Eine mittelzerebrale Arterienokklusionstechnik zur induzierung einer Depression im Raten nach dem Schlaganfall
22. Mai 2019
Hier stellen wir ein Protokoll vor, um Depressionen bei Ratten nach dem Schlaganfall zu induzieren, indem wir die mittlere zerebrale Arterie über die innere Carotid-Arterie ausschließen. Wir verwenden den Porsolt-erzwungenen Schwimmtest und den Saccharose-Präferenztest, um induzierte depressive Stimmungen zu bestätigen und zu bewerten.
Unser Protokoll schlägt eine neue mediale Zerebralparese-Okklusionstechnik bei Ratten vor, um den Mechanismus der Entwicklung einer Depression nach dem Schlaganfall zu untersuchen und eine effizientere Therapie zu finden. Der Hauptvorteil unserer Technik ist ihre Fähigkeit, die Variabilität bei Gewichtsänderungen, Hirnödem und Infarktvolumen zu reduzieren und verfahrensbedingte Todesfälle zu minimieren. Nach der Bestätigung eines Mangels an Reaktion auf Schwanz Kneifen in einem männlichen 300 bis 350-Gramm Sprague Dawley Ratte, legen Sie das Tier auf eine 37 Grad Celsius Heizplatte und verwenden Sie eine rektale Sonde zur Überwachung der Kernkörpertemperatur.
Tragen Sie Salbe auf die Augen des Tieres auf und rasieren Sie die Haare vom Hals. Dann desinfizieren Sie die exponierte Haut mit 70 Prozent Alkohol chlorhexidin, und bedecken Sie die Ratte mit dem sterilen chirurgischen Vorhang, bevor Sie die Okklusion nach Standardtechniken durchführen. Um den neurologischen Schweregrad zu erhalten, legen Sie eine verstopfte Ratte auf eine flache Oberfläche und lassen Sie das Tier sich frei bewegen.
Nach einer Minute ziehen Sie die Ratte vorsichtig am Schwanz nach hinten und gradieren Sie die Gangantwort des Tieres. Um das Infarktvolumen zu messen, scannen Sie die vorbereiteten gebeizten Gehirnscheiben mit einer Auflösung von 1, 600 mal 1, 600 Punkten pro Zoll und schneiden Sie die Skala für alle Bilder. Laden Sie dann die standardisierten Bilder in ein entsprechendes Bildanalyse-Softwareprogramm und verwenden Sie ein Tracing-Tool, um den Bereich des markierten Pallors in sechs aufeinanderfolgenden Zwei-Millimeter-Slices zu messen, um die Infarktgröße als Prozentsatz der gesamten Gehirnscheibe zu bestimmen.
30 bis 33 Tage nach der Operation die Tiere in einen geschlossenen, ruhigen, lichtgeregelten Raum in einzelnen Käfigen bringen und 24 Stunden lang eine Flasche mit 100 Millilitern 1%Saccharoselösung in jeden Käfig legen. Am nächsten Tag die Flaschen sowie das Essen und Trinkwasser für 12 Stunden entfernen. Am Ende der Entbehrungsphase eine Flasche mit 100 Millilitern 1%Saccharoselösung und eine Flasche mit 100 Milliliter Leitungswasser in jeden Käfig für vier Stunden.
Zeichnen Sie dann das Volumen der Saccharoselösung und das verbrauchte Wasser auf, um die Berechnung der Affinität zur Saccharosepräferenz für jedes Tier zu ermöglichen. Für Porsolts Zwangsschwimmtest, 30 bis 33 Tage nach der Operation, platzieren Sie jede Ratte 15 Minuten lang in einem vertikalen Plexiglaszylinder mit 80 Zentimetern 25 Grad Celsius Wasser. Am Ende der Gewöhnungszeit lassen Sie die Ratte 15 Minuten im beheizten Gehege bei 32 Grad Celsius trocknen, bevor Sie das Tier in seinen Heimischenkäfig zurückführen.
Am nächsten Tag, geben Sie die Ratte an den Zylinder für eine letzte fünf Minuten, Aufzeichnung der fünfminütigen Test, um die Berechnung der Gesamtdauer der Unbeweglichkeit während dieses Zeitraums zu ermöglichen. Die histologische Analyse zeigt ein statistisch signifikantes Infarktvolumen als Prozentsatz des gesamten Gehirnvolumens nach DER MCAO im Vergleich zu Tieren in der Scheinkontrollgruppe. Ein statistisch signifikantes Hirnödem wird auch bei den Versuchstieren im Vergleich zur Scheinkontrollgruppe beobachtet.
