Akute Brain Trauma in Mäusen Gefolgt durch Längs Zwei-Photonen-Imaging
Summary
Akute Hirn-Trauma ist eine schwere Verletzung, die keine angemessene Behandlung bis heute hat. Multiphotonen-Mikroskopie ermöglicht Studium in Längsrichtung den Prozess der akuten Hirntrauma Entwicklung und Untersuchung therapeutische Strategien bei Nagern. Zwei Modelle des akuten Hirn-Trauma untersucht mit in vivo Zwei-Photonen-Imaging von Gehirn werden in diesem Protokoll demonstriert.
Abstract
Obwohl akute Hirntrauma führt oft von Kopf Schäden in verschiedenen Unfällen und betrifft einen wesentlichen Anteil der Bevölkerung, gibt es keine wirksame Behandlung für die es noch nicht. Einschränkungen der derzeit verwendeten Tiermodelle behindern Verständnis der Pathologie-Mechanismus. Multiphotonen-Mikroskopie ermöglicht das Studium Zellen und Gewebe im intakten Tier Gehirne in Längsrichtung unter physiologischen und pathologischen Bedingungen. Hier beschreiben wir zwei Modellen der akuten Hirnverletzung untersucht mittels Zwei-Photonen-Bildgebung von Hirnzellverhalten bei posttraumatischen Zuständen. Eine ausgewählte Hirnregion ist mit einer scharfen Nadel, um ein Trauma einer kontrollierten Breite und Tiefe in das Hirnparenchym erzeugen verletzt. Unsere Methode verwendet stereotaktischen stechen mit einer Spritzennadel, die bei gleichzeitiger Anwendung Drogen kombiniert werden können. Wir schlagen vor, dass diese Methode kann als erweitertes Tool zur zellulären Mechanismen der pathophysiologischen Folgen eines akuten Traumas im Gehirn von Säugetieren zu untersuchen <em> In vivo. In diesem Video kombinieren wir akuten Hirnschädigung mit zwei Präparaten: Schädelfenster und Schädel Verdünnung. Wir diskutieren auch Vorteile und Grenzen der beiden Präparate für Multisession-Bildgebung von Hirnregeneration nach Trauma.
Introduction
Akute Hirnverletzung ist eine bedeutende Problem der öffentlichen Gesundheit mit hoher Inzidenz von Verletzungen in Autounfälle, Stürze oder Überfällen und hohen Prävalenz von chronischen Folge Behinderung. Therapeutische Ansätze zur Behandlung von Hirnverletzungen bleiben völlig symptomatisch, wodurch die Effektivität der präklinischen, OP-und Intensivpflege Begrenzung. Das macht die sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen der Hirnschädigung besonders schwer. Aus einer Vielzahl von Gründen fehlgeschlagen meisten klinischen Studien zu einer Verbesserung der Erholung nach einer Hirnschädigung Verwendung neuer therapeutischer Ansätze zu demonstrieren.
Tiermodelle sind von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien für eine Phase, in der Wirksamkeit von Medikamenten bei Patienten mit Hirnverletzungen vorhergesagt werden. Derzeit mehreren etablierten Tiermodellen von Kopfverletzungen vorhanden sind, einschließlich gesteuert kortikalen Auswirkungen ein, Fluid-Percussion-Verletzung 2, dynamische Verformung kortikalen 3, Gewicht-Drop4, 5 und Foto Verletzungen. Eine Reihe von experimentellen Modelle wurden verwendet, um bestimmte morphologische, molekulare und Verhaltensaspekte von Kopftrauma-assoziierten Pathologie zu studieren. Allerdings ist kein einziges Tiermodell bei der Validierung neuer therapeutischer Strategien ganz erfolgreich. Entwicklung von zuverlässigen, reproduzierbaren und kontrollierten Tiermodell der Gehirnverletzung notwendig ist, um die komplexen pathologischen Prozessen zu beurteilen.
Die neuartige Kombination aus den neuesten mikroskopische Imaging-Technologien und genetisch kodierte Fluoreszenz Reporter bietet eine beispiellose Gelegenheit, um alle Phasen der Hirnschädigung, die primäre Verletzung sind, die Verbreitung der Primärverletzung, Sekundärschädigung und Regeneration zu untersuchen. Insbesondere ist in vivo Zweiphotonenmikroskopie eine eindeutige nicht-lineare optische Technologie, die Echtzeit-Visualisierung von zellulären und subzellulären Strukturen auch in tiefen kortikalen Schichten von Nagetier Gehirn ermöglicht. Verschiedene Arten von Zellen und orgaNelles können gleichzeitig durch die Kombination verschiedener Fluoreszenzmarker abgebildet werden. Mit diesem leistungsstarken Werkzeug können wir dynamische morphologische und funktionelle Veränderungen in lebenden Gehirn unter posttraumatischen Bedingungen zu visualisieren. Die Vorteile der in-vivo-Zwei-Photonen-Mikroskopie in das Studium Hirn-Verletzungen wurden vor kurzem von Kirov und Kollegen 6 demonstriert. Mit einem milden fokalen kortikalen Kontusion Modell zeigten diese Autoren, dass dendritische akuten Verletzung in der perikontusionelle Kortex wird durch den Rückgang der lokalen Blutfluss verknüpft. Außerdem zeigten sie, dass die metabolisch beeinträchtigt Kortex um die Quetschung Ort wird durch die Ausbreitung Depolarisation beschädigt. Diese Sekundärschaden betroffen synaptischen Schaltungen, so dass die Folgen von Schädel-Hirn-Verletzungen schwerer.
