Isquemia photothrombotic: Un modelo de lesión cortical fotoquímico mínimamente invasiva y reproducible de Estudios Carrera Ratón

Summary

Photothrombosis es una técnica rápida, mínimamente invasivo para la inducción de infarto pequeño y bien delimitado en áreas de interés de una manera altamente reproducible. Es especialmente adecuado para el estudio de las respuestas celulares y moleculares que subyacen a la plasticidad cerebral en ratones transgénicos.

Abstract

El modelo de carrera photothrombotic pretende inducir un daño isquémico dentro de un área cortical determinado a través de la foto-activación de un tinte sensible a la luz inyectada previamente. Después de la iluminación, el colorante se activa y produce oxígeno singlete que los componentes de daños de las membranas celulares endoteliales, con la agregación de plaquetas y la posterior formación de trombos, lo que finalmente determina la interrupción del flujo sanguíneo local. Este enfoque, propuesto inicialmente por Rosenblum y El-Sabban en 1977, fue mejorado más adelante por Watson en 1985 en cerebro de rata y establece la base del modelo actual. Además, el aumento de la disponibilidad de líneas de ratones transgénicos contribuyó a aumentar el interés en el modelo photothrombosis. En pocas palabras, un colorante fotosensible (Rosa de Bengala) se inyecta por vía intraperitoneal y entra en el torrente sanguíneo. Cuando está iluminado por una fuente de luz fría, el colorante se convierte en activa e induce daño endotelial con la activación plaquetaria y la trombosis, lo que resulta en localesla interrupción del flujo sanguíneo. La fuente de luz se puede aplicar en el cráneo intacto sin necesidad de craneotomía, que permite la orientación de cualquier área cortical de interés de una manera reproducible y no invasiva. El ratón se sutura y se deja despertar. La evaluación del daño isquémico se puede lograr rápidamente por cloruro de trifenil-tetrazolio o tinción con violeta de cresilo. Esta técnica produce infarto de pequeño tamaño y los límites bien delimitados, lo cual es muy ventajoso para la caracterización precisa celular o estudios funcionales. Además, es particularmente adecuado para el estudio de las respuestas celulares y moleculares que subyacen a la plasticidad cerebral en ratones transgénicos.

Introduction

A principios del siglo 21, el ictus isquémico es una enfermedad devastadora que representa la segunda causa de discapacidad a largo plazo ¹ y la segunda causa de mortalidad en todo el mundo, en los que accidentes cerebrovasculares ocuparon alrededor de 5,7 millones de muertes en 2004 ^2. A pesar de los muchos esfuerzos que se pusieron en, todavía no existe un tratamiento eficaz para mejorar la recuperación funcional después del accidente cerebrovascular. Los modelos animales de accidente cerebrovascular son ampliamente utilizados en el campo de la investigación del accidente cerebrovascular, ya que permiten el modelado de la fisiopatología del daño isquémico y poner a prueba la eficacia de diferentes estrategias neuroprotectoras in vivo. La mayoría de estos modelos tienen por objeto inducir infartos extensos mediante la interrupción (temporal o permanentemente) el flujo de sangre dentro de la arteria cerebral media, mientras que se han desarrollado otros modelos para estudiar las lesiones de pequeño tamaño en áreas específicas, por lo general el motor y la corteza somatosensorial. Sin embargo, varios factores pueden contribuir a generar corriente alternaErtain grado de variabilidad en los estudios de accidente cerebrovascular experimental, incluyendo la cepa de ratón utilizado, la edad y el sexo de los animales incluidos en el estudio y, sobre todo, la técnica adoptó para inducir el daño isquémico. Con respecto a este último punto, la duración y la intensidad de la cirugía (es decir, la necesidad de una craneotomía), así como la habilidad quirúrgica requerida para el operador para inducir fiable una lesión isquémica son determinantes críticos para el éxito de e imparcial en el estudio in vivo accidente cerebrovascular .

El concepto de photothrombosis inicialmente fue propuesto por Rosenblum y El-Sabban en 1977 ³ y se convirtió en famoso por su aplicación en cerebro de rata por Watson et al en 1985 ⁴ en el que la técnica se mejoró en gran medida y establece la base de la corriente de modelo ^{3. – 6.} El enfoque photothrombotic pretende inducir un infarto cortical a través de la foto-activación de un tinte sensible a la luz previamente entregada al sistema sanguíneo, quich da lugar a trombosis de los vasos locales en las áreas expuestas a la luz. Cuando el colorante de circulación se ilumina en la longitud de onda apropiada por una fuente de luz fría, se libera la energía a las moléculas de oxígeno, que a su vez generan una gran cantidad de productos de oxígeno singlete altamente reactivos. Estos intermedios de oxígeno inducen la peroxidación de la membrana celular endotelial, que conduce a la adhesión y agregación de plaquetas, y, finalmente, a la formación de trombos que determinan la interrupción de flujo local cerebral ^7.

