Summary

Aksonal Dejenerasyon ve Beyaz Cevher Nörobiyoloji Çalışması Çok Yönlü Fare Modeli subkortikal beyaz madde İnme

Published: March 17, 2016
doi:

Summary

Here we present methodology for the production of a focal stroke in murine white matter by local injection of an irreversible endothelial nitric oxide synthase (eNOS) inhibitor (L-Nio). Presented are two stereotactic variations, retrograde neuronal tracing, and fresh tissue labeling and dissection that expand the potential applications of this technique.

Abstract

İnme klinik inme sunumlar% 25'e kadar beyaz madde hesaplarını etkileyen, 5-10 kat daha büyük olabilir fiyatla sessizce gerçekleşir ve vasküler demans gelişmesine önemli ölçüde katkıda bulunur. fokal beyaz cevher inme birkaç model var ve uygun modellerin bu eksikliği inme bu tip sonra yaralanma tepki ve onarımında yer alan nörobiyolojik mekanizmaları anlaşılmasını engelliyordu. diğer subkortikal inme modellerinin ana sınırlama fokal beyaz cevher infarkt kısıtlamak değil ya da öncelikle olmayan fare türlerinde valide edilmiş olmasıdır. Bu beyaz cevher inme nörobiyolojisini incelemek için fare araştırma araçları çok çeşitli uygulama becerisi sınırlar. Burada geri dönüşü olmayan bir eNOS inhibitörü bir lokal enjeksiyonu kullanılarak fare beyaz cevherde fokal inme güvenilir üretimi için bir metodoloji sunuyoruz. Biz de iki benzersiz stereotaktik dahil olmak üzere genel protokol üzerinde çeşitli varyasyonlar mevcutvaryasyonlar, büyük ölçüde bu tekniğin potansiyel uygulamalarını genişletmek retrograd nöronal izleme yanı sıra taze doku etiketleme ve diseksiyonu. Birden fazla yaklaşımlar inme bu ortak ve ilgili yeterli formun nörobiyolojik etkilerini analiz etmek için bu varyasyonlar izin verir.

Introduction

Stroke affecting the subcortical white matter is a common clinical entity, accounting for up to 25% of clinical strokes annually in the US 1. Ischemic damage to white matter also occurs silently at a significantly higher rate and contributes to the development of vascular dementia 2,3. Presently, patients with this form of cerebral ischemia have few, if any treatment choices. Despite the clinical importance of this disease, few clinically relevant animal models exist 4,5.

The goal of this protocol is to produce a focal ischemic lesion within the murine white matter. This murine model of human disease allows the specific study of axonal injury response to stroke and how the cellular elements of white matter, namely oligodendrocytes and astrocytes along with axons, respond to and repair after stroke.

Previous reports have described a model of subcortical white matter stroke using endothelin-1 (ET-1) 6 that is similar to the one described here. Several key changes to the experimental protocol have been made thereby the potential uses of this model have expanded 7,8. This protocol provides a reliable and modifiable strategy to produce a focal stroke within mouse brain white matter.

The major advantages of this model are the use of a chemical endothelial nitric oxide synthase (eNOS) inhibitor N(5)-(1)-iminoethyl-L-ornithine HCl (L-Nio) 9 with no known paracrine effects on cellular elements of white matter which had been a complication of models using endothelin-1 10. In addition, the stereotactic targeting of white matter in the mouse allows the use of any variety of transgenic or knockout strains, greatly expanding the available tools to determine the effect of stroke on brain white matter. Here, two variations on this technique are described and demonstrate some of the additional variations that can be utilized to enhance the understanding of axonal and white matter damage and repair after stroke.

Protocol

Bu protokolde hayvanların kullanımı Kaliforniya Los Angeles Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi Üniversitesi tarafından onaylanan prosedürlere uygun olarak yapılmıştır. Not: Hedef fare nüfusu belirleyerek başlayın. Önceki çalışmalarda, sadece erkek doğal tipte C57 / BL6 fareleri, ancak çeşitli transgenik ya nakavt fareleri de kullanılabilir, kullanılmıştır. stereotaktik koordinatlar C57 / BL6 anatomi dayalı olduğunu unutmayın. Her kullanıcı başlangıçta be…

Representative Results

sunulan modeli kullanarak, beyaz cevher altta yatan ön ayakları sensorimotor korteks güvenilir hedeflenebilir. Tipik olarak insan laküner infarkt görüldüğü gibi kimyasal olarak bağlı kontur modeli, fokal aksonal ve miyelin kaybı, astrositoz ve microgliosis (Şekil 1) üretir. Üç iğne kullanarak, klinik olarak faydalı model ön ayakları, motor görevleri 7 erken yetmezliği ve beyin dokusu deneyimleri küçük ama önemli bir kısmı ile kurula…

Discussion

Subkortikal inme örneksiz bir dizi sıçan 12-14 ve fare 6,15 iç kapsüle endotelin-1 fokal enjeksiyonlar subkortikal beyaz madde ve striatum içeren tarif edilmiştir. Küçük odak vuruşları daha yeni modeller kolesterol mikroemboli karotis arter 16 enjeksiyon ve tek delici arteriole 17 Fototrombotik tıkanıklığı kullanmışlardır. Bu modellerin her biri avantaj ve dezavantajları 5 hem de sahiptir. Şu anda açıklanan model aksonal anormallikler ve zara…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

SN ve MDD NIH K08 NS083740 ve Nöroloji UCLA Bölümü'nden destek aldı. AJG Dr. Miriam ve Sheldon G. Adelson Tıbbi Araştırma Vakfı ve Larry L. Hillblom Vakfı tarafından destek onaylar. KLN minnetle Amerikan Kalp Derneği 14BFSC17760005 ASA-Bugher İnme Merkezi'nden destek kabul eder. ILL, EGS ve STC NIH R01 NS071481 tarafından desteklendi. JDH NIH K08 NS083740 destek kabul eder.