MCAO-Tiere weisen niedrigere neurologische Leistungen im Vergleich zu Scheintieren bei 50 Minuten, 24 Stunden und sieben Tagen nach der Operation auf. MCAO-Ratten konsumieren auch eine deutlich geringere Menge an Saccharose und zeigen eine längere Immobilität während Porsalts Zwangsschwimmtests im Vergleich zu den Scheintieren. Dies ist ein wichtiges Modell für Verhaltensschlaganfallstudien und könnte als Instrument zur Bewertung zukünftiger Therapien oder zur Bereitstellung kritischer präklinischer Daten über die Wirksamkeit therapeutischer Substanzen dienen.
Sehen Sie sich das vollständige Transkript an und erhalten Sie Zugang zu Tausenden wissenschaftlicher Videos
Übersicht
Dieser Artikel stellt ein Protokoll zur Induktion einer poststroke-depressiven Verstimmung bei Ratten durch Okklusion der Arteria cerebri media dar. Die Studie verwendet Verhaltenstests zur Bewertung depressiver Stimmungszustände bei den Versuchstieren.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Verhaltenswissenschaft
- Schlaganfallforschung
Hintergrund
- Die postapoplektische Depression ist eine häufige Komplikation nach einem Schlaganfall.
- Das Verständnis ihrer Mechanismen kann bei der Entwicklung wirksamer Therapien helfen.
- Aktuelle Methoden weisen möglicherweise eine hohe Variabilität der Ergebnisse auf.
- Ziel dieser Studie ist es, die Okklusionstechnik zu verfeinern, um die Variabilität zu minimieren.
Zweck der Studie
- Etablierung eines zuverlässigen Modells zur Untersuchung der poststruktalen Depression.
- Beurteilung der Wirkungen der neuen Okklusionstechnik auf depressive Verhaltensweisen.
- Reduzierung von verfahrensbedingten Komplikationen in Tiermodellen.
Verwendete Methoden
- Methode der Mittelhirnarterie-Oklusion bei Ratten.
- Verhaltensprüfungen mithilfe des Porsolt-Test zur erzwungenen Schwimmleistung.
- Test zur Saccharosepräferenz zur Beurteilung von Stimmungsveränderungen.
- Überwachung physiologischer Parameter während des Verfahrens.
Hauptergebnisse
- Die neue Technik zeigte eine verringerte Variabilität bei Gewichtsveränderungen.
- Es wurde eine geringere Inzidenz von Hirnödem und Infarctvolumen beobachtet.
- Verfahrensbedingte Todesfälle wurden minimiert.
- Verhaltenstests bestätigten die Induktion depressiver Zustände.
Schlussfolgerungen
- Die verfeinerte Okklusionstechnik eignet sich zur Untersuchung der poststruktalen Depression.
- Sie liefert ein konsistenteres Modell für zukünftige Forschungsarbeiten.
- Weitere Studien sind erforderlich, um therapeutische Interventionen zu erforschen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Einrichtung zuverlässiger präklinischer Modelle für die postapoplektische Depression ist entscheidend, um die Validierung neuropsychiatrischer Zielstrukturen in der Schlaganfalltherapie risikominimiert durchzuführen. Diese MCAO-Technik verringert die Variabilität des Infarktvolumens, des Hirnödems und der Mortalität und erhöht so die Vorhersagesicherheit bei der Verhaltensphänotypisierung. Eine verbesserte Modellkonsistenz unterstützt Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch in der frühen Entdeckungsphase, indem sie die mechanistischen Zusammenhänge zwischen zerebraler Ischämie und depressiven Phänotypen klärt.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen, die einen Zusammenhang zwischen ischämischer Schädigung und der Pathophysiologie der Depression über die kontrollierte Induktion eines MCAO herstellen.
- Operationaler Wert: Verringert die Variabilität der Ergebnisse bei Gewichtsveränderungen, Infarctvolumen und Hirnödem und verbessert so die Reproduzierbarkeit von Assays in Studien zur Zielstrukturenbindung.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt das phänotypische Screening von Substanzen, indem ein krankheitsrelevantes System bereitgestellt wird, das validierte depressionsähnliche Verhaltensweisen mittels Saccharosepräferenz- und erzwungener-Schwimm-Tests aufweist.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Bereitschaft: Erzeugt standardisierte biologische Systeme mit quantifizierbaren neurologischen Schweregrad-Scores und Infarktvolumen-Messungen für die nachgeschaltete Wirkstoff-Screening.
