Een preklinisch model om hersen herstel na acute beroerte bij ratten te beoordelen
Summary
Het doel van deze studie is het vaststellen en valideren van een diermodel voor onderzoek in de herstel-en sequela stadia van hersen ischemie door het testen van herseninfarct en sensorimotorische functie na de middelste cerebrale slagader occlusion/reperfusie (MCAO/R) na 1-90 dagen bij ratten.
Abstract
Het doel van deze studie was het vestigen en valideren van een dier hersenen ischemie model in het herstel en sequela stadia. Een middelste cerebrale slagader occlusion/reperfusion (MCAO/R) model in mannelijke Sprague-Dawley ratten werd gekozen. Door het gewicht van de rat (260 − 330 g) te veranderen, werden het schroefdraad bout type (2636/2838/3040/3043) en de herseninfarct tijd (2-3 h), een hogere Longa-Score, een groter infarct-volume en een grotere succesratio van het model gescreend met behulp van de Score van de Longa en de TTC-kleuring. De optimale model conditie (300 g, 3040 schroefdraad bout, 3 uur herseninfarct tijd) werd verworven en gebruikt in een observatieperiode van 1-90 dagen na reperfusie via beoordeling van sensorimotorische functies en infarct volume. Onder deze omstandigheden had de bilaterale asymmetrie test een significant verschil van 1 tot 90 dagen, en de grid-Walking test had een significant verschil van 1 tot 60 dagen; beide verschillen kunnen een geschikte sensorimotorische functionele test zijn. Dus, de meest geschikte voorwaarde van een roman rat model in het herstel en sequela stadia van hersenen ischemie werd gevonden: 300 g ratten die onderging MCAO met een 3040 draadbout voor een 3 h herseninfarct en vervolgens reperfused. De geschikte sensorimotorische functionele testen waren een bilaterale asymmetrie test en een grid-Walking test.
Introduction
Hersenen ischemie is onderverdeeld in drie stadia met verschillende post-Stroke indicatoren: de acute fase (binnen 1 week), de herstelfase (1 week tot 6 maanden), en de gevolgen fase (meer dan 6 maanden). Momenteel, de meeste studies richten op de acute fase van hersenen ischemie vanwege zijn significante effect en multi-relatieve onderzoek modellen1,2,3. Echter, de herstel-en gevolgen stadia van hersen ischemie kunnen niet worden genegeerd als gevolg van hun lange termijn complicatie van handicaps. Daarom is het doel van deze studie om te verkennen van een stabiele, betrouwbare en relatief eenvoudige diermodel voor het onderzoek van het herstel en sequela stadia van hersenen ischemie.
Onder de vele experimentele hersenen ischemie modellen, gebruiken we middelste cerebrale slagader occlusie (MCAO) via schroefdraad bout inbrengen in de rechter middelste cerebrale slagader (MCA). Dit model is vergelijkbaar met menselijke beroerte, die grotere infarct volumes kan produceren, resulteren in vele gedragsstoornissen gerelateerd aan een beroerte, en kan het toestaan van bloed reperfusie (R) door het verwijderen van de schroefdraad bout4,5,6. MCAO/R wordt ook beschouwd als de gouden standaard diermodel van hersenen ischemie7. Bovendien, de ernst van de hersenletsel hangt af van de diameter en de invoeging lengte van de schroefdraad bout, de duur van hersen ischemie, en het dierlijke gewicht (grotere ratten hebben grotere hersenen en dikkere cerebrale vaten)8. Daarom, door het veranderen van de schroefdraad bout type, de infarct tijd, en de rat gewicht, een geschikt model kan worden gevonden voor het herstel en sequela stadia van hersenen ischemie in MCAO/R ratten. Om het Rat-model te valideren, voerden we een 1-daagse, 35-dag, 60-dag, en 90-dag studie van de MCAO/R model met behulp van TTC kleuring en sensorimotorische functie experimenten (een bilaterale asymmetrie test, een grid-Walking test, een rotarod test en een hijs touw test).
Protocol
Representative Results
Discussion
Veel modellen tot vaststelling van methoden en gedragsindicatoren die goed worden gebruikt in acute cerebrale ischemie kunnen geen significante veranderingen in het herstel en sequela stadia van hersenen ischemie16,17. Echter, het aantal patiënten met hersenen ischemische in het herstel en sequela stadia is de grootste. Het is essentieel om te kiezen van een geschikte diermodel voor het herstel en sequela stadia van ischemie beroerte.
<p class="jove_content"…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de National Natural Science Foundation of China (81603315, 81603316), key R & D plan van de provincie Jiangxi in China (20171ACH80001), industriële en academische samenwerkingsprojecten in hogescholen en universiteiten van de provincie Fujian in China (2018Y41010011).
