Ulike murine modeller av midten cerebral arterie okklusjon (MCAO) er mye brukt i eksperimentell hjerneforskning. Her viser vi modellen av transkranial permanent distal MCAO som produserer konsistent kortikale infarkt i en størrelse som tilsvarer skader pålagt av de fleste humane iskemisk slag.
Hjerneslag er den tredje vanligste dødsårsaken, og en viktig årsak til ervervet voksen uførhet i utviklede land. Bare svært begrensede terapeutiske alternativer er tilgjengelige for en liten andel av slagpasienter i akuttfasen. Aktuell forskning er intensivt søker etter nye terapeutiske strategier og fokuserer i økende grad på den sub-akutt og kronisk fase etter hjerneslag fordi flere pasienter kan være kvalifisert for terapeutiske intervensjoner i et lengre tidsvindu. Disse forsinkede mekanismer omfatter viktige patofysiologiske trasé som post-takts betennelse, angiogenese, nevrale plastisitet og regenerering. For å analysere disse mekanismene og å senere vurdere romanen narkotika mål, er eksperimentelle takts modellene med klinisk relevans, lav dødelighet og høy reproduserbarhet ettertraktet. Videre mus er de minste pattedyr hvor en fokale slag lesjon kan induseres, og som et bredt spekter av transgene modeller ertilgjengelig. Derfor beskriver vi her musemodell av trans, permanent koagulering av den midtre cerebrale arterie via elektrokoagulering distale av de lenticulostriatal arterier, den såkalte "koagulasjon modell". Den resulterende infarkt i denne modellen er plassert hovedsakelig i cortex; den relative infarktvolum i forhold til hjernen størrelse svarer til de fleste humane slag. Videre oppfyller modellen det ovenfor nevnte kriterier for reproduserbarhet og lav dødelighet. I denne videoen viser vi de kirurgiske metodene for hjerneslag induksjon i "koagulasjon modellen" og rapportere histologiske og funksjonelle analyseverktøy.
Hjerneslag er den tredje vanligste dødsårsaken, og en av de viktigste årsakene til ervervet voksen uførhet i utviklede land en. Omtrent 80% av denne akutte nevrologiske sykdommen er forårsaket av hjerne-ischemi som følge av obstruksjon av cerebral blodstrøm, mens omtrent 15%, er forårsaket av en intracerebral blødning 2.. Til tross for pågående forskning, intravenøs administrasjon av vevsplasminogenaktivator er den eneste godkjente farmakologisk behandling for iskemisk hjerneslag så langt og kun tilgjengelig for et mindretall av slagpasienter på grunn av den korte godkjent tidsvindu på 4,5 timer etter symptomdebut 3,4. Så det er ingen in vitro modeller, som kan riktig modellere komplekse interaksjoner mellom hjernen, blodkar og systemiske patofysiologiske mekanismer under hjerneslag, dyremodeller er avgjørende for preklinisk hjerneslag forskning.
Derfor har flere hjerneinfarkt modeller er utviklet i et variskjellige arter. En av de mest vanlig brukte slagmodeller er "filament-modellen", hvor en sutur filament blir forbigående føres inn i arteria carotis interna og videresendes til spissen tilstopper opprinnelsen av Middle Cerebral Artery (MCA), noe som resulterer i en stopp av blodstrøm og påfølgende hjerneinfarkt subkortikale og i tilfelle av langvarig okklusjon også kortikale regioner 5,6. I photothrombotic modeller av iskemisk hjerneslag, er en fotokjemisk okklusjon av bestrålt kortikale fartøy oppnås etter injeksjon av et fotosensibiliserende resulterer i små, lokalt avgrensede lesjoner 7. Den permanent okklusjon av MCA distale av de lenticulostriatal arterier kan oppnås ved en ligering av arterien, er det forbigående kompresjon eller ved permanent koagulering 8,9. Den resulterende infarkt i denne modellen hovedsakelig påvirker neocortex 10 fordi okklusjon av MCA i denne modellen er distalt til den stilleståendeulostriatal arterier, som leverer basalgangliene.
Siden flertallet av menneske hjerneslag lesjoner er plassert i territoriet til midten cerebral arterie, alle de vanlige takts modellene ligne occlusions av MCA eller en av dens grener 11. The MCA er en av de store arterier som gir blodtilførsel til hjernen; det oppstår fra den interne carotisar, ruter langs lateral sulcus hvor det da grener og prosjekter til basalgangliene og sideflatene av frontal, parietal og tinninglappene, inkludert den primære motor og sensoriske cortex. Høyre og venstre MCA er koblet til fremre cerebrale arterier og den bakre kommunisere arteriene, som kobles til bakre cerebrale arterier, skape Circle of Willis (Figur 1).
