Воздействие на ЦНС Pig для гистологического анализа: Руководство для обезглавливания черепа Открытие и Brain Removal
Summary
Цель данной статьи и обучающего видео, чтобы описать, как выявить и удалить посмертную свинью мозг и гипофиз в интактном состоянии, подходящем для последующего макроскопического и гистологического анализа.
Abstract
Свиньи становятся все более популярными в крупных животных исследования трансляционной нейронауки в качестве экономически и этически возможной замены для приматов. Большой размер мозга свиньи позволяет использовать обычные томографы клинического мозга и прямое использование и тестирование нейрохирургических процедур и оборудования из человеческой клиники. Далее макроскопическое и гистологическое исследование, однако, требует посмертного воздействия на свиной центральную нервной системе (ЦНС) и последующего удаление головного мозга. Это не простая задача, как свиньи ЦНС инкапсулируется толстым, костистым черепом и позвоночником. Цель данной статьи и обучающего видео, чтобы описать, как выявить и удалить посмертный мозг свиньи и гипофиз в интактном состоянии, пригодный для последующего макроскопического и гистологического анализа.
Introduction
Трансляционные исследования неврологии у свинех становятся все более популярными в течение последних двух десятилетий. Большой размер мозга свиньи позволяет использовать обычные томографы клинического мозга и прямого использование и тестирования нейрохирургических процедур и оборудования из человеческой клиники 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. В течение последних 20 лет, свиней, особенно минисвиней (например, Гёттинген minipig), были использованы для изучения neuromodulatory методов лечения, таких как трансплантации стволовых клеток; вирусный вектор трансфекции; и глубокая стимуляция мозга направлены на болезнь Паркинсона, ожирение, депрессии и болезни Альцгеймера 2, 6,= "Xref"> 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. Это было с последующим развитием стереотаксической и хирургических подходов для манипулирования minipig ЦНС 3, 18, 19, 20, 21. В возбужденные изменения ЦНС были оценены в живых животных с использованием визуализации мозга (ПЭТ 10, 13, 22, 24 и MR 23), цистометрию 11, 12, 25, анализ походки17, неврологическая оценка 9, 17 и вскрытие на основе гистологии и стереологического анализа 14, 15, 17, 26, 27, 31. Однако посмертный анализ требует экспозиции и удаления головного мозга свиньи, которая не является легкой задачей, в виде густым, костистый черепа и волокнистый дюраль, покрывающий окружают головной мозг свиньи.
Цель данной статьи и обучающего видео, чтобы описать, как посмертная свинью мозг и гипофиз, могут быть выявлены и удалены в интактном состоянии в 15-20 мин с использованием безмоторных хирургическими инструментов. Обучающее видео и фотографические иллюстрации показывают мужские минисвиней (возраст: 6 месяцев, вес тела: 20-25 кг), используемые для анатомического исследования на minipig гипофиза.
Protocol
Representative Results
Discussion
Большинство экспериментальных исследований неврологии проводятся в небольших видов животных, таких как мыши и крысы, где доступ к ЦНС облегчается с помощью тонкой skull- и дуральной толщины. Однако в более крупных экспериментальных животных , таких как свиньи 1, <sup class="x…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы с благодарностью искусной помощи миссис Трин W Миккелсен, г-ж Lise М. Место и сотрудники в Påskehøjgaard. Датский Совет по медицинским исследованиям, то Lundbeck фонд и Фонд Novo Nordisk при финансовой поддержке исследования.
