Summary

3日間発生した雛胚を用いたフック虚血再灌流モデルの生成

Published: February 19, 2022
doi:

Summary

本論文では、I/Rの発達と治療をよりよく理解するために、脊髄カスタマイズフックを用いた3日間のひよこ胚における虚血再灌流(I/R)モデリングについて述べている。このモデルは、シンプルで迅速で、安価です。

Abstract

心筋梗塞、脳卒中、末梢血管疾患などの虚血および再灌流(I/R)障害は、病気や死亡の主要な原因の一部です。イン ビトロ および インビボ モデルの多くは、現在、疾患または損傷した組織におけるI/Rメカニズムを研究するために利用可能です。しかし、現在までに 、ovo I/Rモデルには報告されておらず、I/Rメカニズムのより良い理解と薬物スクリーニングの迅速化を可能にする。この論文では、3日間のひよこ胚に脊髄をカスタマイズしたフックを用いてI/Rの発達と治療メカニズムを理解するI/Rモデリングについて説明する。このモデルは、DNA、RNA、およびタンパク質レベルの異常を調査するために使用できます。この方法は、簡単で、迅速で、安価です。現在のモデルは、独立して、または既存 のin vitro および in vivo I/Rモデルと組み合わせて使用することができます。

Introduction

虚血再灌流組織損傷は、心臓発作、虚血性脳卒中、外傷、および末梢血管疾患を含む多くの病理に関連している1234,5。これは主に、疾患の進行に関する包括的な理解の欠如と効果的な研究モデルの欠如によるものです。虚血性損傷は、組織の特定の領域への血液供給が遮断されたときに起こる。その結果、虚血性組織は最終的に壊死するが、速度は組織によって異なる。したがって、血液供給を回復することは、損傷を軽減するのに役立つ可能性があります。しかし、再灌流は虚血単独で6,7,8よりも多くの組織損傷を引き起こすことが観察されている。したがって、効果的な治療介入を開発するためには、虚血再灌流の分子および細胞機構を理解することが必要である。現在、I/R傷害に対する有効な治療法は知られていない。この格差により、in vitroからin vivoモデルに至るまで、既存の問題9,10,11,12,13に対処するための新しい実験モデルが作成されました。

ひよこ胚(ガルス・ガルス・ドメスティックス)は、アクセスの容易さ、倫理的受容性、比較的大きなサイズ(他の胚と比較して)、低コスト、および急速な成長のために研究に広く使用されています14。72時間の発達でひよこ胚を使用して、脊髄の助けを借りて右ビテリン動脈を閉塞して放出することで、ovo I/Rの中に胚を作り出しました。フックI/R虚血再灌流モデルと命名しました(図1)。本研究で利用されたモデルは、I/R損傷15,16,17に頻繁に関連する酸化および炎症経路を含むすべての下流プロセスを正確にシミュレートすることができる。

Protocol

Eraのラクナウ医科大学と病院の制度的動物倫理委員会は、動物実験の管理と監督を目的とした委員会(CPCSEA)に従ってこれらの実験を行うための正式な承認は必要ないという書面による免除を発行しました。しかし、胚性苦痛の可能性を最小限に抑えるために、標準的な操作手順に従った。 1. バッファ調製(表1) リンガーのソリューションを準備する …

Representative Results

ドップラー血流イメージング技術は、当社のモデルの有効性を評価するために使用されました。つまり、コントロールグループのデータと RVA グループのデータを比較して、作成の成功を判断しました。 図4Aは 、制御動物に関連する代表的なフラックスを示し、 図4B はRVAから得られた結果を示している。数値 1 から 8 は、I/R フェーズに関連付け?…

Discussion

虚血再灌流研究の目的は、細胞死を予防し、回復を促進する治療戦略を作成することです29,30.I/R研究における現在の制約を克服するために、我々は信頼性の高い、再生可能なI/Rモデルを作り出すためにフックI/Rのひよこ胚モデルを設計した。私たちの知る限りでは、私たちの知る限りでは、ストレス信号(酸化ストレスや炎症ストレスなど)を研究す…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ビデオ撮影と編集中の彼の批判的なインプットに対するハリ・シャンカール、ナレーションのためのバケル・フセイン氏、ビデオ編集のためのアスガル・リズヴィ氏、ビデオ撮影のためのモハマド・ハイダー氏、実験中の支援のためのモハマド・デンマーク・シディキ氏に感謝したいと思います。

