मध्य मस्तिष्क धमनी रोड़ा और चूहे में Reperfusion प्रेरित स्ट्रोक के लिए शल्य दृष्टिकोण
Summary
आदेश स्ट्रोक के pathophysiology समझने के लिए, यह विश्वसनीय मॉडल का उपयोग करने के लिए महत्वपूर्ण है। इस पत्र चूहों में सबसे अक्सर इस्तेमाल किया स्ट्रोक मॉडलों में से एक का वर्णन करेंगे, मध्य मस्तिष्क धमनी रोड़ा (MCAO) मॉडल करार दिया reperfusion के साथ (भी intraluminal रेशा या सिवनी मॉडल कहा जाता है)।
Abstract
स्ट्रोक दुनिया भर में मौत का एक प्रमुख कारण है और लंबी अवधि वयस्क विकलांग के प्रमुख कारणों में से एक बना हुआ है। स्ट्रोक के बारे में 87% मूल में इस्कीमिक कर रहे हैं और मध्य मस्तिष्क धमनी (एमसीए) के क्षेत्र में होते हैं। वर्तमान में केवल खाद्य एवं औषधि प्रशासन (एफडीए) ने इस घातक बीमारी के इलाज के लिए दवा को मंजूरी दी ऊतक plasminogen उत्प्रेरक (टीपीए) है। हालांकि, टीपीए प्रशासन के लिए एक छोटी सी खिड़की है चिकित्सीय (3 – 6 घंटा), और रोगियों को जो वास्तव में इसे प्राप्त करने के 4% में ही प्रभावी है। वर्तमान अनुसंधान के क्रम में संभावित चिकित्सीय लक्ष्यों को खोजने के लिए स्ट्रोक के pathophysiology को समझने पर केंद्रित है। इस प्रकार, विश्वसनीय मॉडल महत्वपूर्ण हैं, और एमसीए रोड़ा (MCAO) मॉडल (भी intraluminal रेशा या सिवनी मॉडल कहा जाता है) सबसे नैदानिक प्रासंगिक इस्कीमिक स्ट्रोक की शल्य चिकित्सा मॉडल माना जाता है, और काफी गैर-आक्रामक और आसानी से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य है। आमतौर पर MCAO मॉडल मूषक के साथ प्रयोग किया जाता है, विशेष रूप से की वजह से चूहों के साथसभी आनुवंशिक इस प्रजाति के लिए उपलब्ध बदलाव के लिए। यहाँ हम वर्णन (और वीडियो में मौजूद) कैसे सफलतापूर्वक विश्वसनीय और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य डेटा उत्पन्न करने के लिए MCAO मॉडल (reperfusion) के साथ चूहों में प्रदर्शन करने के लिए।
Introduction
स्ट्रोक एक व्यक्ति रोग से मरने हर 4 मिनट के साथ दुनिया भर में मौत का पांचवां प्रमुख कारण है। 800,000 से अधिक अमेरिकियों के एक ही झटके में हर साल है, जो केवल रोगी के लिए घातक नहीं है पीड़ित हैं, लेकिन यह भी उनके परिवारों के लिए। स्ट्रोक वयस्क विकलांगता का मुख्य कारण है और वार्षिक व्यय बहुत कुछ उपचार के विकल्प उपलब्ध होने के बावजूद 36.5 $ 1 अरब के क्रम में होने का अनुमान है।
ऊतक plasminogen उत्प्रेरक (टीपीए) केवल खाद्य एवं औषधि प्रशासन (एफडीए) इस्कीमिक स्ट्रोक के लिए दवा लाइसेंस प्राप्त है। हालांकि, यह केवल प्रभावी अगर स्ट्रोक के शुरू होने से 3-6 घंटे के भीतर रोगियों को दिलाई, और इन मामलों में यह रोगियों 2 के केवल 4% लाभ है। इसलिए, यह जरूरी है कि प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य, स्ट्रोक का चिकित्सकीय प्रासंगिक पशु मॉडल संभावित चिकित्सीय रणनीतियों और इस रोग के लिए उपचार के विकास में सहायता करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। यह ध्यान रखें कि इन विट्रो में महत्वपूर्ण है </उन्हें> मॉडल, जबकि मस्तिष्क रोग के कुछ पहलुओं को मॉडलिंग में उपयोगी है, जटिल शारीरिक बातचीत है कि मस्तिष्क और परिधि एक स्ट्रोक निम्नलिखित में होते recapitulating में सक्षम नहीं हैं। नतीजतन, इन विवो मॉडल जरूरी है।
