Bilateralt gemensamma halspulsådern Ocklusion som en fullgod Konditioneringscykel Stimulus att framkalla tidig ischemisk tolerans till Focal cerebral ischemi
Summary
Det finns ackumulerande bevis, som ischemisk prekonditionering (PC) – ger en transient skydd till en efterföljande skadlig ischemisk förolämpning – en icke-skadlig ischemisk utmaning för hjärnan. Vi etablerade bilaterala gemensamma halspulsådern ocklusion (BCCAO) som en konditionering stimulans att inducera tidig ischemisk tolerans (IT) till övergående fokal cerebral ischemi (inducerad av mellersta cerebral artär ocklusion, MCAO) i C57BL6 / J-möss.
Abstract
Det finns ackumulerande bevis, som ischemisk prekonditionering – ger en transient skydd till en efterföljande skadlig ischemisk förolämpning – en icke-skadlig ischemisk utmaning för hjärnan. Vi har etablerat bilateral gemensamma halspulsådern ocklusion som en konditionering stimulans att inducera tidig ischemisk tolerans till övergående fokal cerebral ischemi i C57BL6 / J-möss. I den här videon, kommer vi att visa de metoder som används för denna studie.
Introduction
Ischemisk stroke är en sjukdom med hög dödlighet och en enorm socioekonomisk börda 1. Trots intensiva försök och kliniska vetenskapliga ansträngningar under hela senaste decennierna, behandlingsalternativ för akut ischemisk stroke patienter är mycket begränsade 2. I motsats till detta, kommer att öka i andelen äldre människor i utvecklade länder ökar dramatiskt incidens och prevalens av patienter med ischemisk stroke inom de närmaste decennierna 3. Därför finns det ett stort behov av nya behandlingsstrategier för patienter med ischemisk stroke.
Ett tillvägagångssätt är att få ytterligare förståelse i mekanismer av endogent anpassning av hjärnan för att klara av en skadlig stimulans. Denna hjärnhärledd neuroprotektion är också känd som ischemisk prekonditionering (PC) eller ischemisk tolerans (IT) och beskriver ett fenomen, i vilket en icke-skadlig skadlig retning tillämpas på hjärnan, inducerar en övergående motståndmot en efterföljande skadlig ischemisk insult 4. Den förekommer i två olika tidsfönster: tidiga IT, vilket sker inom några minuter till några timmar efter PC och försenade IT, vilket kräver en latens på ett par timmar för att uppträda 4.
Hittills har forskningen om IT i hjärnan fokuserade på försenade IT. Mycket mindre är känt om mekanismerna för tidig IT. Syftet med denna studie är att fastställa bilaterala gemensamma halspulsådern ocklusion (BCCAO) som är ett etablerat stimulans för att inducera fördröjd IT, som en lämplig PC stimulans för att framkalla tidig IT till övergående fokal cerebral ischemi (inducerad av mellersta cerebral artär ocklusion, MCAO) i C57BL6 / J-möss.
Under både kirurgiska ingrepp (BCCAO och kortex), var övervakning av cerebralt blodflöde (CBF) med laser Doppler flowmetry (LDF) utförs.
BCCAO utfördes i bedövade och spontanandning möss. Både gemensamma halspulsåder (CCA) exponeradesoch tilltäppta under 60 sekunder följt av 5 min av reperfusion. Denna BCCAO / reperfusion sekvens upprepades två gånger. Efter operation, återhämtade möss snabbt och visade inga tecken på funktionshinder. För att utesluta att den BCCAO protokollet beskrivet ovan inte leda till fördröjd celldöd i hjärnan, utförde vi en TdT-förmedlad dUTP-biotin nick end märkning (TUNEL) färgning 72 timmar efter BCCAO (eller simulerad kirurgi) i en separat grupp.
MCAO är en allmänt etablerad modell för induktion av fokal cerebral ischemi hos gnagare 5-7. De kirurgiska förfaranden utfördes enligt standardiserade arbetsrutiner (SOP) 8. Efter exponering vänstra CCA, var en kisel-täckt monofilament införs i distala CCA, avancerade via interna halspulsådern (ICA) i Circle of Willis tills den främre cerebral artär (ACA) och därigenom, ursprung mitten cerebral artär ( MCA) ockluderades under en definierad tidsperiod. I denna studie, vianvänds 45 min av kortex, vilket oftast resulterar i en ischemisk lesion i MCA territoriet omfattar striatala och kortikala områden i hjärnan.
I vår studie analyserade vi den temporala profilen av tidig IT använda BCCAO som PC stimulans. Våra data visade att den optimala tidsfördröjningen mellan BCCAO och MCAO att inducera tidigt är det 30 min.
I den här videon, kommer vi att ge en demonstration av både kirurgiska ingrepp, dvs BCCAO och kortex.
Protocol
Representative Results
Discussion
I vår studie har vi visat att tre sekvenser av BCCAO sammanträdena varar en minut och följt av reperfusion i fem minuter, är en tillräcklig ischemisk PC stimulans för att framkalla tidig IT.
