Istituzione dell'infarto pontino acuto nei ratti mediante stimolazione elettrica
27 agosto 2020
Presentato qui è un protocollo per stabilire infarto pontino acuto in un modello di ratto tramite stimolazione elettrica con un singolo impulso.
Forniamo un protocollo per stabilire l'infarto in un pons di ratto. Questo modello di ratto infarto pontino fu facilmente eseguito, facilmente riprodotto e di grande successo. La stimolazione elettrica potrebbe essere usata per fare infarto in qualsiasi altra area cerebrale come il talamo.
Le persone che vogliono eseguire questo modello dovrebbero imparare l'autonomia pontina prima dell'esperimento. Prima dell'intervento chirurgico, pesare i ratti e valutare le loro prestazioni neurologiche in base ai test comportamentali come descritto nel testo di accompagnamento. Preriscaldare il riscaldante a 37 gradi Celsius immediatamente prima dell'anestesia e attaccare il trapano del cranio al supporto sul telaio stereotassico.
Confermare la mancanza di risposta al riflesso del pedale nel primo ratto anestetizzato e montare il ratto sul telaio stereotassico nella posizione prona sul riscaldatore. Posizionare le barre dell'orecchio sopra il condotto uditivo per fissare la testa, facendo attenzione che il cranio sia tenuto orizzontale per evitare qualsiasi inclinazione dell'iniezione. Applicare un unguento agli occhi dell'animale e utilizzare un micro rasoio per rimuovere i capelli dal cranio.
Utilizzare un marcatore per disegnare una linea di tre centimetri lungo la linea mediana del cranio dalla linea del canto laterale bilaterale a 0,5 centimetri dietro le fontanelle posteriori e utilizzare un bisturi per fare un'incisione della linea mediana lungo la linea contrassegnata. Utilizzare un batuffolo di cotone per rimuovere qualsiasi sangue e posizionare un pezzo di nastro chirurgico su ciascun lato del lembo della pelle per esporre il cranio. Utilizzare un nuovo tampone imbevuto di cloruro di sodio allo 0,9% per rimuovere delicatamente qualsiasi tessuto connettivo dal cranio e localizzare il bregma.
Utilizzare una penna marcatore a punta fine per indicare il punto centrale del bregma come punto di origine, posizionare il trapano a sei millimetri anteriori posteriori, due millimetri laterali mediali. Utilizzare il trapano per eseguire con attenzione una craniotomia di un millimetro di diametro. Successivamente, sostituire il trapano con una sonda calibro 22 con una tonde isolata con la punta posizionata due millimetri sopra l'estremità prossimale della tosta.
Inserire i fogli di sette millimetri nel cervello e far avanzare la sonda lungo la trave fino a quando la parte superiore della sonda è di nove millimetri sotto la superficie del cervello. Collegare gli elettrodi a uno stimolatore elettrico e collegare l'anodo alla sonda. Quindi collegarsi al catodo all'orecchio del topo.
Successivamente, accendere lo stimolatore elettrico e impostare la larghezza del singolo impulso su 4.050 millisecondi, la tensione a 50 volt e la corrente a quattro milliarti. Lasciare la sonda in posizione per cinque minuti dopo la stimolazione prima di rimuovere il dispositivo dal cervello. Coprire la craniotomia con cemento osseo e lasciare asciugare il cemento prima di utilizzare filamenti di sutura di poliammide 4.0 per chiudere la ferita.
Dopo tre o quattro punti, legare 2-1-1 nodi chirurgici standard. Quindi iniettare per via intraperitoneale il ratto con 250 microlitri di penicillina e monitorare il topo ogni 15 minuti fino a quando non è completamente sveglio prima di riportare l'animale nella sua gabbia. In questa analisi, sei animali sono stati sottoposti all'intervento chirurgico come dimostrato e sei animali sono stati trattati come controlli.
Le fette cerebrali in queste immagini sono state derivate da un topo per gruppo. La scansione della risonanza prima ha rivelato che l'infarto si trovava sulla base dei pon che imitavano gli infarizioni anterolaterali nei pazienti umani. Poiché è stata utilizzata una trave isolata, l'infarto non è stato osservato nella corteccia, nel cervelletto o nel midbrain.
Le immagini ponderate per la diffusione hanno anche rivelato l'infarto pontino acuto. La colorazione TTC è stata utilizzata per confermare l'infarto 24 ore dopo l'intervento chirurgico. Come previsto, il volume di infarto era significativamente più alto nel gruppo chirurgico rispetto al gruppo di controllo.
I punteggi comportamentali sono stati misurati prima e dopo l'intervento chirurgico. Rispetto al gruppo di controllo, ratti con un infarto pontino giravano a sinistra. Differenze significative sono state osservate nei punteggi dei test somatosensoriali di Longa, Berderson, posizionamento degli arti, bilanciamento del fascio e rimozione adesiva tra le corse con infarto pontino e ratti del gruppo di controllo.
Qualsiasi area cerebrale specifica verrà distrutta dalla stimolazione elettrica.
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Panoramica
Questo studio presenta un protocollo per indurre un'infarto pontino acuto in un modello ratto mediante stimolazione elettrica con un singolo impulso. Il modello è riproducibile e idoneo per lo studio degli infarti pontini, che riproducono gli infarti anterolaterali nell'uomo.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Modelli sperimentali
- Elettrofisiologia
Sfondo
- Gli infarti pontini sono rilevanti per comprendere i meccanismi dell'ictus.
