Photothrombotic 기술을 이용하여 외접 캡슐 경색 모델링
Summary
이 원고는 캡슐 경색의 모델링 기법에 대해 설명합니다. 여기에서 우리는 미리 수술 대상 매핑 후 빛의 낮은 강도와 변형 photothrombotic 기술을 이용했다. 이 기술을 사용하여, 우리는 지속적인 운동 장애 외접 캡슐 경색 모델을 만들었습니다.
Abstract
Recent increase in the prevalence rate of white matter stroke demands specific research in the field. However, the lack of a pertinent animal model for white matter stroke has hampered research investigations. Here, we describe a novel method for creating a circumscribed capsular infarct that minimizes damage to neighboring gray matter structures. We used pre-surgery neural tracing with adeno-associated virus-green fluorescent protein (AAV-GFP) to identify somatotopic organization of the forelimb area within the internal capsule. The adjustment of light intensity based on different optical properties of gray and white matter contributes to selective destruction of white matter with relative preservation of gray matter. Accurate positioning of optical-neural interface enables destruction of entire forelimb area in the internal capsule, which leads to a marked and persistent motor deficit. Thus, this technique produces highly replicable capsular infarct lesions with a persistent motor deficit. The model will be helpful not only to study white matter stroke (WMS) at the behavioral, circuit, and cellular levels, but also to assess its usefulness for development of new therapeutic and rehabilitative interventions.
Introduction
최근까지 "회백질 스트로크 (GMS) 모델은"배타적 스트로크 기전을 이해하고, 새로운 치료법의 개발을 유도하기 위해 사용되어왔다. 모든 스트로크 1, 2의 25 % – 그러나, (15)를 구성하는 노인 개인에 피질 하 백질에 영향을 미치는 뇌졸중의 증가 보급되고있다. 많은 연구는 백질 스트로크 (WMS) 모델을 사용하고 몇 가지 연구가있는 반면, GMS 모델을 사용에 관한 스트로크를 실시하고있다. 설치류에 흰색 물질은 사람이나 영장류에 흰색 물질보다 훨씬 작다. 따라서, 선택적 백질 3 목표 영역을 액세스하고 파괴하는 것이 더 어렵다. 게다가, 더 효율적인 툴을 선택적으로 타겟팅 백질의 계획된 범위를 파괴하는 최신 개발되지 않았다. 따라서, 백질 스트로크의 연구에 적합한 모델의 부족이 있었다.
동물 일roke 모델은 종종 새로운 재활 및 치료 방법의 개발을위한 모터 회복의 진행을 모니터하기 위해 사용된다. 인간의 행정 4,5에서 보여준 해부학 적 변화와 조화 된 장기적인 신경 학적 결손을 나타내는 동물 모델을 활용하는 것이 이상적이다. 이와 관련하여, 모터 적자 및 뇌 다음 경색의 lesioning의 폭 넓은 참여의 신속한 복구 뇌졸중 연구의 추구 현실적인하지 않을 수 있습니다. 이전 캡슐 경색 모델 내부 캡슐 6-9으로 엔도 텔린 -1 (ET-1)의 내부 경동맥 또는 전방 맥락막 혈관 및 확산에 의해 폐색되었다. 그럼에도 불구하고, 동맥 폐쇄 동맥 절개주의를 필요로하지만, 영구 행동 결손없이 내부 캡슐 포함 경색 병변의 넓은 영역을 생성한다. 또한 ET-1을 완전히 캡슐 내부의 후방 다리를 파괴 확산하고, 따라서 적은 표시되거나 BEH을 지속하지 않았다avioral 적자.
photothrombotic 경색 모델 널리 피질 경색 병변 및 피질 하 구조 (10)의 다양한 형태를 생성하는 데 사용되어왔다. 이 기술은 경색 병변 (10)의 혈소판 작은 혈관에서 응집 및 생성에 이르게 초점 조명, 다음 정맥 내 투여를 포함한다. 거의 WMS 병변 5,11 생성에 사용되지 않은 반면 Photothrombotic 기술은 광범위 GMS 병변을 만드는 데 사용되고있다. 이 기술의 경우, 로즈 벵갈 염료 및 광 조사의 조합 기능 결핍을 유발 해당 대상 구조의 파괴에 유용한 것으로 입증되었다. 이 경색 병변의 크기를 결정하므로 photothrombotic 기술의 핵심 요소는 광 조사한다. 회색질과 백색질의 다른 효과에 광 조사 결과, 빛의 산란이 흰색 mA 이상 4 배 높기 때문에회색 물질 (12)와 비교 라 자세 히; 빛의 세기가 충분히 낮은 조도 (<1140 mW의 / mm 2)이있는 경우 따라서, 하나는 photothrombotic 병변이 백질에 어느 정도 영향을 미칠하는 확장을 제한 할 수 있습니다 (예. 내부 캡슐). 예를 들어, 높은 에너지의 빛이 모두 회색과 흰색 문제에 경색을 유도 할 수있다, 그러나 낮은 에너지의 빛은 흰색 만에 photothrombosis을 유도 할 수있다. 또한, 광 에너지의 침투가 매우 제한적이었다. 빛 에너지의 약 99 %는 빛 (13)의 소스에서 1mm 이상 끊어졌습니다. 따라서, 정확하게 대상 것으로 예상된다, 낮은 에너지의 빛은 이웃 회색 물질의 최소 침해와 흰색 문제에 photothrombosis을 유도한다.