स्ट्रोक का सबसे आम प्रकार कुल स्ट्रोक के 87% के लिए लेखांकन मूल में इस्कीमिक है। अन्य स्ट्रोक इन्ट्रासेरेब्रल नकसीर (9%) और subarachnoid नकसीर (4%) कर रहे हैं, और मध्य मस्तिष्क धमनी (एमसीए) के लिए एक एम्बोली द्वारा सबसे अधिक बार वजह से हैं। इस एमसीए की जड़ में प्रमुख अवस्था है, जो बाधित बनने के लिए मस्तिष्क में प्रवेश लामिना रक्त के प्रवाह का कारण बनता है के कारण है। एमसीए आंतरिक मन्या धमनी (आईसीए) और मार्गों पार्श्व परिखा साथ, से उत्पन्न होती है, जहां यह शाखाओं और बेसल गैन्ग्लिया के लिए परियोजनाओं और ललाट, पार्श्विका और प्राथमिक मोटर और संवेदी कोर्टेक्स सहित अस्थायी पालियों, के पार्श्व सतहों। विलिस के सर्किल पीछे मस्तिष्क धमनियों जा रहा द्वारा बनाई गई हैमस्तिष्क धमनियों और पीछे से संवाद स्थापित करने धमनियों से जुड़ा है।
MCAO के intraluminal रेशा या सिवनी मॉडल सबसे व्यापक रूप से स्ट्रोक अनुसंधान में इस्तेमाल में से एक है। हालांकि, इस मॉडल के लिए अलग अलग रूपों के एक जोड़े हैं, और इन microfilament बाहरी मन्या धमनी में डाला जाता है, चाहे के आधार पर कर रहे हैं (ईसीए, करार दिया Longa विधि) 3, या यह (आईसीए में डाला जाता है कि क्या कोइज़ुमी करार दिया विधि) 4। कोइज़ुमी विधि में, आम मन्या धमनी (सीसीए) सर्जरी के पक्ष में स्थायी रूप से यदि रेशा सीसीए में चीरा से खून बह रहा रोकने के लिए निकाल दिया जाता है, जबकि Longa की विधि में यह ईसीए कि स्थायी रूप से 5 बंधे होने चाहिए जुड़ा होना चाहिए । यहाँ Longa पद्धति के रूप में हमें लगता है यह एक दूर बेहतर और एक अधिक चिकित्सकीय प्रासंगिक इस्कीमिक स्ट्रोक के सर्जिकल मॉडल है इस्तेमाल किया जाएगा। इसके अलावा, एक सिलिकॉन इत्तला दे दी monofilament का उपयोग करते हैं, विशेष रूप से Longa विधि के साथ, बहुत ही पैदा करता हैप्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य MCAO के रूप में लौ पा monofilaments, जो अक्सर अधूरी रोड़ा और / या subarachnoid नकसीर 6 का उत्पादन करने का विरोध किया।
Intraluminal रेशा विधि स्थायी या क्षणिक रोड़ा 4,6 की एक मॉडल के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। क्षणिक मॉडल करने के लिए, रेशा ischemia की अवधि के बाद हटा दिया जाता है (उदाहरण के लिए, 30 मिनट, 60 मिनट, या 2 घंटा), और reperfusion होने की अनुमति दी है। यह मॉडल, कुछ हद तक, सहज या चिकित्सीय हस्तक्षेप (जैसे, टीपीए प्रशासन) मानव में एक thromboembolic थक्का lyse करने के बाद रक्त के प्रवाह की बहाली simulates। स्थायी मॉडल के लिए, रेशा बस समय की अवधि (जैसे, 24 घंटे) के लिए जगह में छोड़ दिया जाता है, तो कोई reperfusion होता है। intraluminal रेशा पद्धति का एक और लाभ यह है कि एक craniotomy की इजाजत दी खोपड़ी बरकरार नहीं छोड़ा जा सकता और intracranial दबाव और तापमान में कोई परिवर्तन से बचने के प्रदर्शन करने की आवश्यकता नहीं है, है।
<p cलड़की = "jove_content"> इस वीडियो में हम कैसे MCAO और reperfusion प्रेरित करने के लिए Longa intraluminal रेशा विधि प्रदर्शन करने के लिए प्रदर्शित करता है। हम यह भी कि कैसे 18 सूत्रीय न्यूरोलॉजिकल स्कोर प्रदर्शन और 2,3,5-triphenyltetrazalium क्लोराइड (टीटीसी) धुंधला का उपयोग रोधगलितांश मात्रा निर्धारित करने के लिए दिखा।Protocol
Representative Results
Discussion
20 साल पहले अपनी अवधारणा के बाद से, मानव एक रेशा की प्रविष्टि को शामिल स्ट्रोक के लिए MCAO मॉडल के अध्ययन की एक बड़ी संख्या में इस्तेमाल किया गया है। इस तथ्य यह है कि mimics क्या स्ट्रोक (यानी, इस्कीमिक स्ट्रो?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was funded by the National Institute of Health, the National Heart Lung and Blood Institute (NIH and NHLBI; HL125572-01A1) and the LSUHSC-S start up fund to F.N.E. Gavins.