Hier schlagen wir vor, die Methode der stereotaktischen stechen mit einer Spritzennadel, die bei gleichzeitiger Anwendung topischer Arzneimittel kombiniert werden könnte, als eine fortgeschrittene Modell für lokale GehirnVerletzungen und als Werkzeug zur pathophysiologischen Folgen von akutem Trauma im Gehirn von Säugetieren in vivo zu studieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hirn-Trauma ist eine plötzliche, unvorhersehbare Ereignis. Hier, das Tiermodell, die ein Spektrum von in menschlichen Patienten nach einer Hirnschädigung wie Neurodegeneration, die Beseitigung von Dendriten, Gehirn-Ödem, Glia-Narben, Blutungen in der Hirnrinde verbunden mit Brenn Subarachnoidalblutung und erhöhte Durchlässigkeit der beobachteten pathologischen Veränderungen reproduziert beschreiben wir Blut-Hirn-Schranke. Um Primär-und Sekundär Pathogenese, sowie Rückgewinnung nach dem Trauma zu untersuchen, wu…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir sind zutiefst dankbar, dass Dr. Frank Kirchhoff für die Bereitstellung von GFAP-EGFP und CX3CR1-EGFP Mausstämme. Die Arbeit wurde durch Zuschüsse aus dem Zentrum für internationale Mobilität von Finnland, Tekes, der finnischen Graduate School of Neuroscience (FGSN) und der Akademie von Finnland unterstützt.
Materials
| 2A-sa dumb Tweezers, 115mm | XYtronic | XY-2A-SA | |
| 30G ½’’ needle | BD | REF 304000 | |
| Animal trimmer, shaving machine | Aesculap | Isis GT420 | |
| Binocular Microscope | Zeiss | Stemi 2000 | |
| Biological Temperature Controller with stainless steel heating pad | Supertech | TMP-5b | |
| Blunt microsurgical blade | BD | REF 374769 | |
| Borosilicate tube with filament | Sutter Instruments | BF120-69-10 | For glass pipette production |
| Carprofene | Pfizer | Rimadyl vet | |
| Chlorhexidine digluconate | Sigma | C9394 | |
| Dental cement | DrguDent, Dentsply | REF 640 200 271 | |
| Dexamethasone | FaunaPharma | Rapidexon vet | |
| Disposable drills | Meisinger | HP 310 104 001 001 008 | |
| Dulbeco’s PBS 10X | Sigma | D1408 | |
| Dumont #5 forceps, 110 mm | FST | 91150-20 | |
| Ealing microelectrode puller | Ealing | 50-2013 | Vertical puller for glass pipette production |
| Eyes-ointment | Novartis | Viscotears | |
| Foredom drill control | Foredom | FM3545 | |
| Foredom micro motor handpiece | Foredom | MH-145 | |
| Gas anesthesia platform for mice | Stoelting | 50264 | Assembled on stereotaxic instrument |
| Hemostasis Collagen Sponge | Avitene, Ultrafoam BARD | Ref 1050050 | |
| Imaris | Bitplane | ||
| Ketamine | Intervet | Ketaminol vet | |
| Mai Tai DeepSee laser | Spectra-Physics | ||
| Metal holder | Neurotar | ||
| Micro dressing forceps, 105 mm | Aesculap | BD302R | |
| Microfil | WPI | MF34G-5 | Micro syringe filling capillaries |
| Mineral oil | Sigma | M8410 | |
| Multiphoton Laser Scanning Microscope | Olympus | FV1000MPE | |
| NanoFil Syringe 10 microliter | WPI | NANOFIL | Hamilton syringe |
| Nonwoven swabs 5×5 | Molnlycke Health Care | Mesoft | Surgical tampons |
| polyacrylic glue | Henkel | Loctite 401 | |
| Round glass coverslip | Electron Microscopy Sciences | ||
| 1.5 thickness | |||
| Small animal stereotaxic instrument | David Kopf Instruments | 900 | |
| Stoelting mouse and neonatal rat adaptor | Stoelting | 51625 | Assembled on stereotaxic instrument. |
| Student iris scissors, straight 11.5 cm | FST | 91460-11 | |
| Sulforhodamine 101 | Molecular Probes | S-359 | |
| UMP3 microsyringe pump and Micro 4 microsyringe pump controller | WPI | UMP3-1 | Microinjector and controller |
| Xylazine | Bayer Health Care | Rompun vet |
References
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