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Medicine

Endothelin-1 induzierte Middle Cerebral Artery Occlusion Modell für ischämischen Schlaganfall mit Laser Doppler Flowmetrie Guidance in Rat

Published: February 16, 2013
doi:
10.3791/50014
, , , , , , ,
1Department of Neurosurgery,University of Florida , 2Department of Anatomical Sciences,Shiraz University of Medical Sciences, Shiraz, Iran , 3Department of Physiology and Functional Genomics,University of Florida , 4Department of Neurology,University of Florida

Summary

Mehrere Tiermodelle von zerebraler Ischämie wurden entwickelt, um den menschlichen Zustand des Schlaganfalls simulieren. Dieses Protokoll beschreibt die Endothelin-1 (ET-1) induzierte mittlere Zerebralarterie (MCAO) Modell für ischämischem Schlaganfall bei Ratten. Darüber hinaus sind wichtige Erwägungen, Vorteile und Nachteile dieses Modells diskutiert.

Abstract

Der Schlaganfall ist die häufigste Ursache von Behinderung und dritte führende Todesursache in der Welt, kostet schätzungsweise 70 Milliarden Dollar der Vereinigten Staaten im Jahr 2009 1, 2. Mehrere Modelle von zerebraler Ischämie wurden entwickelt, um den menschlichen Zustand des Schlaganfalls imitieren. Es wurde vorgeschlagen, dass bis zu 80% aller Striche ergeben sich aus ischämischem Schaden in der mittleren zerebralen Arterie (MCA) Bereich 3. In den frühen 1990ern, Endothelin-1 (ET-1) 4 wurde verwendet, um Ischämie durch die Anwendung direkt angrenzend an die Oberfläche des MCA nach Kraniotomie induzieren. Später wurde dieses Modell 5 mit einem stereotaktische Injektion von ET-1 neben dem MCA zu fokaler zerebraler Ischämie zu produzieren geändert. Die wichtigsten Vorteile dieses Modells sind die Fähigkeit, die Verfahren rasch durchzuführen, die Fähigkeit zur Arterie Verengung durch Änderung der Dosis von ET-1 unter Kontrolle bringen, keine Notwendigkeit, die extrakraniellen Gefäße mit Blut versorgt das Gehirn als auch schrittweise reperfusi manipulierenauf Raten, dass mehr ahmt die Reperfusion beim Menschen 5-7. Auf der anderen Seite hat die ET-1-Modell Nachteile, die die Notwendigkeit eines Kraniotomie, sowie höhere Variabilität in Hubvolumen 8 umfassen. Diese Variabilität kann durch die Verwendung von Laser-Doppler-Flußmessung (LDF) nach zerebraler Ischämie während ET-1 Infusion verifizieren reduziert werden. Faktoren, Schlaganfall Variabilität beeinflussen, gehören Präzision der Infusion und der Charge des ET-1 verwendet 6. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass, obwohl ein gemeinsames Auftreten Reperfusion in menschlichen Schlaganfall ist, kann die Dauer der Okklusion für ET-1-induzierten MCAO nicht genau imitieren, dass menschlicher Schlaganfall wo viele Patienten partielle Reperfusion über einen Zeitraum von Stunden bis Tagen haben nach einem Verschluss 9, 10. Dieses Protokoll wird im Detail die ET-1-induzierten MCAO Modell für einen ischämischen Schlaganfall bei Ratten zu beschreiben. Es wird auch die Aufmerksamkeit auf besondere Überlegungen und mögliche Nachteile während des gesamten Verfahrens.

Protocol

Dieses Protokoll wurde von der Institutional Animal Care und Use Committee (IACUC) an der University of Florida zugelassen und ist in Übereinstimmung mit dem "Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren" (achte Auflage National Academy of Sciences, 2011). Materialien Tiere: Acht-Wochen-alt, männlich, Sprague Dawley Ratten (Charles River Farms, Wilmington, MA, USA) mit einem Gewicht von 250-300 g zum Zeitpunkt der Operation. Anästhesie <ol class="…

Representative Results

Ein. Post-Op neurologischen Untersuchung Nachdem das Tier wieder zu sich, kann eine Vielzahl von Tests verwendet werden, um neurologische Defizite einschließlich Balance, Griffstärke paw Platzierung, Haltungsschäden Asymmetrie und Treppen steigen zu bewerten. Die Sonnenblumenkerne Aufgabe ist eine grobe Einschätzung der motorischen und sensorischen Funktion, die signifikante Korrelation hat mit Infarktvolumen 7, 12. Während dieser Aufgabe werden Ratten Zeitüberschreitung beim ?…

Discussion

Die ET-1-induzierten MCAO ist ein etabliertes Modell der experimentellen ischämischen Schlaganfall, die regelmäßig in mehreren Rattenstämmen verwendet wird. Viele Variablen, wie Rattenstamm, Alter der Tiere, die Körpertemperatur, Anästhesie-Methode und Betreiber Expertise kann zu einer erhöhten Variabilität Infarkt Volumina führen, wenn man dieses Modell 5, 14. Jedoch haben mehrere Forscher gezeigt, dass Vorteile dieses Modell die relativ nicht-invasive Ansatz Dosis des zerebralen Blutflusses an ET-…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse aus dem American Heart Association Großraum Southeast Affiliate (09GRNT2060421), die American Medical Association, und von der University of Florida Clinical and Translational Science Institute unterstützt. Adam Mekka ist eine NIH / NINDS, NRSA Chemiefonds fellow (F30 NS-060.335). Robert Regenhardt erhalten Promotionsstipendium Unterstützung von der University of Florida Multidisziplinäre Training Program in Hypertension (T32 HL-083810).

