2-Gemi Tıkanıklığı / Hipotansiyon: Küresel Beyin İskemi Rat Modeli
Summary
Sistemik hipotansiyon ile birlikte iki taraflı karotis tıkanıklığı tekrarlanabilir şiddeti ile hipokampus hasar görebilir, sıçan küresel beyin iskemi üretir. Hayvanlar üzerinde beyin hasarı tahmin modelleri ile engelli, onlar expediently kurtarmak ve ölüm oranları nispeten düşüktür.
Abstract
Resüsitasyon takip Kardiyak arrest genellikle iskemi ve beynin sonraki reperfüzyon kaynaklanan dramatik beyin hasarı ile sonuçlanır. Küresel beyin iskemi iskemi 1 son derece duyarlı olduğu gösterilmiştir belirli beyin bölgelerinin zarar üretir. Hipokampal nöronlar özellikle diğer hücre popülasyonlarının ve göre iskemik hakaret daha yüksek duyarlılığa sahip, hipokampus CA1 bölgesinde iskemi / reperfüzyon 2 özellikle savunmasızdır.
Terapötik girişimlerin, ya da beyin hasarı dahil mekanizmalarının çalışması, tasarımı klinik durumu benzer ve tekrarlanabilir bir şekilde zarar üreten bir model gerektirir. Hipotansiyon ile iki taraflı karotis damar tıkanıklığı (2VOH) kardiyak arrest ve resüsitasyon sırasında oluşabilir serebral olaylar taklit, geri ön beyin iskemi üreten bir modeldir. Biz, Smith ve ark değiştirilmiş bir modeli açıklar. (1984) 2, Ilk olarak Sanderson ve ark. (2008) 3, seçici hassas beyin bölgelerinde 3-6 tekrarlanabilir yaralanma üreten mevcut haliyle sunulmaktadır. Bu modelin güvenilirliği uygulanan hipotansiyon, iskemi süresi, yakın sıcaklık kontrolü, belirli bir anestezi rejimi ve çalışkan ameliyat sonrası bakım sırasında sistemik kan basıncı hassas kontrolü ile belirlenir. Daha az hassas beyin bölgelerinde kurtulmuş ise 8 dakikalık bir iskemik hakaret, reperfüzyon 6 ile 24 saat boyunca ilerler CA1 hipokampal nöron hücre ölümü üretir. Bu aşamalı hücre ölümü kolayca CA1 nöronlarının yakın tam kaybı bu zamanda belirgin olduğu gibi, reperfüzyon ile 7-14 gün sonra ölçülür.
Bu beyin hasarı modele ek olarak, basit ama kapsamlı, metodoloji kullanılarak CA1 zarar miktarının tayini için bir yöntem mevcut. Önemlisi, miktar bir, basit bir kamera monte mikroskop kullanılarak gerçekleştirilebilirda ücretsiz ImageJ (NIH) yazılım eklentisi, maliyet-engelleyici stereology yazılım programları için ihtiyaç ve hasar tespit için motorlu bir mikroskobik sahne kalmayabilir.
Introduction
Kalp durması ve inme bir sonucu olarak beyin hasarı ölüm ve uzun süreli sakatlık önde gelen nedenidir. Kardiyak arrest kurbanları için kardiyopulmoner resüsitasyon bu hastaların% 60 daha sonra hastanede ölen en az kapsamlı beyin hasarı sonucunda ABD'de 7,8 yılda yaklaşık 70.000 hastalarda spontan dolaşımı sağlayacak başarılı ve ise sadece 3-10% yeniden hayata hastaların 9,10 eski yaşam devam edebilirsiniz. Açıkçası, küresel beyin iskemi sonrasında ve nörolojik travma en aza indirmek için tedavi yaklaşımları tasarımı beyin hasarına yol mekanizmalarını anlamak kritik önem taşımaktadır.