- I modelli esistenti potrebbero non aver riprodotto efficacemente le condizioni umane.
- Questo protocollo consente un'indagine mirata delle malattie cerebrovascolari.
- Evidenzia l'importanza delle valutazioni pre-chirurgiche per il benessere degli animali.
Scopo dello studio
- Sviluppare un modello affidabile nel ratto per lo studio degli infarti pontini.
- Valutare le prestazioni neurologiche prima e dopo l'induzione dell'infarto.
- Convalidare l'efficacia della stimolazione elettrica nell'indurre danni cerebrali localizzati.
Metodi Utilizzati
- Prevede un modello ratto e una stimolazione elettrica per indurre un'infarto.
- Valutazioni neurologiche vengono effettuate prima e dopo l'intervento chirurgico.
- I passaggi critici includono anestesia, craniotomia e un posizionamento preciso dell'elettrodo.
- Le cure post-chirurgiche includono il monitoraggio e la somministrazione di antibiotici.
Risultati principali
- Il protocollo ha prodotto con successo un'infarto pontino acuto.
- I test comportamentali hanno indicato un deficit nelle prestazioni nei ratti con infarto.
- Sono state osservate differenze significative nei punteggi neurologici rispetto ai controlli.
- La risonanza magnetica e la colorazione con TTC hanno confermato la presenza e l'estensione dell'infarto.
Conclusioni
- Lo studio stabilisce un modello prezioso per lo studio degli ictus pontini.
- Facilita ulteriori ricerche su interventi per le malattie cerebrovascolari.
- I risultati sottolineano la rilevanza dei modelli di infarto localizzato nelle neuroscienze.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La creazione di modelli affidabili di sottotipi di ictus nei roditori è fondamentale per la validazione preclinica degli obiettivi terapeutici e la riduzione dei rischi meccanicistici nello sviluppo di farmaci cerebrovascolari. Questo protocollo consente l'induzione riproducibile di un infarto pontino acuto, un comune ictus della circolazione posteriore, sostenendo la verifica di ipotesi nella ricerca su agenti neuroprotettivi e trombolitici. Il modello permette una maggiore affidabilità predittiva, riproducendo lesioni pontine anterolaterali simili a quelle umane e consentendo letture quantitative di parametri comportamentali e di imaging.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi di ipotesi terapeutiche nei percorsi del colpo pontino attraverso lesioni elettriche localizzate.
- Valore operativo: Fornisce un modello altamente riproducibile per studi di modulazione dei percorsi con attivazione mirata costante.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera deficit neurologici e sensoriomotori quantificabili per la standardizzazione dei saggi e la preparazione allo screening di composti.
- Valore operativo: Favorisce lo sviluppo di letture comportamentali scalabili (Longa, Berderson, equilibrio su trave, rimozione adesiva, posizionamento arti) per la valutazione funzionale ad alto rendimento.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Riproduce l'infarto anterolaterale del ponte nell'uomo, aumentando la rilevanza traslazionale per gli studi sugli interventi in ambito cerebrovascolare.
- Valore operativo: Consente una valutazione longitudinale mediante risonanza magnetica e colorazione con TTC per correlare i danni strutturali con gli esiti funzionali.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il modello si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla validazione del bersaglio al test di efficacia preclinica, consentendo la riduzione del rischio meccanicistico dei trattamenti per l'ictus.
- Biologia della scoperta: Supporta la chiarificazione dei percorsi e la validazione dei bersagli nei circuiti pontini mediante l'induzione precisa di lesioni.
- Screening: Fornisce uscite neurologiche e propriocettive standardizzate per una misurazione affidabile dell'effetto dei composti.
- Analisi: Offre una validazione multimodale (punteggi comportamentali, risonanza magnetica, TTC) per consentire il confronto incrociato dei dati e la definizione di soglie.
- Ricerca traslazionale: Si allinea alla patologia dello ictus umano per informare decisioni precliniche di tipo go/no-go basate sulla localizzazione e gravità dell'infarto.
- Riutilizzo aziendale: L'approccio con stimolazione elettrica può essere adattato ad altre regioni cerebrali, aumentando l'utilità della piattaforma in diversi programmi di ricerca in neuroscienze.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Riduce l'ambiguità meccanicistica nella modellizzazione dell'ictus mediante induzione elettrica di infarto anatomicamente preciso.
- Valore operativo: Garantisce riproducibilità e standardizzazione grazie alla guida stereotassica e a parametri di stimolazione definiti.
- Valore strategico: Migliora la progressione con adeguamento del rischio consentendo una valutazione precoce delle funzionalità e della struttura nei modelli di lesione.
- Impatto sul portafoglio: Sostiene la priorizzazione basata sui dati dei candidati cerebrovascolari mediante correlazioni validate tra volume dell'infarto e deficit comportamentali.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in chirurgia stereotassica, neuroanatomia ed elettrofisiologia per un posizionamento accurato della sonda.
- È dipendente da strumentazione precisa, inclusi telaio stereotassico, stimolatore elettrico e strumenti di validazione mediante MRI/istologia.
- Necessita di una standardizzazione tra i gruppi di lavoro dei protocolli di test comportamentali e dell'adozione di procedure in cieco per una valutazione imparziale degli esiti.
- L'adattamento ad altre regioni cerebrali richiede una ricalibrazione delle coordinate e dei parametri di stimolazione per evitare effetti fuori bersaglio.
- I limiti pratici includono la variabilità dello spessore del cranio e l'identificazione del bregma, che possono influenzare l'accuratezza del posizionamento.
