Summary

軸索変性と白質神経生物学の研究のための皮質下白質ストロークの多彩なマウスモデル

Published: March 17, 2016
doi:

Summary

Here we present methodology for the production of a focal stroke in murine white matter by local injection of an irreversible endothelial nitric oxide synthase (eNOS) inhibitor (L-Nio). Presented are two stereotactic variations, retrograde neuronal tracing, and fresh tissue labeling and dissection that expand the potential applications of this technique.

Abstract

ストローク臨床ストロークプレゼンテーションの最大25%を白質アカウントに影響を与え、5〜10倍大きくすることができる速度で静かに発生し、血管性認知症の発展に大きく貢献しています。焦点白質ストロークのいくつかのモデルが存在し、適切なモデルの欠如は、脳卒中のこのタイプの後に損傷応答と修復に関与する神経生物学のメカニズムの理解を妨げています。他の皮質下脳卒中モデルの主な制限は、彼らが限局的に白質に梗塞を制限しないか、主に非マウス種で確認されていることです。これは、白質ストロークの神経生物学を研究するために、マウス研究ツールを幅広く適用する能力を制限します。ここでは、不可逆的なeNOSの阻害剤の局所注射を使用して、マウスの白質における焦点脳卒中の信頼性の高い生産のための方法論を提示します。また、2つのユニークな定位を含む一般的なプロトコルにいくつかのバリエーションを提示しますバリエーション、大幅にこの技術の潜在的な用途を拡大する逆行性神経のトレースだけでなく、新鮮な組織標識および解剖。これらの変化は、脳卒中のこの共通とunderstudied形の神経生物学的効果を分析するための複数のアプローチを可能にします。

Introduction

Stroke affecting the subcortical white matter is a common clinical entity, accounting for up to 25% of clinical strokes annually in the US 1. Ischemic damage to white matter also occurs silently at a significantly higher rate and contributes to the development of vascular dementia 2,3. Presently, patients with this form of cerebral ischemia have few, if any treatment choices. Despite the clinical importance of this disease, few clinically relevant animal models exist 4,5.

The goal of this protocol is to produce a focal ischemic lesion within the murine white matter. This murine model of human disease allows the specific study of axonal injury response to stroke and how the cellular elements of white matter, namely oligodendrocytes and astrocytes along with axons, respond to and repair after stroke.

Previous reports have described a model of subcortical white matter stroke using endothelin-1 (ET-1) 6 that is similar to the one described here. Several key changes to the experimental protocol have been made thereby the potential uses of this model have expanded 7,8. This protocol provides a reliable and modifiable strategy to produce a focal stroke within mouse brain white matter.

The major advantages of this model are the use of a chemical endothelial nitric oxide synthase (eNOS) inhibitor N(5)-(1)-iminoethyl-L-ornithine HCl (L-Nio) 9 with no known paracrine effects on cellular elements of white matter which had been a complication of models using endothelin-1 10. In addition, the stereotactic targeting of white matter in the mouse allows the use of any variety of transgenic or knockout strains, greatly expanding the available tools to determine the effect of stroke on brain white matter. Here, two variations on this technique are described and demonstrate some of the additional variations that can be utilized to enhance the understanding of axonal and white matter damage and repair after stroke.

Protocol

このプロトコルでの動物の使用は、カリフォルニア州ロサンゼルス動物実験委員会の大学によって承認された手順に従って行われています。 注:ターゲットマウスの人口を識別することによって開始します。以前の研究では、唯一の雄の野生型C57 / BL6マウスが使用されている、しかし、様々なトランスジェニックまたはノックアウトマウスを使用することもできます。?…

Representative Results

提示されたモデルを用いて、白質下地前肢感覚皮質を確実に標的とすることができます。典型的にはヒトラクナ梗塞に見られるように、この化学的に誘発された脳卒中モデルは、焦点軸索およびミエリン損失、星状細胞、および小膠( 図1)を生成します。 3回の注射を使用することにより、臨床的に有用なモデルは、前肢の運動課題7</sup…

Discussion

皮質下脳卒中の前モデルの数は、ラット12-14とマウス6,15における内部のカプセルへのエンドセリン-1の焦点注射、皮質下白質と線条体を含む、記載されています。小焦点脳卒中のより最近のモデルは、頸動脈16と、単一の貫通動脈17の光血栓閉塞中のコレステロール微小塞栓注射を利用してきました。これらのモデルのそれぞれが長所と短所5の両方を?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

SNとMDDは、NIH K08 NS083740と神経のUCLA省から支援を受けました。 AJG博士ミリアムとシェルドン・G・アデルソン医学研究財団とラリーL. Hillblom基金による支援を認めます。 KLNは感謝アメリカ心臓協会14BFSC17760005 ASA-Bugher脳卒中センターから支援を認めています。 ILL、EGSとSTCは、NIH R01 NS071481によってサポートされていました。 JDHは、NIH K08 NS083740からの支援を認めています。

Materials

L-N5-(1-Iminoethyl)ornithine, Dihydrochloride Calbiochem 400600-20MG
Isoflurane Phoenix Pharmaceutical, Inc. NDC 57319-559-06
Capillary tubes World Precision Instruments 50-821-807
Picospritzer Parker Instrumentation Picospritzer II
Stereotactic setup Kent Scientific KSC51725
Pipette puller KOPF Model 720
Stereomicroscope SZ51 Olympus 88-124
Fine scissors Fine Scientific Tools 14084-08
Forceps Harvard Apparatus PY2 72-8547
Curved Forceps Harvard Apparatus PY2 72-8598
Blunt dissection tool Fine Scientific Tools 10066-15
Drill Dremel 8220-1/28
Drill bits Fine Scientific Tools 19007-05
Vetbond 3M 1469SB 
Marcaine HOSPIRA NDC 0409-1610-50
Trimethoprim-Sulfamethaxole STI Pharmacy NDC 54879-007-16
Fluororuby Fluorochrome Inc 30mg
Paraformaldehyde Fisher O4042-500
Sucrose Fisher BP220-10
Cryostat Leica CM3050 S 14047033518
Glass slides Fisher 12-544-7
Fast Green  Sigma F7252-5G
Dissection microscope Nikon SMZ1500
23 gauge butterfly needle Fisher 14-840-35
10X Hank's Balanced Salt Solution Life Technologies 14065056
1M HEPES-KOH, pH 7.4 Affymetrix 16924
D-Glucose Sigma G8270
Sodium bicarbonate Sigma S5761
Cyclohexamide Sigma 01810

References

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Nunez, S., Doroudchi, M. M., Gleichman, A. J., Ng, K. L., Llorente, I. L., Sozmen, E. G., Carmichael, S. T., Hinman, J. D. A Versatile Murine Model of Subcortical White Matter Stroke for the Study of Axonal Degeneration and White Matter Neurobiology. J. Vis. Exp. (109), e53404, doi:10.3791/53404 (2016).

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