JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Medicine

Endothelin-1-induceret mellem-cerebral arterieokklusion Model for iskæmisk slagtilfælde med laser-doppler-flowmetri Vejledning i 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

Adskillige dyremodeller for cerebral iskæmi er blevet udviklet til at simulere den menneskelige tilstand af slagtilfælde. Denne protokol beskrives endothelin-1 (ET-1) inducerede mellem-cerebral arterieokklusion (MCAO) model for iskæmisk slagtilfælde i rotter. Desuden er vigtige overvejelser, fordele og ulemper ved denne diskuteret.

Abstract

Slagtilfælde er den største årsag til invaliditet og tredje hyppigste dødsårsag i verden, koster en anslået 70 milliarder dollar i USA i 2009 1, 2. Mange modeller af cerebral iskæmi er blevet udviklet til at efterligne den menneskelige tilstand af slagtilfælde. Det er blevet foreslået, at op til 80% af alle slagtilfælde skyldes iskæmisk skade i den midterste cerebrale arterie (MCA) område 3. I begyndelsen af 1990'erne, 4 endothelin-1 (ET-1) blev anvendt til at inducere iskæmi ved at anvende det direkte op til overfladen af MCA efter kraniotomi. Senere blev denne model modificeret 5 ved anvendelse af en stereotaksisk injektion af ET-1 ved siden af MCA at producere fokal cerebral iskæmi. Hovedfordelene ved denne model omfatter evnen til at udføre proceduren hurtigt, evnen til at kontrollere arterie konstriktion ved at ændre dosis af ET-1 afgivet, ikke nødvendigt at bearbejde de ekstrakraniale kar, der forsyner blod til hjernen og gradvis reperfusiom satser der i højere grad efterligner reperfusion hos mennesker 5-7. På den anden side har den ET-1 model ulemper, der omfatter behovet for en kraniotomi, samt højere variation i slagvolumen 8. Denne variabilitet kan reduceres ved anvendelse af laser-doppler-flowmetri (LDF) at kontrollere, cerebral iskæmi under ET-1 infusion. Faktorer, der påvirker slagtilfælde variabilitet omfatter præcision af infusion og det parti af ET-1 brugt 6. En anden vigtig overvejelse er, at selv om reperfusion er en almindelig forekomst i humant slagtilfælde, kan varigheden af okklusionen for ET-1-induceret MCAO ikke nøje efterligner den for humant slagtilfælde, hvor mange patienter har partiel reperfusion i løbet af timer til dage efter okklusion 9, 10. Denne protokol vil beskrive i detaljer ET-1-induceret MCAO model for iskæmisk slagtilfælde hos rotter. Det vil også henlede opmærksomheden på særlige hensyn og potentielle ulemper hele proceduren.

Protocol

Denne protokol blev godkendt af Institutional Animal Care og Use Committee (IACUC) ved University of Florida og er i overensstemmelse med "Vejledning for Pleje og anvendelse af forsøgsdyr" (ottende udgave, National Academy of Sciences, 2011). Materialer Dyr: Otte uger gamle, Sprague Dawley hanrotter (Charles River Farms, Wilmington, MA, USA), som vejede 250-300 g på tidspunktet for kirurgi. Anæstesi Inhalationsanæstesi system (VetEqui…

Representative Results

1. Post-Op neurologisk evaluering Efter at dyret kommer til bevidsthed, kan en lang række metoder anvendes til at evaluere neurologiske defekter, herunder balance, gribestyrke, paw placering, postural asymmetri og trappe klatring. Den solsikkefrø opgave er en grov vurdering af motorisk og sensorisk funktion, der har signifikant sammenhæng med infarktvolumen 7, 12. I løbet af denne opgave, er rotter timet under åbning og forbruge 5 solsikkefrø. De fem frø anbringes i et hjørne…