- Quantitative Ausgangsgrößen: Generiert messbare Endpunkte, einschließlich Sucrose-Präferenzquoten und Immobilitätsdauer, und ermöglicht dadurch die Dosis-Wirkungs-Analyse im therapeutischen Screening.
- Skalierbarkeit: Die auf ICA basierende Okklusionstechnik erlaubt eine konsistente Modellerzeugung über Kohorten hinweg und unterstützt die Wiederverwendung der Plattform in Leitstruktur-Identifizierungskampagnen.
Translationale und präklinische Forschung
- Klinische Relevanz: Modelliert die postapoplektische Depression als komorbide neuropsychiatrische Komplikation und entspricht der klinischen Prävalenz der PSD sowie dem ungedeckten therapeutischen Bedarf.
- Translationale Kontinuität: Verbindet die entdeckungsphasenbezogene mechanistische Entlastung von Risiken mit der präklinischen Validierung durch Verhaltens- und histologische Bestätigung depressiver Zustände.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Liefert präklinische Daten zur therapeutischen Wirksamkeit, indem das durch MCAO induzierte Infarctvolumen mit verhaltensbezogenen Ergebnissen korreliert wird, um Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch zu unterstützen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode fügt sich in den Entdeckungsprozess von der Target-Validierung über die Lead-Identifizierung bis hin zur präklinischen Wirksamkeitsprüfung ein und ermöglicht eine iterative Verfeinerung von therapeutischen Hypothesen für Schlaganfall-neuropsychiatrische Erkrankungen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung von Mechanismen des ischämischen Schlaganfalls, die depressive Phänotypen hervorrufen, mithilfe kontrollierter MCAO und neurologischer Bewertungsskalen.
- Screening: Ermöglicht die Standardisierung von Assays durch reproduzierbare Messungen des Infarctvolumens und des Hirnödems, die für das Screening von Substanzbibliotheken entscheidend sind.
- Analytik: Liefert quantitative abhängige Variablen wie Saccharosekonsum und Dauer der Immobilität und ermöglicht so statistische Vergleiche zwischen Behandlungsgruppen.
- Translationale Forschung: Verbindet die Belastung durch ischämische Läsionen mit verhaltensbezogenen Phänotypen und unterstützt die Abstimmung von Biomarkern zwischen Infarctvolumen und depressionsähnlichen Ergebnissen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare präklinische Plattform zur Bewertung neuroprotektiver und antidepressiver Wirkstoffkandidaten in Modellen für Schlaganfall-Komorbiditäten.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht das Vertrauen in die Zielvalidierung, indem mechanistische Unschärfen in Modellen für die Komorbidität von Schlaganfall und Depression verringert werden.
- Operativer Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit und Standardisierung zwischen verschiedenen Laboren durch die Minimierung prozedurbedingter Todesfälle und Variabilität.
- Strategischer Wert: Steigert die Kapitaleffizienz, indem falsch-positive Ergebnisse bei der Leitstruktur-Identifizierung anhand biologisch entrisikierter Modelle reduziert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Schlaganfalltherapeutika, die auf neuropsychiatrische Komorbiditäten abzielen, basierend auf konsistenten phänotypischen Endpunkten.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der stereotaktischen Chirurgie an Nagetieren und bei der Bewertung neurologischer Schweregrade.
- Benötigt Instrumente zur Quantifizierung des Infarctvolumens mittels Bildanalyse gefärbter Gehirnschnitte.
- Setzt eine standardisierte Durchführung der Saccharin-Präferenz- und erzwungenen Schwimmtest-Protokolle über verschiedene Forschungsteams hinweg für die Verhaltensendpunkte voraus.
- Zu berücksichtigende Anpassungen umfassen die Übertragung der A. carotis interna-Verschluss-Technik auf verschiedene Rattenstämme und Altersgruppen unter gleichzeitiger Überwachung der Kerntemperatur.
- Praktische Einschränkungen bestehen in der Notwendigkeit einer postoperativen Überwachung, um die Infarctentwicklung sowie Verhaltensänderungen 30–33 Tage nach der MCAO zu bestätigen.
