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A Mouse Model for Vascular Cognitive Impairment and Dementia Based on Needle-guided Asymmetric Bi...
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JoVE Journal Neuroscience
A Mouse Model for Vascular Cognitive Impairment and Dementia Based on Needle-guided Asymmetric Bilateral Common Carotid Artery Stenosis

A Mouse Model for Vascular Cognitive Impairment and Dementia Based on Needle-guided Asymmetric Bilateral Common Carotid Artery Stenosis(바늘 유도 비대칭 양측 공통 경동맥 협착증에 기반한 혈관 인지 장애 및 치매에 대한 마우스 모델)

Full Text
1,357 Views
05:12 min
November 22, 2024

DOI: 10.3791/67092-v

Nadezda A. Stepicheva1, Zhongfang Weng1,2, Sarah Cao3, Lesley M. Foley4, Guodong Cao1,2

1Department of Neurology,University of Pittsburgh, 2Geriatric Research Education and Clinical Center,VA Pittsburgh Healthcare System, 3School of Arts & Sciences,Washington University in St. Louis, 4Animal Imaging Center,University of Pittsburgh

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study introduces a novel mouse model for vascular cognitive impairment and dementia (VCID) using the needle method of asymmetric bilateral common carotid artery stenosis. This model allows for extended monitoring through live MRI and provides insights into the mechanisms underlying VCID, particularly the role of inflammation.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Vascular biology
  • Cognitive impairment

Background

  • Understanding vascular cognitive impairment and dementia is critical due to its complex nature.
  • Current models have limitations in dynamic monitoring and cost-efficiency.
  • Inflammation is a significant factor contributing to VCID.

Purpose of Study

  • To develop a reliable mouse model for studying VCID.
  • To establish a method that allows live monitoring of brain activity using MRI.
  • To investigate how inflammation affects VCID and potential interventions.

Methods Used

  • The needle method of carotid artery stenosis was implemented in mice.
  • The model focuses on vascular cognitive impairment and dementia.
  • Surgical steps were detailed to ensure reproducibility and reliability of the model.
  • Post-surgery monitoring included brain imaging and behavioral testing over 24 weeks.

Main Results

  • Two-dimensional laser speckle imaging revealed sustained cerebral hypoperfusion.
  • MRI indicated structural damage in ABCS mice with significant learning and memory impairments.
  • The model demonstrated a survival rate of 81.6% over six weeks post-surgery.

Conclusions

  • The newly developed model demonstrates effective monitoring of VCID over time.
  • This approach aids in understanding the relationship between inflammation and cognitive decline.
  • The findings may pave the way for therapeutic interventions against VCID.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of the ABCS model?
The ABCS model allows for extended monitoring of brain activity and has a high survival rate, making it reliable for studying VCID.
How is the surgical procedure implemented?
The surgery involves blunting needle fragments, anesthesia, and precise surgical techniques to create stenosis in the carotid arteries.
What types of data are obtained from this model?
Data includes MRI imaging results, behavioral assessments like the Morris water maze, and measurements of cerebral blood flow.
How can this method be adapted for different studies?
Researchers can modify the parameters of stenosis and monitoring techniques based on their specific research goals.
What limitations should be considered with this model?
Researchers should be aware of the initial mortality rate and the need for skilled surgical technique to ensure model success.

혈관 인지 장애 및 치매에 대한 마우스 모델을 만들기 위해 비대칭 양측 총경동맥 협착증의 바늘 방법이 제안됩니다. 이는 이전에 확립된 모델에 비해 장기적인 결과를 가져오며 실시간 MRI와 호환됩니다. 절차를 보여주는 시각적 표현은 수술을 마스터하기 위한 지침을 제공합니다.

우리 연구실은 허혈성 뇌졸중, 혈관 인지 장애 및 치매에 대한 새로운 치료법을 식별하는 데 사용되었습니다. 본 연구에서는 혈관 인지 장애와 치매를 연구하기 위한 새로운 마우스 모델을 만들었습니다.

주요 과제는 혈관 인지 장애와 치매가 많은 임상 표현과 원인을 통합하는 복잡한 용어라는 것입니다. 따라서 연구자들은 실험을 위한 동물 모델을 선택할 때 항상 이 점을 염두에 두어야 합니다.

우리는 더 먼 염증에서 MRI로 뇌파를 동적으로 모니터링할 수 있는 새로운 VCID 모델을 확립했으며 그 메커니즘은 VCID에서 중요한 역할을 합니다.

