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方法文章

猪中枢神经系统的暴露用于组织学分析:一种关于断头、开颅和取脑的手法指南

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DOI:

10.3791/55511

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2017年4月13日

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本文内容

摘要

本文及教学视频的目的是介绍如何完整暴露并摘除死后猪的脑组织和垂体腺,以获得适用于后续大体解剖学和组织学分析的完整标本。

摘要

猪在大型动物转化神经科学研究中的应用日益广泛,已成为非人灵长类动物在经济和伦理方面均可行的替代模型。猪的大脑体积较大,可使用常规的临床脑成像设备,并可直接应用和测试源自人类临床的神经外科手术方法和器械。然而,进一步的宏观和组织学分析需要在死后暴露猪的中枢神经系统(CNS),并随后取出脑组织。这并非易事,因为猪的中枢神经系统被厚实的骨性颅骨和脊柱所包裹。本文及配套教学视频旨在介绍如何在死后完整地暴露并取出猪脑及垂体,以获得适合后续宏观和组织学分析的完整标本。

引言

在过去的二十年中,猪的转化神经科学研究变得越来越受欢迎。猪脑体积较大,使得可以使用常规的临床脑成像设备,并可直接应用和测试来自人类临床的神经外科手术方法与器械1,2,3,4,5,6,7,8。在过去20年中,猪,尤其是小型猪(例如,哥廷根小型猪),已被用于研究神经调节治疗方法,如干细胞移植、病毒载体转染以及针对帕金森病、肥胖症、抑郁症和阿尔茨海默病的深部脑刺激2,6,9,10,11,12....

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方案

动物麻醉和安乐死操作均遵循《实验动物护理原则》(NIH 出版物第 86-23 号,1985 年修订版),并经丹麦动物研究伦理委员会批准。

1. 仪器

  1. 收集视频中展示并在材料表中列出的仪器。

2. 断头

注意:通过肌肉注射 5 mL 咪达唑仑(5 mg/mL)和 5 mL 氯胺酮(25 mg/mL)诱导麻醉。5–10 分钟后,当动物深度镇静时,经耳静脉插管并静脉注射戊巴比妥钠(200 mg/mL)致死剂量(100 mg/kg 体重)。为确认动物已完全安乐死,按照 Ettrup et al. (2011)20 所示方法检测趾间疼痛反射。安乐死的彻底性依据上述伦理声明中的描述予以确认,随后按照 Ettrup et al. (2011)20 所示方法进行经心灌注,灌注液为 5 L 等渗盐水。所有所示操作均在死亡后进行,因此无需采取长期麻醉及术后存活所必需的福利保护措施。

  1. 使用手术刀在下颌角下方做一个高位环形颈部切口,将猪的头部切断(图1A)。
  2. 继续使用手术刀向前切开颈部软组织,包括喉部和食管,直至....

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结果

为防止组织材料干燥,建议在完成大体分析后,立即将取出的脑组织和垂体置于装有固定液或等渗盐水的容器中保存。组织材料可在固定液中保存数年,而即使在冰箱中保存,等渗盐水中的组织也会随时间推移发生降解。

切除的垂体可直接浸入干冰冷却的2-甲基丁烷中进行速冻,而完整的猪脑体积过大,无法直接冷冻28相反,建议按照先前已展示的方法对猪脑进行切片28,切成9-15 mm厚的平行冠状组织片,可进行冷冻 整体上 并使用冷冻切片机切片 40 µm厚切片5,18,26,28或者,可从完整取出的大脑或脑组织切片中.......

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讨论

大多数实验神经科学研究是在小动物物种(如小鼠和大鼠)中进行的,这些动物的颅骨和硬脑膜较薄,便于进入中枢神经系统。然而,在猪1,4,8、绵羊32以及非人灵长类等较大的实验动物中,由于这些结构显著增厚,必须使用坚固的器械(材料表)并选择适当的入颅点以去除颅骨(图2)。在能够进入中枢神经系统并安全取出脑组织之前,必须了解限制性的硬脑膜皱襞(图3 和 图4)的解剖结构。

建议在去除颅骨的过程中保持硬脑膜完整,因为这可以保护下方的大脑免受损伤。先前的经心灌注固定20同样可能使脑组织变硬并轻微收缩,从而使颅骨和硬脑膜的去除过程更加简便和安全。与绵羊和非人灵长类动物不同,猪颅骨的一个特殊特征是额窦随年龄增长而逐渐扩大.......

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

作者们衷心感谢特里内·W·米凯尔森女士、莉丝·M·菲廷女士以及帕åskehøjgaard。本研究由丹麦医学研究委员会、伦贝克基金会和诺和诺德基金会提供资金支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
重型手术刀柄 #4FST (Fine Science Tools)10008-13适用于皮肤切口和软组织切除
非无菌手术刀片 #23FST 10023-00
手术刀柄 #7FST 10007-12适用于硬脑膜切开和精细操作
非无菌手术刀片 #11FST 10011-00
外科镊FST 11024-18外科镊尖端确保牢固抓握 
Kerrison骨凿Aesculap NeurosurgeryFF713R必须坚固,咬合尺寸为3-5 mm
骨钳Aesculap NeurosurgeryMD615必须坚固,咬合尺寸为15 × 5 mm
骨钳Aesculap NeurosurgeryFO551R必须坚固,咬合尺寸为25 × 15 mm 
骨凿Lawton67-0335凿头尺寸不应超过20 mm
小锤(锤子)Millarco5624108重量300 g,长度30 cm,击打面尺寸2 × 2 cm
显微剪刀FST 14002-14  
解剖器Aesculap NeurosurgeryOL165R
Göttingen小型猪Ellegaard Göttingen Minipigs A/S, Denmark
Euthanimal戊巴比妥
氯胺酮Pfizer
咪达唑仑 Hameln Pharmaceuticals

参考文献

  1. 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).
  2. Bjarkam, C. R., et al. Neuromodulation in a minipig model of Parkinson disease. British ....

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重印与许可

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