Oprichting van acute Pontine Infarct in Ratten door elektrische stimulatie
27 augustus 2020
Hier gepresenteerd is een protocol voor het vaststellen van acute pontine infarct in een rat model via elektrische stimulatie met een enkele puls.
Wij bieden een protocol om een infarct vast te stellen in een pons van rat. Dit pontine infarct rat model werd gemakkelijk uitgevoerd, gemakkelijk gereproduceerd, en zeer succesvol model. De elektrische stimulatie kan worden gebruikt om een infarct te maken in een ander hersengebied zoals thalamus.
Mensen die dit model willen uitvoeren, moeten de pontine autonomie leren voor het experiment. Voor de operatie, weeg de ratten en beoordelen hun neurologische prestaties volgens de gedragstests zoals beschreven in de begeleidende tekst. Verwarm het verwarmingskussen vlak voor anesthesie voor op 37 graden Celsius en bevestig de schedelboor aan de houder op het stereotaxicframe.
Bevestig een gebrek aan reactie op pedaalreflex in de eerste verdoofde rat en monteer de rat op het stereotaxic frame in de gevoelige positie op het verwarmingskussen. Plaats de oorbalken boven de gehoorgang om het hoofd te beveiligen, waarbij u ervoor zorgt dat de schedel horizontaal wordt gehouden om scheeftrekking van de injectie te voorkomen. Breng zalf aan op de ogen van het dier en gebruik een micro scheerapparaat om het haar uit de schedel te verwijderen.
Gebruik een marker om een drie centimeter lijn langs de middellijn van de schedel te trekken van de lijn van de bilaterale laterale canthus tot 0,5 centimeter achter de achterste fontanelle en gebruik een scalpel om een middellijn incisie langs de gemarkeerde lijn te maken. Gebruik een wattenstaafje om bloed te verwijderen en plaats een stuk chirurgische tape aan elke kant van de huid flap om de schedel bloot. Gebruik een nieuw wattenstaafje gedrenkt met 0,9% natriumchloride om alle bindweefsel voorzichtig uit de schedel te verwijderen en de bregma te lokaliseren.
Gebruik een fijne tip marker pen om het centrale punt van de bregma aan te geven als het oorsprongspunt, plaats de boor op zes millimeter voorste achterste, twee millimeter mediale laterale. Gebruik de boor om zorgvuldig uit te voeren een een millimeter diameter craniotomie. Vervolgens vervangen van de boor met een 22-gauge sonde met een geïsoleerde schede met de tip geplaatst twee millimeter boven de proximale einde van de schede.
Steek de vellen zeven millimeter in de hersenen en vooraf de sonde langs de schede tot de bovenkant van de sonde is negen millimeter onder het oppervlak van de hersenen. Sluit de elektroden aan op een elektrische stimulator en sluit de anode aan op de sonde. Sluit vervolgens aan op de kathode op het oor van de rat.
Schakel vervolgens de elektrische stimulator in en stel de enkele pulsbreedte in op 4,050 milliseconden, de spanning op 50 volt en de stroom op vier milliampère. Laat de sonde in positie gedurende vijf minuten na stimulatie voor het verwijderen van het apparaat uit de hersenen. Bedek de craniotomie met botcement en laat het cement drogen voordat u 4.0 polyamide hechtingsfilamenten gebruikt om de wond te sluiten.
Na drie of vier hechtingen, stropdas 2-1-1 standaard chirurgische knopen. Injecteer de rat vervolgens intraperioonally met 250 microliters penicilline en controleer de rat elke 15 minuten tot ze volledig wakker zijn voordat het dier terugkeert naar zijn kooi. In deze analyse werden zes dieren onderworpen aan de operatie zoals aangetoond en zes dieren werden behandeld als controles.
De hersensegmenten in deze beelden zijn afgeleid van één rat per groep. MRI-scan bleek dat het infarct was gelegen in de basis van de pons nabootsen anterolaterale infarcten bij menselijke patiënten. Omdat een geïsoleerde schede werd gebruikt, werd het infarct niet waargenomen in de cortex, cerebellum of midbrain.
Diffusie gewogen beelden bleek ook de acute pontine infarct. TTC kleuring werd gebruikt om het infarct te bevestigen 24 uur na de operatie. Zoals verwacht was het infarctvolume aanzienlijk hoger in de operatiegroep in vergelijking met de controlegroep.
