Messung der Infarktzone und des Hirnödems in einem Rattengehirn nach einem Verschluss der mittleren Hirnarterie
JoVE Encyclopedia of Experiments
Neurowissenschaften
0 Ansichten • 3:15 Min. • July 8th, 2025
Nehmen wir eine Ratte, die einem Verschluss der mittleren Hirnarterie ausgesetzt ist, der den Blutfluss zur rechten Gehirnhälfte einschränkt.
Eine verminderte Blutversorgung entzieht den Gehirnzellen Sauerstoff, stört die Wasserregulation, verursacht Zellschwellungen oder Ödeme und führt zu einer Störung der Blut-Hirn-Schranke.
Beschädigte Zellen sterben schließlich ab und bilden eine Infarktzone.
Injiziere einen blauen Farbstoff in die Schwanzvene der Ratte, um eine BHS-Störung zu erkennen.
Entnehmen Sie das Gehirn, schneiden Sie es mit Rasierklingen in Scheiben und inkubieren Sie die Scheiben in einer Redox-Farbstofflösung.
In lebenden Zellen reagiert der Farbstoff mit mitochondrialen Dehydrogenasen und wird reduziert, wodurch lebensfähiges Gewebe rot wird.
Infarzbereiche, denen es an Dehydrogenase-Aktivität mangelt, bleiben weiß.
Scannen Sie die Slices, um hochauflösende Bilder zu erhalten.
Wenden Sie mit einer Bildanalysesoftware einen Blaufilter an, um die blaue Farbstofffarbe zu eliminieren und die Bilder in Graustufen umzuwandeln.
Wenden Sie Schwellenwerte an, um gesundes schwarzes Gewebe von infarziertem weißem Gewebe zu unterscheiden.
Berechnen Sie die Infarktzone und das Hirnödem als Prozentsatz der nicht betroffenen kontralateralen Hemisphäre.
Entfernen Sie zunächst das Rattenhirn und schneiden Sie 2 Millimeter dicke horizontale Abschnitte mit einer 0,009 Zoll großen unbeschichteten einschneidigen Rasierklinge aus Edelstahl. Legen Sie die Abschnitte in 0,005 % TTC und inkubieren Sie sie 30 Minuten lang bei 37 Grad Celsius. Legen Sie dann das Hirngewebe auf die Objektträger und führen Sie eine optische Abtastung der sechs Hirnschnitte mit einer Auflösung von 1.600 x 1.600 DPI durch. Verwenden Sie ein Bildbearbeitungsprogramm, um den Bildern einen Blaufilter hinzuzufügen.
Gehen Sie nach dem Öffnen der Software zu Bild, Anpassungen und Kanalmixer. Wählen Sie Blau als Ausgabekanal und aktivieren Sie Monochrom. Klicken Sie dann auf OK. Speichern Sie das Bild im JPEG-Dateiformat. Verwenden Sie das Polygonauswahlwerkzeug in ImageJ Version 1.37, um jede Hemisphäre jedes der sechs Gehirnschnitte auszuwählen und als separate Bilddatei zu speichern.
Um das Infarktvolumen und das Hirnödem zu berechnen, verwenden Sie ein Makro, um die Pixel im Bild basierend auf einem Schwellenwert in Weiß oder Schwarz umzuwandeln. Schließen Sie dann alle Dateien und verwenden Sie ein zweites Makro, um die Anzahl der weißen und schwarzen Pixel zu vergleichen, um das Infarktvolumen und das Hirnödem zu bestimmen. Kopieren Sie die Rohdaten in eine Tabelle. Bei der Berechnung des Infarktvolumens ist die Schwellung des Gewebes zu korrigieren, indem das Verhältnis der ipsilateralen und kontralateralen Gehirnhälften verwendet wird. Exprimieren Sie die Hirnödembereiche als Prozentsatz der Standardbereiche der nicht betroffenen kontralateralen Hemisphäre.
Übersicht
Diese Studie untersucht die Auswirkungen der Okklusion der Arteria cerebri media bei Ratten mit Fokus auf die resultierende Hirnschädigung und das Ödem. Die Methodik umfasst die Injektion von Farbstoff und bildgebende Verfahren, um die Störung der Blut-Hirn-Schranke und Infarktgebiete zu bewerten.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Pathophysiologie
- Neuroimaging
Hintergrund
- Die Okklusion der Arteria cerebri media beschränkt den Blutfluss zum Gehirn.
- Die verminderte Blutversorgung führt zu Zellschwellung und Infarktbildung.
- Die Störung der Blut-Hirn-Schranke ist ein kritischer Aspekt der Schlaganfallpathologie.
- Bildgebende Verfahren sind entscheidend zur Beurteilung von Hirnschäden.
Zweck der Studie
- Beurteilung des Ausmaßes der Hirnschädigung nach Okklusion.
- Analyse der Wirksamkeit bildgebender Verfahren bei der Identifizierung von Infarktzonen.
- Quantifizierung von Hirnödemen als Folge der Okklusion.
Verwendete Methoden
- Ratten wurden einer Okklusion der Arteria cerebri media unterzogen, um einen Schlaganfall zu induzieren.
