Хирургический подход к средней мозговой артерии Окклюзия и Реперфузии Индуцированные инсульта у мышей
Summary
Для того, чтобы понять патофизиологию инсульта, важно использовать надежные модели. Эта статья будет описывать один из наиболее часто используемых моделей инсульта у мышей, называемая мозговая закупорка артерии (МСАО) модель среднего (также называемый внутрипросветного нить или шовный модель) с реперфузией.
Abstract
Инсульт является ведущей причиной смерти во всем мире и продолжает оставаться одной из основных причин долгосрочных взрослых инвалидов. Около 87% инсультов являются ишемические по своему происхождению и происходят на территории средней мозговой артерии (СМА). В настоящее время единственным пищевых продуктов и медикаментов (FDA) одобрило препарат для лечения этой разрушительной болезни является тканевой активатор плазминогена (ТАП). Тем не менее, ТАП имеет небольшое терапевтическое окно для введения (3 – 6 ч), и эффективен только у 4% пациентов, которые на самом деле его получают. В настоящее время исследование фокусируется на понимании патофизиологии инсульта, чтобы найти потенциальные терапевтические цели. Таким образом, надежные модели имеют решающее значение, и модель MCA окклюзия (MCAO) (также называемый внутрипросветного нити или шовный модель) считается наиболее клинически значимых хирургической модели ишемического инсульта, а также довольно неинвазивным и легко воспроизводимым. Как правило, модель MCAO используется с грызунами, особенно с мышами из-задля всех генетических вариаций, доступных для этого вида. Здесь мы описываем (и присутствует в видео), как успешно выполнить модель MCAO (с реперфузией) у мышей для создания надежных и воспроизводимых данных.
Introduction
Инсульт является пятой ведущей причиной смерти во всем мире, с одним человеком, умирают от этой болезни каждые 4 минуты. Более 800 тысяч американцев страдают от инсульта каждый год, который является не только разрушительно для пациента, но и для их семей. Инсульт является основной причиной инвалидности взрослых и ежегодные расходы оценивается в порядка $ 36,5 млрд 1 , несмотря на очень мало вариантов лечения будут доступны.
Тканевый активатор плазминогена (ТАП) является единственным пищевых продуктов и медикаментов (FDA) лицензирован препарат для ишемического инсульта. Тем не менее, оно является эффективным только при введении пациентам в течение 3-6 часов с момента начала инсульта, и в этих случаях , это приносит пользу только 4% пациентов 2. Поэтому крайне важно, чтобы воспроизводимые, клинически значимых животных моделях инсульта используются для оказания помощи в разработке потенциальных терапевтических стратегий и методов лечения этого заболевания. Важно отметить , что в пробирке </EM> модели, в то время как полезно при моделировании некоторых аспектов церебральной дисфункции, не способны Резюмируя сложные физиологические взаимодействий, которые происходят в головном мозге и периферии после инсульта. Следовательно, модели в естественных условиях имеют важное значение.
Наиболее распространенным типом инсульта ишемического происхождения, что составляет 87% от общего числа инсультов. Другие штрихи внутримозговое кровоизлияние (9%) и субарахноидальное кровоизлияние (4%), и вызываются чаще всего с помощью эмболов к средней мозговой артерии (СМА). Это связано с видного кривой в корне MCA, который вызывает ламинарный поток крови, поступающей в мозг нарушиться. MCA возникает из внутренней сонной артерии (ВСА) и маршрутам вдоль боковой борозды, где она разветвляется и проекты к базальных ганглиев и боковые поверхности лобной, теменной и височной долей, в том числе первичной моторной и сенсорной коры головного мозга. Круг Уиллис создается задних мозговых артерий, являющихсяподключены к церебральных артерий и задней передачи артерий.
Внутрипросветное нить или шовный модель MCAO является одним из наиболее широко используемых в исследованиях инсульта. Тем не менее, существует несколько различных вариаций этой модели, и они основаны на вставлен ли микрофиламентных в наружную сонную артерию (ECA, называемый метод Лонга) 3, или он вставлен в ICA (называется Коидзуми метод) 4. В методе Коидзуми, общей сонной артерии (ССА) на стороне операции должны быть постоянно связаны , если нить удаляется , чтобы предотвратить кровотечение из разреза в ССА, тогда как в методе Лонга в то ЕСА , которые должны быть постоянно связаны 5 , Здесь метод Лонга будет использоваться, как мы считаем, что это намного лучше и более клинически значимых хирургическая модель ишемического инсульта. Кроме того, использование кремниевого наконечниками мононити, особенно с методом Лонга, производит оченьвоспроизводимая MCAO в отличие от пламени-притупляются мононити, которые часто приводят к неполной закупорки и / или субарахноидальное кровоизлияние 6.
Метод внутрипросветное нить может быть использована в качестве модели постоянного или временной окклюзии 4,6. Для выполнения переходную модель, нить удаляется после периода ишемии (например, 30 мин, 60 мин, или 2 ч), и реперфузии, производятся . Эта модель, в некоторой степени, имитирует восстановление кровотока после спонтанной или терапевтического вмешательства (например, ТАП администрации) лизировать тромбоэмболических тромб в организме человека. Для постоянной модели, нить просто оставляют на месте в течение периода времени (например, 24 ч), так что ни при реперфузии не происходит. Еще одним преимуществом способа внутрипросветного нитей является тот факт, что краниотомию не требуется выполнять, позволяя череп оставить нетронутыми и во избежание каких-либо изменений внутричерепного давления и температуры.
<p cдеваха = "jove_content"> В этом видео показано, как выполнить внутрипросветного метод нити Лонга вызывать MCAO и реперфузии. Также показано, как выполнить 18-балльной неврологической шкале и определяют объем инфаркта с помощью 2,3,5-triphenyltetrazalium (TTC) окрашивание.Protocol
Representative Results
Discussion
С момента своего зачатия 20 лет назад, модель MCAO для человеческого инсульта с участием вставки нити используется в огромном количестве исследований. Это происходит главным образом из – за того , что он имитирует , что происходит клинически наиболее распространенной формой инсульта (то…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- 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).
