Två-fartyget ocklusion musmodell av Cerebral ischemi-reperfusion
Summary
En musmodell av cerebral ischemi-reperfusion är etablerad för att undersöka patofysiologin av stroke. Vi distalt ligera av just mitten cerebral artär och höger gemensamma halspulsådern och återställa blodflödet efter 10 eller 40 min av ischemi.
Abstract
I denna studie är en mellersta cerebral artär (MCA) ocklusion musmodell anställd att studera cerebral ischemi-reperfusion. En reproducerbar och tillförlitlig musmodellen är användbar för att undersöka patofysiologin av cerebral ischemi-reperfusion och att fastställa potentiella terapeutiska strategier för patienter med stroke. Variationer i anatomi av kretsen av Willis i C57BL/6 möss påverkar deras infarct volym efter cerebral ischemi-inducerad skada. Studier har visat att distala MCA ocklusion (MCAO) kan lösa detta problem och resultera i en stabil infarct storlek. I denna studie upprättar vi en två-fartyget ocklusion musmodell cerebral ischemi-reperfusion genom avbrott av blodflödet till rätt MCA. Vi distalt ligera av rätt MCA och höger gemensamma halspulsådern (CCA) och återställa blodflödet efter en viss ischemi. Denna ischemi-reperfusionsskada inducerar en infarkt av stabila storlek och beteendemässiga underskott. Perifera immunceller infiltrera ischemisk hjärnan inom perioden 24 h infiltration. Neuronala förlusten i området kortikala är dessutom mindre för en längre reperfusion varaktighet. Därför passar denna två-fartyget ocklusion modell för undersöker immunsvar och neuronala återhämtning under de reperfusion efter cerebral ischemi.
Introduction
Cerebral ischemi-reperfusion musmodell är en av de mest använda experimentella metoderna för utredning av patofysiologin av ischemi-inducerad hjärnan skada1. Eftersom cerebral ischemi-reperfusion aktiverar perifera immunsystemet, perifer immunceller nästla sig in ischemisk hjärnan och orsaka nervcellskador2. Att förstå patofysiologin av stroke krävs således en tillförlitliga och reproducerbara musmodell som härmar cerebral ischemi-reperfusion.
C57BL/6J (B6) möss är den vanligaste stammen i stroke experiment eftersom de lätt kan vara genetiskt manipulerade. Två vanliga modeller MCAO/reperfusion som efterliknar villkora av cerebral ischemi-reperfusion finns. Först är den intraluminal glödtråd modellen av proximala MCAO, där en silicon-belagd glödtråden är anställd till intravaskulärt Täpp blodflödet i MCA; ockluderande glödtråden tas därefter bort om du vill återställa blod flöde3. En kort ocklusion varaktighet resulterar i en lesion i subkortikala regionen, medan en längre ocklusion varaktighet orsakar infarcts i områdena kortikala och subkortikala. Den andra modellen är den ligering av distala MCAO, som innebär extravaskulär ligering av MCA och CCA att minska blodflödet genom MCA, varefter blodflödet återställs genom avlägsnandet av suturen och aneurysm klipp4. I denna modell, en infarkt orsakas i kortikala områden, och dödligheten är låg. Eftersom ligering av MCAO/reperfusion modell kräver craniectomy att exponera platsen av distala MCA, webbplatsen kan bekräftas enkelt och undersöka om blodflödet i distala MCA störs under förfarandet är enkelt.
B6 möss uppvisar betydande variationer i anatomi av deras kretsen av Willis; Detta kan påverka infarct volymen efter cerebral ischemi-reperfusion5,6,7. För närvarande kan detta problem övervinnas genom ligering av den distala MCA8. I denna studie fastställa vi en metod för occluding MCA blodflödet och aktivera reperfusion efter en förutbestämt period av ischemi. Två-fartyget ocklusion av cerebral ischemi-reperfusion modellen inducerar övergående ischemi av MCA territorium genom ligering av just distala MCA och rätt CCA, med blodflödet återställs efter en viss ischemi. Denna MCAO/reperfusion modell inducerar en infarkt av stabila storlek, en huvuddelen av hjärnan-infiltrera immunceller i ischemisk hjärnan och beteendemässiga underskott efter cerebral ischemi – reperfusion4.
Protocol
Representative Results
Discussion
MCAO/reperfusion musmodell är en djurmodell som allmänt används att efterlikna övergående ischemi hos människor. Denna djurmodell kan tillämpas på transgena och knockout möss stammar att undersöka patofysiologin av stroke. Flera steg i protokollet är särskilt kritisk. (1) microdrill måste användas försiktigt när du skapar ett hål i skallen, med olämpliga åtgärder enkelt orsakar blödning från MCA. (2) MCA bör inte skadas, och blödning måste undvikas före och efter förfarandet för ligering. Skad…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av ministeriet för vetenskap och teknik, Taiwan (mest 106-2320-B-038-024, mest 105-2221-E-038-007-MY3 och mest 104-2320-B-424-001) och Taipei Medical University Hospital (107TMUH-SP-01). Detta manuskript redigerades av Wallace akademiska redigering.
Materials
| Bone rongeur | Diener | Friedman | |
| Buprenorphine | Sigma | B-044 | |
| Cefazolin | Sigma | 1097603 | |
| Chloral hydrate | Sigma | C8383 | |
| Dissection microscope | Nikon | SMZ-745 | |
| Electric clippers | Petpro | ||
| 10% formalin | Sigma | F5304 | |
| Germinator dry bead sterilizer | Braintree Scientific | ||
| Iris Forceps | Karl Klappenecker | 10 cm | |
| Iris Scissors | Diener | 9 cm | |
| Iris Scissors STR | Karl Klappenecker | 11 cm | |
| Microdrill | Stoelting | FOREEDOM K.1070 | |
| Micro-scissors-Vannas | HEISS | H-4240 | blade 7mm, 8 cm |
| Mouse brain matrix | World Precision Instruments | ||
| Non-invasive blood pressure system | Muromachi | MK-2000ST | |
| Operating Scissors STR | Karl Klappenecker | 14 cm | |
| Physiological Monitoring System | Harvard Apparatus | ||
| Razor blades | Ever-Ready | ||
| Stoelting Rodent Warmers | Stoelting | 53810 | Heating pad |
| Suture clip | Stoelting | ||
| Tweezers | IDEALTEK | No.3 | |
| Vetbond | 3M | 15672 | Surgical glue |
| 10-0 suture | UNIK | NT0410 | |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride | Sigma | T8877 |
Riferimenti
- Woodruff, T. M., et al. Pathophysiology, treatment, and animal and cellular models of human ischemic stroke. Molecular Neurodegeneration. 6 (1), 11 (2011).
- Chamorro, A., et al. The immunology of acute stroke. Nature Reviews. Neurology. 8 (7), 401-410 (2012).
- Engel, O., Kolodziej, S., Dirnagl, U., Prinz, V. Modeling stroke in mice – Middle cerebral artery occlusion with the filament model. Journal of Visualized Experiments. (47), e2423 (2011).
- Lee, G. A., et al. Interleukin 15 blockade protects the brain from cerebral ischemia-reperfusion injury. Brain, Behavior, and Immunity. 73, 562-570 (2018).
- 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. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism: Official Journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 13 (4), 683-692 (1993).
- Kitagawa, K., et al. Cerebral ischemia after bilateral carotid artery occlusion and intraluminal suture occlusion in mice: evaluation of the patency of the posterior communicating artery. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism: Official Journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 18 (5), 570-579 (1998).
- Wellons, J. C., et al. A comparison of strain-related susceptibility in two murine recovery models of global cerebral ischemia. Brain Research. 868 (1), 14-21 (2000).
- Doyle, K. P., Fathali, N., Siddiqui, M. R., Buckwalter, M. S. Distal hypoxic stroke: a new mouse model of stroke with high throughput, low variability and a quantifiable functional deficit. Journal of Neuroscience Methods. 207 (1), 31-40 (2012).
- Doyle, K. P., Buckwalter, M. S. A mouse model of permanent focal ischemia: Distal middle cerebral artery occlusion. Methods in Molecular Biology. , 103-110 (2014).
- Wayman, C., et al. Performing Permanent Distal Middle Cerebral with Common Carotid Artery Occlusion in Aged Rats to Study Cortical Ischemia with Sustained Disability. Journal Of Visualized Experiments. (108), e53106 (2016).
- Noor, R., Wang, C. X., Shuaib, A. Effects of hyperthermia on infarct volume in focal embolic model of cerebral ischemia in rats. Neuroscience Letters. 349 (2), 130-132 (2003).
- Florian, B., et al. Long-term hypothermia reduces infarct volume in aged rats after focal ischemia. Neuroscience Letters. 438 (2), 180-185 (2008).
- Carmichael, S. T. Rodent models of focal stroke: size, mechanism, and purpose. NeuroRx: The Journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 2 (3), 396-409 (2005).
- Lin, T. N., Te, J., Huang, H. C., Chi, S. I., Hsu, C. Y. Prolongation and enhancement of postischemic c-fos expression after fasting. Stroke. 28 (2), 412-418 (1997).
- Glazier, S. S., O’Rourke, D. M., Graham, D. I., Welsh, F. A. Induction of ischemic tolerance following brief focal ischemia in rat brain. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism: Official Journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 14 (4), 545-553 (1994).
- Tachibana, M., et al. Early Reperfusion After Brain Ischemia Has Beneficial Effects Beyond Rescuing Neurons. Stroke. 48 (8), 2222-2230 (2017).
- Gan, Y., et al. Ischemic neurons recruit natural killer cells that accelerate brain infarction. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (7), 2704-2709 (2014).
- Li, M., et al. Astrocyte-derived interleukin-15 exacerbates ischemic brain injury via propagation of cellular immunity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (3), E396-E405 (2017).
- Wang, S., Zhang, H., Dai, X., Sealock, R., Faber, J. E. Genetic architecture underlying variation in extent and remodeling of the collateral circulation. Circulation Research. 107 (4), (2010).