Materials
| Heavy Scalpel Handle #4 | FST (Fine Science Tools) | 10008-13 | Good for skin incision and soft tissue removal |
| Non-Sterile Scalpel Blades #23 | FST | 10023-00 | |
| Scalpel Handle #7 | FST | 10007-12 | Optimal for dural incision and precision work |
| Non-Sterile Scalpel Blades #11 | FST | 10011-00 | |
| Surgical Forceps | FST | 11024-18 | The tip of the surgical forceps ensure a firm grip |
| Kerrison Bone Punch | Aesculap Neurosurgery | FF713R | Must be robust, bite size 3-5 mm |
| Bone Rongeur | Aesculap Neurosurgery | MD615 | Must be robust, bite size 15 x 5 mm |
| Bone Rongeur | Aesculap Neurosurgery | FO551R | Must be robust, bite size 25 x 15 mm |
| Bone Chisel | Lawton | 67-0335 | The size of the chisel head should not exceed 20 mm |
| Mallet (Hammer) | Millarco | 5624108 | Weigth 300 g, length 30 cm, head hit area size 2 x 2 cm |
| Micro-Scissor | FST | 14002-14 | |
| Dissector | Aesculap Neurosurgery | OL165R | |
| Göttingen minipigs | Ellegaard Göttingen Minipigs A/S, Denmark | ||
| Euthanimal | pentobarbital | ||
| Ketamine | Pfizer | ||
| Midazolam | Hameln Pharmaceuticals |
References
- Lind, M. N., Moustgaard, A., Jelsing, J., Vajta, G., Cumming, P., Hansen, A. K. The use of pigs in neuroscience: Modeling brain disorders. Neurosci Biobehav Rev. 31, 728-751 (2007).
- Bjarkam, C. R., et al. Neuromodulation in a minipig model of Parkinson disease. British J Neurosurg. 22 (Suppl. 1), S9-S12 (2008).
- Bjarkam, C. R., Cancian, G., Glud, A. N., Ettrup, K. S., Østergaard, L., Sørensen, J. C. MRI-guided stereotaxic targeting in pigs based on a stereotaxic localizer box fitted with an isocentric frame and use of SurgiPlan computer-planning software. J Neurosci Methods. 183 (2), 119-126 (2009).
- Sauleau, P., Lapouble, E., Val-Laillet, D., Malbert, C. H. The pig model in brain imaging and neurosurgery. Animal. 3 (8), 1138-1151 (2009).
- Bjarkam, C. R., et al. Safety and function of a new clinical intracerebral microinjection instrument for stem cells and therapeutics examined in the Göttingen minipig. Stereotact Funct Neurosurg. 88 (1), 56-63 (2010).
- Fjord-Larsen, L., et al. Long-term delivery of nerve growth factor by encapsulated cell biodelivery in the minipig basal forebrain. Mol Therapy. 18 (12), 2164-2172 (2010).
- Sørensen, J. C., et al. Development of neuromodulation treatments in a large animal model – Do neurosurgeons dream of electric pigs?. Prog Brain Res. 194, 97-103 (2011).
- Dolezalova, D., et al. Pig models of neurodegenerative disorders: utilization in cell replacement-based preclinical safety and efficacy studies. J Comp Neurol. 522 (12), 2784-2801 (2014).
- Mikkelsen, M., Moller, A., Jensen, L. H., Pedersen, A., Harajehi, J. B., Pakkenberg, H. MPTP-induced Parkinsonism in minipigs: A behavioral, biochemical, and histological study. Neurotoxicol Teratol. 21, 169-175 (1999).
- Danielsen, E. H., et al. The DaNEX study of embryonic mesencephalic, dopaminergic tissue grafted to a minipig model of Parkinson’s disease: Preliminary findings of effect of MPTP poisoning on striatal dopaminergic markers. Cell Transplant. 9 (2), 247-259 (2000).
- Dalmose, A., Bjarkam, C. R., Sørensen, J. C., Jørgensen, T. M., Djurhuus, J. C. Effects of high frequency deep brain stimulation on urine storage and voiding function in conscious minipigs. Neurourol Urodyn. 23 (3), 265-272 (2004).
- Dalmose, A., Bjarkam, C. R., Djurhuus, J. C. Stereotactic electrical stimulation of the pontine micturition center in the pig. Br J Urol. 95, 886-889 (2005).
- Andersen, F., Watanabe, H., Bjarkam, C. R., Danielsen, E. H., Cumming, P. Pig brain stereotaxic standard space: Mapping of cerebral blood flow normative values and effect of MPTP-lesioning. Brain Res Bull. 66 (1), 17-29 (2005).
- Glud, A. N., et al. Direct gene transfer in the minipig CNS using stereotaxic lentiviral microinjections. Acta Neurobiol Exp. 70 (3), 1-8 (2010).
- Glud, A. N., et al. Direct MRI-guided stereotaxic viral mediated gene transfer of alpha-synuclein in the minipig CNS. Acta Neurobiol Exp. 71 (4), 508-518 (2011).