Materials

(-80°C) freezer Haier, China
1.5mL Centrifuge tube TARSONS, India 500010X
100mm Petri dish (sterile) Tarsons, India 460050
18G Needle (18G×1.5 (1.25×38mm) Ramsons, India 13990
1mL Syringe DISPO VAN
26G Needle (26G×1/2 (10.45x13mm) DISPO VAN, india 30722D
37°C egg incubator with adjustable percentage humidity Gentek, India GL-100
37°C laboratory incubator SCIENCE TECH, India CB 101-14
3-Methyladenine (3-MA) Sigma Aldrich, USA M9281
3mL Pasture Pipette TARSONS, India 940050
50mL Beaker TARSONS, India
5mL Syringe DISPO VAN, India IP53
70% ethanol Merck Millipore, United States 64-17-5
Adhesive tape/Cello tape Sunrise, India
Ambra1 primers Applied Biosystems, Foster city, USA Hs00387943_m1
Anti-mouse IgG Cell Signaling Technology, USA 7076S
Anti-Rabbit IgG Jackson Immuno Research Laboratories, USA 711-035-152
Atg7 R&D Systems, USA MAB6608
Atg7 primers Applied Biosystems, Foster city, USA Hs00893766_m1
Autoclave Bag Tarsons, India 550022
Autoclave Machine Local made, Lucknow, India
Beclin-1 Proteintech, USA 66665-1-Ig
Beta Actin ImmunoTag, USA ITT07018
Bovine Serum Albumin Himedia, Mumbai, India TC194
Calcium Chloride Himedia, Mumbai, India GRM534
Catalase ImmunoTag, USA ITT5155
Cleaning wipes Kimberly-Clark, India 370080
Cleaved Caspase3 ImmunoTag, USA ITT07022
di-Sodium hydrogen phosphate heptahydrate Himedia, Mumbai, India GRM39611
Doppler blood flowmeter Moors instrument, United Kingdom moorVMS-LDF1
Egg rack
Egg rack
GAPDH ImmunoTag, USA M1000110
GAPDH primers Applied Biosystems, Foster city, USA Hs02758991_g1
Glycine Himedia, Mumbai, India MB013
Kidney tray HOSPITO
LC3A/B Cell Signaling Technology, USA 4108S
Methanol Rankem laboratories, Mumbai, India M0252
Micromanipulator Narishige, Japan M-152
N-acetyl-L-cysteine (NAC) Sigma Aldrich, USA A7250
Naringenin Sigma Aldrich, USA 67604-48-2
NF-kβ Thermo Fisher Scientific, USA 51-0500
NLRP3 ImmunoTag, USA ITT07438
Nose plier Local made, Lucknow, India
Ocular forceps Stoelting, Germany 52106-40
Ocular iris Tufft Surgical Instruments, Jaipur, India Hard Age Vannas Micro Scissors Angled 8CM / 3 1/8"
OHP marker pen Camlin, India
ORP-150 ImmunoTag, USA ITT08329
Pointed sharp edge scissor Stoelting, Germany 52132-11
Potassium Chloride Himedia, Mumbai, India MB043
Potassium phosphate monobasic anhydrous Himedia, Mumbai, India MB050
Protease Inhibitor Abcam, United States Ab65621
SOD-1 ImmunoTag, USA ITT4364
Sodium Chloride Fisher Scientific, Mumbai, India 27605
Sodium dodecyl sulphate Himedia, Mumbai, India GRM886
Spinal needle 25GA; 3.50 IN (90.51 X 90mm) Ramson, India GS-2029
Stereo Zoom surgical microscope Olympus, Japan SZ2-STU3
Syringe discarder BIOHAZARD 882210
Toothed forceps Stoelting, Germany 52102-30
Tris Base G Biosciences, United States RC1217
Tris Hydrochloric Acid Himedia, Mumbai, India MB030
Tween 20 G Biosciences, United States RC1227
White Leghorn Chicken 0-day eggs
Z-Val-Ala-Asp(OMe)-FMK MP Biomedicals, LLC, USA FK009

