Farelerde Orta Serebral Arter Tıkanıklığı ve Reperfüzyon Kaynaklı İnme Cerrahi Yaklaşım
Summary
inme patofizyolojisini anlamak için, güvenilir modeller kullanmak önemlidir. Farelerde en sık kullanılan inme modellerinden birini anlatacağız Bu yazıda, orta serebral arter tıkanıklığı (MCAO) modeli olarak adlandırılan reperfüzyon ile (ayrıca lümen içi filament veya sütür modeli olarak adlandırılır).
Abstract
İnme, tüm dünyada ölüm önde gelen nedenidir ve uzun vadeli yetişkin engelli temel nedenlerinden biri olmaya devam etmektedir. vuruşları yaklaşık% 87 iskemik orijinlidir ve orta serebral arter (MCA) topraklarında meydana gelir. Şu anda sadece Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) bu yıkıcı hastalığın tedavisi için ilaç onayladı doku plazminojen aktivatörü (tPA) 'dir. Bununla birlikte, tPA uygulama için küçük bir terapötik penceresi olan (3-6 saat) ve aslında uygulanan hastaların% 4 etkilidir. Mevcut araştırma potansiyel terapötik hedefleri bulmak için inme patofizyolojisinin anlaşılmasında odaklanır. Böylece, güvenilir modeller çok önemlidir ve MCA oklüzyonu (MCAO) modeli iskemik inme klinik olarak en uygun cerrahi modeli olarak kabul edilir (ayrıca lümen Filament veya sütür modeli olarak adlandırılan) ve oldukça non-invaziv ve kolay tekrarlanabilir. Genellikle MCAO modeli nedeniyle özellikle fare ile, kemirgenler kullanılırBu türler için mevcut tüm genetik varyasyonları. Burada tarif (ve video mevcut) başarıyla güvenilir ve tekrarlanabilir verileri oluşturmak için farelerde (reperfüzyon) ile MCAO modelini nasıl gerçekleştirileceği.
Introduction
İnme bir kişi hastalıktan her 4 dakikada bir ölen ile, dünya çapında ölüm beşinci önde gelen nedenidir. 800.000 üzerinde Amerikalılar sadece hasta için yıkıcı olmayan bir felç, her yıl, acı, ama aynı zamanda aileleri için. İnme yetişkin sakatlık ana nedenidir ve yıllık harcama mevcut olan çok az tedavi seçenekleri olmasına rağmen 36500000000 $ 1 düzeyinde olduğu tahmin edilmektedir.
Doku plazminojen aktivatörü (tPA) Sadece Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) iskemik inme için ilaç lisanslı. Inme 3-6 saat içinde hastaya uygulandığı ve bu gibi durumlarda bu hastaların 2% 4 yarar Ancak, bu geçerlidir. Nedenle, inme, tekrar üretilebilir, klinik olarak hayvan modelleri, bu hastalık için potansiyel bir terapötik strateji ve tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olmak için kullanılır zorunludur. In vitro dikkat etmek önemlidir </em> modelleri, serebral disfonksiyon bazı yönlerini modelleme yararlı iken, bir inme sonrası beyin ve çevrede meydana gelen karmaşık fizyolojik etkileşimleri yansıtan yeteneğine sahip değildir. Sonuç olarak, in vivo modeller gereklidir.
inme en yaygın türü, toplam inmelerin% 87 için muhasebe, menşe iskemik olduğunu. Diğer vuruş intraserebral kanama (% 9) ve subaraknoid kanama (% 4), ve orta serebral arter (MCA) bir emboli en sık neden olur. Bu kesintiye hale beyin giren laminer kan akımının neden MCA kökünde belirgin eğri, atfedilebilir. MCA yanal sulkus boyunca internal karotis arter (ICA) ve yolları, doğar nerede dalları ve projeler bazal ganglionlar ve frontal, parietal ve primer motor ve duyusal korteks olmak üzere temporal lob, yanal yüzeyler. Willis Çember olma posterior serebral arterlerin tarafından oluşturulanserebral arter ve posterior iletişim arterlere bağlı.
MCAO intraluminal filament veya dikiş modeli en yaygın inme araştırmalarında kullanılan biridir. Ancak, bu modele farklı varyasyonlar bir çift vardır ve bu microfilament dış karotid arter içine takılı olup olmadığını dayalı 3 (ECA, Longa yöntemi olarak adlandırılır), ya da (ICA takılı olup olmadığını Koizumi olarak adlandırılır yöntemi) 4. Filament CCA içinde kesi kanamayı önlemek için kaldırılırsa Longa yönteminde kalıcı 5 bağlanmalıdır ECA ise Koizumi yöntemde, ameliyat tarafındaki karotis arter (CCA) kalıcı olarak bağlanmalıdır . Bu çok daha üstün ve iskemik inme bir daha klinik olarak cerrahi model hissediyorum burada Longa yöntemi kullanılacaktır. Bundan başka, özellikle Longa yöntemi ile bir silikon uçlu monofilin kullanımı, çok üretirgenellikle eksik tıkanıklığı ve / veya subaraknoid kanama 6 üretmek alev körelmiş monoipliklerin, aksine tekrarlanabilir MCAO.
Intraluminal filament yöntemi kalıcı veya geçici tıkanma 4,6 modeli olarak kullanılabilir. Geçici modeli gerçekleştirmek için, filament iskemi bir süre sonra çıkartılır (örneğin, 30 dakika, 60 dakika ya da 2 saat) ve reperfüzyon meydana bırakılır. Bu model, bir ölçüde, insanlarda bir tromboembolik pıhtı eritmek için kendiliğinden ya da terapötik müdahale (örneğin, tPA uygulama) sonrasında kan akımının restorasyon simüle eder. Sürekli modeller için, filament, sadece bir zaman süresi (örneğin, 24 saat) yerinde kalır, bu nedenle bir reperfüzyon oluşur. lümen içi filament yöntemin diğer bir avantajı, bir kranyotomi kafatası sağlam kalmasına olanak sağlayan ve intrakranyal basınç ve sıcaklık değişiklikleri önlemek gerçekleştirilebilir gerekmez gerçektir.
<p cbu videoda lass = "jove_content"> biz MCAO ve reperfüzyon ikna etmek Longa intraluminal filament yöntemi gerçekleştirmek için nasıl gösterilmektedir. Biz de 18 sayılık nörolojik skoru gerçekleştirmek ve 2,3,5-triphenyltetrazalium klorür (TTC) boyama kullanarak infarkt hacmini belirlemek için nasıl gösterir.Protocol
Representative Results
Discussion
20 yıl önce anlayışı bu yana, bir filamanın sokulmasını kapsayan insan inme için MCAO modeli çalışmaları çok sayıda kullanılmıştır. Bunun nedeni o inme (yani, iskemik inme) en sık görülen klinik ne taklit gerçeği esas olarak. striatum serebral korteks daha iskemi karşı daha duyarlıdır ve bu nedenle, iskemik sürenin uzunluğu striatum ve dorsolateral korteks hem de etkilenmiş, ya da sadece striatum olup olmayacağı çevirmek olacaktır. Hem enfarktüs ve reperfüzyon süreleri buna…
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).