우리 모델은 신뢰성이 높고, 연구원의 요구에 따라 매개변수를 미세 조정할 수 있으며, 비용이 매우 저렴하며, 살아있는 동물에서 MRI 스캔도 가능합니다. 염증은 VCID에서 중요한 역할을 하며, 염증이 치매로 이어지는 메커니즘과 염증을 조절하여 질병을 개선하는 방법에 대해 더 자세히 분석할 것입니다.

[해설자] 시작하려면 4mm 길이의 바늘 조각을 멸균 페트리 접시에 넣습니다. 바늘의 날카로운 끝을 단단한 표면에 부드럽게 두드려 무디게 합니다. 바늘 홀더를 사용하여 플라스틱 조각에서 바늘을 조심스럽게 분리하고 7-0 실크 봉합사를 1-2cm 길이의 조각으로 미리 자릅니다. 마우스를 마취한 후 복부가 위로 향하도록 가열 패드 위에 놓습니다. 요오드 10% 함유 베타딘 용액으로 수술 부위를 살균하고 70% 에탄올로 피부를 탈요오드화합니다. 발가락 꼬집기 테스트로 마취 수준이 적절한지 확인하십시오. 이제 기관을 따라 수직 정중선 절개를 합니다. 마이크로 겸자를 사용하여 양측 갑상선을 부드럽게 분리한 다음 멸균된 작은 피부 견인기를 사용하여 피부와 밑에 있는 조직을 뒤로 당깁니다. 현미경으로 각진 핀셋을 사용하여 미주 신경과 주변 칼집에서 CCA 중 하나를 조심스럽게 노출시키고 뭉툭하게 해부합니다. CCA가 겸자에 달라붙는 경향이 있는 경우 절개 부위를 멸균수나 PBS로 적십니다. 필요한 경우 자세 지원을 위해 목 아래에 작은 플라스틱 주사기를 놓습니다. 그런 다음 각진 핀셋을 사용하여 CCA 아래에 미리 절단된 7-0 실크 봉합사 조각 3개를 약 1mm 간격으로 끼웁니다. 봉합사 조각 중 하나에서 CCA 주위에 매우 느슨한 이중 매듭을 만듭니다. 준비된 바늘 조각을 CCA와 평행하게 배치하여 느슨한 매듭 안에 놓습니다. 혈류가 멈출 때까지 바늘과 CCA 주변의 기본 매듭을 조심스럽게 조입니다. 그런 다음 보조 매듭으로 고정하십시오. 바늘을 부드럽게 당겨 부분적인 혈류가 재개되도록 하고 봉합사 끝을 다듬습니다. CCA의 세 봉합 밴드가 모두 혈류를 완전히 방해할 정도로 빡빡하지 않고 단단히 묶여 있는지 확인합니다. CCA가 매듭의 하류에서 창백하지 않고 봉합사가 균일한 간격으로 배치되어 있는지 확인하십시오. 반대쪽 CCA의 분리 및 결찰을 반복하고 올바른 거리와 혈류의 회복을 확인합니다. 2차원 레이저 반점 영상에서 대뇌 저관류가 좌반구에서 더 두드러지고 수술 후 최소 24주 동안 지속되는 것으로 나타났습니다. 수술 후 6주 동안 수컷 마우스의 생존율은 81.6%로 기록되었으며 첫 주 동안 사망률이 더 높았습니다. T2 강조 MRI 이미지는 ABCS 수술 마우스의 여러 뇌 영역에 걸쳐 저강도 또는 고강도 영역을 감지하여 뇌 손상을 나타냅니다. 확산 텐서 이미징에서 방향적으로 인코딩된 컬러 맵은 Sham 그룹과 비교하여 ABCS 마우스에서 구조적 손상을 보여주었습니다. Morris 물 미로 테스트는 ABCS가 운영하는 마우스에서 탈출하는 데 긴 잠복 시간을 보여주었으며 이는 심각한 학습 장애를 나타냅니다. 프로브 시험 동안 목표 사분면에서 보낸 시간이 줄어들어 기억 장애가 더욱 확인되었습니다. 이러한 결손은 수술 후 최소 24주 동안 지속되었습니다.

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신경 과학 제 213 호 치매 양측 경동맥 협착증 만성 뇌 저관류 인지 장애 백질 손상 미세 경색 반응성 신경교증 수술 기법 혈류 감소 MRI 모니터링 치료 방식

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