Vidare har vi visat att förbehandling protokoll som används är en säker och mindre invasiv förfarande utan anmärkningsvärd postoperativ morbiditet, inga tecken på apoptos i hjärnan och ingen dödlighet. Flera olika prekonditionerande protokoll har beskrivits tidigare 6-7,12. And…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name of the instrument | Company | Catalogue number/model |
| Binocular surgical microscope | Zeiss | Stemi 2000 C |
| Light source for microscope | Zeiss | SteREO CL 1500 ECO |
| Heating pad with rectal probe | FST | 21061-10 |
| Stereotactic frame | David Kopf | Model 930 |
| Scissors | FST | 91460-11 |
| Dumont forceps #5 | FST | 11251-10 |
| Dumont forceps #7 | FST | 11271-30 |
| Mircovascular clamp | FST | 00398-02 |
| Clamp applicator | FST | 00072-14 |
| Springscissors | FST | 15372-62 |
| Needle holder | FST | 12010-14 |
| Needles | Feuerstein, Suprama | BER 562-20 |
| 5-0 silk suture | Feuerstein, Suprama | |
| 7-0 silk suture | Feuerstein,Suprama | |
| 8-0 silk suture | Feuerstein, Suprama |
References
- Roger, V. L., et al. Heart disease and stroke statistics–2011 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 123, e18-e209 (2011).
- Khaja, A. M., Grotta, J. C. Established treatments for acute ischaemic stroke. Lancet. 369, 319-330 (2007).
- Foerch, C., Sitzer, M., Steinmetz, H., Neumann-Haefelin, T. Future demographic trends decrease the proportion of ischemic stroke patients receiving thrombolytic therapy: a call to set-up therapeutic studies in the very old. Stroke. 40, 1900-1902 (2009).
- Gidday, J. M. Cerebral preconditioning and ischaemic tolerance. Nat. Rev. Neurosci. 7, 437-448 (2006).
- Atochin, D. N., Clark, J., Demchenko, I. T., Moskowitz, M. A., Huang, P. L. Rapid cerebral ischemic preconditioning in mice deficient in endothelial and neuronal nitric oxide synthases. Stroke. 34, 1299-1303 (2003).
- Cho, S., et al. Obligatory role of inducible nitric oxide synthase in ischemic preconditioning. J. Cereb. Blood. Flow Metab. 25, 493-501 (2005).
- Kunz, A., et al. Neurovascular protection by ischemic tolerance: role of nitric oxide and reactive oxygen species. J. Neurosci. 27, 7083-7093 (2007).
- Dirnagl, U., et al. Standard operating procedures (SOP) in experimental stroke research: SOP for middle cerebral artery occlusion in the mouse. Nature Precedings. , (2010).
- Engel, O., Kolodziej, S., Dirnagl, U., Prinz, V. Modeling stroke in mice – middle cerebral artery occlusion with the filament model. J. Vis. Exp. (47), e2423 (2011).
- Bederson, J. B., et al. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination. Stroke. 17, 472-476 (1986).
- Lin, T. N., He, Y. Y., Wu, G., Khan, M., Hsu, C. Y. Effect of brain edema on infarct volume in a focal cerebral ischemia model in rats. Stroke. 24, 117-121 (1993).
- Kawano, T., et al. iNOS-derived NO and nox2-derived superoxide confer tolerance to excitotoxic brain injury through peroxynitrite. J. Cereb. Blood Flow Metab. 27, 1453-1462 (2007).
- Qi, S., et al. Sublethal cerebral ischemia inhibits caspase-3 activation induced by subsequent prolonged ischemia in the C57Black/Crj6 strain mouse. Neurosci. Lett. 315, 133-136 (2001).
- Wu, C., et al. A forebrain ischemic preconditioning model established in C57Black/Crj6 mice. J. Neurosci. Methods. 107, 101-106 (2001).
- Liu, S., Zhen, G., Meloni, B. P., Campbell, K., Winn, H. R. Rodent Stroke Model Guidelines for Preclinical Stroke Trials (1st Edition). J. Exp. Stroke Transl. Med. 2, 2-27 (2009).
- Nishio, S., et al. Hypothermia-induced ischemic tolerance. Ann. N.Y. Acad. Sci. 890, 26-41 (1999).
- DeBow, S., Colbourne, F. Brain temperature measurement and regulation in awake and freely moving rodents. Methods. 30, 167-171 (2003).
- Colbourne, F., Sutherland, G. R., Auer, R. N. An automated system for regulating brain temperature in awake and freely moving rodents. J. Neurosci. Methods. 67, 185-190 (1996).
- Kapinya, K. J., Prass, K., Dirnagl, U. Isoflurane induced prolonged protection against cerebral ischemia in mice: a redox sensitive mechanism?. Neuroreport. 13, 1431-1435 (2002).
- Li, L., Zuo, Z. Isoflurane preconditioning improves short-term and long-term neurological outcome after focal brain ischemia in adult rats. Neuroscience. 164, 497-506 (2009).
- Xiong, L., et al. Preconditioning with isoflurane produces dose-dependent neuroprotection via activation of adenosine triphosphate-regulated potassium channels after focal cerebral ischemia in rats. Anesth. Analg. 96, 233-237 (2003).
- Spratt, N. J., et al. Modification of the method of thread manufacture improves stroke induction rate and reduces mortality after thread-occlusion of the middle cerebral artery in young or aged rats. J. Neurosci. Methods. 155, 285-290 (2006).
- Zarow, G. J., Karibe, H., States, B. A., Graham, S. H., Weinstein, P. R. Endovascular suture occlusion of the middle cerebral artery in rats: effect of suture insertion distance on cerebral blood flow, infarct distribution and infarct volume. Neurol. Res. 19, 409-416 (1997).
