Einrichtung eines akuten Pontininfarkts bei Ratten durch elektrische Stimulation
27. August 2020
Hier wird ein Protokoll zur Etablierung eines akuten Pontininfarkts in einem Rattenmodell über elektrische Stimulation mit einem einzigen Impuls vorgestellt.
Wir stellen ein Protokoll zur Verfügung, um Infarkt in einem Rattenhaufen zu etablieren. Dieses Pontin-Infarkt-Rattenmodell wurde leicht durchgeführt, leicht reproduziert und sehr erfolgreich modell. Die elektrische Stimulation könnte verwendet werden, um Infarkt in jedem anderen Gehirnbereich wie Thalamus zu machen.
Wer dieses Modell durchführen will, sollte vor dem Experiment die Pontinautonomie lernen. Wägen Sie vor der Operation die Ratten ab und bewerten Sie ihre neurologische Leistung gemäß den Verhaltenstests, wie im Begleittext beschrieben. Das Heizkissen unmittelbar vor der Anästhesie auf 37 Grad Celsius vorheizen und den Schädelbohrer am Halter am stereotaxic-Rahmen befestigen.
Bestätigen Sie einen Mangel an Reaktion auf Pedalreflex in der ersten anästhesierten Ratte und montieren Sie die Ratte auf den stereotaxic Rahmen in der anfälligen Position auf dem Heizkissen. Positionieren Sie die Ohrstangen über dem Gehörgang, um den Kopf zu sichern, und achten Sie darauf, dass der Schädel horizontal gehalten wird, um ein Verkleben der Injektion zu vermeiden. Tragen Sie Salbe auf die Augen des Tieres auf und verwenden Sie einen Mikrorasierer, um das Haar aus dem Schädel zu entfernen.
Verwenden Sie einen Marker, um eine drei Zentimeter große Linie entlang der Mittellinie des Schädels von der Linie des seitlichen Canthus bis 0,5 Zentimeter hinter der hinteren Fontanelle zu zeichnen und verwenden Sie ein Skalpell, um einen Mittellinienschnitt entlang der markierten Linie zu machen. Verwenden Sie einen Wattestäbchen, um Blut zu entfernen und legen Sie ein Stück chirurgisches Band auf jeder Seite der Hautklappe, um den Schädel auszusetzen. Verwenden Sie einen neuen Tupfer mit 0,9% Natriumchlorid getränkt, um sanft jedes Bindegewebe aus dem Schädel zu entfernen und das Bregma zu lokalisieren.
Verwenden Sie einen Feinspitzenmarkerstift, um den zentralen Punkt des Bregma als Ursprungspunkt anzuzeigen, legen Sie den Bohrer auf sechs Millimeter vorderes Hinterteil, zwei Millimeter medial seitlich. Verwenden Sie den Bohrer, um eine Kraniotomie mit einem Millimeter Durchmesser sorgfältig durchzuführen. Als nächstes ersetzte der Bohrer eine 22-Spur-Sonde mit einem isolierten Mantel mit der Spitze, die zwei Millimeter über dem proximalen Ende des Mantels platziert wurde.
Legen Sie die Blätter sieben Millimeter in das Gehirn und fördern Sie die Sonde entlang der Hülle, bis die Oberseite der Sonde neun Millimeter unter der Oberfläche des Gehirns ist. Schließen Sie die Elektroden an einen elektrischen Stimulator an und schließen Sie die Anode an die Sonde an. Dann verbinden Sie sich mit der Kathode mit dem Ohr der Ratte.
Als nächstes schalten Sie den elektrischen Stimulator ein und stellen Sie die einzelne Pulsbreite auf 4, 050 Millisekunden, die Spannung auf 50 Volt und den Strom auf vier Milliampere ein. Lassen Sie die Sonde nach der Stimulation fünf Minuten in Position, bevor Sie das Gerät aus dem Gehirn entfernen. Bedecken Sie die Kraniotomie mit Knochenzement und lassen Sie den Zement trocknen, bevor Sie 4,0 Polyamid-Nahtfilamente verwenden, um die Wunde zu schließen.
