כאן מתוארת גישה פשוטה ומהירה לביצוע הזרקות תוך-מוחיות בעכברים בגישה של יד חופשית (כלומר, ללא מכשיר סטריאוטקסי).
כאן מתוארת גישה פשוטה ומהירה לביצוע הזרקות תוך-מוחיות בעכברים בגישה של יד חופשית (כלומר, ללא מכשיר סטריאוטקסי).
חקירת מערכות נוירואנדוקריניות דורשת לעתים קרובות העברה של תרופות, וירוסים או חומרים ניסיוניים אחרים ישירות למוחם של עכברים. הזרקה תוך-מוחית (ICV) מאפשרת העברה נרחבת של חומר הניסוי ברחבי המוח (במיוחד במבנים הסמוכים לחדרים). כאן מתוארות שיטות לביצוע זריקות ICV ביד חופשית בעכברים בוגרים. על ידי שימוש בציוני דרך חזותיים ומישושיים על ראשי עכברים, זריקות לחדרים הרוחביים יכולות להתבצע במהירות ובאמינות. ההזרקות נעשות באמצעות מזרק זכוכית המוחזק בידו של הנסיין ומונח במרחקים משוערים מציוני הדרך. לפיכך, טכניקה זו אינה דורשת מסגרת סטריאוטקסית. יתר על כן, טכניקה זו דורשת רק הרדמה איזופלורנית קצרה, המאפשרת הערכה עוקבת של התנהגות עכבר ו / או פיזיולוגיה בעכברים ערים המתנהגים בחופשיות. הזרקת ICV ביד חופשית היא כלי רב עוצמה להעברה יעילה של חומרים ניסיוניים למוחם של עכברים חיים, וניתן לשלב אותה עם טכניקות אחרות כגון דגימת דם תכופה, מניפולציה של מעגלים עצביים או הקלטה in vivo כדי לחקור תהליכים נוירואנדוקריניים.
אספקת חומרים ניסיוניים, כגון תרופות1, וירוסים2 או תאים3, למוח נחוצה לעתים קרובות למחקר נוירואנדוקריני. אם הסוכן אינו חוצה בקלות את מחסום הדם-מוח או שמטרת הניסוי היא לבדוק באופן ספציפי את ההשפעות המרכזיות של הסוכן, חשוב שתהיה שיטה אמינה להעברת זריקות למוח. יתר על כן, הזרקה לחלל התוך-מוחי (ICV) מספקת הזדמנות להפיץ את החומר באופן נרחב במוח ומספקת אזור מטרה גדול, ובכך מגדילה את הסיכוי להזרקה מוצלחת2.
שיטה נפוצה לביצוע זריקות ICV כוללת מיקום של צינורית מגורים קבועה. בגישה זו, יש צורך במסגרת סטריאוטקסית כדי למקם את הצינורית הזמינה מסחרית או בהתאמה אישית, שכן הצינורית מודבקת או מלטת במקומה. לעתים קרובות, עם ההתאוששות, מינון supraphysiological של אנגיוטנסין II מנוהל דרך הצינורית, ואם התנהגות השתייה נצפתה מיד, אז הצינורית נחשבת ממוקמת כראוי4. לגישה זו יתרונות רבים, ביניהם היכולת לבצע עירוי ארוך טווח והיכולת להזריק לאותו בעל חיים מספר פעמים; בנוסף, אם אנגיוטנסין II מועסק, מיקום נכון ניתן לאשר לפני הממשל של תרכובות ניסיוניות. עם זאת, ישנן כמה מגבלות להצבת צינורית קבועה, כולל הדרישה לציוד יקר (מסגרת סטריאוטקסית), האפשרות לנזק לצינורית לאחר הנחתה (למשל, עכברים יכולים ללעוס צינורית של חבר לכלוב), והאפשרות של זיהומים סביב הצינורית הקבועה. זריקות ICV בודדות יכולות להתבצע באמצעות מסגרת סטריאוטקסית3, אשר, למרות יעילותה, דורשת חשיפה משמעותית להרדמה, ולכן עשויה לטשטש כמה השפעות פיזיולוגיות והתנהגותיות חריפות של הטיפול. בנוסף, מיקום עכברים במסגרת סטריאוטקסית דורש אימון משמעותי להשגת מיקום יציב ומניעת קריעה של תעלות האוזן.
כאן מתוארת שיטה מבוססת לביצוע זריקות ביד חופשית בעכברים. שיטה זו מבוססת על דוחות קודמים 5,6. היתרונות של טכניקה זו הם שהיא פשוטה, מהירה, ואינה דורשת ציוד מיוחד כגון מסגרת סטריאוטקסית. כפי שיתואר להלן, הליך זה כרוך מניפולציה מזרק זכוכית ביחס ציוני דרך על ראש העכבר כדי לבצע את הזריקות, אשר ניתן לעשות במהירות, ולכן, דורש רק כמה דקות של הרדמה גז ביום הניסוי.