Beyin iskemi birden çok yöntem kullanılarak modellenebilir. En sık olarak, beyin iskemisi, böylece bir odak iskemik inme 11,12 üreten, beyin, orta serebral arterin büyük bir damar oklüzyonu ile kemirgen üretilir. Klinik olarak önemli iken,fokal beyin iskemi kardiyak arrest / resüsitasyon tarafından üretilen beyin hasarı incelemek için doğru bir yöntem değildir. Bu klinik paradigma modellemek için bütün iskemik beyin kan akışının yeniden yerleştirilmesi, ardından yapılmalıdır. Yakından klinik taklit etmek için, araştırmacılar deneysel CPR ve defibrilasyon 13,14 ile resüsitasyon ardından kardiyak arrest neden. Bu model klinik, ancak öngörülemeyen resüsitasyon kez değişkenliği artırabilir ve yorumlamak için veri analizi zor hale getirebilir. Ayrıca, bu model daha bir hipotezi test etmek gerekli hayvan sayısının artırılması, yüksek ölüm oranı ile ilişkilidir. Daha, tekrarlanabilir tutarlı, ve hayatta hakaret küresel iskemi ve / veya reperfüzyon için serebral yanıt incelenmesi tercih edilebilir.
Sistemik kan akışını korurken global iskemi beyinde uyarılabilir. Investigatio izin verirken Bu, ölüm azaltırN beyin 2'de doku hasarının mekanizmaları. Küresel beyin iskemi üretmek için, kesme veya büyük ölçüde beyin, internal karotid arter ve vertebral arter tedarik dört damarlarındaki akışı sınırlamak için gereklidir. Bu gemiler bir anastomoz döngü oluşturur Willis, Çemberi adı verilen bir damar yapısı ile kan akımı ile beyin kaynağı. Bu mimari, beyin damar proksimal damar tıkanması durumunda perfüzyon korumak sağlar. Bu nedenle, tüm katkı damarları aracılığıyla beyin, kan akışının tam iskemi ikna etmek için gerçekleşmelidir. Karotis arter tıkanıklığı istenen bir süre için anevrizma klip bir minimal invaziv ventral boyun cut-down ve uygulamasını kullanarak gerçekleştirilebilir. Onlar omurga enine foramen içinde incased olarak vertebral arter yoluyla kan akımının kesilmesi, zor olabilir. Araştırmacılar karotis önce vertebral arterler 24-48 saat electrocauterizing bu ele sahiptıkanıklığı ve beyin iskemi (4VO modeli) 15. Bu yaklaşımın aksine, Smith ve ark. Azaltarak küresel beyin iskemi uyararak kan akımı 2 kayıp ya da büyük ölçüde azalır bir noktaya vertebral damar yoluyla perfüzyon azaltmak için 40 mmHg için sistemik kan basıncı (MAP) ortalama bir yöntem geliştirdi . Karotis tıkanıklığı ile birleştiğinde, bu yöntem yakın kardiyak arrest hayatta bu taklit beyin hasarı bir model ile sonuçlanan, ön beyin boyunca iskemi üretir. Bu yöntemin daha rafine, biz burada mevcut modeli 30 mmHg sıkı HARİTASI düzenleme ± 1mHg iskemi tüm 8 dakika boyunca gerektirir. Biz Smith ve arkadaşları tarafından tasarlanan özgün tekniğin düşük ölüm oranı koruyarak bu değişiklik bu model neden olduğu beyin hasarı tekrarlanabilirlik artırır bulundu.
Hücre ölümü ve doku hasarının genel ölçüde hassas fenotipi nedenBurada sunulan model iskemik süresi 16 doğrudan bağlıdır. CA1 nöronlar reperfüzyon aşamasında 15,17 sırasında terapötik müdahale için geçici bir pencere olduğunu düşündüren, hücre ölümü gecikmiş, iskemi 8 dk sergilenirken ardından. Reperfüzyon başlangıcında, nöronlar hızlı fonksiyonu yeniden ve hemen bir hücre ölümü 18 saptanabilir. Ancak bu hakaret neden hücre ölümü şelaleden indüksiyon (apoptoz) bu reperfüzyon 3,19 4-6 saat arasında sitokrom-c, dahil olmak üzere mitokondri gelen apoptogenic proteinlerin açıklaması, sonuçlanan. Reperfüzyon saat 6 ila 24, CA1 hipokampus nöron hücre ölümü işledikleri ve apoptotik hücre ölümü programı 19 yürütülür. Iskemik hasar sorumlu hücre ölümü fenotipi yüksek tartışmalı olduğu not edilmelidir. Diğer diğer apopt rapor ise ilk çalışmalarda, nekroz birincil hücre ölümü fenotip 20,21 olduğunu ileri sürmüşlerdirtemel mekanizma 22,23 olarak osis. Toplamda, mevcut kanıtlar hücreleri klasik apoptoz gelen nekroz arasında değişen hücre ölümü fenotipleri bir spektrum ölmek öneririz. Hücre ölümü belirli modu her fenotip katkı derecesini diğer faktörler 24,25 arasında, hakaret şiddetine bağlı olarak, birçok faktöre bağlıdır. Reperfüzyon 24 saat olarak, ölen hücrelerin piknotik çekirdekleri, toplu hücresel içeriğinin açık kanıtlar ile yoğun sitozolde ve fonksiyonel mitokondriyal morfolojisi kaybı sahip. Ölü hücreleri daha fazla, bozuldu gibi makrofajlar ve / veya mikroglia gibi bağışıklık hücreleri tarafından yuttu ve CA1 hipokampal bölgeden temizlenir. Reperfüzyon 4-7 gün ile, ölü hücreleri kaldırılmış ve bütün bu kalıntılar inflamatuar hücreler ve glial hücreler 17,26 aktif hale gelir. Bu nedenle, reperfüzyon ile 7 gün CA1 hippokampal nöronal ölümde, basit, spesifik olmayan hücre lekeleri kullanılarak belirlenebilir optimal zamanı temsil ederkresil mor veya hemotoksilen-eozin cluding ve morfolojik dahil kriterlere göre sayılır. Bu geç reperfüzyon aralıkta kalan hücreleri böylece beyin hasarı bir dizin sağlayarak, hayatta kalan hücreler olarak sayılabilir.
Bu modeli tedavi yöntemlerinin belirlenmesi için kullanılmak üzere ise, deneysel tasarım MERDİVEN kriterleri (İnme Tedavi Akademik Sanayi Yuvarlak Masa) 27 takip önerilmektedir. Tasarımı ve bir çalışma yaparken bu yönergeleri takip edilmelidir, ancak burada ele değildir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada açıklanan modeli insanlarda bulunan benzer bir yaralanma sağlayan, kalp durması ve canlandırma bir sonucu olarak ortaya çıkabilir beyin İşemi üretir. Genel beyin iskemisinde üretmek için bu yöntem birden fazla protokol biridir. Biz, nispeten düşük ölüm oranı, hızlı iyileşme ve tekrarlanabilir sonuçlar için en önemli bu protokolü kullanır. Kardiyak arrest / resüsitasyon modeli ancak teknik olarak, belki sürekli yeniden en zor klinik olarak en uygun modeldir. Küresel beyin iskemi 4VO m…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Material Name | |||
| 5-0 VICRYL suture, reverse cutting | Ethicon | J391H | |
| Scalpel, No.10 | Swann-Morton | 6601 | |
| Gauze Sponges | Fisher | 22-362-178 | |
| 18G x 1 ½ in needle | BD | 305201 | |
| 23G x 1 in needle | BD | 305145 | |
| 26 G x 3/8 in needle | BD | 305110 | |
| 18 G x 1 ¼ catheter | EXEL | 26735 | |
| 1 ml syringe | BD | 309659 | |
