Article de méthode

L'application de la ligature permanente artère cérébrale moyenne chez la souris

DOI :

10.3791/3039

25 juillet 2011

Dans cet article

Résumé

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L'artère cérébrale moyenne (MCA) ligature est une technique pour étudier l'ischémie cérébrale focale chez des modèles animaux. Dans cette méthode, l'artère cérébrale moyenne est exposée par craniotomie et ligaturée par cautérisation. Cette méthode donne les volumes d'infarctus hautement reproductible et une augmentation des taux de survie post-opératoires par rapport aux autres méthodes disponibles.

Résumé

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ischémie cérébrale focale est parmi les plus fréquentes d'accident vasculaire cérébral chez les patients. En raison de la signification clinique, il ya eu un effort prolongé pour développer des modèles animaux appropriés pour étudier les événements qui se déroulent pendant l'insulte ischémique. Ces techniques comprennent transitoire ou permanent, des modèles d'ischémie focale ou globale à l'aide de nombreux modèles animaux différents, avec les rongeurs les plus communs étant.

La méthode la ligature permanente MCA qui est également désigné comme pMCAo dans la littérature est largement utilisé comme un modèle d'ischémie focale chez les rongeurs 1-6. Cette méthode a été initialement décrit pour le rat par Tamura et al. en 1981 7. Dans ce protocole une craniotomie a été utilisé pour accéder à la MCA et les régions proximales ont été occultées par électrocoagulation. L'infarctus impliquer les régions essentiellement corticale et parfois striés selon l'emplacement de l'occlusion. Cette technique est maintenant bien établi et utilisé dans de nombreux laboratoires 8-13. L'utilisation précoce de cette technique ont conduit à la définition et la description du «noyau d'infarctus» et «pénombre» 14-16, et il est souvent utilisé pour évaluer le potentiel des composés neuroprotecteurs 10, 12, 13, 17. Bien que les études initiales ont été effectuées chez le rat, la ligature permanente MCA a été utilisé avec succès chez la souris avec de légères modifications 18-20.

Ce modèle donne des infarctus reproductibles et augmenté les taux de survie après. Environ 80% des AVC ischémiques chez l'homme se produisent dans la région de MCA 21 et donc c'est un modèle très pertinent pour les études de course. Actuellement, il ya un manque de traitements efficaces disponibles pour les patients d'AVC, et il existe donc un besoin de bons modèles pour tester le potentiel des composés pharmacologiques et évaluer les résultats physiologiques. Cette méthode peut également être utilisé pour étudier les mécanismes intracellulaires de réponse hypoxie in vivo.

Ici, nous présentons la ligature MCA dans une souris C57/BL6. Nous décrivons la préparation pré-chirurgicale, la ligature MCA et 2,3,5 chlorure de triphényltétrazolium (TTC) coloration pour la quantification des volumes d'infarctus.

Protocole

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce protocole a été approuvé par l'Université de Rochester comité consacré à l'utilisation éthique des animaux en recherche (UCAR). Techniques d'asepsie doivent être suivies pendant le protocole. L'utilisation de gants stériles et un masque est nécessaire.

Tous les équipements, matériaux, produits chimiques, et des outils qui sont utilisés au cours du protocole sont décrits dans le tableau 1.