כל ההליכים אושרו על ידי אוניברסיטת מדינת קולורדו (#3960) ואוניברסיטת קליפורניה סן דייגו מוסדיים טיפול ושימוש בבעלי חיים, שם נאספו הנתונים המייצגים (S13235, PI Kellie Breen Church). נתונים מחמש נקבות בוגרות ושני עכברים זכרים בוגרים C57/BL6 (בני 9-16 שבועות) מתוארים בסעיף הנתונים המייצגים. נקבות עכברות עברו כריתת שחלות 3-4 שבועות לפני הזרקת ICV ואיסוף דם כמתואר לעיל7. לפני הניסויים, עכברים אלה שוכנו עם מחזור אור כהה של 12 שעות / 12 שעות והייתה להם גישה חופשית להאכלה ומים בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.
1. ביצוע craniotomy
הערה: קרניוטומיה יכולה להתבצע יום אחד או יותר לפני ההזרקה בפועל, מה שהופך את תהליך ההזרקה למהיר יותר ביום הניסוי.
2. ביצוע הזריקה
3. אישור מיקום ההזרקה
כאשר מבוצעת בהצלחה, טכניקה זו מאפשרת משלוח מהיר של סוכן ניסיוני לתוך מערכת החדרים. פרופיל דופק של הורמון מחלמן (LH) מעכבר שעבר כריתת שחלות שקיבל זריקת ICV של 3 μL של מי מלח איזוטוניים סטריליים, הכלי לתרכובות פרמקולוגיות רבות, מוצג באיור 2A. דוגמה זו מדגימה כי חשיפה קצרה להרדמת גזים והזרקת 3 מיקרוליטר נוזל למערכת החדרים בלבד לא שינו את הפרשת LH הפועמת. בשעה 3 שעות לאחר הזרקת ICV, החיה הומתה ורקמה עצבית טרייה קפואה נאספה ונחתכה בהקפאה; דרכי ההזרקה הצטלבו בבירור עם החדר הצידי. דרכי ההזרקה נראו גם ברקמה עצבית מעכברים מחוררים עם קיבוע (10 מ"ל של מי מלח הפריניזציה ואחריו 20 מ"ל של 4% פרפורמלדהיד בחיץ פוספט). דוגמאות לזריקות שמוקמו נכון מוצגות באיור 2B. שתי דוגמאות לזריקות שמוקמו באופן שגוי מוצגות באיור 2C. דוגמאות להזרקות נכונות (משמאל) ושל הזרקות שגויות של דיו הודי מוצגות באיור 2D. הזרקת דיו הודו שימושית לתרגול טכניקה זו מכיוון שהיא מאפשרת הדמיה ברורה של מיקום ההזרקה. ניתן לראות את זרימת הצבע הן לחדרים הצדיים והן לחדר השלישי בזריקות הממוקמות נכון (איור 2D, משמאל).

איור 1: תמונות המתארות את הכנת הציוד ואת קואורדינטות ההזרקה להזרקות ICV ביד חופשית. (A) תצורת תחנת העבודה להזרקות ICV ביד חופשית. (B) סכימה לתרגול התנועה הדרושה להנחת הזרקת ICV בעכברות C57/BL6 בנות 3-4 חודשים. (C) מיקום משוער של ברגמה בעכברים בוגרים. (D) מיקום הצינורית לחשיפת 3.5 מ"מ מקצה המחט להזרקה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: נתוני הורמון מחלמן והיסטולוגיה מייצגים הקשורים לזריקות ICV ביד חופשית. (A) פרופיל דופק LH לפני ואחרי הזרקת ICV. נקודות הנתונים עם מילוי שחור מלא מייצגות פולסים כפי שנקבעו באמצעות ניסוח מחדש של PULSAR10 עם הפרמטרים המוצעים בהפניה זו עבור עכבר OVX ורמת זיהוי של 0.32 ng/mL. (B) צילומים של קטע קורונלי במוח עכבר עם הזרקת ICV הממוקמת כראוי. (C) צילומים של מקטע קורונלי במוח עכבר עם הזרקת ICV שבוצעה באופן שגוי: מערכת הזרקה צידית לחדר (משמאל), ומערכת הזרקה גבית לחדר (מימין). (D) תצלומים של קטע קורונלי במוח עכבר עם הזרקת ICV ממוקמת כראוי של דיו הודו (משמאל) והזרקת ICV של דיו הודו הממוקמת באופן שגוי (מימין). הערה: לוחות B ו-C מתארים מוחות מחוררים פרפורמלדהיד שנאספו 3 שעות לאחר הזרקת מי מלח; לוח D מתאר מוחות טריים שנאספו על קרח יבש 2 דקות לאחר הזרקת דיו הודו. סרגל קנה מידה = 1 מ"מ לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
כאן מתואר אמצעי פשוט ויעיל לביצוע זריקות ICV בעכברים. מכיוון שטכניקה זו אינה דורשת מסגרת סטריאוטקסית, גישה זו להעברה מרכזית של תרופות וסוכני ניסוי נגישה לחוקרים נוספים. בנוסף, גישה זו היא תפוקה גבוהה יחסית שכן הליך ההכנה וההזרקה יכול להתבצע במהירות.