| 10 ml syringe | BD | 309604 | |
| 60 ml syringe | BD | 309653 | |
| Surgilube | Henry Schein | 1152666 | |
| .9% Saline, plastic IV bag | Henry Schein | 1537468 | |
| Suture 3-0 Silk | Henry Schein | 1007842 | |
| Puralube Ophthalmic Ointment | Henry Schein | 3390017 | |
| Betadine | Henry Schein | 6903564 | |
| Sterile Towel Drape | Moore Medical | 14170 | |
| Polyethylene Tubing, 50 | Intramedic | 427411 | |
| Stopcock, 3 way | Smiths medical | MX9311L | |
| Drug Name | |||
| AERRANE (isoflurane) | Henry Schein | 2091966 | |
| Mapap Liquid (Tylenol) | Major Pharmaceuticals | 1556 | |
| Kedavet (ketamine) | Ketathesia Butney | NDC 50989-996-06 | |
| Butorphic (butorphanol) | Lloyd Labs | 4881 | |
| Heparin | APP Pharmaceuticals | 504011 | |
| Chemical Name | |||
| Paraformaldehyde prills | Elecron Microscopy Sci. | 19202 | |
| 2-methylbutane | Sigma | 270342 | |
| Cresyl Violet Acetate | Sigma | C5042 | |
| Sucrose | Sigma | S9378 | |
| Software | |||
| ImageJ | NIH |
Riferimenti
- Kirino, T., Sano, K. Selective vulnerability in the gerbil hippocampus following transient ischemia. Acta Neuropathologica. 62, 201-208 (1984).
- Smith, M. L., Auer, R. N., Siesjo, B. K. The density and distribution of ischemic brain injury in the rat following 2-10 min of forebrain ischemia. Acta Neuropathologica. 64, 319-332 (1984).
- Sanderson, T. H., Kumar, R., Sullivan, J. M., Krause, G. S. Insulin blocks cytochrome c release in the reperfused brain through PI3-K signaling and by promoting Bax/Bcl-XL binding. Journal of Neurochemistry. 106, 1248-1258 (2008).
- Sanderson, T. H., et al. Insulin activates the PI3K-Akt survival pathway in vulnerable neurons following global brain ischemia. Neurological Research. 31, 947-958 (2009).
- Sanderson, T. H., et al. PKR-like endoplasmic reticulum kinase (PERK) activation following brain ischemia is independent of unfolded nascent proteins. Neuroscienze. 169, 1307-1314 (2010).
- Hazelton, J. L., et al. Hyperoxic reperfusion after global cerebral ischemia promotes inflammation and long-term hippocampal neuronal death. Journal of Neurotrauma. 27, 753-762 (2010).
- Lloyd-Jones, D., et al. Heart disease and stroke statistics–2010 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 121, e46-e215 (2010).
- Krause, G. S., Kumar, K., White, B. C., Aust, S. D., Wiegenstein, J. G. Ischemia, resuscitation, and reperfusion: mechanisms of tissue injury and prospects for protection. American Heart Journal. 111, 768-780 (1986).
- Krause, G. S., White, B. C., Aust, S. D., Nayini, N. R., Kumar, K. Brain cell death following ischemia and reperfusion: a proposed biochemical sequence. Critical Care Medicine. 16, 714-726 (1988).
- Bloom, H. L., et al. Long-term survival after successful inhospital cardiac arrest resuscitation. American Heart Journal. 153, 831-836 (2007).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation. 20, 84-91 (1989).
- Uluc, K., Miranpuri, A., Kujoth, G. C., Akture, E., Baskaya, M. K. Focal cerebral ischemia model by endovascular suture occlusion of the middle cerebral artery in the rat. J. Vis. Exp. (48), e1978 (2011).
- Neumar, R. W., et al. Calpain mediates eukaryotic initiation factor 4G degradation during global brain ischemia. J. Cereb. Blood Flow Metab. 18, 876-881 (1998).