Discussion

ET-1-induceret MCAO er en etableret model for eksperimentel iskæmisk slagtilfælde, der anvendes regelmæssigt i flere rottestammer. Mange variable, såsom rotte-stamme, dyrenes alder, kropstemperatur, anæstesi fremgangsmåde, og operatøren ekspertise kan føre til øget variabilitet i infarktvolumener ved brug af denne model 5, 14. Imidlertid har adskillige forskere påvist, at fordelene ved denne model indbefatter den relativt ikke-invasiv metode, dosisrespons af cerebral blodstrøm til ET-1, og evnen t…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af tilskud fra American Heart Association Greater Southeast Affiliate (09GRNT2060421), American Medical Association, og fra University of Florida klinisk og translationel Science Institute. Adam Mekka er et NIH / NINDS, NRSA predoctoral fyr (F30 NS-060.335). Robert Regenhardt fik predoctoral stipendium støtte fra University of Florida Multidisciplinary Training Program i Hypertension (T32 HL-083.810).

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)
DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).
  2. Lloyd-Jones, D., et al. Heart disease and stroke statistics–2009 update: a report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Circulation. 119, 480-486 (2009).
  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).
  5. Sharkey, J., Ritchie, I. M., Kelly, P. A. Perivascular microapplication of endothelin-1: a new model of focal cerebral ischaemia in the rat. J. Cereb. Blood Flow Metab. 13, 865-871 (1993).
  6. O’Neill, M. J., Clemens, J. A. Rodent models of focal cerebral ischemia. Curr. Protoc. Neurosci. Chapter 9 (Unit 9), (2001).
  7. Mecca, A. P., O’Connor, T. E., Katovich, M. J., Sumners, C. Candesartan pretreatment is cerebroprotective in a rat model of endothelin-1-induced middle cerebral artery occlusion. Exp. Physiol. 94, 937-946 (2009).
  8. Braeuninger, S., Kleinschnitz, C. Rodent models of focal cerebral ischemia: procedural pitfalls and translational problems. Exp. Transl. Stroke Med. 1, 8 (2009).
  9. Tomsick, T. A. Intravenous thrombolysis for acute ischemic stroke. J. Vasc. Interv. Radiol. 15, 67-76 (2004).
  10. Olsen, T. S., Lassen, N. A. A dynamic concept of middle cerebral artery occlusion and cerebral infarction in the acute state based on interpreting severe hyperemia as a sign of embolic migration. Stroke. 15, 458-468 (1984).
  11. Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. J. Vis. Exp. (47), e2586 (2011).
  12. Gonzalez, C. L., Kolb, B. A comparison of different models of stroke on behaviour and brain morphology. Eur. J. Neurosci. 18, 1950-1962 (2003).
  13. Ansari, S., Azari, H., McConnell, D. J., Afzal, A., Mocco, J. Intraluminal middle cerebral artery occlusion (MCAO) model for ischemic stroke with laser doppler flowmetry guidance in mice. J. Vis. Exp. (51), e2879 (2011).
  14. Sharkey, J., Butcher, S. P. Characterisation of an experimental model of stroke produced by intracerebral microinjection of endothelin-1 adjacent to the rat middle cerebral artery. J. Neurosci. Methods. 60, 125-131 (1995).
  15. Macrae, I. M., Robinson, M. J., Graham, D. I., Reid, J. L., McCulloch, J. Endothelin-1-induced reductions in cerebral blood flow: dose dependency, time course, and neuropathological consequences. J. Cereb. Blood Flow Metab. 13, 276-284 (1993).
  16. Mecca, A. P., et al. Cerebroprotection by angiotensin-(1-7) in endothelin-1-induced ischaemic stroke. Exp. Physiol. 96 (1-7), 1084-1096 (2011).
  17. Fisher, M., et al. Update of the stroke therapy academic industry roundtable preclinical recommendations. Stroke. 40, 2244-2250 (2009).

Tags

Endothelin-1Middle Cerebral Artery OcclusionIschemic StrokeLaser Doppler FlowmetryRat Model
check_url/50014?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image