Nach drei oder vier Stichen, binden 2-1-1 Standard chirurgische Knoten. Dann intraperitoneally injizieren Sie die Ratte mit 250 Mikroliter Penicillin und überwachen Sie die Ratte alle 15 Minuten, bis sie vollständig wach ist, bevor Sie das Tier in seinen Käfig zurückbringen. In dieser Analyse wurden sechs Tiere der Operation unterzogen, wie nachgewiesen, und sechs Tiere wurden als Kontrollen behandelt.
Die Gehirnscheiben in diesen Bildern wurden von einer Ratte pro Gruppe abgeleitet. Die MRT-Untersuchung ergab, dass sich der Infarkt in der Basis der Pons befand, die anterolaterale Infarkte bei menschlichen Patienten imitierten. Da eine isolierte Hülle verwendet wurde, wurde der Infarkt im Kortex, Kleinhirn oder Mittelhirn nicht beobachtet.
Diffusionsgewichtete Bilder zeigten auch den akuten Pontininfarkt. TTC-Färbung wurde verwendet, um den Infarkt 24 Stunden nach der Operation zu bestätigen. Wie erwartet war das Infarktvolumen in der Operationsgruppe deutlich höher als in der Kontrollgruppe.
Verhaltenswerte wurden vor und nach der Operation gemessen. Im Vergleich zur Kontrollgruppe kreisten Ratten mit einem Pontininfarkt nach links. Signifikante Unterschiede wurden bei den Longa-, Berderson-, Gliedmaßenplatzierungs-, Strahlbilanz- und Klebstoffentfernungs-Somatosensorischen Testergebnissen zwischen den Raten mit Pontininfarkt und Kontrollgruppenratten beobachtet.
Jeder bestimmte Hirnbereich wird durch die elektrische Stimulation zerstört.
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Übersicht
Diese Studie stellt ein Protokoll zur Erzeugung eines akuten Brückeninfarkts in einem Rattenmodell mittels elektrischer Stimulation mit einem einzelnen Impuls vor. Das Modell ist reproduzierbar und erfolgreich für die Untersuchung von Brückeninfarkten, die anterolaterale Infarkte beim Menschen nachahmen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Experimentelle Modelle
- Elektrophysiologie
Hintergrund
- Pontine Infarkte sind bedeutsam für das Verständnis von Schlaganfallmechanismen.
- Bisherige Modelle haben menschliche Bedingungen möglicherweise nicht wirksam nachgeahmt.
- Dieses Protokoll ermöglicht eine gezielte Untersuchung von zerebrovaskulären Erkrankungen.
- Es unterstreicht die Bedeutung präoperativer Bewertungen für das Wohlergehen der Tiere.
Zweck der Studie
- Entwicklung eines zuverlässigen Rattenmodells zur Untersuchung von Brückeninfarkten.
- Beurteilung der neurologischen Leistung vor und nach der Induktion eines Infarkts.
- Überprüfung der Wirksamkeit elektrischer Stimulation bei der Induktion lokalisierten Hirnschadens.
Verwendete Methoden
- Beinhaltet ein Rattenmodell und elektrische Stimulation zur Erzeugung einer Infarktion.
- Neurologische Untersuchungen werden vor und nach der Operation durchgeführt.
- Kritische Schritte umfassen Anästhesie, Kraniotomie und eine präzise Elektrodenplatzierung.
- Zur postoperativen Versorgung gehören Überwachung und die Gabe von Antibiotika.
Hauptergebnisse
- Das Protokoll führte erfolgreich zur Erzeugung eines akuten pontinen Infarkts.
- Verhaltensprüfungen zeigten beeinträchtigte Leistungen bei Ratten mit Infarkt.
- Im Vergleich zu Kontrollen wurden signifikante Unterschiede in den neurologischen Scores festgestellt.
- MRT-Untersuchungen und TTC-Färbungen bestätigten das Vorhandensein und Ausmaß des Infarkts.
Schlussfolgerungen
- Die Studie etabliert ein wertvolles Modell zur Untersuchung pontiner Schlaganfälle.
- Sie erleichtert weitere Forschung zu Interventionen bei zerebrovaskulären Erkrankungen.
