Experimentella modeller för att studera neuroprotektion av sur postkonditionering mot cerebral ischemi
Summary
Syran efterkonditionering skyddar mot cerebral ischemi. Här presenterar vi två modeller för att utföra APC. De är respektive uppnås genom att överföra corticostriatal skivor till sur buffert efter syre-glukos deprivation in vitro och genom att andas in 20% CO 2 efter mellersta hjärnartären ocklusion in vivo.
Abstract
Stroke är en av de främsta orsakerna till dödlighet och funktionshinder världen över, med begränsade terapeutiska förhållningssätt. Som en endogen strategi för neuroprotektion har efterbehandlingsbehandlingar visat sig vara lovande terapier mot cerebral ischemi. Emellertid begränsar komplicerade procedurer och potentiella säkerhetsproblem deras kliniska tillämpning. För att övervinna dessa nackdelar har vi utvecklat sur postconditioning (APC) som en terapi för experimentell fokal cerebral ischemi. APC hänför sig till den milda acidosbehandlingen genom inhalation av CO 2 under reperfusion efter ischemi. Här presenterar vi två modeller för att utföra APC in vitro respektive in vivo . Syre-glukosavskrivning (OGD) -behandling av möss och corticostriatal ocklusion och mitten av cerebral arteriell ocklusion (MCAO) hos möss användes för att efterlikna cerebral ischemi. APC kan enkelt uppnås genom att överföra hjärnsnitt till sur buffert bubblades med 20% CO 2, or av möss som inhalerar 20% CO 2. APC visade signifikanta skyddande effekter mot cerebral ischemi, vilket återspeglas av vävnadslevnadsförmåga och hjärninfarktvolymen.
Introduction
Stroke är en av de främsta orsakerna till dödlighet och funktionshinder över hela världen. Stora ansträngningar har gjorts för att hitta effektiva behandlingar för stroke under de senaste decennierna, men prestationen är ganska otillfredsställande. Postkonditionering är en process som manipuleras av subtoxiska påfrestningar efter en ischemisk episod. Efterkonditionering, inklusive ischemisk, hypoxisk, lågglukos och avlägsen ischemisk efterkonditionering, utlöser endogena adaptiva mekanismer och har visat sig vara lovande behandlingar mot cerebral ischemi 1 , 2 , 3 , 4 . Men iskemisk efterkonditionering kan införa ytterligare skada. Limkemisk avlägsnande av ischemisk efterkonditionering behöver vanligtvis flera cykler om 5-20 min ocklusion och reperfusion på de ipsilaterala eller bilaterala bakbenen 5 , 6 , 7 . thDärför är dessa efterbehandlingsmanipulationer farliga eller opraktiska i klinisk praxis. För att övervinna dessa nackdelar har vi utvecklat APC som en terapi för fokal cerebral ischemi hos möss 8 . Inducerad helt enkelt genom att andas in 20% CO 2, APC signifikant reducerar ischemisk hjärnskada i en mer genomförbar och säkrare sätt. Nyligen har vi visat att APC utökar reperfusionsfönstret och belyser APC: s betydelse för strokebehandling 9 .
Här presenterar vi två experimentella modeller för att studera neuroprotektion av APC mot cerebral ischemi. Den första är syre-glukosavskrivning (OGD) -modellen i kort-sterostabila stycken av möss. Snabba förberedelser och överföring av hjärnskivorna till en artificiell miljö, vanligtvis artificiell cerebrospinalvätska (ASCF), kan upprätthålla celllabilitet och neuronal krets, vilket gör det möjligt att studera hjärnfunktionen in vitro 10 <Sup> 11 . OGD i ASCF efterliknar cerebral ischemi och inducerar ischemisk skada 12 , 13 , 14 . Efter OGD är hjärnan skivor uppdateras i regelbunden ASCF (r-ASCF) för att tillhandahålla reperfusion och behandlades därefter med APC med användning av sur ASCF bubblades med 20% CO2. Den kortikostriatala skivan upprätthåller den intakta histologiska karakteriseringen jämfört med primära odlade celler.
För att studera hjärnfunktionen in vivo används musen mellan mitten av cerebral arteriell ocklusion (MCAO). Den centrala cerebrala artären blockeras genom att införa ett flamstoppat monofilament via den gemensamma halspulsådern. Som en av de mest använda stroke-modellerna visar MCAO-modellen klinisk relevans och appliceringen av en monofilament gör det lättare att uppnå reperfusion. Helt enkelt genom att andas in normoxisk blandad gas innehållande 20% CO 2 efter debuten av reperfusioN, visade APC signifikanta skyddande effekter mot cerebral ischemi som indikeras av minskad hjärntrådsvolym.
Protocol
Representative Results
Discussion
Här presenterar vi två experimentella modeller för att studera neuroprotektion av APC mot cerebral ischemi. I hjärnsnitt, är APC uppnås genom inkubering av möss corticostriatal skivor i sur buffert bubblades med 20% CO 2 efter reperfusion insjuknandet, medan i MCAO modell, är APC uppnås genom att andas in 20% CO 2 till möss efter reperfusion. Båda modellerna återspeglar neuroprotektion av APC mot cerebral ischemi. Skyddet var jämförbart med det som uppnåddes genom ischemisk efterkond…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete finansierades av National Natural Science Foundation of China (81573406, 81373393, 81273506, 81221003, 81473186 och 81402907), Zhejiang Provincial Natural Science Foundation (LR15H310001) och programmet för Zhejiang ledande team i S & T Innovation Team (2011R50014).