Materials
| Male C57BL/6 mice | Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME | #000664 | |
| Ketamine Hydrochloride | Morris & Dickson, Shreveport, LA | 67457-108-10 | |
| Xylazine | Akorn, Inc, Lake Forest, IL | NADA# 139-236 | |
| DC temperature control system | FHC, Bowdoin, ME | 40-90-8D | |
| Mini rectal thermistor probe | FHC, Bowdoin, ME | 40-80-5D-02 | |
| Heating pad | FHC, Bowdoin, ME | 40-90-2-06 | |
| Clippers | Amazon, Bellevue, WA | #64800 | |
| 70% ethanol | Worldwide Medical Products, Bristol, PA | #51011023 | |
| Dissecting microscope | Olympus, Center Valley, PA | SZ40 | |
| Iris scissors (straight) | Fine Science Tools, Foster City, CA | 11251-20 | |
| Dumont forceps (45° bent tip) | Fine Science Tools, Foster City, CA | 11297-00 | |
| Micro vessel clip | Fine Science Tools, Foster City, CA | 18055-05 | |
| Micro dissecting spring scissors (straight) | Fine Science Tools, Foster City, CA | 14088-10 | |
| Retractors (blunt) | Fine Science Tools, Foster City, CA | 18200-11 (Helen used 17022-13) | |
| Cotton tipped applicators | Fisher Scientific, Waltham, MA | 23-400-100 | |
| Gauze sponges | Covidien, Mansfield, MA | #9023 | |
| 6-0 silk braided surgical suture | Roboz, Gaithersburg, MD | SUT-1073-11 | |
| 0.9% sodium chloride | Morris & Dickson, Lake Forest, IL | 0409-4888-20 | |
| 6-0 medium MCAO suture (silicon rubber coated monofilament) | Doccol Corporation, Sharon, MA | 6023PKRe | |
| Sofsilk 6-0 silicone coated braided silk | Covidien, Mansfield, MA | SUT-14-1 | |
| Carprofen | Pfizer, New York, NY | NADA# 141-199 | |
| Puralube | Dechra, Norwich, UK | NDC 17033-211-38 | |
| Physitemp temperature controller | Harvard Apparatus, Holliston, MA | TCAT-2AC | |
| Heat lamp | Harvard Apparatus, Holliston, MA | HL-1 | |
| Laser doppler probe | AD Instruments, Colorado Springs, CO | MSP100XP | |
| 24-well plates | Fisher Scientific, Waltham, MA | #353226 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Life Technologies, Carlsbad, CA | 20012-050 | |
| Single edge razor blades | Fisher Scientific, Waltham, MA | 12-640 | |
| 2,3,5-triphenyltetrazalium chloride (TTC) | Sigma Aldrich, St. Louis, MO | T8877-50G | |
| Mouse brain matrix slicer | Braintree Scientific, Braintree, MA | BS-A 5000C | |
| Water bath | VWR, Radnor, PA | #182 | |
| 10% formalin | Sigma Aldrich, St. Louis, MO | HT501128-4L | |
| Image J analysis software | NIH, Bethesda, MD | free download | |
| Retractor | Medical Device Purchase, Newcastle, CA | MP-740 |
References
- Go, A. S., et al. Heart disease and stroke statistics-2014 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 129 (3), e28-e292 (2014).
- Marks, M. P., et al. Patients with acute stroke trated with intravenous tPS 3-6 hours after stroke onset: correlations between MR angiography findings and perfusion- and diffusion-weighted imaging in the DEFUSE study. Radiology. 249 (2), 614-623 (2008).
- 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).
- Koizumi, J., Yoshida, Y., Nakazawa, T., Ooneda, G. Experimental studies of ischemic brain edema, I: a new experimnetal model of cerebral embolism in rats in which recirculation can be introduced in the ischemic area. Jpn J Stroke. (8), 1-8 (1986).
- Smith, H. K., Russell, J. M., Granger, D. N., Gavins, F. N. E. Critical differences between two classical surgical approaches for middle cerebral artery occlusion-induced stroke in mice. J Neurosci Meth. 249, 99-105 (2015).
- Gavins, F. N., Dalli, J., Flower, R. J., Granger, D. N., Perretti, M. Activation of the annexin 1 counter-regulatory circuit affords protection in the mouse brain microcirculation. FASEB J. 21 (8), 1751-1758 (2007).
- Chen, J., et al. Atorvastain induction of VEGF and BDNF promotes brain plasticity after stroke in mice. J Cereb Blood Flow Metab. 25 (2), 281-290 (2005).