Photothrombosis es un modelo isquémico no canónica que no ocluir o romper una sola arteria como suele ocurrir en el accidente cerebrovascular humana, pero induce lesiones en los vasos más superficiales, lo que resulta en la interrupción selectiva del flujo sanguíneo en las áreas expuestas a la luz. Por esta razón, este enfoque puede ser adecuado para estudios celulares y moleculares de la plasticidad cortical. La ventaja principal de esta técnica reside en su simplicidad de ejecución.Por otra parte, photothrombosis se puede realizar fácilmente en aproximadamente cuarenta minutos por animal, incluida la espera de veinte minutos (3 min para la anestesia; 1 min a afeitar el cuero cabelludo; 3 a 5 min a colocar el animal en el aparato estereotáxico; 2 min para fregar la cuero cabelludo con una solución antiséptica, haga una incisión y limpiar el cráneo y de 2 a 4 minutos para colocar la fibra de luz fría, 1 min para inyectar la solución de rosa de Bengala, 5 min, espera para la difusión intraperitoneal, 15 min de la iluminación, y 5 min a limpiar la herida y suturar el animal). Además, no se necesita experiencia quirúrgica para llevar a cabo esta técnica ya que la lesión es inducida a través de simples iluminación del cráneo intacto. A diferencia de la oclusión arterial clásica, este método determina oclusiones selectivos de microvasos pial y intraparenquimatosa dentro de la zona irradiada y reduce la variabilidad entre las lesiones ya que ningún vaso colateral se deja para suministrar oxígeno en el área de orientación.

A pesar de su naturaleza particular, laacciones daños photothrombotic mecanismos esenciales que ocurre en el ictus cerebral. De manera similar a oclusión de la arteria en el accidente cerebrovascular humana, la agregación plaquetaria y la formación de coágulos determinan interrupción del flujo sanguíneo en el área irradiada ^7. Del mismo modo, este modelo también comparte las respuestas inflamatorias esenciales como en la oclusión de la arteria cerebral media ^8. Sin embargo, debido a los límites bien delimitada, la zona de penumbra, que corresponde a un área de metabolismo parcialmente conservado, es muy reducida o inexistente después de una lesión photothrombotic. Esta frontera clara puede facilitar el estudio de las respuestas celulares en el área cortical isquémica o intactos. Modelo de ratón Photothrombosis es particularmente adecuada para los estudios de accidente cerebrovascular en una variedad de animales transgénicos. De hecho los modelos clásicos no pueden caber a todas las cepas y los estudios de largo período en ratones C57BL / 6 cepa de ratón informó una alta relación de mortalidad que puede causar sesgo ^9.

Protocol

1. Pre-cirugía Pesar Rosa de Bengala en un tubo de 1,5 ml y se disuelven en solución salina estéril hasta alcanzar una concentración final de 15 mg / ml. Filtrar esterilizar a través de un filtro de 0,2 micras y almacenar en la oscuridad a temperatura ambiente hasta por dos meses. Esterilizar todos los instrumentos quirúrgicos en autoclave. El área quirúrgica debe ser desinfectado menos de una hora antes de iniciar la cirugía. Registre el peso corporal del ratón para ajustar la d…

Representative Results

Este protocolo va a producir una lesión cortical que ya es visible en la disección de la corteza a simple vista (Figuras 1A-1C). La lesión photothrombotic desarrolla en superficiales y profundas capas corticales en el que el tejido es suficientemente translúcido para permitir la foto-activación de la Rosa de Bengala. Medición de la extensión del infarto cerebral se puede realizar rápidamente mediante la tinción histológica con cloruro de trifenil-tetrazolio (TTC) en tejido fresco o por cresil …

Discussion

Las modificaciones y sustituciones

Debido a su pico de absorción a 562 nm, un láser de luz verde de una lámpara de arco de xenón filtrada fue elegido originalmente para irradiar el fotosensible Rosa de Bengala. Aunque excitación láser mediada todavía se usaba recently5, puede ser reemplazado por la lámpara de luz fría que también aseguran excitación colorante ^10,15. Cold fibras ópticas de luz son más fáciles de manipular y menos caro que las fuentes de láser. Sin embar…

Materials

MATERIAL NAME	COMPANY	CATALOGUE NUMBER
			Solutions and chemicals
Rose Bengal	Sigma, Italy	330000
Isoflurane Vet	Merial	103120022
Betadine	Asta Medica
Paraformaldehyde	Sigma-Aldrich	158127
			Surgical material and equipment
Fluosorber Filter	Havard apparatus	340415
150W fiber optic illuminator	Photonic	PL3000
Temperature Controller for Plate TCAT-2DF	Havard apparatus	727561
Stereotaxic Instrument	Stoelting	51950
Operating microscope	Takagi	OM8
Heating pad
Oxygen and nitrogen gas
Surgery Tools	World precision instrument		Optic fiber taps and mask are custom-made