1. Préparation préopératoire

  1. Injecter des souris par voie sous cutanée à la buprénorphine (0.05mg/kg) 2 h avant la chirurgie, immédiatement après la chirurgie, puis toutes les 3-5 h pendant les 24 premières heures post-opératoire.
  2. Stériliser tous les instruments chirurgicaux, compresses de gaze, et applicateurs coton-tige par autoclave. Garder les outils chirurgicaux dans l'éthanol à 70% pendant la chirurgie et l'air sec sur la gaze stérile juste avant utilisation. Vaporiser la zone de travail avec de l'éthanol à 70%.
  3. Anesthésier la souris avec un 3% isofluorane-20% mélange gazeux d'oxygène en utilisant un vaporisateur anesthésique. Ajustez la quantité d'oxygène avec débitmètre. Testez le niveau de l'anesthésie par orteil ou le pincement de la queue (ils doivent être insensible). Maintenir le niveau de l'anesthésie avec 2% (v / v) isofluorane.
  4. Appliquer des larmes artificielles pour les yeux de la souris et faire preuve de prudence pour éviter d'endommager l'œil pendant l'intervention chirurgicale. Placez la souris sur son côté droit en position latérale.
  5. Rasez la zone sur le côté gauche, entre l'œil gauche et la base de l'oreille gauche en utilisant la tondeuse pour animaux. Nettoyer la zone en alternant entre une solution bétadine et 70% d'éthanol à l'aide des applicateurs coton-tige et les frottant légèrement la région. Répéter au besoin.
  6. Placez la souris sur un coussin chauffant relié à une sonde rectale pour maintenir la température du corps à 37 ° C. Insérer la sonde rectale en utilisant une huile minérale.
  7. Placez la souris sur son côté droit sous le microscope et sécurisé avec du ruban adhésif. Couper une fenêtre dans une compresse de gaze et de couvrir la zone chirurgicale.

2. Intervention chirurgicale et ligature MCA

  1. Faire une incision verticale entre l'œil gauche et la base de l'oreille gauche en utilisant beaux ciseaux droits. Utilisez hémostatiques courbes pour garder la zone chirurgicale ouverte.
  2. Faire une incision horizontale sur le muscle temporal en utilisant des ciseaux à ressort et légèrement séparée du muscle temporal du crâne par tirant lentement avec une pince.
  3. Faites une petite craniotomie subtemporal à la jonction de l'arcade zygomatique et l'os squamosal en utilisant une aiguille 18G tout en tenant la mâchoire avec une pince courbe.
  4. Exposer le MCA en enlevant les petits morceaux de crâne avec Os Rongeurs. L'arcade zygomatique et contenu orbitaire ne doit pas être endommagé pendant ce processus. Si une déshydratation excessive du tissu se produit pendant ce processus, appliquer PBS stérile avec des applicateurs de coton-tige.
  5. Ligaturer la partie distale du MCA en utilisant un petit navire cauterizer.
  6. Placez le muscle temporal dans sa position originale et fermer le site d'incision chirurgicale avec sutures 5-0 en nylon.
  7. Cesser d'anesthésie et de retirer la sonde rectale. Injecter de la souris avec une 2e dose de buprénorphine (0.05mg/kg) sous-cutanée. Retour de la souris dans la cage qui a été maintenue à 37 ° C avec un panneau de chauffage.
  8. Surveiller de près la souris pour les prochaines 24 h pour tout inconfort (diminution de l'appétit / consommation d'eau, une posture voûtée, augmentation de la respiration, pilo-érigé cheveux). Injecter de la souris avec la buprénorphine par voie sous cutanée toutes les deux heures 3-5 post-opératoire jusqu'à 24h. Fournir la souris avec gel de récupération durant cette période.

3. Coloration TTC et détermination du volume d'éjection

  1. Vingt-quatre heures après la chirurgie profondément anesthésier la souris, transcardiaque perfuser la souris avec un 4% TTC (p / v) en tampon phosphate salin (PBS) pendant 15 min, puis avec une solution de paraformaldéhyde 4% pendant 10 min en utilisant un mini pompe péristaltique à un débit moyen. Enlever le cerveau et le placer dans la solution de paraformaldéhyde à 4% pendant une nuit.
  2. Position du cerveau dans le bloc de coupe. Trancher le cerveau en tranches de 1mm d'épaisseur en utilisant des lames de rasoir.
  3. Placer les tranches à côté d'une règle-échelle millimétrique. Photographier les tranches en utilisant un appareil photo numérique connecté à la loupe binoculaire.
  4. Calculer la zone de course en soustrayant le secteur non-infarctus du site ipsilatérale de la superficie totale du site en utilisant l'image controlatérale J Software (http://rsbweb.nih.gov/ij/). Calculer le volume d'éjection systolique par l'empilement de la zone de l'accident vasculaire cérébral 22 tranches.