Materials
| Sodium chloride | Sigma | S5886 | |
| Potassium chloride | Sigma | P5405 | |
| Potassium phosphate monobasic | Sigma | P9791 | |
| Magnesium sulfate | Sigma | M2643 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma | S5761 | |
| Calcium chloride dihydrate | Sigma | C5080 | |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G7021 | |
| Vibratome | Leica | VT1000 S | |
| 2,3,5-triphenyltetrazolium hydrochloride | Sigma | T8877 | |
| Absolute Ethanol | Aladdin Industrial Corporation | E111993 | |
| Dimethyl sulfoxide | Sigma | D8418 | |
| Laser Doppler Flowmetry | Moor Instruments Ltd | Model Moor VMS-LDF2 | |
| Diethyl ether anhydrous | Sinopharm Chemical Reagent Corporation | 80059618 | |
| Trichloroacetaldehycle hydrate | Sinopharm Chemical Reagent Corporation | 30037517 | |
| 10% Formalin | Aladdin Industrial Corporation | F111936 | |
| 24-well plates | Jet Biofil | TCP-010-024 |
Riferimenti
- Zhao, H., Sapolsky, R. M., Steinberg, G. K. Interrupting reperfusion as a stroke therapy: ischemic postconditioning reduces infarct size after focal ischemia in rats. J Cereb Blood Flow Metab. 26 (9), 1114-1121 (2006).
- Leconte, C., et al. Delayed hypoxic postconditioning protects against cerebral ischemia in the mouse. Stroke. 40 (10), 3349-3355 (2009).
- Fan, Y. Y., et al. Transient lack of glucose but not O2 is involved in ischemic postconditioning-induced neuroprotection. CNS Neurosci Ther. 19 (1), 30-37 (2013).
- Hess, D. C., Hoda, M. N., Bhatia, K. Remote limb perconditioning [corrected] and postconditioning: will it translate into a promising treatment for acute stroke. Stroke. 44 (4), 1191-1197 (2013).
- Ren, C., Yan, Z., Wei, D., Gao, X., Chen, X., Zhao, H. Limb remote ischemic postconditioning protects against focal ischemia in rats. Brain Res. 1288, 88-94 (2009).
- Sun, J., et al. Protective effect of delayed remote limb ischemic postconditioning: role of mitochondrial K(ATP) channels in a rat model of focal cerebral ischemic reperfusion injury. J Cereb Blood Flow Metab. 32 (5), 851-859 (2012).
- Li, P., et al. Remote limb ischemic postconditioning protects mouse brain against cerebral ischemia/reperfusion injury via upregulating expression of Nrf2, HO-1 and NQO-1 in mice. Int J Neurosci. , 1-8 (2015).
- Fan, Y. Y., et al. A novel neuroprotective strategy for ischemic stroke: transient mild acidosis treatment by CO2 inhalation at reperfusion. J Cereb Blood Flow Metab. 34 (2), 275-283 (2014).
- Shen, Z., et al. PARK2-dependent mitophagy induced by acidic postconditioning protects against focal cerebral ischemia and extends the reperfusion window. Autophagy. , (2017).
- Skolnik, J., Takacs, L., Szende, E. In vitro oxygen consumption of slices from kidney, brain, cortex and liver in hypoxia. Nature. 209 (5020), 305 (1966).
- Lynch, G., Schubert, P. The use of in vitro. brain slices for multidisciplinary studies of synaptic function. Annu Rev Neurosci. 3, 1-22 (1980).
- Zheng, S., Zuo, Z. Isoflurane preconditioning reduces purkinje cell death in an in vitro model of rat cerebellar ischemia. Neuroscienze. 118 (1), 99-106 (2003).
- Yin, B., Barrionuevo, G., Weber, S. G. Optimized real-time monitoring of glutathione redox status in single pyramidal neurons in organotypic hippocampal slices during oxygen-glucose deprivation and reperfusion. ACS Chem Neurosci. 6 (11), 1838-1848 (2015).
- Medvedeva, Y. V., Ji, S., Yin, H. Z., Weiss, J. H. Differential vulnerability of CA1 vs CA3 pyramidal neurons after ischemia: possible relationship to sources of Zn2+ accumulation and its entry into and prolonged effects on mitochondria. J Neurosci. , (2016).
- Pignataro, G., et al. In vivo and in vitro characterization of a novel neuroprotective strategy for stroke: ischemic postconditioning. J Cereb Blood Flow Metab. 28 (2), 232-241 (2008).
- Zhang, X., Ding, H. Z., Jiang, S., Zeng, Y. M., Tang, Q. F. An in vitro study of the neuroprotective effect of propofol on hypoxic hippocampal slice. Brain Inj. 28 (13-14), 1758-1765 (2014).
- Niu, Y., et al. Chemical profiling with HPLC-FTMS of exogenous and endogenous chemicals susceptible to the administration of chotosan in an animal model of type 2 diabetes-induced dementia. J Pharm Biomed Anal. 104, 21-30 (2015).
