Het protocol hier biedt een gedetailleerde real-time dynamische bemonstering van extracellulaire vloeistof uit de hippocampus van wakkere ratten met behulp van een microdialysesysteem.
Methodenartikel
Het protocol hier biedt een gedetailleerde real-time dynamische bemonstering van extracellulaire vloeistof uit de hippocampus van wakkere ratten met behulp van een microdialysesysteem.
Een verscheidenheid aan ziekten van het centrale zenuwstelsel (CZS) zijn geassocieerd met veranderingen in de samenstelling van hippocampale extracellulaire vloeistof (HECF). Moeilijkheden bij het verkrijgen van HECF in realtime van bewuste ratten hebben echter lang de evaluatie van de progressie van de ziekte van het CZS en de effectiviteit van etnomedische therapie beperkt. Het is bemoedigend dat een hersenmicrodialysetechniek kan worden gebruikt voor continue bemonstering met de voordelen van dynamische observatie, kwantitatieve analyse en een kleine steekproefomvang. Dit maakt het mogelijk om veranderingen in het extracellulaire vloeistofgehalte voor verbindingen van traditionele kruiden en hun metabolieten in de hersenen van levende dieren te volgen. Het doel van deze studie was dus om nauwkeurig een microdialysesonde met hersenvocht te implanteren in het hippocampusgebied van Sprague Dawley (SD) -ratten met een driedimensionaal stereotaxisch apparaat in de hersenen, waardoor moleculaire gewichten groter dan 20 kDa werden afgesneden. De hoogwaardige HECF werd vervolgens verkregen van bewuste ratten met behulp van een microdialysebemonsteringscontrolesysteem met een instelbare bemonsteringsfrequentie van 2,87 nL / min - 2,98 ml / min. Kortom, ons protocol biedt een efficiënte, snelle en dynamische methode om HECF te verkrijgen bij wakkere ratten met behulp van microdialysetechnologie, die ons onbeperkte mogelijkheden biedt om de pathogenese van CZS-gerelateerde ziekten verder te onderzoeken en de werkzaamheid van geneesmiddelen te evalueren.
Ziekten van het centrale zenuwstelsel (CZS) met hoge morbiditeiten, zoals neurodegeneratieve ziekten, traumatisch hersenletsel, hypoxie-geïnduceerd hersenletsel op grote hoogte en ischemische beroerte, zijn cruciale oorzaken van de groeiende sterfte wereldwijd 1,2,3. Real-time monitoring van cytokines en eiwitveranderingen in specifieke hersengebieden draagt bij aan de diagnostische nauwkeurigheid van CZS-ziekten en farmacokinetische hersenstudies na medicatie. Traditioneel wetenschappelijk onderzoek maakt gebruik van hersenweefselhomogenaat of een handmatige verzameling van dierlijke interstitiële hersenvloeistof voor de detectie van specifieke stoffen en voor farmacokinetische studies. Dit heeft echter enkele tekortkomingen, zoals een beperkte steekproefomvang, het onvermogen om de veranderingen van indicatoren dynamisch waar te nemen en een ongelijke steekproefkwaliteit 4,5,6. Cerebrospinale vloeistof, een interstitiële vloeistof, beschermt de hersenen en het ruggenmerg tegen mechanische schade. De samenstelling is anders dan die van het serum vanwege het bestaan van de bloed-hersenbarrière (BBB)7. Directe analyse van cerebrospinale vloeistofmonsters is meer bevorderlijk voor het onthullen van het mechanisme van CZS-laesies en medicijnontdekking. Het is onvermijdelijk dat de monsters van het hersenvocht, handmatig rechtstreeks verkregen uit de cisterna magna en cerebrale ventrikels via een spuit, nadelen hebben van bloedverontreiniging, een willekeurige kans op monsterneming, onzekerheid van de hoeveelheid en bijna geen meervoudige ophaalmogelijkheid 8,9. Meer in het bijzonder kunnen conventionele interstitiële hersenvloeistofbemonsteringsmethoden geen monsters verkrijgen van beschadigde hersengebieden, wat de verkenning van de pathogenese van CZS-ziekten in specifieke hersengebieden en de werkzaamheidsevaluatie van gerichte etnomedische therapieën belemmert 9,10.
Hersenmicrodialyse is een techniek voor het bemonsteren van interstitiële hersenvloeistof bij wakkere dieren11. Het microdialysesysteem imiteert vasculaire permeabiliteit met behulp van een sonde die in de hersenen is geïmplanteerd. De microdialysesonde is gewapend met een semi-permeabel membraan en wordt geïmplanteerd in specifieke hersengebieden. Na perfusie met isotone kunstmatige cerebrospinale vloeistof (ACSF) kan de gedialyseerde interstitiële hersenvloeistof gunstig worden verzameld met de voordelen van kleine steekproefgroottes, continue bemonstering en dynamische observatie12,13. In termen van locatie kunnen hersenmicrodialysesondes selectief worden geïmplanteerd in hersenstructuren of schedelreservoirs van belang14. Een observatie van abnormale niveaus van een endogene stof in de hippocampale extracellulaire vloeistof (HECF) suggereert het optreden van CZS-ziekten of de pathogenese van de ziekte. Verschillende studies hebben aangetoond dat de biomarkers voor CZS-ziekten, zoals D-aminozuren bij schizofrenie, β-amyloïde en tau-eiwitten bij de ziekte van Alzheimer, neurofilament lichte ketens bij traumatisch hersenletsel en ubiquitine carboxy-terminale hydrolase L1s bij hypoxische ischemie-encefalopathie, kunnen worden geanalyseerd in hersenvocht15,16,17 . Een chemische analysemethode op basis van de microdialysebemonsteringstechniek van de hersenen kan worden gebruikt om dynamische veranderingen van exogene verbindingen te volgen, zoals actieve ingrediënten van etnogeneeskunde, die diffunderen en distribueren in specifieke hersengebieden14.