- Die Ergebnisse unterstreichen die Relevanz lokalisiert infarzierter Modelle in der Neurowissenschaft.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Branchenrelevanz
Die Entwicklung zuverlässiger Nagetiermodelle für Schlaganfall-Subtypen ist entscheidend für die präklinische Zielvalidierung und die mechanistische Risikominimierung in der zerebrovaskulären Arzneimittelentwicklung. Dieses Protokoll ermöglicht die reproduzierbare Induktion eines akuten Brückeninfarkts, einer häufigen Schlaganfallform der hinteren Hirnarterienversorgung, und unterstützt die Hypothesenprüfung in der neuroprotektiven und thrombolytischen Forschung. Das Modell erhöht die Vorhersagekraft, da es menschliche anterolaterale Läsionen der Brücke nachahmt und quantitative Verhaltens- und Bildgebungsparameter ermöglicht.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen in ponsbezogenen Schlaganfallwegen durch lokalisierte elektrische Läsionierung.
- Operativer Wert: Bietet ein hochgradig reproduzierbares Modell für konsistente Untersuchungen zur Zielaktivierung und Pfadmodulation.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt quantifizierbare neurologische und sensorimotorische Defizite zur Standardisierung von Assays und Vorbereitung auf Wirkstoff-Screenings.
- Operativer Wert: Unterstützt die Entwicklung skalierbarer Verhaltensauslesungen (Longa, Berderson, Balken-Gleichgewichtstest, Klebestreifen-Entfernung, Gliedmaßenplatzierung) für die funktionelle Bewertung im Hochdurchsatzverfahren.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Spiegelt einen humanen anterolateralen pontinen Infarkt wider und erhöht so die translative Relevanz für zerebrovaskuläre Interventionsstudien.
- Operationeller Wert: Ermöglicht die longitudinale Beurteilung mittels MRT und TTC-Färbung, um strukturelle Schäden mit funktionellen Ergebnissen zu korrelieren.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das Modell fügt sich in die Entdeckungskette von der Target-Validierung bis zur präklinischen Wirksamkeitsprüfung ein und ermöglicht die mechanistische Entlastung von Schlaganfalltherapeutika.
- Entdeckungsbiochemie: Unterstützt die Aufklärung von Signalwegen und die Validierung von Zielstrukturen in Brückenkreisläufen durch gezielte Läsionsinduktion.
- Screening: Erzeugt standardisierte neurologische und propriozeptive Ergebnisse zur zuverlässigen Messung von Substanzeffekten.
- Analytik: Bietet multimodale Validierung (Verhaltensskalen, MRT, TTC), um den datenbasierten Vergleich zwischen Fachbereichen und die Festlegung von Schwellenwerten zu ermöglichen.
- Translationale Forschung: Orientiert sich an der humanen Schlaganfallpathologie, um präklinische Go/No-Go-Entscheidungen basierend auf Lokalisation und Schwere des Infarkts zu unterstützen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Der elektrische Stimulationsansatz kann auf andere Hirnregionen übertragen werden, wodurch die Plattformnutzung in verschiedenen neurowissenschaftlichen Entdeckungsprogrammen erweitert wird.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert mechanistische Unschärfen bei der Schlaganfallmodellierung durch anatomisch präzise, elektrisch induzierte Infarkte.
- Operativer Wert: Gewährleistet Reproduzierbarkeit und Standardisierung mittels stereotaktischer Führung und definierter Stimulationsparameter.
- Strategischer Wert: Verbessert die risikoadjustierte Weiterentwicklung, indem frühe funktionelle und strukturelle Bewertungen von Läsionsmodellen ermöglicht werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die datengestützte Priorisierung zerebrovaskulärer Kandidaten anhand validierter Korrelationen von Infarktvolumen und Verhaltensdefiziten.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der stereotaktischen Chirurgie, Neuroanatomie und Elektrophysiologie für eine präzise Probeneinbringung.
- Benötigt präzise Messinstrumente wie einen stereotaktischen Halter, elektrischen Stimulator sowie Werkzeuge zur Validierung mittels MRT/Histologie.
- Erfordert eine standardisierte Durchführung der Verhaltensprüfungen und Verblindung über mehrere Forschungsteams hinweg, um eine unvoreingenommene Beurteilung der Ergebnisse zu gewährleisten.
- Die Anpassung auf andere Hirnregionen erfordert eine Neukalibrierung der Koordinaten und Stimulationsparameter, um Nebenziel-Effekte zu vermeiden.
- Zu den praktischen Einschränkungen gehören die Variabilität der Schädelknochendicke und die Identifizierung des Bregma, die die Genauigkeit der Zielortbestimmung beeinträchtigen können.