4. Itinéraire d'utiliser un logiciel Image J

  1. Ouvrez le fichier image à analyser dans le logiciel Image J en cliquant sur le menu Fichier.
  2. Cliquez sur l'onglet «ligne droite» dans le programme. Tracez une ligne droite entre les deux marges sur la règle. Cliquez sur "analyser" le menu et sélectionner 'échelle définie. Réglez la distance connue comme une unité de longueur en mm.
  3. Cliquez sur l'onglet «cercle à main levée». Tracez un cercle de décrire l'hémisphère controlatéral. Cliquez sur "analyser" et sélectionnez le menu «mesure». La fenêtre de calcul apparaît montrant la zone du cercle tracé.
  4. Dessinez un autre cercle autour de l'hémisphère exclusion AVC ipsilatéral (blanc) région. Mesurer la surface, comme indiqué dans l'étape 4.3. La nouvelle valeur sera ajoutée à la fenêtre de calcul. La différence entre la 1ère et 2ème valeurs représente la zone de l'infarctus qui est indiqué comme A de la formule ci-dessous.
  5. Calculer la zone de course dans chaque tranche en répétant les étapes 4.2 à 4.4. Prenez sommation de la zone de course calculé dans chaque tranche (Ea n). Cela représente le volume d'éjection sachant le fait que l'épaisseur de chaque tranche est de 1mm.
    Ea n x 1mm (épaisseur de chaque tranche) = volume des maladies

5. Les résultats représentatifs:

L'infarctus obtenus par ligature permanente MCA chez la souris sont principalement corticale. Cependant, il est possible d'obtenir des lésions sous-corticales si le MCA est ligaturé en amont de la branche lenticulostriées. Les volumes AVC après ligature MCA pourrait varier d'un 10mm à 35mm ³ ³ 19, 23. Les volumes course calculé par coloration TTC en Moyanova et al. 19 sont entre ³ 10mm à 22mm ³ tandis que les volumes course déterminée à partir d'images IRM dans Filiano et al 23 sont entre ³ 20mm à 35mm ³. Les raisons possibles de ces différences peut-être l'emplacement exact de la ligature et les différentes méthodes utilisées pour mesurer les volumes d'AVC.

Dans la figure 1, un teint TTC cérébrales 24 heures après la ligature permanente MCA dans un type C57/BL6 souris sauvage est montré. Le site AVC est blanche en apparence (Fig. 1A, B). Figure 1A et B illustrent le site d'infarctus sous différents angles. La figure 2 montre les tranches de 1mm d'épaisseur de la TTC vasculaires cérébraux teinté d'avant en arrière (Fig. 2A-G). Volume de l'infarctus a été calculée 24 h après la chirurgie. Le volume de l'infarctus est ³ ~ 23mm.

figure-protocol-1
Figure 1. Représentation du site d'AVC. AB, TTC teinté images du cerveau entier, 24 heures après la ligature du MCA. Zone blanche représente l'infarctus.

figure-protocol-2
Figure 2. Les résultats représentatifs. (A à G>), TTC sections colorées du cerveau 1mm, 24 h après MCAL. Les tranches sont alignés d'avant en arrière. Zone blanche représente l'infarctus.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La méthode la ligature permanente MCA donne volumes d'infarctus hautement reproductible et une augmentation des taux de survie post-opératoires par rapport aux autres méthodes disponibles. La facilité et la courte durée (~ 30 min) de la procédure de la rendre encore plus pratique. La méthode est largement utilisée dans les souris et les rats.

Cette technique nécessite une chirurgie invasive sous un stéréomicroscope. Par conséquent, expérience dans l'exploitation sous un microscope et...

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Déclarations de divulgation

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Aucun conflit d'intérêt déclaré.

