Mennen Medical Ltd
Imaging System Kodak – For imaging and quantification
Monofilament – – –
Paper towels Pharmacy – Dry towels used for keeping rats dry after immersing them in water
Pexiglass cylinder – – a 100 cm tall and 40 cm in diameter cylinder used for carrying out the forced swim test
Purina Chow Purina 5001 Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical researc for over 5 decades. Provided to rats ad libitum in this experiment
Rat Cages Techniplast 2000P Conventional housing for rodents. Was used for housing rats throughout the experiment
Scanner  Canon CanoScan 4200F –
Video Camera ETHO-VISION (Noldus) – Digital video camera for high definition recording of rat behavior under open field test
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Referenzen

  1. Miniño, A. M., Murphy, S. L., Xu, J., Kochanek, K. D. Deaths: final data for 2008. National Vital Statistics Reports. 59 (10), 1-126 (2011).
  2. Roger, V. L., et al. Executive summary: Heart disease and stroke statistics-2012 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 125 (1), 188-197 (2012).
  3. Towfighi, A., Saver, J. L. Stroke declines from third to fourth leading cause of death in the United States: Historical perspective and challenges ahead. Stroke. 42 (8), 2351-2355 (2011).
  4. Guo, J. M., Liu, A. J., Su, D. F. Genetics of stroke. Acta Pharmacologica Sinica. 31 (9), 1055-1064 (2010).
  5. Lloyd-Jones, D., et al. Heart disease and stroke statistics – 2010 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 121 (7), e46-e215 (2010).
  6. Warlow, C. P. Epidemiology of stroke. Lancet. 352 (Suppl 3), SIII1-SIII4 (1998).
  7. Demaerschalk, B. M., Hwang, H. M., Leung, G. US cost burden of ischemic stroke: A systematic literature review. The American Journal of Managed Care. 16 (7), 525-533 (2010).
  8. Heidenreich, P. A., et al. Forecasting the future of cardiovascular disease in the United States: A policy statement from the American Heart Association. Circulation. 123 (8), 933-944 (2011).
  9. de Groot, M. H., Phillips, S. J., Eskes, G. A. Fatigue associated with stroke and other neurologic conditions: Implications for stroke rehabilitation. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (11), 1714-1720 (2003).
  10. Kim, J., Choi, S., Kwon, S. U., Seo, Y. S. Inability to control anger or aggression after stroke. Neurology. 58 (7), 1106-1108 (2002).
  11. Leys, D., Hénon, H., Mackowiak-Cordollani, M. S., Pasquier, F. Poststroke dementia. Lancet Neurology. 4 (11), 752-759 (2005).
  12. McManus, J., Pathansali, R., Stewart, R., Macdonald, A., Jackson, S. Delirium post-stroke. Age and Ageing. 36 (6), 613-618 (2007).
  13. Robinson, R. G. Poststroke depression: Prevalence, diagnosis, treatment, and disease progression. Biological Psychiatry. 54 (3), 376-387 (2003).
  14. Tang, W., et al. Emotional incontinence and executive function in ischemic stroke: A case-controlled study. Journal of the International Neuropsychological Society. 15 (1), 62-68 (2010).
  15. Astrom, M., Adolfsson, R., Asplund, K. Major depression in stroke patients: A 3-year longitudinal study. Stroke. 24 (7), 976-982 (1993).
  16. Eastwood, M. R., Rifat, S. L., Nobbs, H., Ruderman, J. Mood disorder following cerebrovascular accident. The British Journal of Psychiatry. 154, 195-200 (1989).
  17. Robinson, R. G., Bolduc, P. L., Price, T. R. Two-year longitudinal study of poststroke mood disorders: Diagnosis and outcome at one and two years. Stroke. 18 (5), 837-843 (1987).
  18. Kauhanen, M., et al. Poststroke depression correlates with cognitive impairment and neurological deficits. Stroke. 30 (9), 1875-1880 (1999).
  19. Morris, P. L., Robinson, R. G., Andrzejewski, P., Samuels, J., Price, T. R. Association of depression with 10-year poststroke mortality. The American Journal of Psychiatry. 150 (1), 124-129 (1993).
  20. Paolucci, S., et al. Post-stroke depression, antidepressant treatment and rehabilitation results. A case-control study. Cerebrovascular Diseases. 12 (3), 264-271 (2001).
  21. Schwartz, J. A., et al. Depression in stroke rehabilitation. Biological Psychiatry. 33 (10), 694-699 (1993).
  22. Williams, L. S., Ghose, S. S., Swindle, R. W. Depression and other mental health diagnoses increase mortality risk after ischemic stroke. The American Journal of Psychiatry. 161 (6), 1090-1095 (2004).
  23. Whyte, E., Mulsant, B. Post-stroke depression: Epidemiology, pathophysiology, and biological treatment. Biological Psychiatry. 52, 253-264 (2002).
  24. Belayev, L., Alonso, O. F., Busto, R., Zhao, W., Ginsberg, M. D. Middle cerebral artery occlusion in the rat by intraluminal suture. Neurological and pathological evaluation of an improved model. Stroke. 27 (9), 1616-1623 (1996).