Materials

  1. Animals: Eight-week-old, male, Sprague Dawley rats (Charles River Farms, Wilmington, MA, USA) weighing 250-300 g at the time of surgery.
  2. Anesthesia
    1. Inhalation anesthesia system (VetEquip Inc., Pleasanton, CA, USA)
    2. Isoflurane anesthetic (Baxter Pharmaceutics, Deerfield, IL, USA)
  3. Stereotaxic system (David Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA)
    1. Small animal stereotaxic system
    2. Non-rupture ear bars for rats
    3. Gas anesthesia head holder for rats
  4. Temperature regulation
    1. BAT-12 microprobe thermometer (World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL, USA)
    2. T/PUMP, TP600 Thermal blanket (Gaymar Industries, Inc., Orchard Park, NY, USA)
  5. Surgical instruments
    1. Scalpel handle and #11 blade, iris forceps, Graefe forceps, bulldog clamp retractors, screwdriver, 10 μl syringe with 26 gauge beveled needle (World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL, USA)
    2. Micromotor drill and stereotaxic holder, Quintessential Stereotaxic Injector (Stoelting, Wood Dale, IL, USA)
    3. 1.0 mm round drill bur, 1.0 mm inverted cone drill bur (Roboz Surgical Instrument Co., Inc., Gaithersburg, MD, USA)
  6. Surgical Supplies
    1. Mounting screws 0-80 X 3/32 with 2.4 mm shaft length, 21-gauge guide cannula [4mm long below the pedestal] and cannula dummy (Plastics one, Roanoke, VA, USA)
    2. Jet denture acrylic and liquid (Lang Dental Manufacturing Co., Inc., Wheeling, IL, USA)
    3. 3.0 nylon suture (Oasis, Mettawa, IL, USA)
    4. Cotton swabs, Puralube eye ointment (Fisher Scientific, Pittsburg, PA, USA)
    5. Electric hair clippers (Oster, Providence, RI, USA)
  7. Chemicals
    1. Endothelin-1 (American Peptide, Sunnyvale, CA, USA)
    2. Chlorhexidine 2% (Agrilabs, St. Joseph, MO, USA)
    3. Buprenorphine HCl (Hospira Inc., Lake Forest, IL, USA)
  8. Visualization Equipment
    1. Surgical microscope (Seiler Instrument and Manufacturing; St. Louis, MO, USA)
    2. Fiber Optic illuminator (TechniQuip Corp., Livermore, CA, USA)
  9. Laser Doppler flowmetry system (ADInstruments, Inc., Colorado Springs, CO, USA)
    1. Standard Pencil Probe
    2. Probe holder
    3. Blood FlowMeter
    4. Powerlab 4/30 with LabChart 7
  10. Measurement of infarct volume
    1. Rat brain matrix (Zivic-Miller Lab., Inc., Allison Park, PA, USA)
    2. 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (Sigma-Aldrich Co., St Louis, MO, USA) diluted to 0.05% in PBS
    3. Flatbed scanner (Epson Perfection V30, Epson America, Inc., Long Beach, CA, USA)
    4. Image J software (ImageJ 1.42q software, U.S. National Institutes of Health, Bethesda, MA, USA)
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References

  1. Stroke–1989. Recommendations on stroke prevention, diagnosis, and therapy. Report of the WHO Task Force on Stroke and other Cerebrovascular Disorders. Stroke. 20, 1407-1431 (1989).
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  3. Mohr, J. P., Gautier, J. C., Hier, D., Stein, R. W., Barnett, H. J. M., Stein, B. M., Mohr, J. P., Yatsu, F. M. . Stroke: pathophysiology, diagnosis, and management. , 377-450 (1986).
  4. Robinson, M. J., Macrae, I. M., Todd, M., Reid, J. L., McCulloch, J. Reduction of local cerebral blood flow to pathological levels by endothelin-1 applied to the middle cerebral artery in the rat. Neurosci. Lett. 118, 269-272 (1990).
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Ansari, S., Azari, H., Caldwell, K. J., Regenhardt, R. W., Hedna, V. S., Waters, M. F., Hoh, B. L., Mecca, A. P. Endothelin-1 Induced Middle Cerebral Artery Occlusion Model for Ischemic Stroke with Laser Doppler Flowmetry Guidance in Rat. J. Vis. Exp. (72), e50014, doi:10.3791/50014 (2013).
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