- Paine, M. G., Che, D., Li, L., Neumar, R. W. Cerebellar Purkinje Cell Neurodegeneration After Cardiac Arrest: Effect of Therapeutic Hypothermia. Resuscitation. , (2012).
- Pulsinelli, W. A., Brierley, J. B., Plum, F. Temporal profile of neuronal damage in a model of transient forebrain ischemia. Annals of Neurology. 11, 491-498 (1982).
- Edinger, A. L., Thompson, C. B. Death by design: apoptosis, necrosis and autophagy. Current Opinion in Cell Biology. 16, 663-669 (2004).
- Kirino, T. Delayed neuronal death in the gerbil hippocampus following ischemia. Brain Research. 239, 57-69 (1982).
- Yager, J. Y., Brucklacher, R. M., Vannucci, R. C. Cerebral energy metabolism during hypoxia-ischemia and early recovery in immature rats. The American Journal of Physiology. 262, 672-677 (1992).
- Sugawara, T., Fujimura, M., Morita-Fujimura, Y., Kawase, M., Chan, P. H. Mitochondrial release of cytochrome c corresponds to the selective vulnerability of hippocampal CA1 neurons in rats after transient global cerebral ischemia. J. Neurosci. 19, RC39 (1999).
- Nishino, H., et al. Pathophysiological process after transient ischemia of the middle cerebral artery in the rat. Brain Research Bulletin. 35, 51-56 (1994).
- Ross, D. T., Ebner, F. F. Thalamic retrograde degeneration following cortical injury: an excitotoxic process. Neuroscienze. 35, 525-550 (1990).
- Soriano, M. A., Ferrer, I., Rodriguez-Farre, E., Planas, A. M. Apoptosis and c-Jun in the thalamus of the rat following cortical infarction. Neuroreport. 7, 425-428 (1996).
- Watanabe, H., et al. Protein synthesis inhibitor transiently reduces neuronal death in the thalamus of spontaneously hypertensive rats following cortical infarction. Neuroscience Letters. 233, 25-28 (1997).
- Wei, L., Ying, D. J., Cui, L., Langsdorf, J., Yu, S. P. Necrosis, apoptosis and hybrid death in the cortex and thalamus after barrel cortex ischemia in rats. Brain Research. 1022, 54-61 (2004).
- Zong, W. X., Thompson, C. B. Necrotic death as a cell fate. Genes & Development. 20, 1-15 (2006).
- Ito, U., Spatz, M., Walker, J. T., Klatzo, I. Experimental cerebral ischemia in mongolian gerbils. I. Light microscopic observations. Acta Neuropathologica. 32, 209-223 (1975).
- Saver, J. L., Albers, G. W., Dunn, B., Johnston, K. C., Fisher, M. Stroke Therapy Academic Industry Roundtable (STAIR) recommendations for extended window acute stroke therapy trials. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation. 40, 2594-2600 (2009).
- Busto, R., Dietrich, W. D., Globus, M. Y., Ginsberg, M. D. The importance of brain temperature in cerebral ischemic injury. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation. 20, 1113-1114 (1989).
- Voll, C. L., Auer, R. N. Postischemic seizures and necrotizing ischemic brain damage: neuroprotective effect of postischemic diazepam and insulin. Neurology. 41, 423-428 (1991).
- Yamaguchi, M., Calvert, J. W., Kusaka, G., Zhang, J. H. One-stage anterior approach for four-vessel occlusion in rat. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation. 36, 2212-2214 (2005).
- Gionet, T. X., Warner, D. S., Verhaegen, M., Thomas, J. D., Todd, M. M. Effects of intra-ischemic blood pressure on outcome from 2-vessel occlusion forebrain ischemia in the rat. Brain Research. 586, 188-194 (1992).
- Sugawara, T., et al. Effect of hypotension severity on hippocampal CA1 neurons in a rat global ischemia model. Brain Research. 877, 281-287 (2000).
