De fokkerij, het onderhoud en de experimentele procedures voor dieren werden uitgevoerd in overeenstemming met de UK Animals (Scientific Procedures) Act 1986, geautoriseerd door het ministerie van Binnenlandse Zaken, en met het presidentieel decreet 56/2013 van de Helleense Republiek, onderzocht door de Animal Welfare and Ethical Review Bodies van de universiteiten van Cambridge en Patras, evenals goedgekeurd en onderzocht door de lokale prefecturale commissie voor dierenverzorging en -gebruik (protocolnummer: 5675/39/18-01-2021). Mannelijke en vrouwelijke Sprague-Dawley-, Wistar- en Long-Evans-ratten, met leeftijden variërend tussen 2 en 4 maanden en met een lichaamsgewicht tussen 150 g en 250 g, werden gebruikt. Het protocol is grafisch samengevat in figuur 1.
1. Laat de cocktailbereiding los
NOTITIE: Vers bereiden op de dag van de procedure en bewaren op ijs. De hoeveelheden worden gegeven per 2 μL die i.c.v. in elke laterale ventrikel moet worden geïnjecteerd. Bereid een extra 1 μL per beoogde injectie.
- Bereid 0,5 μl neuraminidase van 500 mU uit Clostridium perfringens (Clostridium welchii).
OPMERKING: Bewaar dit als een bouillon van 1 E/μL verdund in steriel water bij -20 °C. Andere soorten neuraminidasen zijn niet getest.
- Bereid 1 μL met 1 μg integrine-β1-blokkerend antilichaam.
NOTITIE: Bewaar het bij 4 °C.
- Bereid 0,5 μl met 0,5 μg basisch fibroblastgroeifactor (recombinant humaan FGF-basisch).
OPMERKING: Bewaar het als een bouillon van 1 μg/μL verdund in steriel water bij -20 °C.
2. Injectie van afgiftecocktail
NOTITIE: Het hele proces kan binnen 20 minuten worden uitgevoerd. Zorg ervoor dat u de operatie in aseptische omstandigheden uitvoert. Reinig alle oppervlakken met een antisepticum (bijv. 3% of 6% waterstofperoxide). Gebruik geautoclaveerd of gemakkelijk steriel gereedschap, handschoenen, jassen en gordijnen.
- Verdoof het proefdier door inhalatie van isofluraan (2,5% voor inductie en 2% voor onderhoud). Bevestig de diepte van de anesthesie door de hoornvliesreflex, de reactie op stimuli (achterpoot- en staartknijptest) en de manier van ademen te controleren.
OPMERKING: Chirurgische ingrepen kunnen worden uitgevoerd onder algemene anesthesie geïnduceerd door intraperitoneaal injecteerbare anesthesie (bijv. ketamine [40 mg/kg] en xylazine [10 mg/kg]). Diepe anesthesie werd bevestigd door het controleren van de hoornvliesreflex, de reactie op stimuli (achterpoot- en staartknijptest) en de manier van ademen.
- Analgesie subcutaan toedienen (bijv. 0,3 mg/ml buprenorfine) bij inductie van anesthesie.
- Monteer de rat op het stereotaxische frame.
- Scheer de vacht van het hoofd met een scheermes en reinig de huid met antisepticum, zoals 10% povidon-jodiumoplossing en vervolgens alcohol. Breng het antisepticum driemaal aan met steriele wattenstaafjes. Wrijf elke keer in een cirkelvormige beweging gedurende 3-5 s. Breng oogzalf aan om uitdroging te voorkomen.
- Maak een incisie van 2 cm in de huid van het hoofd langs de middellijn met behulp van een steriel scalpel.
- Maak de schedel zorgvuldig schoon met behulp van steriele wattenstaafjes en steriele zoutoplossing.
- Identificeer het bregma met behulp van de rand van de naald van een 10 μL Hamilton-spuit die op het stereotaxische apparaat is gemonteerd. Stel de bregma in op "punt 0,0".
OPMERKING: Het bregma wordt geïdentificeerd als het snijpunt tussen de sagittale en de coronale hechtingen. Meer details zijn te vinden in de rattenhersenatlas van Paxinos en Watson5.
- Verplaats het apparaat naar de coördinaten anterioposterior (AP) = 0.3 mm, lateraal (L) = +1.2 mm (om de SEZ te richten) of AP = 1.5 mm, L = +2.0 mm (om de CC te richten).
- Boor een braamgat van 1 mm met een tandartsboor.
NOTITIE: Als u met de hand boort, zorg er dan voor dat u het corticale oppervlak niet beschadigt. De bloeding zal naar verwachting niet aanzienlijk zijn. Verwijder eventueel bloed met zoutoplossing en oefen druk uit om hardnekkiger bloeden te stoppen.
- Laad 4 μL van de afgiftecocktail in de 10 μL Hamilton-spuit.
- Laat de naald (bij voorkeur stompe of conische rand) van de Hamilton-spuit zakken om in contact te komen met de dura.
- Steek de naald in op de gewenste diepte (D = 3,5 mm).
NOTITIE: Giet zoutoplossing op het oppervlak van de dura om het weefsel gehydrateerd te houden.
- Laat 2 μL van de afgiftecocktail trekken met een snelheid van 1 μL/min.
- Laat de naald nog 2 minuten op zijn plaats voordat u hem langzaam ophaalt om te voorkomen dat de vrijgavecocktail aan de oppervlakte komt.
- Herhaal stap 2.8-2.14 voor het andere halfrond op de coördinaten AP = 0,3 mm, L = -1,2 mm (om de SEZ te richten), of AP = 1,5 mm, L = -2,0 mm (om de CC te richten).
- Hecht de incisie met 5-0 nylon (diameter 0,1 mm) en reinig het gehechte gebied met een antisepticum.
- Verwijder het masker dat de verdoving toedient en breng het dier over naar de controleruimte na de operatie.
OPMERKING: Herstel van anesthesie en behoud van liggedrag zou binnen 5-10 minuten moeten plaatsvinden en volledig herstel (normaal gedrag) binnen 25 minuten.- Houd het herstel nauwlettend in de gaten (levendige en ononderbroken beweging, frequente toegang tot water) in een goed verwarmde (24-25 °C), stille ruimte zonder beddengoed met kleine deeltjes, die de luchtwegen kunnen blokkeren. Breng het dier pas terug naar het gezelschap van zijn kooigenoten (niet naar nieuwe dieren) nadat volledig herstel is bevestigd.
- Bewaak het dier gedurende ten minste 48 uur na de operatie in de onderhoudsfaciliteit. Tekenen van pijn aanpakken (verbergen van het hoofd, abnormale hoofd- of lichaamshouding, overgevoeligheid en hyperexcitabiliteit voor hantering) door analgesie toe te dienen (bijv. 0,3 mg/ml buprenorfine, subcutaan). Verwijs dieren met een verkleurde of opgezette vacht door naar de verantwoordelijke dierenarts.
3. Cerebrospinale vloeistof (CSF) vloeibare biopsie
NOTITIE: Het hele proces kan binnen 10 minuten worden uitgevoerd. De hier beschreven vloeibare biopsie wordt 3 dagen na injectie van de afgiftecocktail uitgevoerd, maar kan indien nodig op precies dezelfde manier worden uitgevoerd. Zorg ervoor dat u de operatie in aseptische omstandigheden uitvoert. Reinig alle oppervlakken met een antisepticum (bijv. 3% of 6% waterstofperoxide). Gebruik geautoclaveerd of gemakkelijk steriel gereedschap, handschoenen, jassen en gordijnen.
- Verdoof het dier door inhalatie van isofluraan (2,5% voor inductie en 2% voor onderhoud). Bevestig de diepte van de anesthesie door het hoornvlies te controleren
reflex, de reactie op prikkels (achterpoot- en staartknijptest) en de wijze van ademen.
OPMERKING: De chirurgische ingrepen kunnen worden uitgevoerd onder algemene anesthesie geïnduceerd door intraperitoneaal injecteerbare anesthesie (bijv. ketamine [40 mg/kg] en xylazine [10 mg/kg]). Dit is echter niet aan te raden omdat de procedure kort is, vooral als biopsieën meerdere keren op opeenvolgende dagen worden uitgevoerd.
- Analgesie subcutaan toedienen (bijv. 0,3 mg/ml buprenorfine) bij inductie van anesthesie.
- Monteer het proefdier op het stereotaxische frame. Gebruik oorkappen om het hoofd vast te zetten zonder de rotatiebeweging naar voren en naar achteren te belemmeren.
- Stabiliseer het hoofd in een neerwaartse hoek van 40°, zodat een goede extensie van de achterkant van de nek kan worden bereikt.
NOTITIE: Een manier om dit te doen is door de mondstang van het apparaat6 te gebruiken.
- Scheer de vacht in de nek met een scheermes en reinig de huid met antisepticum, zoals 10% povidon-jodiumoplossing en vervolgens alcohol. Breng het antisepticum driemaal aan met steriele wattenstaafjes. Wrijf elke keer in een cirkelvormige beweging gedurende 3-5 s.
- Zoek met de vingertop het ruitvormige indrukbare gebied tussen het occipitale uitsteeksel en de wervelkolom van de atlas6.
- Teken een puntmarkering (bijvoorbeeld met een stift).
- Bevestig een spuit van 1 ml of 0,5 ml op het stereotaxische frame.
OPMERKING: Het is raadzaam om spuiten te gebruiken met niet-verwijderbare naalden, omdat deze een betere zuigkracht produceren en minder dood volume hebben.
- Breng de naald op het contactpunt met de huid bij de puntmarkering.
- Til de huid met een pincet op terwijl u de spuit door de huidlagen laat zakken.
- Trek de zuiger iets terug om onderdruk in de spuit te genereren.
- Start opnieuw om de naald heel langzaam onder te dompelen totdat er vloeistof (CSF) in de spuit verschijnt.
- Zet de naald op deze positie en laat de langzame stroom van CSF toe.
NOTITIE: De naald kan iets worden verlaagd of verhoogd als de CSF-stroom erg traag is.
- Begin langzaam met het verwijderen van de CSF (in stappen van 40 μL/min) tot 120 μL.
- Haal de spuit langzaam terug.
- Intraperitoneaal 1 ml normaal serum toedienen ter ondersteuning van de aanvulling van het vocht door het proefdier.
- Meng de vloeibare biopsie (CSF) met 400 μL NSC-medium en houd de microcentrifugebuis op 4 °C tot verder gebruik.
OPMERKING: Vloeibare biopsieën moeten binnen 3 uur worden verwerkt als ze niet zijn ingevroren.
- Verwijder het masker dat de verdoving toedient en breng het dier over naar de bewakingsruimte na de operatie.
OPMERKING: Herstel van anesthesie en behoud van liggedrag zou binnen 5-10 minuten moeten plaatsvinden en volledig herstel (normaal gedrag) binnen 25 minuten.- Houd het herstel nauwlettend in de gaten (levendige en ononderbroken beweging, frequente toegang tot water) in een goed verwarmde (24-25 °C), stille ruimte zonder beddengoed met kleine deeltjes, die de luchtwegen kunnen blokkeren. Breng het dier pas terug naar het gezelschap van zijn kooigenoten (niet naar nieuwe dieren) nadat volledig herstel is bevestigd.
- Bewaak het dier gedurende ten minste 48 uur na de operatie in de onderhoudsfaciliteit. Als er tekenen van pijn worden waargenomen (verbergen van het hoofd, abnormale hoofd- of lichaamshouding, overgevoeligheid en hyperexcitabiliteit voor hantering), moet analgesie worden toegediend (bijv. 0,3 mg/ml buprenorfine subcutaan). Verwijs dieren met een verkleurde of opgezette vacht door naar de verantwoordelijke dierenarts.
4. Verwerking van weefsel voor immunofluorescentie
- Euthanaseer het dier door intracardiale infusie van 20 ml ijskoude zoutoplossing, gevolgd door 50 ml ijskoude 4% paraformaldehyde (PFA; in fosfaatgebufferde zoutoplossing [PBS] met pH = 7,4).
- Ontleed het hersenweefsel.
- Scheid het hoofd van het lichaam met een schaar om een snee in het cervicale gebied te maken. Gebruik de schaar om de huid te verwijderen en knip vervolgens het bot van de schedel langs de sagittale middellijn, met de punten van de schaar naar boven gericht om het hersenweefsel niet te beschadigen. Streef ernaar om zoveel mogelijk te blijven snijden en de coronale middellijn te passeren.
- Gebruik een tang om de botten te verwijderen, beginnend bij de supraoccipitale en de pariëtale botten en tenslotte de voorhoofdsbeenderen.
- Zodra het hersenweefsel zichtbaar is, gebruik je de tang of een spatel om het uit de schedel te tillen. Om dit te vergemakkelijken, snijdt u de zenuwen aan de basis van de hersenen en de bulbus olfactorius door, indien niet gewenst.
- Fixeer het weefsel 's nachts in 2% PFA bij 4 °C.
- Cryo-bescherm het weefsel in 30% sucrose (in PBS) gedurende ten minste 48 uur bij 4 °C totdat het weefsel naar de bodem zakt.
- Vries het weefsel in bij -80 °C.
- Snijd het hersenweefsel met een cryostaat in 14 μm dikke coronale secties.
- Voer immunofluorescentiekleuring uit met behulp van standaardprotocollen 3,7
- Incubeer de coupes met blokkeerbuffer (3% runderserumalbumine [BSA], 0,1% Triton X-100, in PBS) gedurende 2 uur bij kamertemperatuur.
- Voer antigeenextractie uit (15 minuten koken in 10 mM citraatbuffer, pH = 6,0, met behulp van glazen potten).
OPMERKING: Deze stap is optioneel, maar noodzakelijk voor nucleaire antigenen.
- Breng op kamertemperatuur en incubeer met primaire antilichamen tegen gliaal fibrillair zuur eiwit (GFAP), doublecortine (Dcx), S100β en β-catenine (zie de materiaaltabel) in een blokkeerbuffer gedurende een nacht bij 4 °C.
- Incubeer gedurende 2 uur met secundaire antilichamen in PBS met 4',6-diamidino-2-fenylindool (DAPI) voor nucleaire tegenkleuring bij kamertemperatuur (zie de materiaaltabel).
- Monteer de dekglaasjes.
5. Verwerking van geïsoleerde cellen voor immunofluorescentie
- Plaat de cellen in platen met 96 putjes die compatibel zijn voor microscopie, gecoat met poly-D-lysine (100 μg/ml).
- Fixeer de cellen 10 min in ijskoude 2% PFA en was 3x met PBS.
- Voer immunofluorescentie uit met behulp van standaardprocedures3,7 voor PDGFRα, GFAP, Dcx, SOX2 en ID3 (zie de materiaaltabel).
- Bewaar de cellen in PBS + NaN3 (0,1%) bij 4 °C in het donker.
6. Microscopie en beeldanalyse
- Maak foto's met behulp van epifluorescentie of confocale microscopie en voer celtellingen uit met behulp van standaard softwaretools voor beeldanalyse, zoals celtellers.