Een visuele beschrijving van de dissectie van de Cerebral Surface vaatstelsel en de geassocieerde hersenvliezen en het Choroid Plexus van Rat Brain
14 november 2012
Deze video presentatie toont een werkwijze voor het oogsten van de twee belangrijkste zeer vasculaire structuren die voorhersenen functie ondersteunen. Zij zijn de cerebrale oppervlak (oppervlakkige) vaatstelsel, samen met de bijbehorende hersenvliezen (MAV) en het vaatvlies plexus die nodig zijn voor cerebrale doorbloeding en de cerebrospinale vloeistof (CSF) homeostase.
Het algemene doel van deze procedure is om efficiënt en snel de schil- en arachnoïde delen van de hersenvliezen en de bijbehorende arteriële vaten te dissecteren, die de oppervlakte van de voorhersenen cortex en middenhersenen, thalamus en calli bedekken, evenals om de choroïde plexus uit de laterale ventrikels te oogsten. Dit wordt bereikt door eerst de pijnappelklier te verwijderen en de hersenvliezen en arteriële bomen die dicht bij de voorhersenen liggen, te scheiden. Ten tweede worden de slagaders en arteriën op het corticale oppervlak voorzichtig verwijderd, beginnend bij de ventrale cirkel van Willis, en vervolgens doorgaan naar de dorsale corticale oppervlakken, zodat de schil en resterende arachnoïde membranen aan de vaten blijven gehecht, en ervoor zorgen dat het oogsten van aangrenzende corticale oppervlakkige weefsels tot een minimum wordt beperkt.
Vervolgens worden de cortex en commissurale vezels van het septum en de hippocampus gescheiden, waardoor de laterale ventrikels worden blootgelegd om het oogsten van de choroïde plexus mogelijk te maken. Ten slotte wordt de hippocampus verwijderd, waardoor de thalamus en calli van de middenhersenen worden blootgelegd. De hersenvliezen en bijbehorende vaten die deze regio bedekken worden vervolgens gescheiden.
Uiteindelijk kunnen de integriteit en specificiteit van de gedissecteerde hersenvliezen en de bijbehorende arteriële vaten, evenals de choroïde plexus, worden bepaald door de genexpressieprofielen van elk van deze regio's te vergelijken. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in onderzoek gerelateerd aan het vaatstelsel dat de hersenfunctie ondersteunt. Het omvat overeenkomsten en vergelijkingen en verschillen in de functie van de choroïde plexus in vergelijking met de hersenvliezen en de bijbehorende arteriële vaten met betrekking tot bloedstroom, liquorfunctie, neurotoxische aandoeningen en hersentrauma.
Om dit protocol te beginnen, plaats de hersenen die net uit ratten zijn verwijderd direct nadat ze zijn geëuthanaseerd gedurende vijf minuten in ijskoud, normaal zoutwater. Het is belangrijk om de hersenen deze hoeveelheid tijd te laten afkoelen voordat ze worden gedissecteerd, zodat de vier hersenmembranen en de bijbehorende arteriële vaten of MAV kunnen worden gescheiden van het oppervlak van de cortex. Plaats vervolgens de hersenen in de bodem van een glazen petrischaal die op ijs rust met een centimeter ijskoud, normaal zoutwater of 0,1 molaire natriumfosfaatgebufferde zoutoplossing met een pH van 7,4.
Alle dissecties moeten worden uitgevoerd met de hersenen, meestal ondergedompeld in zoutwater. Om met de dissectie te beginnen, plaats de hersenen met de dorsale kant naar boven in de petrischaal en lokaliseer de pijnappelklier, die zich in de meest ventrale regio tussen de twee hemisferen bevindt. Net rostrale tot de cerebellum en net onder of op het oppervlak van de hersenvliezen.
Over de colli. Verwijder de pijnappelklier met behulp van twee kleine gebogen pincetten. Merk op dat de pijnappelklier roze van kleur is zoals de cortex, maar vaak wordt omgeven door restanten van restbloed en vaatwerk van de hersenverwijdering.
Draai vervolgens de hersenen ondersteboven in de petrischaal. Scheid vervolgens de vertebrale slagader en kleinere slagaders en hersenvliezen die de pons bedekken van de hersenvliezen en vaatwerk van de voorhersenen. Begin vervolgens met de verwijdering van de MAV.
Het is belangrijk om te beginnen met de ventrale delen van het dissectieproces met de belangrijkste slagaders van de cirkel van Willis, middelste hersenslagaders en voorste slagaders. Begin vervolgens met een van de hemisferen, gebruik kleine gebogen pincetten om de achterste communicerende slagader net achter de interne halsslagaderverbinding door te snijden, waardoor de meer voorste en achterste arteriële bomen van de voorhersenen worden gescheiden. Herhaal vervolgens hetzelfde proces voor het contralaterale hemisfeer.
Grijp nu de MCA en de voorste slagader met de pincetten en trek voorzichtig in een voorste dorsale richting zodat de MAV die de ventrale voorste cortex bedekt, wordt opgetild en om de reukbaan wordt gelegd. Dit verwijdert veel van de MAV die de voorste cortex bedekt. Draai de hersenen in een hoek van 45 tot 90 graden ten opzichte van de petrischaal, zodat de laterale meer voorste regio's van de MAV die de laterale corticale regio's omringen, vrijgemaakt kunnen worden van de cortex, pak de MCA en bijbehorende slagaders vast en trek voorzichtig dorsaal langs de cortex.
Indien nodig kunnen de uiteinden van de pincetten worden gebruikt om de belangrijkste slagaders van de cortex te heffen en te bevrijden tijdens de dissectie. Verwijder nu de meer achterste laterale regio's van de MAV. Merk op dat het het beste is om tijdens dit oogstproces van het ene hemisfeer naar het andere over te schakelen om ervoor te zorgen dat de MAV koud en gehydrateerd blijft. Schakel ook van hemisfeer als er enige weerstand wordt ondervonden bij het bevrijden van de MAV van de cortex.
Ten slotte, om de meest dorsale regio's van de MAV die de primaire somatosensorische en motorische cortex omringen te verwijderen, draai de hersenen met de dorsale kant naar boven om dit gedeelte van de hersenen te bevrijden, gebruik de uiteinden van de pincetten langs de sagittale sinus. Dit deel van de geoogste MAV kan tijdelijk in ijskoud zoutwater worden bewaard totdat het nodig is voor testen en analyse, of worden ingevroren voor latere verwerking. Vaak blijft de MAV die de meest achterste ventrale regio's van de cortex bedekt, gehecht.
De verwijdering ervan wordt in een volgend deel van deze video getoond. Om de choroïde plexus te verwijderen, plaats de hersenen eerst met de dorsale kant naar boven en houd ze op hun plaats met de grotere pincetten. Duw vervolgens de kleinere pincetten naar beneden door de middenlijn tussen de hemisferen en gebruik de uiteinden om door de cortex en corpus callosum te prikken in de bovenkant van de middenlijn van de hippocampus.
Gebruik vervolgens de pincetten om de cortex met callosum weg te trekken van de dorsale hippocampus en septum, waardoor de meeste laterale ventrikel wordt blootgelegd. De choroïde plexus kan worden gelokaliseerd en geïdentificeerd door de golvende rode lijn die
Overzicht
Deze videopresentatie demonstreert een methode voor het verzamelen van het vasculaire oppervlak van de hersenen en de choroïdale plexus, cruciaal voor het handhaven van de cerebrale bloedstroom en hersen- en ruggenmergvocht homeostase.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Vasculaire biologie
- Neuroanatomie
Achtergrond
- Het vasculaire oppervlak van de hersenen en de choroïdale plexus zijn vitaal voor de hersenfunctie.
- Het begrijpen van hun rollen kan onderzoek naar de dynamica van hersen- en ruggenmergvocht informeren.
- Dissectietechnieken zijn essentieel voor het bestuderen van deze structuren.
- Genexpressieprofielen kunnen functionele verschillen tussen deze vasculaire componenten onthullen.
Doel van het onderzoek
- Om de hersenvliezen en het bijbehorende vaatstelsel efficiënt te dissecteren en te verzamelen.
- Om de relatie tussen de choroïdale plexus en de functie van hersen- en ruggenmergvocht te verkennen.
- Om inzichten te geven in neurotoxische beschadigingen en hersentrauma.
Gebruikte methoden
- Dissectie van de hersenvliezen en arteriële vaten uit rattenhersenen.
- Zorgvuldige verwijdering van de choroïdale plexus uit de laterale ventrikels.
- Gebruik van forceps voor nauwkeurige verzameling met minimale schade aan aangrenzende weefsels.
- Vergelijking van genexpressieprofielen om de integriteit van verzamelde weefsels te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle dissectie van de hersenvliezen en het bijbehorende vaatstelsel.
- Verzameling van de choroïdale plexus werd bereikt met minimale weefselschade.
- Genexpressieanalyse gaf duidelijke profielen voor elke verzamelde regio aan.
- Inzichten verkregen in de functionele rollen van de choroïdale plexus en hersenvliezen.
Conclusies
- Deze methode biedt een betrouwbare aanpak voor het bestuderen van hersenvasculaire structuren.
- Het begrijpen van deze componenten kan de kennis over de dynamica van hersen- en ruggenmergvocht verbeteren.
- Toekomstig onderzoek kan op deze bevindingen voortbouwen om hersenfunctie en pathologie aan te pakken.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This method enables biopharma researchers to isolate and analyze two critical neurovascular structures—the meninges-associated vasculature (MAV) and choroid plexus—supporting target validation in CNS drug discovery. By providing biochemically viable tissue for gene expression profiling, it facilitates mechanistic de-risking of vascular and fluid homeostasis pathways implicated in neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. The approach enhances predictive confidence in early discovery by linking vascular function to neurotoxic insults such as amphetamine exposure and hyperthermia.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of vascular and immune-related gene expression in MAV to validate targets involved in neurovascular coupling and blood-brain barrier function.
- Operational Value: Provides a standardized dissection workflow yielding intact MAV and choroid plexus tissues suitable for downstream omics analysis.
- Predictive Value: Supports biomarker discovery by revealing differential gene expression in response to neurotoxic challenges, aiding in target prioritization.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates tissue preparations with preserved vascular integrity, enabling reliable assay development for cerebrovascular and CSF-regulating targets.
- Operational Value: Dissection takes 5–10 minutes, allowing high-throughput tissue preparation for screening campaigns.
- Reproducibility Value: Consistent harvesting of MAV (~25–35 mg cortex-associated, ~15 mg thalamic) and choroid plexus (1–2 mg per side) supports standardized input for comparative analyses.
Translational & Preclinical Research
- Translational Value: Harvested tissues are disease-relevant models for studying vascular responses to insults mimicking clinical conditions such as traumatic brain injury and neurotoxicity.
- Mechanistic De-risking: Gene expression comparisons between MAV, choroid plexus, and cortical regions help de-risk targets by clarifying vascular-specific versus CNS-parenchymal signaling.
- Preclinical Continuity: Enables longitudinal assessment of vascular target engagement across discovery to preclinical stages using consistent tissue isolation.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the early discovery continuum, supporting hypothesis-driven target validation and feeding into lead identification through vascular pathway elucidation.
- Discovery Biology: Facilitates pathway clarification by isolating meningeal vasculature and choroid plexus to study their distinct roles in cerebral blood flow and CSF homeostasis.
- Screening: Produces standardized tissue inputs enabling reproducible compound testing in vascular and neuroimmune assays.
- Analytics: Generates quantitative gene expression outputs (e.g., via Agilent whole rat genome arrays) that allow comparison of vascular responses across experimental conditions.
- Translational Research: Supports biomarker alignment by linking MAV and choroid plexus molecular profiles to pathophysiological states such as hyperthermia-induced neurotoxicity.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable tissue isolation platform applicable across multiple CNS projects studying vascular, meningeal, or choroid plexus targets.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases target validation confidence by reducing mechanistic ambiguity in neurovascular and CSF-related pathways.
- Operational Value: Enhances reproducibility through standardized dissection technique and tissue handling in isotonic saline.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing early vascular response data, reducing late-stage failure risk in CNS programs.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of targets based on vascular target engagement and functional relevance to brain homeostasis.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neuroanatomy and microsurgical dissection techniques to isolate delicate meningeal and vascular tissues.
- Dependent on dissection instrumentation such as fine forceps and controlled environment (ice-cold saline) to maintain tissue viability.
- Necessitates cross-team standardization between histology, molecular biology, and pharmacology teams for consistent tissue preparation and analysis.
- Adaptation considerations include adjusting dissection depth for different rat strains or ages to avoid cortical contamination.
- Practical limitation: Risk of meningeal tearing or vascular damage if dissection is performed too rapidly or without proper tissue hydration.