Som tidligere rapportert av Carmichael et al. 11, infarkter modellert etter den distale Middle Cerebral Arriet Okklusjon (MCAO) modell i mus omfatte ca 10-15% av halvkulen, dermed etterligne et flertall av menneskelige slag lesjoner som er plassert i den kortikale MCA territorium 11,12. I 1981, Tamura et al. Beskrevet en permanent, transkranial MCAO koagulasjon modell hos rotter 8. Imidlertid modellen beskrevet av Tamura involvert en proksimal okklusjon av MCA for å omgå de mer distale bifurkasjon av arterien. Således, den opprinnelige "Tamura modellen" induserer ikke bare kortikale men også striatale lesjoner, i likhet med de lesjoner som oppnås ved den "filament-modellen" 6.. Her beskriver vi den permanente distal MCAO modellen ved transkranial electrocoagulation i mus. I tillegg rapporterer vi beslektet histologiske og funksjonelle metoder for å analysere slag resultere i denne modellen. Alle metoder er basert på standard operasjonsprosedyrer utviklet og brukt i våre laboratorier.
Den nåværende protokollen beskriver det eksperimentelle slag modell av distal, permanent MCAO ved transkranial electrocoagulation – den såkalte "koagulasjon modellen". Denne modellen har i mellomtiden blitt en av de mest brukte dyremodeller i eksperimentell hjerneslag forskning 12. Sammenlignet med andre fokale hjerne ischemi modeller, har koagulasjon modellen som presenteres i denne videoen fordelen av en svært kort driftstid på ca 10 min når utført av en utdannet vitenskapsmann. Derfor kan korte anestesi tider oppnås på denne modellen, som er et gunstig trekk ved en eksperimentell slagmodell fordi virkningen av anestetika for neurobeskyttelse og strek resultatet er velkjente 15. Dessuten, som tidligere beskrevet av Carmichael et al. 11. bygge vi at den resulterende infarktvolum og lokalisering etter distal permanent MCA koagulering tilsvarer iskemiske hjerneskader hos flertallet av humanslag i forhold til hjernestørrelse. Humant slag er hovedsakelig små i størrelse med lesjoner på omtrent 5-15% av halvkulen, basert på tidligere populasjons studier og kliniske studier avbildnings 16-18, i motsetning til omfattende slag lesjoner med trykkhjerneødem som forekommer i mindre enn 10% av klinisk slag 19. Dermed kan hjerneslag lesjoner i MCA territorium på rundt 12% av halvkulen oppnås ved presenterte modellen anses som en translationally relevant slagvolum. Imidlertid må det tas hensyn til at ulike musestammer eller brukte anestesiprotokoller kan påvirke den resulterende lesjon volum 20.
Dødelighet i løpet av observasjonsperioden etter hjerneslag induksjon i denne modellen er nesten fraværende. Den totale dødeligheten på mindre enn 5% består hovedsakelig av dødsfall i løpet av drift på grunn av anestesiologisk komplikasjoner eller offer fordi nå av eksklusjonskriterier. For å rettferdiggjøre den lave variability av denne modellen og dens utmerket reproduserbarhet, foreslår vi følgende eksklusjonskriterier: 1) Enhver subaraknoidalblødning under operasjonen. 2) Bruk tid lenger enn 15 min. 3) recanalization av MCA etter to forsøk for electrocoagulation med bare forbigående MCAO. Videre dyr må undersøkes daglig etter MCAO (grunnleggende fysiologiske atferd, pels utseende og kroppsvekt) for å kontrollere for smerte, ubehag eller sykdom atferd.
Flere tiltak kan iverksettes for analyse av hjerneslag utfall som laser speckle måling, magnetisk resonans imaging, atferdsmessige tester eller histologisk analyse. I denne protokollen gir vi eksemplarisk metoder for atferdsanalyse og infarktvolum analyse. Flere test for adferdsanalysen etter fokal iskemi hjernen har blitt utviklet og anvendt i eksperimentell slag forskning. Egnede tester for sensorimotor dysfunksjon tidligere brukt av vår gruppe i denne slagmodell 21,22 vire Rotarod test 23, klistrelappen test 24, Corner test 25 og Cylinder test 13, noe som er demonstrert i denne videoen. Sylinderen test gående fremstiller motor asymmetri i den akutte fasen i det distale permanent MCAO og også detekterer sammenhengende gjenvinne av motorisk funksjon.