Remerciements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La technique chirurgicale a été initialement acquis dans le laboratoire du Dr William D. Hill au Medical College of Georgia. Les auteurs tiennent également à remercier le Dr David A. Rempe et Landa Prifti pour l'utilisation de la caméra de dissection. Cette recherche a été financée par le NIH NS041744, NS051279, F31 NS064700 et AHA 30815697D.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
NOM SOCIETE ET NUMÉRO DE CATALOGUE
Solutions et produits chimiques A.
Solution de polyvidone iodée, lavage chirurgical Aplicare, 82-209
L'éthanol à 70% Koptec, V1001
2,3,5 chlorure de triphényltétrazolium (TTC) Sigma, T8877
Paraformaldéhyde à 4% Sciences Electron Microscopy, 159SP
Tampon phosphate salin, pH: 7,4 Fabriqué et stérilisé en laboratoire.
Huile minérale PML Microbiologicals, R6570
Isofluorane La société Butler, 029405
La buprénorphine (0.3mg/ml) Hospira, NDC 0409-2012-32
Les larmes artificielles La société Butler, 007312
Récupération Gel Effacer H 2 O, 72-01-5022
B. du matériel chirurgical et de l'équipement
C57/BL6 la souris, 10-12 semaines La colonie a été élevé dans le vivarium universitaires
100% d'oxygène du réservoir Airgas
Vaporisateur anesthésie et débitmètre Surgivet, Modèle 100
Coussin chauffant avec sonde rectale Outils Fine Science, TR200
Microscope à dissection Zeiss, Stemi 2000
Panneau de chauffage Petco Services Ltd 0307-013
Petits Set Cauterizer navire Outils Fine Science, 18000-00
Mini Pompe péristaltique Harvard Apparatus, MPII
Seringues 1ml BD, 329650
Aiguille 18G Becton Dickinson, 305196
Suture chirurgicale Nylon 5.0 Ethilon, 698H
Sectionnement bloc Kent scientifique, 1mm
Simple lames de rasoir bord Sciences Electron Microscopy, 71962
Ruban d'étiquettes Scienceware, Bel-Art Produits F13463-2075
Compresses de gaze Curity Kendall 2252, Johnson and Johnson 6415
Applicateurs coton-tige Puritain 806-CMT
C. Outils chirurgie
Ciseaux Spring chirurgicale Outils Fine Science 15003-08
Pince Microdissecting angle Outils Fine Science 5 / 45
Pince courbée Microdissecting Beaux sciences Outils 5 Ti
Beaux-ciseaux droits Outils Fine Science 14568-12
Rongeur d'os incurvé Outils Fine Science 16021-14
Hémostatique Hartman courbé Outils Fine Science 13003-10

Tableau 1. La liste des matériaux, outils et produits chimiques utilisés pour la procédure de ligature MCA. Solutions A. et produits chimiques, matériaux et équipement chirurgical B., C. outils de chirurgie.

