En preklinisk modell för att bedöma hjärn återhämtning efter akut stroke hos råttor
Summary
Syftet med denna studie är att etablera och validera en djurmodell för forskning i återhämtning och följd stadier av hjärnan ischa genom att testa hjärninfarkt och sensomotoriska funktion efter mellersta cerebral artär ocklusion/reperfusion (mcao/R) efter 1-90 dagar hos råttor.
Abstract
Syftet med denna studie var att etablera och validera en Animal hjärna ischelmodell i återhämtning och följd stadier. En mellersta cerebral artär ocklusion/reperfusion (MCAO/R) modell i manliga Sprague-Dawley råttor valdes. Genom att ändra råttans vikt (260 − 330 g), var gängbulten typ (2636/2838/3040/3043) och hjärnan-infarct tid (2-3 h), en högre Longa poäng, en större-infarct volym och en större modell framgång förhållande screenades med Longa Poäng och TTC färgning. Den optimala modellen skick (300 g, 3040 gänga bult, 3 h Brain-infarct tid) förvärvades och används i en 1-90 dag observationsperiod efter reperfusion via bedömning av sensomotoriska funktioner och-infarct volym. Vid dessa förhållanden, det bilaterala asymmetri testet hade en signifikant skillnad från 1 till 90 dagar, och Grid-Walking test hade en signifikant skillnad från 1 till 60 dagar; båda skillnaderna kan vara ett passande sensorimotoriskt funktionstest. Sålunda, det lämpligaste villkoret för en roman råtta modell i återhämtning och följd stadier av hjärnan ischa hittades: 300 g råttor som genomgick mcao med en 3040 gänga bult för en 3 h hjärninfarkt och sedan reperfused. Lämpliga Sensorimotoriska funktionstester var ett bilateralt asymmetri test och ett Grid-Walking test.
Introduction
Brain ischa är uppdelad i tre stadier med olika post-stroke indikatorer: den akuta stadiet (inom 1 vecka), återhämtning skede (1 vecka till 6 månader), och följdtillstånd skede (mer än 6 månader). För närvarande, de flesta studier fokuserar på den akuta fasen av hjärnan ischa på grund av dess betydande effekt och flera relativa forskningsmodeller1,2,3. Emellertid, återhämtning och följdtillstånd stadier av hjärnan ischa kan inte ignoreras på grund av deras långsiktiga komplikation av funktionshinder. Därför är syftet med denna studie att utforska en stabil, pålitlig och relativt enkel djurmodell för att forska återhämtning och följd stadier av hjärnan ischa.
Bland de många experimentella hjärnan ischemi modeller, vi använder mellersta cerebral artär ocklusion (mcao) via gänga bult insättning i den högra mellersta cerebral artär (MCA). Denna modell liknar människans stroke, som kan producera större-infarct volymer, resultera i många beteendemässiga störningar relaterade till stroke, och kan tillåta blod reperfusion (R) genom att ta bort tråden bult4,5,6. MCAO/R anses också guldmynt standard djurmodell av hjärnan ischa7. Dessutom, svårighetsgraden av hjärnskada beror på diametern och insättnings längden av tråden bult, varaktigheten av hjärnans Ischia, och djurens vikt (större råttor har större hjärnor och tjockare cerebrala kärl)8. Därför, genom att ändra tråden bult typ,-infarct tid, och råtta vikt, en lämplig modell kan hittas för återhämtning och följd stadier av hjärnan ischemi i mcao/R råttor. För att validera råtta-modellen utförde vi en 1-dagars, 35-dagars, 60-dagars och 90-dagars studie av MCAO/R-modellen med hjälp av TTC-färgning och Sensorimotoriska experiment (ett bilateralt asymmetri test, ett Grid-Walking test, ett rotarod test och ett lyftrep test).
Protocol
Representative Results
Discussion
Många modeller som upprättar metoder och beteendemässiga indikatorer som är väl används i akut cerebral ischemi kanske inte har betydande förändringar i återhämtning och följd stadier av hjärnan ischa16,17. Emellertid, antalet patienter med hjärnischemisk i återhämtning och följd stadier är störst. Det är viktigt att välja en lämplig djurmodell för återhämtning och följd stadier av ischemi stroke.
Vi använder …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation i Kina (81603315, 81603316), Key R & D plan för Jiangxi-provinsen i Kina (20171ACH80001), industriella och akademiska samarbetsprojekt i högskolor och universitet i Fujian-provinsen i Kina (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).