Materials

L-N5-(1-Iminoethyl)ornithine, Dihydrochloride Calbiochem 400600-20MG
Isoflurane Phoenix Pharmaceutical, Inc. NDC 57319-559-06
Capillary tubes World Precision Instruments 50-821-807
Picospritzer Parker Instrumentation Picospritzer II
Stereotactic setup Kent Scientific KSC51725
Pipette puller KOPF Model 720
Stereomicroscope SZ51 Olympus 88-124
Fine scissors Fine Scientific Tools 14084-08
Forceps Harvard Apparatus PY2 72-8547
Curved Forceps Harvard Apparatus PY2 72-8598
Blunt dissection tool Fine Scientific Tools 10066-15
Drill Dremel 8220-1/28
Drill bits Fine Scientific Tools 19007-05
Vetbond 3M 1469SB 
Marcaine HOSPIRA NDC 0409-1610-50
Trimethoprim-Sulfamethaxole STI Pharmacy NDC 54879-007-16
Fluororuby Fluorochrome Inc 30mg
Paraformaldehyde Fisher O4042-500
Sucrose Fisher BP220-10
Cryostat Leica CM3050 S 14047033518
Glass slides Fisher 12-544-7
Fast Green  Sigma F7252-5G
Dissection microscope Nikon SMZ1500
23 gauge butterfly needle Fisher 14-840-35
10X Hank's Balanced Salt Solution Life Technologies 14065056
1M HEPES-KOH, pH 7.4 Affymetrix 16924
D-Glucose Sigma G8270
Sodium bicarbonate Sigma S5761
Cyclohexamide Sigma 01810

References

  1. Go, A. S., et al. Heart disease and stroke statistics–2014 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 129, 28-292 (2014).
  2. Saini, M., et al. Silent stroke: not listened to rather than silent. Stroke. 43, 3102-3104 (2012).
  3. Koton, S., et al. Burden and outcome of prevalent ischemic brain disease in a national acute stroke registry. Stroke. 44, 3293-3297 (2013).
  4. Jiwa, N. S., Garrard, P., Hainsworth, A. H. Experimental models of vascular dementia and vascular cognitive impairment: a systematic review. J Neurochem. 115, 814-828 (2010).
  5. Sozmen, E. G., Hinman, J. D., Carmichael, S. T. Models that matter: white matter stroke models. Neurotherapeutics. 9, 349-358 (2012).
  6. Sozmen, E. G., Kolekar, A., Havton, L. A., Carmichael, S. T. A white matter stroke model in the mouse: axonal damage, progenitor responses and MRI correlates. J Neurosci Methods. 180, 261-272 (2009).
  7. Rosenzweig, S., Carmichael, S. T. Age-dependent exacerbation of white matter stroke outcomes: a role for oxidative damage and inflammatory mediators. Stroke. 44, 2579-2586 (2013).
  8. Hinman, J. D., Rasband, M. N., Carmichael, S. T. Remodeling of the axon initial segment after focal cortical and white matter stroke. Stroke. 44, 182-189 (2013).
  9. McCall, T. B., Feelisch, M., Palmer, R. M., Moncada, S. Identification of N-iminoethyl-L-ornithine as an irreversible inhibitor of nitric oxide synthase in phagocytic cells. Brit j pharmacol. 102, 234-238 (1991).
  10. Gadea, A., Aguirre, A., Haydar, T. F., Gallo, V. Endothelin-1 regulates oligodendrocyte development. J Neurosci. 29, 10047-10062 (2009).
  11. Dean, D. A. Preparation (pulling) of needles for gene delivery by microinjection. CSH prot. , (2006).
  12. Hughes, P. M., et al. Focal lesions in the rat central nervous system induced by endothelin-1. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 62, 1276-1286 (2003).
  13. Whitehead, S. N., Hachinski, V. C., Cechetto, D. F. Interaction between a rat model of cerebral ischemia and beta-amyloid toxicity: inflammatory responses. Stroke. 36, 107-112 (2005).
  14. Frost, S. B., Barbay, S., Mumert, M. L., Stowe, A. M., Nudo, R. J. An animal model of capsular infarct: endothelin-1 injections in the rat. Behav Brain Res. 169, 206-211 (2006).
  15. Horie, N., et al. Mouse model of focal cerebral ischemia using endothelin-1. J Neurosci Methods. 173, 286-290 (2008).
  16. Wang, M., et al. Cognitive deficits and delayed neuronal loss in a mouse model of multiple microinfarcts. 신경과학. 32, 17948-17960 (2012).
  17. Shih, A. Y., et al. The smallest stroke: occlusion of one penetrating vessel leads to infarction and a cognitive deficit. Nat Neurosci. 16, 55-63 (2013).
  18. Jung, K. J., et al. The role of endothelin receptor A during myelination of developing oligodendrocytes. J Korean Med Sci. 26, 92-99 (2011).
check_url/kr/53404?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Nunez, S., Doroudchi, M. M., Gleichman, A. J., Ng, K. L., Llorente, I. L., Sozmen, E. G., Carmichael, S. T., Hinman, J. D. A Versatile Murine Model of Subcortical White Matter Stroke for the Study of Axonal Degeneration and White Matter Neurobiology. J. Vis. Exp. (109), e53404, doi:10.3791/53404 (2016).

View Video