- Ettrup, K. S., Sørensen, J. C., Rodell, A., Alstrup, A. K. O., Bjarkam, C. R. Hypothalamic deep brain stimulation influences autonomic and limbic circuitry involved in the regulation of aggression and cardiocerebrovascular control in the minipig. Stereotact Funct Neurosurg. 90 (5), 281-291 (2012).
- Nielsen, M. S., et al. Continuous MPTP intoxication in the minipig results in chronic parkinsonian deficits. Acta Neurobiol Exp. 76, 198-210 (2016).
- Bjarkam, C. R., et al. A MRI-compatible stereotaxic localizer box enables high-precision stereotaxic procedures in pigs. J Neurosci Methods. 139 (2), 293-298 (2004).
- Bjarkam, C. R., Jorgensen, R. L., Jensen, K. N., Sunde, N. A. A., Sørensen, J. C. H. Deep brain stimulation electrode anchoring using BioGlue®, a protective electrode covering, and a titanium microplate. J Neurosci Methods. 168, 151-155 (2008).
- Ettrup, K. S., et al. Basic Surgical Techniques in the Minipig: Intubation, Transurethral Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion. J Vis Exp. (52), e2652 (2011).
- Ettrup, K. S., Tornøe, J., Sørensen, J. C., Bjarkam, C. R. A surgical device for minimally invasive implantation of experimental deep brain stimulation leads in large research animals. J Neurosci Methods. 200 (1), 41-46 (2011).
- Danielsen, E. H., et al. Positron emission tomography of living brain in minipigs and domestic pigs. Scand J Lab Anim Sci Suppl. 25 (1), 127-135 (1998).
- Røhl, L., et al. Time evolution of cerebral perfusion and ADC measured by MRI in a porcine stroke model. J Magn Reson Imaging. 15 (2), 123-129 (2002).
- Cumming, P., Gillings, N. M., Jensen, S. B., Bjarkam, C. R., Gjedde, A. Kinetics of the uptake and distribution of the dopamine D2/3 agonist (R)-N-[1-11C]n-propylnorapomorphine in brain of healthy and MPTP-poisoned Gottingen miniature pigs. Nucl Med Biol. 30 (5), 547-553 (2003).
- Jensen, K. N., Deding, D., Sørensen, J. C., Bjarkam, C. R. Long-term implantation of deep brain stimulation electrodes in the pontine micturition centre of the minipig. Acta Neurochir. 151 (7), 785-794 (2009).
- Rosendal, F., et al. Does chronic low dose treatment with ciclosporin influence the brain? A histopathological study in pigs. Transplantation Proc. 37 (8), 3305-3308 (2005).
- Nielsen, M. S., Sørensen, J. C., Bjarkam, C. R. The substantia nigra pars compacta of the minipig: An anatomical and stereological study. Brain Struct Funct. (4-5), 481-488 (2009).
- Sørensen, J. C., Bjarkam, C. R., Simonsen, C. Z., Danielsen, E., Geneser, F. A. Oriented sectioning of irregular tissue blocks in relation to computerized scanning modalities. Results from the domestic pig brain. J Neurosci Methods. 104, 93-98 (2000).
- Bjarkam, C. R., Pedersen, M., Sørensen, J. C. New strategies for embedding, orientation and sectioning of small brain specimens enable direct correlation to MR-images, brain atlases, or use of unbiased stereology. J Neurosci Methods. 108, 153-159 (2001).
- Bjarkam, C. R., Sørensen, J. C., Geneser, F. A. Distribution and morphology of serotonin-immunoreactive axons in the hippocampal region of the New Zealand white rabbit. I. Area dentata and hippocampus proper. Hippocampus. 13 (1), 21-37 (2003).
- Bjarkam, C. R., Glud, A. N., Orlowski, D., Sørensen, J. C., Palomero-Gallagher, N. The telencephalon of the minipig, cytoarchitecture and cortical surface anatomy. Brain Struct Funct. , (2016).
- Boltze, J., Nitzsche, B., Geiger, K. D., Schoon, H. A. Histopathological investigation of different MCAO modalities and impact of autologous bone marrow mononuclear cell administration in an ovine stroke model. Transl Stroke Res. 2, 279-293 (2011).
- Jortner, B. S. The return of the dark neuron. A histological artifact complicating contemporary neurotoxicologic evaluation. Neurotoxicology. 27, 628-634 (2006).