여기서는 설치류 내부 캡슐의 앞다리 영역 경색 병변을 생성하는 신규 한 방법을 설명한다. 우리는 내부 CA의 앞다리 영역의 동정 방법을 서술psule, 조정 및 빛의 전달 및 경색 병변의 발생을 포함하여 광 조사의 기술. 또한 캡슐 모델링의 완전성을 평가하는 행동 시험을 설명한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 제시된 캡슐 경색 모델은 앞다리의 기능에 현저한 및 영구 모터의 손상과 목표 병변을 보여줍니다. 피질 캡슐 스트로크의 이전 모델은 모터의 손상 및 빠른 복구 프로세스 6,8,9의 부족 정도를 증명하고있다. 이런 의미에서,이 모델은 장기 작용 성 손상을 나타내는 임상 캡슐 경색 케이스를 닮았다.
외접 캡슐 경색 모델의 개발에 가장 중요한 단계는 다음과 같?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 의료 시스템 공학 연구소 (iMSE) GIST에서 GIST-Caltech의 공동 기금 (K04592)에서 부여에 의해 과학, ICT와 미래 기획의 교육부에 의해 투자 한국의 NRF을 통해 기초 과학 연구 프로그램에 의해 지원되었다 (NRF-2013R1A2A2A01067890).
Materials
| DC Temperature controller | WORLD PRECISION INSTRUMENTS, INC. | ATC1000 | |
| Digital Stereotaxic Instruments | STOELTING CO. | 51900 | |
| Electrical Stimulator | CyberMedic Corp. | EMGFES 2000 | |
| Epoxy | Precision Fiber Products, INC. | PFP-353ND1 | Mix Ratio: 10(A):1(B-hardener) by weight Curing Schedule: 1 minute @150°C 2~5 minutes @120°C 5~10 minutes @100°C 15~30 minutes @80°C |
| Fiber Optic Scribe | THORLABS, INC | S90R | |
| Fiber patch cable | KOREA OPTRON Corp. | Outer diameter: 3mm Ø200 µm 0.39 NA FC/PC-FC/PC 1 m |
|
| Laser Power Supply | CHANGCHUN NEW INDUSTRIES OPTOELECTRONICS TECH. CO., LTD. | MGL-FN-532nm-200mW-14010196 | |
| Crimp ring | DAWOOTECH CO.,LTD. | Length: 19mm Inner diameter: 3mm Outer diameter: 3.8mm Material: SUS |
|
| Micro4-micro syringe pump controller | WORLD PRECISION INSTRUMENTS, INC | 95100 | |
| Optical Power Meter | THOLABS, INC | PM100D | |
| Paraformaldehyde | SIGMA-ALDRICH CO. LLC. | P6148 | |
| Diamond lapping (polishing) sheet | THORLABS, INC | LF3D | Grit : 3 µm |
| Diamond lapping (polishing) sheet | THORLABS, INC | LF6D | Grit : 6 µm |
| Rose Bengal | SIGMA-ALDRICH CO. LLC. | 330000 | |
| Needle for spinal anesthesia with pencil point tip (Spinal needle) | B.BRAUN MELSUNGEN AG | 4502027 | Size: 27G Length: 88mm Needle: 0.40mm |
| Waterproof sandpaper | DEERFOS CO.,LTD | CC261 | Grit : 1000 µm |
| Nanofil 10uL syringe | WORLD PRECISION INSTRUMENTS, INC | NANOFIL | |
| Nanofil 33G BVLD needle | WORLD PRECISION INSTRUMENTS, INC | NF33BV-2 | |
| AAV-GFP virus | UNC Vector Core | AAV2-CamKIIa-eYFP | 2×10^12 virus molecules/ml |
| Anti-Green Fluorescent Protein, Rabbit IgG fraction | Life Technologies, INC | A11122 | primary antibody (1:200) |
| Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) | Life Technologies, INC | A11034 | secondary antibody (1:500) |
| Ceftezole | GUJU Pharma CO.,LTD. | A27802741 | 0.1%, 1ml |
| Lidocain hydrochloride injection | JEIL PHARMACEUTICAL CO.,LTD. | A04900271 | 2%, 1ml |
| Hand Piece Drill | Seshin | ||
| Digital optical power and energy meter | THORLABS, INC | PM100D | |
| Ketopropen | UNIBIOTech |
References
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