Références

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Britton, M., Rafols, J., Alousi, S., Dunbar, J. C. The effects of middle cerebral artery occlusion on central nervous system apoptotic events in normal and diabetic rats. Int J Exp Diabesity Res. 4, 13-20 (2003).
  2. Ciceri, P., Rabuffetti, M., Monopoli, A., Nicosia, S. Production of leukotrienes in a model of focal cerebral ischaemia in the rat. Br J Pharmacol. 133, 1323-1329 (2001).
  3. Jin, K. Delayed transplantation of human neural precursor cells improves outcome from focal cerebral ischemia in aged rats. Aging Cell. 9, 1076-1083 (2010).
  4. McCaig, D. Evolution of GADD34 expression after focal cerebral ischaemia. Brain Res. 1034, 51-61 (2005).
  5. Shirotani, T., Shima, K., Chigasaki, H. In vivo studies of extracellular metabolites in the striatum after distal middle cerebral artery occlusion in stroke-prone spontaneously hypertensive rats. Stroke. 26, 878-884 (1995).
  6. Wu, Y. P., Tan, C. K., Ling, E. A. Expression of Fos-like immunoreactivity in the brain and spinal cord of rats following middle cerebral artery occlusion. Exp Brain Res. 115, 129-136 (1997).
  7. Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion. J Cereb Blood Flow Metab. 1, 53-60 (1981).
  8. Bederson, J. B. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination. Stroke. 17, 472-476 (1986).
  9. Carswell, H. V. Genetic and gender influences on sensitivity to focal cerebral ischemia in the stroke-prone spontaneously hypertensive rat. Hypertension. 33, 681-685 (1999).
  10. Mary, V., Wahl, F., Uzan, A., Stutzmann, J. M. Enoxaparin in experimental stroke: neuroprotection and therapeutic window of opportunity. Stroke. 32, 993-999 (2001).
  11. Menzies, S. A., Hoff, J. T., Betz, A. L. Middle cerebral artery occlusion in rats: a neurological and pathological evaluation of a reproducible model. Neurosurgery. 31, 100-107 (1992).
  12. Iaci, J. F. Glial growth factor 2 promotes functional recovery with treatment initiated up to 7 days after permanent focal ischemic stroke. Neuropharmacology. 59, 640-649 (2010).
  13. Richard, M. J. P., Khan, B. V. C. B. J., Saleh, T. M. Cellular mechanisms by which lipoic acid confers protection during the early stages of cerebral ischemia: A possible role for calcium. Neuroscience Research. , (2011).
  14. Heiss, W. D. Progressive derangement of periinfarct viable tissue in ischemic stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 12, 193-203 (1992).
  15. Nedergaard, M., Gjedde, A., Diemer, N. H. Focal ischemia of the rat brain: autoradiographic determination of cerebral glucose utilization, glucose content, and blood flow. J Cereb Blood Flow Metab. 6, 414-424 (1986).
  16. Nowicki, J. P., Assumel-Lurdin, C., Duverger, D., MacKenzie, E. T. Temporal evolution of regional energy metabolism following focal cerebral ischemia in the rat. J Cereb Blood Flow Metab. 8, 462-473 (1988).
  17. Butcher, S. P., Bullock, R., Graham, D. I., McCulloch, J. Correlation between amino acid release and neuropathologic outcome in rat brain following middle cerebral artery occlusion. Stroke. 21, 1727-1733 (1990).
  18. Arlicot, N. Detection and quantification of remote microglial activation in rodent models of focal ischaemia using the TSPO radioligand CLINDE. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 37, 2371-2380 (2010).
  19. Moyanova, S. G. Protective role for type 4 metabotropic glutamate receptors against ischemic brain damage. J Cereb Blood Flow Metab. , (2010).
  20. Ortolano, F. Advances in imaging of new targets for pharmacological intervention in stroke: real-time tracking of T-cells in the ischaemic brain. Br J Pharmacol. 159, 808-811 (2010).
  21. O'Neill, M. J., A, C. J. Rodent models of focal cerebral ischemia. Current Protocols in Neuroscience. , 9.6.1-9.6.32 (2000).
  22. Lin, T. N., He, Y. Y., Wu, G., Khan, M., Hsu, C. Y. Effect of brain edema on infarct volume in a focal cerebral ischemia model in rats. Stroke. 24, 117-121 (1993).
  23. Filiano, A. J., Tucholski, J., Dolan, P. J., Colak, G., Johnson, G. V. Transglutaminase 2 protects against ischemic stroke. Neurobiol Dis. 39, 334-343 (2010).

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Réimpressions et autorisations

Demander l’autorisation de réutiliser le texte ou les figures de cet article JoVE

Demander une autorisation

Mots-clés

Ligation permanente de l ACMisch mie c r brale focalemod le d AVC chez la sourisproc dure de craniotomiecaut risation des vaisseauxcoloration au TTCquantification du volume de l infarctuspr paration chirurgicalesuivi postop ratoire

Articles connexes