Extraktion och dissekering av den domesticerade grishjärnan

Summary

Detta protokoll beskriver tekniken för avlägsnande av grishjärnan i sin helhet och dissekering av flera hjärnregioner som ofta studeras i neurovetenskap.

Abstract

Användningen av grisen som en preklinisk och översättningsbar djurmodell har dokumenterats väl och accepterats av forskningsområden som undersöker kardiovaskulära system, gastrointestinala system och näring, och grisen används alltmer som en stor djurmodell inom neurovetenskap. Dessutom är grisen en accepterad modell för att studera neuroutveckling eftersom den visar hjärntillväxt och utvecklingsmönster som liknar vad som förekommer hos människor. Som en mindre vanlig djurmodell inom neurovetenskap kan kirurgiska och dissekeringsprocedurer på grisar inte vara lika välbekanta eller väl praktiserade bland forskare. Därför kan ett standardiserat visuellt protokoll som beskriver konsekventa extraktions- och dissekeringsmetoder visa sig vara värdefullt för forskare som arbetar med grisen. Följande video visar en teknik för att ta bort grishjärnan samtidigt som cortex och hjärnstammen förblir intakt och granskar metoder för att dissekera flera vanliga undersökta hjärnregioner inklusive hjärnstammen, lillhjärnan, midbrain, hippocampus, striatum, thalamus och mediala prefrontala cortex. Syftet med denna video är att ge forskare de verktyg och den kunskap som krävs för att konsekvent utföra en hjärnutvinning och dissekering på den fyra veckor gamla grisen.

Introduction

Grisen har dokumenterats väl och accepterats som en översättningsbar djurmodell för forskning i kardiovaskulära system^1,gastrointestinala^{system 2,näring 3,4,}diabetes^5,toxikologi⁶och kirurgiska tekniker⁷. Användningen av grisen i neurovetenskap börjar öka, eftersom PubMed söker efter nyckelorden “svinhjärndjursmodell” resulterar i fyra gånger fler resultat från 1996-2005 än föregående 10-årsperiod⁸, och ännu fler resultat för närvarande. En primär anledning till att grismodellens popularitet expanderar beror på dess likheter i tillväxt, struktur och funktion i hjärnan jämfört med människor. I jämförelse med den mänskliga hjärnan uppvisar grishjärnan liknande gyralmönster, vaskularisering och fördelning av grå och vit materia⁹. Dessutom har grishjärnan använts i neuroimaging förfaranden, framkallat potentiell inspelning, och för att fastställa neurokirurgi tekniker^8,9. Till skillnad från andra djurmodeller upplever dock grisen och människan perinatala hjärntillväxtspurts, i motsats till pre- eller postnatala tillväxtspurts. Vid födseln väger den mänskliga hjärnan och grishjärnan cirka 27 respektive 25 procent av sin vuxna hjärnvikt jämfört med råtthjärnan som väger 12 procent av sin vuxna hjärnvikt och rhesusapans hjärna vid 76 procent av^{vuxenvikten 10}.

En anledning till att grisen bara långsamt har antagits som en djurmodell för neurovetenskap är att många forskare inte känner till djuret i detta sammanhang. Forskare kanske inte är medvetna om dess potentiella användningsområden på fältet eller kanske inte känner till de lämpliga tekniker som krävs för att använda en sådan modell. Eftersom användningen av grisen som en biomedicinsk och preklinisk modell får uppmärksamhet och användning i neurovetenskap, är det nödvändigt att fastställa standardiserade förfaranden för vävnadsborttagning för att säkerställa korrekt jämförelse av data mellan studier. Även om dissekering och kirurgiska tekniker som involverar grishjärnan har publicerats^{någon annanstans 11,12,13}, finns det ett behov av enkla och standardiserade protokoll för att samla grishjärnvävnad, särskilt för användning i biokemiska analyser. Som sådan är syftet med denna video att ge den kunskap som krävs för att forskare ska kunna utföra en standardiserad hjärnuttag och dissekering. Denna video illustrerar en korrekt teknik för att ta bort grishjärnan samtidigt som cortex och hjärnstammen förblir intakt, och därefter granska metoder för att dissekera flera viktiga hjärnregioner.

Protocol

Förfaranden som involverar djurförsök har godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) vid University of Illinois i Urbana-Champaign OBS: Före dödshjälp, grisen bedövades via intramuskulär injektion med en kombination av telazol:ketamin:xylazin (50,0 mg tiletamine HCl plus 50,0 mg zolazepam HCl rekonstituerat med 2,50 ml ketamin HCl (100 g/L) och 2,50 ml xylazin (100 g/L) och administreras vid 0,06 mg/kg BW). När bedövas avlivades grisen via intracardiac administr…

Representative Results

Detta avsnitt beskriver exempel på resultat som erhållits efter korrekt extraktion och dissekering av en 4 veckor gammal grishjärna. Figur 1 beskriver formen på varje hjärnregion för användning som vägledning under dissekering. En del av hjärnstammen kan finnas kvar i skallen efter avlägsnande av lillhjärnan (Figur 1B). Detta kan tas bort medan isolera den önskade regionen av lillhjärnan. Tabell 1 visar medelvikten (medelvärdet ± …

Discussion

De tekniker som beskrivs häri var utformade för grisar som var ungefär 4 veckor gamla. Det är viktigt att utföra dessa steg omedelbart efter att grisen har avlivats på ett humant sätt för att säkerställa att integriteten hos hjärnvävnadsstrukturen upprätthålls, särskilt när man överväger efterföljande biokemiska analyser. Det är bra att använda en atlas eller fiber¹⁶ dissekeringsguider när du först lär dig teknikerna. Det rekommenderas att experimenteraren övar flera hjär…

Materials

#22 Scalpel Blades for #4 Handles	Ted Pella, inc.	549-4S-22
11 1/2" Satterlee Bone Saw	Leica Biosystems	38DI13425
5 1/2" Skull Breaker with Chisel End (Meat Hook)	Leica Biosystems	38DI37636
5-inch Heavy Duty Workshop Bench Vise	Pony	29050
Butcher Knife 25cm	Victorinox	5.7403.25	Sharpen before use
CM40 Light Duty Drop Forged C Clamps	Bessey	00655BC3120
Diamond Hone Knife Shaper	Chef’s Choice	436-3
Shandon Stainless-Steel Scalpel Blade Handle #4	ThermoScientific	5334
Tissue Forceps	Henry Schein	101-5132
Vinyl Dissecting pad	Carolina	629006