מכיוון שהליך זה דורש מניפולציה של מחטים ומזרק זכוכית ביד תוך שימוש במרחקים משוערים, מומלץ שהמתרגל החדש יקדיש זמן מה לתרגול התנועות לפני עבודה עם בעלי חיים חיים. בנוסף, גופות עכבר יכול להיות שימושי לתרגול זיהוי ברגמה עם המחט. ברגע שקצת ביטחון בתנועה נרכש, ניסיון עם חיות אימון חיות ייעודיות מועיל. במהלך מפגשי התרגול, הזרקת 3 μL של דיו הודו הופכת את ההערכה החזותית של מיקום ההזרקה לקלה יותר. זריקות הממוקמות כראוי יגרמו להכתמה שחורה בחדר הצדדי האיפסילטרלי ולעיתים קרובות בחדר השלישי ובחדר הלטרלי הנגדי. הזרקת דיו היא הליך סופני ואין לאפשר לעכברים להתאושש מהרדמה לאחר הזרקת דיו. אפילו מתרגלים מנוסים יכולים להפיק תועלת מחזרה על התנועה הצידית של 2 מ"מ והתנועה הקאודלית של 1 מ"מ מספר פעמים לפני ביצוע הזריקה. בנוסף, חשוב להחזיק את מזרק הזכוכית אנכי כאשר הוא ממוקם במוח. עם תרגול, >75% מהזריקות צפויות להיות ממוקמות בצורה נכונה. החזקת המחט במקומה למשך ~1 דקות לאחר הזרקת הנפח המלא יכולה לסייע במניעת זרימה חוזרת של הנוזל אל מחוץ למוח. במהלך תקופה זו, חיוני להחזיק את המחט במצב הנכון ללא תנועה. ביצוע מוצלח של הליך זה דורש ניסיון במניפולציה אמינה והחזקת המחט ומזרק הזכוכית.
אם חלק מהזריקות אינן ממוקמות כראוי, קיימות מספר אפשרויות לפתרון בעיות. ראשית, בדקו שמחט ההזרקה ישרה (לא כפופה) ושהמחט מקובעת היטב למזרק הזכוכית. לאחר מכן, אם הזריקות שהוחמצו משתנות במיקומן, יש צורך בתרגול נוסף של מניפולציה והחזקת מזרק הזכוכית. אדם נוסף שיזהה אם המזרק מוחזק אנכית במהלך ההזרקה יכול גם הוא לעזור. מציאת ברגמה על עור שלם עם המחט דורשת גם תרגול. מומלץ מאוד לקחת זמן לזהות בביטחון את ציון הדרך הזה לפני שממשיכים בזריקה. אם הזריקות ממוקמות באופן עקבי במיקום שגוי, יהיה צורך לשנות את קואורדינטות ההזרקה. הקואורדינטות המתוארות כאן (±2 מ"מ לרוחב, 1 מ"מ קאודלי לברגמה) יעילות בעכברי C57/BL6 בוגרים, אך ייתכן שיהיה צורך להתאים קואורדינטות אלה לזנים אחרים או לקבוצות גיל אחרות.
למרות שטכניקה זו יכולה להיות יעילה מאוד באספקה מהירה של סוכנים באופן מרכזי, ישנן כמה מגבלות. מכיוון שהבוכנה של המזרק מועברת ביד, קצב ההזרקה יכול להיות משתנה. מומלץ להזריק אותו לאט יחסית כדי למנוע השפעות פוטנציאליות מחוץ למטרה של לחץ במערכת החדרים. נפח הזרקה של 3 μL מומלץ בפרוטוקול זה; עם זאת, נפח הזרקה גדול יותר (5 μL) נוצל במעבדות אחרות11. בהתאם לתוצאה שנמדדה, ייתכן שיהיה צורך להתאים את נפח ההזרקה ואת קצבה. לדוגמה, עכברים צעירים עשויים לסבול רק נפחי הזרקה קטנים יותר. לכן, מומלץ לבצע ניסויים מקדימים לבדיקת השפעות הרכב. מגבלה נוספת היא שאישור מיקום נכון של ההזרקה מוגבל להערכה סובייקטיבית משהו של דרכי ההזרקה לאחר איסוף הרקמה. דרכי ההזרקה נראות הן ברקמה טרייה קפואה והן ברקמה מחוררת פרפורמלדהיד שנאספה מספר שעות לאחר הזרקת ICV (ראו תמונות בתוצאות מייצגות). אם מתבצעות מספר זריקות, ייתכן שלא יהיה ברור מסימני דרכי העיכול אם כל זריקה בוצעה בהצלחה.