References

  1. Fauzia, E., et al. Chick Embryo: A Preclinical Model for Understanding Ischemia-Reperfusion Mechanism. Frontiers in Pharmacology. 21 (9), 1034 (2018).
  2. Eltzschig, H. K., Eckle, T. Ischemia and reperfusion–from mechanism to translation. Nature Medicine. 17 (11), 1391-1401 (2011).
  3. Raza, S. S., et al. Neuroprotective effect of naringenin is mediated through suppression of NF-κB signaling pathway in experimental stroke. 신경과학. 29 (230), 157-171 (2013).
  4. Raza, S. S., et al. Hesperidin ameliorates functional and histological outcome and reduces neuroinflammation in experimental stroke. Brain Research. 28 (1420), 93-105 (2011).
  5. Raza, S. S., et al. Silymarin protects neurons from oxidative stress associated damages in focal cerebral ischemia: a behavioral, biochemical and immunohistological study in Wistar rats. Journal of the Neurological Sciences. 15 (1-2), 45-54 (2011).
  6. Fan, L., Zhou, L. AG490 protects cerebral ischemia/reperfusion injury via inhibiting the JAK2/3 signaling pathway. Brain and Behavior. 11 (1), 01911 (2021).
  7. Wu, M. Y., et al. Current Mechanistic Concepts in Ischemia and Reperfusion Injury. Cellular Physiology and Biochemistry. 46 (4), 1650-1667 (2018).
  8. Collard, C. D., Gelman, S. Pathophysiology, clinical manifestations, and prevention of ischemia-reperfusion injury. Anesthesiology. 94 (6), 1133-1138 (2001).
  9. Allen, D. D., et al. Cell lines as in vitro models for drug screening and toxicity studies. Drug Development and Industrial Pharmacy. 31 (8), 757-768 (2005).
  10. Schmeer, C., Gamez, A., Tausch, S., Witte, O. W., Isenmann, S. Statins modulate heat shock protein expression and enhance retinal ganglion cell survival after transient retinal ischemia/reperfusion in vivo. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 49 (11), 4971-4981 (2008).
  11. Huang, K. Y., et al. A systematic review and meta-analysis of acupuncture for improving learning and memory ability in animals. BMC Complementary and Alternative Medicine. 16 (1), 297 (2016).
  12. Sommer, C. J. Ischemic stroke: Experimental models and reality. Acta Neuropathologica. 133 (2), 245-261 (2017).
  13. Yang, W., Chen, J., Meng, Y., Chen, Z., Yang, J. Novel targets for treating ischemia-reperfusion injury in the liver. International Journal of Molecular Sciences. 19 (5), 1302 (2018).
  14. Seabra, R., Bhogal, N. In vivo research using early life stage models. In Vivo. 24 (4), 457-462 (2010).
  15. Liu, H., et al. Adiponectin peptide alleviates oxidative stress and NLRP3 inflammasome activation after cerebral ischemia-reperfusion injury by regulating AMPK/GSK-3beta. Experiments in Neurology. 329, 113302 (2020).
  16. Aboutaleb, N., Jamali, H., Abolhasani, M., Pazoki Toroudi, H. Lavender oil (Lavandula angustifolia) attenuates renal ischemia/reperfusion injury in rats through suppression of inflammation, oxidative stress and apoptosis. Biomedicine and Pharmacotherapy. 110, 9-19 (2019).
  17. Wallert, M., et al. alpha-Tocopherol preserves cardiac function by reducing oxidative stress and inflammation in ischemia/reperfusion injury. Redox Biology. 26, 101292 (2019).
  18. Ashafaq, M., et al. Catechin hydrate ameliorates redox imbalance and limits inflammatory response in focal cerebral ischemia. Neurochemical Research. 37 (8), 1747-1760 (2012).
  19. Gallagher, S., Chakavarti, D. Immunoblot analysis. Journal of Visualized Experiments. 20 (16), 759 (2008).
  20. Abt, M. A., Grek, C. L., Ghatnekar, G. S., Yeh, E. S. Evaluation of lung metastasis in mouse mammary tumor models by quantitative real-time PCR. Journal of Visualized Experiments. (107), e53329 (2016).
  21. Lee, P. Y., Costumbrado, J., Hsu, C. Y., Kim, Y. H. Agarose gel electrophoresis for the separation of DNA fragments. Journal of Visualized Experiments. (62), e3923 (2012).
  22. Wu, Y., et al. Cathelicidin aggravates myocardial ischemia/reperfusion injury via activating TLR4 signaling and P2X(7)R/NLRP3 inflammasome. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 139, 75 (2020).