Materials
| Anatomical Microscope | Leica (Germany) | S8 | Microscopic operating instrument |
| Blade | Gellette | / | Cutting brain sections |
| Constant Temperature Shaking Bed | Taicang Experimental Equipment Factory | THZ-C | To keep the brain sections stained evenly and at a constant temperature |
| Digital Camera | Canon | 700D | For taking pictures of TTC staining |
| Electric Shaver | Shanghai Yuyan Scientific Instruments Co., Ltd. | 3000# | Removal of hair from the neck of rats |
| Forceps Hamostatic | Shanghai Medical device Co., Ltd. | 14 cm | Using for brain removing |
| Image Pro Plus Software | Media Cybernetics Inc. | 6.0 | Analyze the infarct volume |
| Isoflurane | RWD Life Science | 217170702 | Anesthetic gas |
| Microforceps | Shanghai Jinzhong Medical Devices Co., Ltd. | 10 cm | Vascular micromanipulation |
| Microshear | Shanghai Jinzhong Medical Devices Co., Ltd. | 10 cm | Vascular micromanipulation |
| Ophthalmic Forceps | Shanghai Jinzhong Medical Devices Co., Ltd. | 10 cm | Auxiliary skin and muscle anatomy |
| Pphthalmic Scissors | Shanghai Jinzhong Medical Devices Co., Ltd. | 10 cm | Using for cutting the skin of neck |
| Rat Brain Slice Mold | Shanghai Yuyan Scientific Instruments Co., Ltd. | 400 g | For standard, uniform cutting of brain tissue |
| Rat Rotating Bar Fatigue Apparatus | Anhui Zhenghua Biological Instrument and Equipment Co., Ltd. | ZH-300B | To test the sensorimotor function |
| Small Animal Anaesthesia Machine | Shanghai Yuyan Scientific Instruments Co., Ltd. | ABM3000 | A gas anesthetic machine |
| Small Animal Thermostat | Beijing Damida Technology Co., Ltd. | DM.7-YLS-20A | To maintain animal body temperature constant during operation |
| Surgical Scissors | Shanghai Medical device Co., Ltd. | 16 cm | Using for decapitate and brain removing |
| Suture | Shanghai Jinhuan Medical Devices Co., Ltd. | 4-0 / 5-0 | Using for skin and muscle sutures / Using for vascular ligations |
| Thread Bolt | Beijing Cinontech Co. Ltd. | 2636/2838/3040/3043-A4 | Blockage of the middle cerebral artery in rats |
| 5-triphenyl-2H-tetrazolium chloride (TTC) | Sigma | LOT#BCBP3272V | Brain section staining reagent |
References
- Kong, L. L., et al. Neutralization of chemokine-like factor 1, a novel C-C chemokine, protects against focal cerebral ischemia by inhibiting neutrophil infiltration via MAPK pathways in rats. Journal of Neuroinflammation. 11, 112 (2014).
- Jiang, M., et al. Neuroprotective effects of bilobalide on cerebral ischemia and reperfusion injury are associated with inhibition of pro-inflammatory mediator production and down-regulation of JNK1/2 and p38 MAPK activation. Journal of Neuroinflammation. 11, 167 (2014).
- Thomas, A., Detilleux, J., Flecknell, P., Sandersen, C. Impact of Stroke Therapy Academic Industry Roundtable (STAIR) Guidelines on Peri-Anesthesia Care for Rat Models of Stroke: A Meta-Analysis Comparing the Years 2005 and 2015. PLoS One. 12, e0170243 (2017).
- Kumar, A., Aakriti, V., Gupta, A review on animal models of stroke: An update. Brain Research Bulletin. 122, 35-44 (2016).
- Tong, F. C., et al. An enhanced model of middle cerebral artery occlusion in nonhuman primates using an endovascular trapping technique. AJNR Am. Journal of Neuroradiology. 36, 2354-2359 (2015).
- Li, F., Omae, T., Fisher, M. Spontaneous hyperthermia and its mechanism in the intraluminal suture middle cerebral artery occlusion model of rats. Stroke. 30, 2464-2470 (1999).
- Herson, P. S., Traystman, R. J. Animal models of stroke: translational potential at present and in 2050. Future Neurology. 9, 541-551 (2014).
- Abrahám, H., Somogyvári-Vigh, A., Maderdrut, J. L., Vigh, S., Arimura, A. Filament size influences temperature changes and brain damage following middle cerebral artery occlusion in rats. Exp. Brain Res. 142, 131-138 (2002).
- Sun, M. N., et al. Coumarin derivatives protect against ischemic brain injury in rats. European Journal of Medicinal Chemistry. 67, 39-53 (2013).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20, 84-91 (1989).
- Smith, E. J., et al. Implantation site and lesion topology determine efficacy of a human neural stem cell line in a rat model of chronic stroke. Stem Cell. 30, 785-796 (2012).
- Zhang, S., et al. Protective effects of Forsythia suspense extract with antioxidant and anti-inflammatory properties in a model of rotenone induced neurotoxicity. Neurotoxicology. 52, 72-83 (2016).
- Milani, D., et al. Poly-arginine peptides reduce infarct volume in a permanent middle cerebral artery rat stroke model. BMC Neuroscience. 17, 19 (2016).
- DeGraba, T. J., Ostrow, P., Hanson, S., Grotta, J. C. Motor performance, histologic damage, and calcium influx in rats treated with NBQX after focal ischemia. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 14, 262-268 (1994).
- Liu, P., et al. Validation of a preclinical animal model to assess brain recovery after acute stroke. European Journal of Pharmacology. 835, 75-81 (2018).
- Zuo, W., et al. IMM-H004 prevents toxicity induced by delayed treatment of tPA in a rat model of focal cerebral ischemia involving PKA-and PI3K-dependent Akt activation. European Journal of Neuroscience. 39, 2107-2118 (2014).
- Yang, L., et al. L-3-n-butylphthalide Promotes Neurogenesis and Neuroplasticity in Cerebral Ischemic Rats. CNS Neuroscience & Therapeutics. 21, 733-741 (2015).