גישה חופשית זו לביצוע זריקות ICV דורשת הרדמה. עם תרגול, הזריקות יכולות להתבצע במהירות, וכתוצאה מכך חשיפה קצרה (3-5 דקות) להרדמה. על ידי גילוח ראש העכבר וביצוע הקרניוטומיה (ניקוב הגולגולת במחט חדה) לפני יום הניסוי, ניתן לקצר את זמן ההרדמה במהלך הניסוי. עכברים בדרך כלל מחלימים לחלוטין מחשיפה קצרה זו להרדמה תוך מספר דקות. איסוף דגימות דם בקצה הזנב מיד לאחר ההרדמה יכול להיות מאתגר, כך שניתן להשהות את הדגימה למשך ~ 30 דקות לאחר ההזרקה כדי למזער את הלחץ בעכברים, אם כי זה לא הכרחי לחלוטין. מעבדות אחרות מדדו בהצלחה גם שינויים בהפרשת LH (דגימות חד פעמיות) 30 דקות לאחר מתן תרופות באמצעות טכניקת ICV ביד חופשית זו 1,12. שינויים בהתנהגות המוטורית והבליעה במשך תקופה של 24 שעות התגלו גם לאחר זריקות ICV13, כך שניתן לבצע ניטור לטווח ארוך. מומלץ לבצע בדיקות מקדימות כדי לקבוע את קלות הדגימה ואת ההשפעות האפשריות של ההרדמה על התוצאות המעניינות.
לסיכום, טכניקת הזרקת ICV ביד חופשית המתוארת כאן היא שיטה פשוטה אך רבת עוצמה להעברת חומרים ניסיוניים למוח. היתרונות הספציפיים הם שהגישה מהירה ופשוטה מבחינה טכנית ומאפשרת שיעור גבוה של זריקות מוצלחות. יתר על כן, מכיוון שטכניקה זו דורשת חשיפה קצרה בלבד להרדמה, ניתן לשלב אותה עם מגוון טכניקות אחרות כגון דגימת דם תכופה, מניפולציה של מעגלים עצביים, או הקלטה in vivo כדי לחקור תהליכים נוירואנדוקריניים.
למחברים אין מה לחשוף.
ברצוננו להודות לד"ר קלי ברין צ'רץ', למר מייקל קרייסמן ולגב' ג'סיקה ג'אנג על תרומתם לאיסוף הנתונים המוצגים בתוצאות המייצגות. עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) R00 HD104994 (R.B.M).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מחטים קהות 18 מד | SAI עירוי | B18-150 | |
| מחטים 18 מד | BD | 305195 | |
| רפידות אלכוהול | פישר סיינטיפיק | 22-363-750 | |
| כרית ספסל | פישר סיינטיפיק | 14-206-62AC22 | |
| תמיסת בטדין | פישר סיינטיפיק | NC1696484 | |
| בופרנורפין | Patterson Vet Supply | 07-892-5235 | חומר מבוקר |
| Eyelube | Fisher Scientific | 50-218-8442 | |
| מזרק זכוכית | המילטון | 7634-01 | |
| מחט הזרקה | המילטון | 7803-01 | 27 מד, מחט RN רכזת קטנה, סגנון נקודה: 4, אורך מחט: 10 ס"מ, זווית: 45 |
| Isoflurane | Patterson Vet Supply | 07-893-8441 | |
| Isoflurane | Vaporizer Vet Equip | V-10 | |
| קלטת מעבדה | VWR | 89098-128 | |
| חמצן בדרגה | רפואית Airgas | OX USPEA | |
| Paraformaldehyde | Millipore-Sigma | 8.18715.1000 | |
| פוספט חוצץ | מלח פישר מדעי | J67802. K2 | |
| PulsaR Software | קוד פתוח, אוניברסיטת אוטגו | ראה אסמכתא 9 | |
| Ruler | Fisher Scientific | 12-00-152 | |
| צינורות סילסטיים (0.040 אינץ' ID) | DOW | 508-005 | |
| צינורות סילסטיים (0.078 אינץ' ID) | DOW | 508-009 | |
| תמיסת מלח סטרילית | VWR | 101320-574 | |
| סוכרוז | פישר סיינטיפיק | S5-500 |