- Ein blauer Farbstoff wurde injiziert, um eine Störung der Blut-Hirn-Schranke nachzuweisen.
- Gehirnschnitte wurden präpariert und in einer Redox-Farbstofflösung inkubiert.
- Software zur Bildanalyse wurde verwendet, um das Infarktvolumen und das Ödem zu quantifizieren.
Hauptergebnisse
- Infarzierte Bereiche wurden als weiß in gefärbten Gehirnschnitten identifiziert.
- Mittels Bildanalyse war eine genaue Quantifizierung der Hirnschädigung möglich.
- Hirnödem wurde als Prozentsatz der nicht betroffenen Hemisphäre berechnet.
Schlussfolgerungen
- Die Methodik ermöglicht eine effektive Visualisierung und Quantifizierung von Hirnschäden.
- Das Verständnis des Ausmaßes von Infarkt und Ödem ist entscheidend für die Schlaganforschung.
- Zukünftige Studien können auf diesen Techniken für therapeutische Bewertungen aufbauen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die quantitative Beurteilung der Infarktzone und des Hirnödems in Nagetiermodellen ist entscheidend, um neurovaskuläre Zielstrukturen in frühen Entwicklungsphasen zu validieren und therapeutische Hypothesen in der Schlaganforschung zu bewerten. Hochauflösende Bildgebung und standardisierte Bildanalyse ermöglichen reproduzierbare Messungen von Gewebeschäden und stützen die Vorhersagekraft bei der Auswahl präklinischer Modelle sowie deren translationale Kohärenz. Diese Fähigkeiten unterstützen Portfolio-Entscheidungen, indem sie robuste, quantitative Endpunkte für die Wirkstoffevaluation und mechanistische Studien bereitstellen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die objektive Quantifizierung von neurovaskulären Verletzungen zur Zielvalidierung in Schlaganfallmodellen.
- Unterstützt die mechanistische Risikominimierung, indem lebensfähiges von infarziertem Gewebe mittels Redox-Färbung unterschieden wird.
- Erleichtert die Hypothesenprüfung zur Integrität der Blut-Hirn-Schranke und zur Ödembildung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet standardisierte, reproduzierbare Bildgebungsworkflows zur Quantifizierung von Infarkt- und Ödemvolumina.
- Liefert quantitative Ergebnisse, die für vergleichende Analysen zwischen Studien und Wirkstoffen geeignet sind.
- Bereitet validierte biologische Systeme für die nachgeschaltete Untersuchung neuroprotektiver Wirkstoffe vor.
Translationale und präklinische Forschung
- Stellt präklinische Endpunkte auf krankheitsrelevante Biomarker der Schlaganfallpathologie ab.
- Ermöglicht die risikoadjustierte Weiterentwicklung von Kandidaten basierend auf quantitativen Gewebeschadensmetriken.
- Unterstützt die translationale Kontinuität durch Modellierung klinisch relevanter neurovaskulärer Verletzungen und Ödeme.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Methode integriert sich in den Übergang von der Entdeckung zur präklinischen Phase, indem sie quantitative, reproduzierbare Endpunkte für Modelle neurovaskulärer Verletzungen bereitstellt.
- Entdeckungsbiochemie: Unterstützt die Hypothesenprüfung zur Bildung von Infarkten und Ödemen nach vaskulärer Okklusion.
- Screening: Liefert für Assays bereite, quantitative Bildgebungsdaten zur Evaluierung von Substanzen.
- Analytik: Ermöglicht den statistischen Vergleich von Infarkt- und Ödemvolumina zwischen experimentellen Gruppen.
- Translationale Forschung: Verbindet präklinische Ergebnisse mit klinischen Schlaganfallendpunkten durch standardisierte Messung von Gewebeschäden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet einen skalierbaren, wiederverwendbaren Workflow zur Quantifizierung neurovaskulärer Verletzungen in verschiedenen Nagetiermodellen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Mehrdeutigkeiten bei der Validierung neurovaskulärer Zielstrukturen.
- Operationaler Wert: Standardisiert Bildgebung und Analyse, um Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit über verschiedene Studien hinweg zu gewährleisten.
- Strategischer Wert: Verbessert Go/No-Go-Entscheidungen und die Kapitalnutzungseffizienz, indem robuste quantitative Endpunkte bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung neuroprotektiver und vaskulär gezielter Wirkstoffkandidaten.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der neurovaskulären Chirurgie an Nagetieren und im Umgang mit Gewebeproben.
- Setzt Zugang zu hochauflösenden Bildgebungsverfahren und Bildanalyse-Software voraus (z. B. ImageJ).
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen verschiedenen Arbeitsgruppen hinsichtlich Färbeprotokollen, Bildaufnahme und Schwellenwertbestimmung.
- Möglicherweise ist eine Anpassung an verschiedene Nagetierstämme oder Hirnregionen notwendig.
- Zu den potenziellen Limitationen zählen Variabilität in der Farbstoffaufnahme und Artefakte bei der Gewebeverarbeitung.
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Zuletzt aktualisiert: 29 August 2026