Til tross for de åpenbare fordeler, noen begrensninger av dette slag modellen må tas i betraktning. Først blir en trepanasjon av skallen nødvendig for å koagulere arterien, for derved å frembringe et potensial tilgang for peri-operative infeksjoner i hjernen, selv om bakterielle infeksjoner i operasjonssåret, temporale muskel eller selve hjernen har aldri blitt detektert av selv eller dokumentert av andre som bruker denne modellen. Videre kan mekaniske skader på cortex under forberedelse og koagulering ikke utelukkes, men kan reduseres ved omhyggelig boring og fjerning av skallen, kontinuerlig fukting av det kirurgiske stedet, og minimal ne vendig electrocoagulation (se eksklusjonskriterier). Selv om det i løpet av MCA som avbildet i figur 2 er funnet i de fleste C57Bl / 6 mus, beskriver vi i protokollen hvordan å gå videre i normale variasjoner av fartøyets kurs for å minimalisere modellvariasjoner. Videre foreslår vi bruk av flere (tre i tilfelle bifurcation; to uten bifurcation av MCA) okklusjon sider for å minimere risikoen for delvis recanalization av MCA, som i vår erfaring er en viktig faktor for variasjonen av denne modellen.
I form av adferdstester, kan bare små adferdsmessige mangler påvises i de ovennevnte atferdstester og funksjonell restitusjon kan observeres i løpet av den første uken etter hjerneslag. Således kan mer avanserte testsystemer med høyere følsomhet og kvalitative prøveparametre som den dyktige nådde test 27 være mer egnet for å detektere langvarig funksjonelt resultat i denne modellen.
ontent "> Til slutt, på grunn av den permanente koagulering av MCA uten reperfusjon kan oppnås, noe som er en funksjon observert i en vesentlig prosentandel av slagpasienter på grunn av spontan sammenklumpningslysing eller terapi 28. gir imidlertid en tidligere beskrevet tromboembolisk slag-modell 26 muligheten for en gratis hjerneslag modell med reperfusjon av kortikale hjerne iskemi. Tatt sammen, den høye reproduserbarhet, mulig langsiktig observasjon på grunn av minimal dødelighet og sammenlign relative infarktvolum og lokalisering i forhold til menneskelig slag skille "koagulasjon modellen" som en verdifull modell for grunnforskning og translasjonsforskning hjerneslag forskning.The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble finansiert av fortreffelighet klynge av det tyske forskningsstiftelsen "München Cluster for Systems Neurology (synergi)" og ved Daimler-Benz fundament til AL
Camera Canon Eos 500D | Canon | optics: 18-55 mm; 30 fps; 640×480 video function | |
Mirror | Kristallform | 2677089 | 30×30 cm |
Transparent acrylic glass cylinder | H&S Kunststofftechnik | diameter: 8 cm, height: 25 cm | |
Heating blanket | FHC DC Temperature Controller | ||
Fine Scissors | FST | 15000-00 | |
Mayor Scissors | FST | 1410-15 | |
Forceps | FST | 11616-15 | |
Cotons | NOBA Verbondmitel Danz | 974116 | |
Saline solution | Braun | 131321 | |
Bepanthen pomade | Bayer | ||
Isoflurane | Abbot | B506 | |
Anesthesia system for isoflurane | Drager | ||
Stereomikroskop | Zeiss | Stemi DV4 | |
Electrosurgical device | ERBETOM ICC 80/50 HF-Chirurgiegerät | ||
Drill | Proxxon | D-34343 | |
Ketamine | Inresa Arzneimittel GmbH | ||
Xylacine | Albrecht | ||
5ml Syringe | Braun | ||
Phosphate Buffered Saline PH: 7,4 | Apotheke Innestadt Uni Munchen | P32799 | |
Isopentane | Fluka | 59070 | |
Cryostat | Thermo Scientific CryoStarNX70 | ||
Superfrost Plus Slides | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
Cresyl violet | Sigma Life Science | C5042-10G | |
Acetic Acid | Sigma Life Science | 695092 | |
Ethanol 70% | CLN Chemikalien Laborbedorf | 521005 | |
Ethanol 96% | CLN Chemikalien Laborbedorf | 522078 | |
Ethanol 99% | CLN Chemikalien Laborbedorf | ETO-5000-99-1 | |
Roti-Histokit mounting medium | Roth | 6638.1 | |
C57Bl/6J mice | Charles River | 000664 |