  25. Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
  26. Spratt, N. J., et al. Modification of the method of thread manufacture improves stroke induction rate and reduces mortality after thread-occlusion of the middle cerebral artery in young or aged rats. Journal of Neuroscience Methods. 155 (2), 285-290 (2006).
  27. Yu, F., Sugawara, T., Chan, P. H. Treatment with dihydroethidium reduces infarct size after transient focal cerebral ischemia in mice. Brain Research. 978 (1-2), 223-227 (2003).
  28. Boyko, M., et al. An experimental model of focal ischemia using an internal carotid artery approach. Journal of Neuroscience Methods. 193 (2), 246-253 (2010).
  29. McGarry, B. L., Jokivarsi, K. T., Knight, M. J., Grohn, O. H. J., Kauppinen, R. A. A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia. Journal of Visualized Experiments. (127), e55277 (2017).
  30. Uluç, K., Miranpuri, A., Kujoth, G. C., Aktüre, E., Başkaya, M. K. Focal Cerebral Ischemia Model by Endovascular Suture Occlusion of the Middle Cerebral Artery in the Rat. Journal of Visualized Experiments. (48), e1978 (2011).
  31. Boyko, M., et al. Morphological and neurobehavioral parallels in the rat model of stroke. Behavioural Brain Research. 223 (1), 17-23 (2011).
  32. Menzies, S. A., Hoff, J. T., Betz, A. L. Middle cerebral artery occlusion in rats: a neurological and pathological evaluation of a reproducible model. Neurosurgery. 31 (1), 100-107 (1992).
  33. Boyko, M., et al. Cell-free DNA – A marker to predict ischemic brain damage in a rat stroke experimental model. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 23 (2), 222-228 (2011).
  34. Zheng, Y., et al. Experimental Models to Study the Neuroprotection of Acidic Postconditioning Against Cerebral Ischemia. Journal of Visualized Experiments. 125 (125), e55931 (2017).
  35. Poinsatte, K., et al. Quantification of neurovascular protection following repetitive hypoxic preconditioning and transient middle cerebral artery occlusion in mice. Journal of Visualized Experiments. (99), e52675 (2015).
  36. . ImageJ Available from: https://imagej.nih.gov/ij/ (2018)
  37. Liu, S., Zhen, G., Meloni, B. P., Campbell, K., Winn, H. R. Rodent stroke model guidelines for preclinical stroke trials. Journal of Experimental Stroke & Translational Medicine. 2 (2), 227 (2009).
  38. Boyko, M., et al. Pyruvate’s blood glutamate scavenging activity contributes to the spectrum of its neuroprotective mechanisms in a rat model of stroke. European Journal of Neuroscience. 34 (9), 1432-1441 (2011).
  39. Kaplan, B., et al. Temporal thresholds for neocortical infarction in rats subjected to reversible focal cerebral ischemia. Stroke. 22 (8), 1032-1039 (1991).
  40. Zeldetz, V., et al. A New Method for Inducing a Depression-Like Behavior in Rats. Journal of Visualized Experiments. (132), e57137 (2018).
  41. American Psychiatric Association. . Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition. , (2000).
  42. Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
  43. Porsolt, R. D., Anton, G., Blavet, N., Jalfre, M. Behavioral despair in rats: a new model sensitive to antidepressant treatments. European Journal of Pharmacology. 47 (4), 379-391 (1978).
  44. Boyko, M., et al. The neuro-behavioral profile in rats after subarachnoid hemorrhage. Brain Research. 1491, 109-116 (2013).
  45. Ifergane, G., et al. Biological and Behavioral Patterns of Post-Stroke Depression in Rats. Canadian Journal of Neurological Sciences. 45 (4), 451-461 (2018).
  46. Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
  47. Dittmar, M., Spruss, T., Schuierer, G., Horn, M. External carotid artery territory ischemia impairs outcome in the endovascular filament model of middle cerebral artery occlusion in rats. Stroke. 34 (9), 2252-2257 (2003).
  48. Ryan, C. L., et al. An improved post-operative care protocol allows detection of long-term functional deficits following MCAo surgery in rats. Journal of Neuroscience Methods. 154 (1-2), 30-37 (2006).
  49. Aspey, B. S., Cohen, S., Patel, Y., Terruli, M., Harrison, M. J. Middle cerebral artery occlusion in the rat: consistent protocol for a model of stroke. Neuropathology and Applied Neurobiology. 24 (6), 487-497 (1998).
  50. Spratt, N. J., et al. Modification of the method of thread manufacture improves stroke induction rate and reduces mortality after thread-occlusion of the middle cerebral artery in young or aged rats. Journal of Neuroscience Methods. 155 (2), 285-290 (2006).
  51. Cryan, J. F., Markou, A., Lucki, I. Assessing antidepressant activity in rodents: recent developments and future needs. Trends in Pharmacological Sciences. 23 (5), 238-245 (2002).
  52. Nestler, E. J., et al. Preclinical models: status of basic research in depression. Biological Psychiatry. 52 (6), 503-528 (2002).

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Kuts, R., Melamed, I., Shiyntum, H. N., Frank, D., Grinshpun, J., Zlotnik, A., Brotfain, E., Dubilet, M., Natanel, D., Boyko, M. A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats. J. Vis. Exp. (147), e58875, doi:10.3791/58875 (2019).
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