Dit artikel presenteert het specifieke proces van dynamische HECF-acquisitie bij wakkere ratten en meet de osmotische druk om de monsterkwaliteit te garanderen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het experimentele protocol werd uitgevoerd in overeenstemming met de vereisten van het Comité voor het gebruik van proefdieren en het institutionele dierverzorgings- en gebruikscomité aan de Chengdu University of Traditional Chinese Medicine (recordnummer: 2021-11). Mannelijke Sprague Dawley (SD) ratten (280 ± 20 g, 6-8 weken oud) werden gebruikt voor de huidige studie.
1. Hersenmicrodialyse sonde implantatie chirurgie
2. Microdialyse systeem aansluiting en sonde controle
3. Verzameling van HECF van de wakkere rat
4. Meting van de osmotische druk voor de HECF
5. Onderhoud van het microdialysesysteem en de apparaten na bemonstering
6. Behandeling van dieren na bemonstering
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Volgens het bovenstaande experimentele protocol en de in tabel 1 vastgestelde bemonsteringsparameters werd waterachtige, kleurloze en transparante ratten-HECF verkregen met de ingestelde bemonsteringssnelheid (figuur 1K). De osmotische druk van de verkregen rat HECF was 290-310 mOsm/L, wat indirect de kwaliteit van de monsters18,19 kan garanderen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De pathogenese van CZS-ziekten is nog steeds niet volledig begrepen, wat de ontwikkeling van nieuwe therapieën en geneesmiddelen belemmert. Studies hebben aangetoond dat de meeste CZS-ziekten nauw verwant zijn aan hippocampuslaesies20,21,22. De voorgestelde hersenmicrodialysetechniek kan zich richten op specifieke delen van de hersenen, met name de hippocampus, waardoor het zich onderscheidt van de traditionele benadering van he...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (82104533), de Science & Technology Department van de provincie Sichuan (2021YJ0175) en de China Postdoctoral Science Foundation (2020M683273). De auteurs willen graag de heer Yuncheng Hong bedanken, een senior equipment engineer bij Tri-Angels D&H Trading Pte. Ltd. (Singapore) voor het verlenen van technische diensten voor de microdialysetechniek.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Luchtdroogoven | Suzhou Great Electronic Equipment Co., Ltd | GHG-9240A | |
| Dier anesthesie systeem | Rayward Life Technology Co., Ltd | R500IE | |
| Dier temperatuurregelaar | Rayward Life Technology Co., Ltd | 69020 | |
| Kunstmatige hersenvocht | Beijing leagene biotech. Co., Ltd | CZ0522 | |
| Hersen microdialyse sonde | CMA Microdialysis AB | T56518 | |
| Katheter | CMA Microdialysis AB | T56518 | |
| Covance infuusharnas | Instech Laboratories, Inc. | CIH95 | |
| Prosthetische basisharsen | Shanghai Eryi Zhang Jiang Biomaterials Co., Ltd | 190732 | |
| Elektrisch scheerapparaat | Rayward Life Technology Co., Ltd | CP-5200 | |
| Vrije beweging tank voor dieren | CMA Microdialysis AB | CMA120 | |
| Heparine natrium injectie | Chengdu Haitong Pharmaceutical Co., Ltd | H51021208 | |
| Jodofoor | Sichuan Lekang Pharmaceutical Accessories Co., Ltd | 202201 | |
| Isofluraan | Rayward Life Technology Co., Ltd | R510-22 | |
| Microdialyse katheter stijl | CMA Microdialysis AB | 8011205 | |
| Microdialyse verzamellepel | CMA Microdialysis AB | 7431100 | |
| Microdialyse verzamelbuis | CMA Microdialysis AB | CMA4004 | |
| Microdialyse fep slang | CMA Microdialysis AB | 3409501 | |
| Microdialyse in vitro standaard | CMA Microdialysis AB | CMA130 | |
| Microdialyse micro-injectiepomp | CMA Microdialysis AB | 788130 | |
| Microdialyse spuit (1,0 mL) | CMA Microdialysis AB | 8309020 | |
| Microdialyse slangadapter | CMA Microdialysis AB | 3409500 | |
| Niet-absorbeerbare chirurgische hechtdraden | Shanghai Tianqing Biological Materials Co., Ltd | S19004 | |
| Oogheelkundige pincetten | Rayward Life Technology Co., Ltd | F12016-15 | |
| Osmometer | Löser | OM 807 | |
| Natrium hyaluronaat oogdruppels | URSAPHARM Arzneimittel GmbH | H20150150 | |
| Stereotaxisch apparaat | Rayward Life Technology Co., Ltd | 68025 | |
| Chirurgische schaar | Rayward Life Technology Co., Ltd | S14014-15 | |
| Chirurgische schaar | Shanghai Bingyu Fluid technology Co., Ltd | BY-103 | |
| Spuitnaald | CMA Microdialysis AB | T56518 | |
| Trypsine oplossing | Boster Biological Technology, Ltd. | PYG0107 | |
| Ultrasoon reinigingsapparaat | Guangdong Goote Ultrasonic Co., Ltd | KMH1-240W8101 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen