De toepassing van permanente midden cerebrale slagader Ligatie in de muis
Summary
Midden cerebrale arterie (MCA) ligatie is een techniek om focale cerebrale ischemie studie in diermodellen. In deze methode wordt de middelste hersenslagader blootgesteld door craniotomie en geligeerd door cauterisatie. Deze methode geeft zeer reproduceerbare infarct volumes en hogere post-operatieve overlevingskansen in vergelijking met andere methoden beschikbaar.
Abstract
Focale cerebrale ischemie is een van de meest voorkomende vorm van beroerte bij patiënten. Vanwege de klinische betekenis is er een langdurige inspanning van geschikte diermodellen ontwikkelen om de gebeurtenissen die zich ontvouwen tijdens de ischemische belediging studie. Deze technieken zijn tijdelijk of blijvend zijn, focale of globale ischemie modellen met behulp van vele verschillende diermodellen, met de meest voorkomende zijn knaagdieren.
De permanente MCA ligatie methode die ook als pMCAo genoemd in de literatuur wordt veelvuldig gebruikt als een focale ischemie model in knaagdieren 1-6. Deze methode werd oorspronkelijk beschreven voor ratten door Tamura et al.. in 1981 7. In dit protocol een craniotomie werd gebruikt om toegang tot het MCA en het proximale regio's werden afgesloten door elektrocoagulatie. De infarcten betrekken vooral corticale en soms striatum regio's afhankelijk van de locatie van de occlusie. Deze techniek is nu goed ingeburgerd en wordt gebruikt in veel laboratoria 8-13. Vroeg gebruik van deze techniek heeft geleid tot de definitie en beschrijving van "infarct kern" en "penumbra" 14-16, en het is vaak gebruikt om potentiële neuroprotectieve verbindingen 10, 12, 13, 17 te evalueren. Hoewel de eerste studies werden uitgevoerd bij ratten, heeft een permanente MCA ligatie met succes toegepast bij muizen met kleine wijzigingen 18-20.
Dit model levert reproduceerbare infarcten en een grotere post-overleving. Ongeveer 80% van de ischemische beroerte bij mensen gebeuren in het MCA gebied 21 en dus is dit een zeer relevant model voor een beroerte studies. Momenteel is er een gebrek aan effectieve behandelingen beschikbaar voor patiënten met een beroerte, en daarom is er een behoefte aan goede modellen om potentiële farmacologische verbindingen te testen en evalueren van fysiologische resultaten. Deze methode kan ook gebruikt worden voor het bestuderen van intracellulaire hypoxie mechanismen voor een respons in vivo.
Hier presenteren we de MCA ligatie chirurgie in een C57/BL6 muis. Beschrijven we de pre-operatieve voorbereiding, MCA ligatie chirurgie en 2,3,5 Triphenyltetrazolium chloride (TTC) kleuring voor de kwantificering van infarct volumes.
Protocol
Discussion
De permanente MCA ligatie methode geeft zeer reproduceerbare infarct volumes en hogere post-operatieve overlevingskansen in vergelijking met andere methoden beschikbaar. Het gemak en de korte duur (~ 30 min.) van de procedure maakt het nog praktischer. De methode wordt veel gebruikt in zowel muizen en ratten.
Deze techniek vereist een invasieve chirurgie onder een stereomicroscoop. Daarom is ervaring met het opereren onder een microscoop en het perfectioneren van een succesvolle craniotomie …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De chirurgische techniek werd oorspronkelijk verkregen in het laboratorium van Dr William D. Hill aan het Medical College of Georgia. De auteurs willen ook graag Dr David A. Rempe en Landa Prifti bedanken voor het gebruik van de dissectie camera. Dit onderzoek werd ondersteund door NIH NS041744, NS051279, F31 NS064700 en AHA 30815697D.
Materials
| NAME | COMPANY AND CATALOGUE NUMBER |
|---|---|
| A. Solutions and Chemicals | |
| Povidone-Iodine Solution, Surgical Scrub | Aplicare, 82-209 |
| 70% Ethanol | Koptec, V1001 |
| 2,3,5 Triphenyltetrazolium chloride (TTC) | Sigma, T8877 |
| 4% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences, 159SP |
| Phosphate Buffered Saline, pH:7.4 | Made and sterilized in the lab. |
| Mineral Oil | PML Microbiologicals, R6570 |
| Isofluorane | The Butler Company, 029405 |
| Buprenorphine (0.3mg/ml) | Hospira, NDC 0409-2012-32 |
| Artificial tears | The Butler Company, 007312 |
| Recovery Gel | Clear H2O, 72-01-5022 |
| B. Surgical Materials and Equipment | |
| C57/BL6 mouse, 10-12 weeks old | The colony was bred in the university vivarium |
| 100% oxygen tank | Airgas |
| Anesthetic Vaporizer and Flow meter | Surgivet, Model 100 |
| Heating Pad with Rectal Probe | Fine Science Tools, TR200 |
| Dissecting microscope | Zeiss, Stemi 2000 |
| Heating panel | Petco Services Ltd. 0307-013 |
| Small Vessel Cauterizer Set | Fine Science Tools, 18000-00 |
| Mini Peristaltic Pump | Harvard Apparatus, MPII |
| 1ml syringe | BD, 329650 |
| 18G needle | Becton Dickinson, 305196 |
| Surgical 5.0 Nylon Suture | Ethilon, 698H |
| Sectioning Block | Kent Scientific, 1mm |
| Single Edge Razor Blades | Electron Microscopy Sciences, 71962 |
| Label Tape | Scienceware, Bel-art Products F13463-2075 |
| Gauze Sponges | Kendall Curity 2252, Johnson and Johnson 6415 |
| Cotton Tip Applicators | Puritan 806-WCL |
| C. Surgery Tools | |
| Surgical Spring Scissors | Fine Science Tools 15003-08 |
| Microdissecting forceps angled | Fine Science Tools 5/45 |
| Microdissecting forceps curved | Fine Science Tools 5 Ti |
| Fine straight scissors | Fine Science Tools 14568-12 |
| Curved bone rongeur | Fine Science Tools 16021-14 |
| Hartman Hemostat Curved | Fine Science Tools 13003-10 |
Table 1. The list of materials, tools and chemicals used for the MCA ligation procedure. A. Solutions and Chemicals, B. Surgical Materials and Equipment, C. Surgery Tools.
References
- Britton, M., Rafols, J., Alousi, S., Dunbar, J. C. The effects of middle cerebral artery occlusion on central nervous system apoptotic events in normal and diabetic rats. Int J Exp Diabesity Res. 4, 13-20 (2003).
- Ciceri, P., Rabuffetti, M., Monopoli, A., Nicosia, S. Production of leukotrienes in a model of focal cerebral ischaemia in the rat. Br J Pharmacol. 133, 1323-1329 (2001).
- Jin, K. Delayed transplantation of human neural precursor cells improves outcome from focal cerebral ischemia in aged rats. Aging Cell. 9, 1076-1083 (2010).
- McCaig, D. Evolution of GADD34 expression after focal cerebral ischaemia. Brain Res. 1034, 51-61 (2005).
- Shirotani, T., Shima, K., Chigasaki, H. In vivo studies of extracellular metabolites in the striatum after distal middle cerebral artery occlusion in stroke-prone spontaneously hypertensive rats. Stroke. 26, 878-884 (1995).
- Wu, Y. P., Tan, C. K., Ling, E. A. Expression of Fos-like immunoreactivity in the brain and spinal cord of rats following middle cerebral artery occlusion. Exp Brain Res. 115, 129-136 (1997).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion. J Cereb Blood Flow Metab. 1, 53-60 (1981).
- Bederson, J. B. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination. Stroke. 17, 472-476 (1986).
- Carswell, H. V. Genetic and gender influences on sensitivity to focal cerebral ischemia in the stroke-prone spontaneously hypertensive rat. Hypertension. 33, 681-685 (1999).
- Mary, V., Wahl, F., Uzan, A., Stutzmann, J. M. Enoxaparin in experimental stroke: neuroprotection and therapeutic window of opportunity. Stroke. 32, 993-999 (2001).
- Menzies, S. A., Hoff, J. T., Betz, A. L. Middle cerebral artery occlusion in rats: a neurological and pathological evaluation of a reproducible model. Neurosurgery. 31, 100-107 (1992).
- Iaci, J. F. Glial growth factor 2 promotes functional recovery with treatment initiated up to 7 days after permanent focal ischemic stroke. Neuropharmacology. 59, 640-649 (2010).
- Richard, M. J. P., Khan, B. V. C. B. J., Saleh, T. M. Cellular mechanisms by which lipoic acid confers protection during the early stages of cerebral ischemia: A possible role for calcium. Neuroscience Research. , (2011).
- Heiss, W. D. Progressive derangement of periinfarct viable tissue in ischemic stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 12, 193-203 (1992).
- Nedergaard, M., Gjedde, A., Diemer, N. H. Focal ischemia of the rat brain: autoradiographic determination of cerebral glucose utilization, glucose content, and blood flow. J Cereb Blood Flow Metab. 6, 414-424 (1986).
- Nowicki, J. P., Assumel-Lurdin, C., Duverger, D., MacKenzie, E. T. Temporal evolution of regional energy metabolism following focal cerebral ischemia in the rat. J Cereb Blood Flow Metab. 8, 462-473 (1988).
- Butcher, S. P., Bullock, R., Graham, D. I., McCulloch, J. Correlation between amino acid release and neuropathologic outcome in rat brain following middle cerebral artery occlusion. Stroke. 21, 1727-1733 (1990).
- Arlicot, N. Detection and quantification of remote microglial activation in rodent models of focal ischaemia using the TSPO radioligand CLINDE. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 37, 2371-2380 (2010).
- Moyanova, S. G. Protective role for type 4 metabotropic glutamate receptors against ischemic brain damage. J Cereb Blood Flow Metab. , (2010).
- Ortolano, F. Advances in imaging of new targets for pharmacological intervention in stroke: real-time tracking of T-cells in the ischaemic brain. Br J Pharmacol. 159, 808-811 (2010).
- O’Neill, M. J., A, C. J. Rodent models of focal cerebral ischemia. Current Protocols in Neuroscience. , 9.6.1-9.6.32 (2000).
- Lin, T. N., He, Y. Y., Wu, G., Khan, M., Hsu, C. Y. Effect of brain edema on infarct volume in a focal cerebral ischemia model in rats. Stroke. 24, 117-121 (1993).
- Filiano, A. J., Tucholski, J., Dolan, P. J., Colak, G., Johnson, G. V. Transglutaminase 2 protects against ischemic stroke. Neurobiol Dis. 39, 334-343 (2010).