  23. Franke, M., et al. The NLRP3 inflammasome drives inflammation in ischemia/reperfusion injury after transient middle cerebral artery occlusion in mice. Brain Behaviour and Immunity. 92, 223 (2021).
  24. Lawrence, T. The nuclear factor NF-kappaB pathway in inflammation. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 1 (6), 001651 (2009).
  25. Liu, H., et al. Pterostilbene attenuates astrocytic inflammation and neuronal oxidative injury after ischemia-reperfusion by inhibiting NF-kappaB phosphorylation. Frontiers in Immunology. 10, 2408 (2009).
  26. Prakash, R., et al. Sivelestat-loaded nanostructured lipid carriers modulate oxidative and inflammatory stress in human dental pulp and mesenchymal stem cells subjected to oxygen-glucose deprivation. Materials Science and Engineering: C Materials for Biological Applications. 120, 111700 (2021).
  27. Prakash, R., et al. Oxidative stress enhances autophagy in stem cells through Erk1/2 signaling pathway – implications for neurotransplantations. Stem Cell Reviews and Reports. , (2021).
  28. Ahmad, A., et al. Gelatin-coated polycaprolactone nanoparticle-mediated naringenin delivery rescue human mesenchymal stem cells from oxygen glucose deprivation-induced inflammatory stress. ACS Biomaterials Science and Engineering. 5 (2), 683-695 (2019).
  29. Guan, X., et al. The neuroprotective effects of carvacrol on ischemia/reperfusion-induced hippocampal neuronal impairment by ferroptosis mitigation. Life Science. 235, 116795 (2019).
  30. Jin, Z., Guo, P., Li, X., Ke, J., Wang, Y., Wu, H. Neuroprotective effects of irisin against cerebral ischemia/ reperfusion injury via Notch signaling pathway. Biomedicine and Pharmacotherapy. 120, 109452 (2019).
  31. Wainrach, S., Sotelo, J. R. Electron microscope study of the developing chick embryo heart. Zeitschrift fur Zellforschung und mikroskopische Anatomie. 55, 622-634 (1961).
  32. Joshi, V. C., Wilson, A. C., Wakil, S. J. Assay for the terminal enzyme of the stearoyl coenzyme A desaturase system using microsomes. Journal of Lipid Research. 18 (1), 32-36 (1977).
  33. Kain, K. H., et al. The chick embryo as an expanding experimental model for cancer and cardiovascular research. Development Dynamics. 243 (2), 216-228 (2014).
  34. Mann, R. A., Moore, K. L., Persaud, T. V. N. Limitations in the u~e of the early chick embryo 88 a teratological model. Teratology. 7, 22-23 (1973).
  35. Chen, T., Vunjak-Novakovic, G. In vitro models of ischemia-reperfusion injury. Regenerative English and Translation Medicine. 4 (3), 142-153 (2018).
  36. Ma, R., et al. Animal models of cerebral ischemia: A review. Biomedicine and Pharmacotherapy. 131, 110686 (2020).
  37. Bromage, D. I., et al. Remote ischaemic conditioning reduces infarct size in animal in vivo models of ischaemia-reperfusion injury: a systematic review and meta-analysis. Cardiovascular Research. 113 (3), 288-297 (2017).
  38. Kalogeris, T., Baines, C. P., Krenz, M., Korthuis, R. J. Cell biology of ischemia/reperfusion injury. International Review of Cell and Molecular Biology. 298, 229-317 (2012).
  39. Hogers, B., DeRuiter, M. C., Baasten, A. M., Gittenberger-de Groot , A. C., Poelmann, R. E. Intracardiac blood flow patterns related to the yolk sac circulation of the chick embryo. Circ Res. 76 (5), 871-877 (1995).
  40. Rezzola, S., et al. angiogenesis-inflammation cross talk in diabetic retinopathy: novel insights from the chick embryo chorioallantoic membrane/human vitreous platform. Frontiers in Immunology. 11, 581288 (2020).
check_url/kr/63288?article_type=t

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Cite This Article
Kumari, N., Yadav, S. K., Prakash, R., Siddiqui, A. J., Khan, M. A., Raza, S. S. Generation of Hook Ischemia-Reperfusion Model using a Three-Day Developing Chick Embryo. J. Vis. Exp. (180), e63288, doi:10.3791/63288 (2022).

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