- Li, Y., et al. Intrastriatal transplantation of bone marrow nonhematopoietic cells improves functional recovery after stroke in adult mice. J Cereb Blood Flow Metab. 20 (9), 1311-1319 (2000).
- Liesz, A., et al. The spectrum of systemic immune alterations after murine focal ischemia; the immunodepression versus immunomodulation. Stroke. 40 (8), 2849-2858 (2009).
- Beckmann, N. High resolution magnetic resonance angiography non-invasively reveals mouse strain differences in the cerebrovascular anatomy in vivo. Magn Reson Med. 44 (2), 252-258 (2000).
- Barone, F. C., Knudsen, D. J., Nelson, A. H., Feuerstein, G. Z., Willette, R. N. Mouse strain differences in susceptibility to cerebral ischemia are related to cerebral vascular anatomy. J Cereb Blood Flow Metab. 13 (4), 683-692 (1993).
- Burk, J., Burggraf, D., Vosko, M., Dichgans, M., Hamann, G. F. Protection of cerebral microvasculature after moderate hypothermia following experimental focal cerebral ischemia in mice. Brain Res. (1226), 248-255 (2008).
- Noor, R., Wang, C. X., Shuaib, A. Effects of hyperthemia on infarct volume in focal embolic model of cerebral ischemia in rats. Neurosci Lett. 349 (2), 130-132 (2003).
- Shin, H. K., et al. Mild induced hypertension improves blood flow and oxygen metabolism in transient focal cerebral ischemia. Stroke. 39 (5), 1548-1555 (2008).
- Richter, S. H., Garner, J. P., Würbel, H. Environmental standardization: cure or cause of poor reproducibility in animal experiments?. Nat Methods. 6 (4), 257-261 (2009).
- Holloway, P. M., et al. Both MC1 and MC3 receptors provide protection from cerebral ischemia-reperfusion-induced neutrophil recruitment. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35, (2015).
- Vandeputte, C., et al. Characterization of the inflammatory response in a photothrombotic stroke model by MRI: implications for stem cell transplantation. Mol Imaging Biol. 13 (4), 663-671 (2010).
- Iwae, Y., et al. Glial cell-mediated deterioration and repair of the nervous system after traumatic brain injury in a rat model as assessed by positron emission tomography. J Neurotrauma. 27 (8), 1463-1475 (2010).
- Morris, R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. J Neurosci Methods. 11 (1), 47-60 (1984).
- Mouzon, B., et al. Repetitive mild traumatic brain injury in a mouse model produces learning and memory deficits accompanied by histological changes. J Neurotrauma. 29 (18), 2761-2773 (2012).
- Fleming, S., et al. Early and progressive sensorimotor anomalies in mice overexpressing wild-type human α-synuclein. J Neurosci. 24 (42), 9434-9440 (2004).
- Sedelis, M., Schwarting, R. K. W., Huston, J. P. Behavioral phenotyping of the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Behav Brain Res. 125 (1-2), 109-125 (2001).
- Toon, L., Silva, M., D’Hooge, R., Aerts, J. M., Berckmans, D. Automated gait analysis in the open-field test for laboratory mice. Behav Res Methods. 41 (1), 148-153 (2009).
- Lubjuhn, J., et al. Functional testing in a mouse stroke model induced by occlusion of the distal middle cerebral artery. J Neurosci Methods. 184 (1), 95-103 (2009).
- Bouët, V., Freret, T., Toutain, J., Divoux, D., Boulouard, M., Schumann-Bard, P. Sensorimotor and cognitive deficits after transient middle cerebral artery occlusion in the mouse. Exp Neurol. 203 (2), 555-567 (2007).
- Freret, T., et al. Behavioral deficits after distal focal cerebral ischemia in mice: usefulness of adhesive removal test. Behav Neurosci. 123 (1), 224-230 (2009).
- Zhan, Y., et al. Deficient neuron-microglia signaling results in impaired functional brain connectivity and social behavior. Nature Neurosci. 17, 400-406 (2013).
- Balkaya, M., Kröber, J. M., Rex, A., Endres, M. Assessing post-stroke behavior in mouse models of focal ischemia. J Cereb Blood Flow. 33, 330-338 (2012).
- Wiessner, C., et al. Anti-nogo-a antibody infusion 24 hours after experimental stroke imporved behavioral outcome and corticospinal plasticity in normotensive and spontaneously hypertensive rats. J Cereb Blood Flow Metab. 23, 154-165 (2003).
- Schaar, K. L., Brenneman, M. M., Savitz, S. I. Functional assessments in the rodent stroke model. Exp Transl Stroke Med. 2 (13), (2010).