Gedragsscores werden gemeten voor en na de operatie. Vergeleken met de controlegroep, ratten met een pontine infarct omcirkeld aan de linkerkant. Significante verschillen werden waargenomen in de Longa, Berderson, ledemaat plaatsing, bundel balans, en lijm verwijdering somatosensorische test scores tussen rants met pontine infarct en controle groep ratten.
Elk specifiek hersengebied zal vernietigd worden door de elektrische stimulatie.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een protocol voor het opwekken van een acuut ponsinfarct in een ratmodel door middel van elektrische stimulatie met een enkele puls. Het model is reproduceerbaar en effectief voor het onderzoeken van ponsinfarcten, die anterolaterale infarcten bij mensen nabootsen.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Experimentele Modellen
- Elektrofysiologie
Achtergrond
- Pontiene infarcten zijn relevant voor het begrijpen van beroertemechanismen.
- Bestaande modellen hebben mogelijk de menselijke condities niet effectief nagebootst.
- Dit protocol maakt gericht onderzoek naar cerebrovasculaire ziekten mogelijk.
- Er wordt nadruk gelegd op het belang van preoperatieve beoordelingen voor het welzijn van de dieren.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een betrouwbaar ratmodel voor het bestuderen van pontiene infarcten.
- Het beoordelen van de neurologische prestaties vóór en na het opwekken van het infarct.
- Het valideren van de effectiviteit van elektrische stimulatie bij het opwekken van gelokaliseerde hersenschade.
Gebruikte methoden
- Maakt gebruik van een ratmodel en elektrische stimulatie om een infarct op te wekken.
- Neurologische beoordelingen worden zowel vóór als na de operatie uitgevoerd.
- Kritische stappen omvatten anesthesie, craniotomie en nauwkeurige plaatsing van de elektroden.
- De postoperatieve zorg omvat monitoring en het toedienen van antibiotica.
Belangrijkste resultaten
- Het protocol leidde succesvol tot een acuut pontien infarct.
- Gedragstesten wezen op een verminderde prestatie bij ratten met een infarct.
- Er werden significante verschillen in neurologische scores vastgesteld in vergelijking met de controlegroep.
- MRI en TTC-kleuring bevestigden de aanwezigheid en de omvang van het infarct.
Conclusies
- De studie vestigt een waardevol model voor het onderzoeken van pontiene beroertes.
- Het faciliteert verder onderzoek naar interventies voor cerebrovasculaire aandoeningen.
- De bevindingen onderstrepen de relevantie van gelokaliseerde infarctmodellen in de neurowetenschappen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Managers
Het vestigen van betrouwbare knaagdiermodellen voor subtypen van beroertes is essentieel voor de preklinische validatie van targets en het mechanisch minimaliseren van risico's bij de ontwikkeling van cerebrovasculaire geneesmiddelen. Dit protocol maakt een reproduceerbare inductie mogelijk van een acuut pontiene infarct, een veelvoorkomende beroerte in de posterieure circulatie, ter ondersteuning van hypothesetesten in neuroprotectief en trombolytisch onderzoek. Het model vergroot de voorspellende betrouwbaarheid door menselijke anterolaterale pontiene laesies na te bootsen en kwantitatieve gedragsmatige en beeldvormende meetwaarden mogelijk te maken.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen in pontiene beroertepaden mogelijk door middel van gelokaliseerde elektrische lesionering.
- Operationele waarde: Biedt een zeer reproduceerbaar model voor consistente target-engagement en studies naar padmodulatie.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantificeerbare neurologische en sensomotorische deficiënties voor assay-standaardisatie en gereedheid voor compound-screening.
- Operationele waarde: Ondersteunt de ontwikkeling van schaalbare gedragsmatige readouts (Longa, Berderson, beam balance, adhesive removal, limb placement) voor high-throughput functionele beoordeling.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Bootst het menselijke anterolaterale pontiene infarct na, waardoor de translationele relevantie voor cerebrovasculaire interventiestudies wordt vergroot.
- Operationele waarde: Maakt longitudinale evaluatie via MRI en TTC-kleuring mogelijk om structurele schade te correleren met functionele uitkomsten.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het model past binnen het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie tot preklinische werkzaamheidstesten, waardoor mechanistische risicovermindering van therapieën voor beroertes mogelijk wordt.
- Discovery Biology: Ondersteunt pathway-verduidelijking en target-validatie in pontine circuits via precieze inductie van letsels.
- Screening: Levert gestandaardiseerde neurologische en proprioceptieve outputs voor een betrouwbare meting van het effect van verbindingen.
- Analytics: Biedt multimodale validatie (gedragsscores, MRI, TTC) om cross-functionele gegevensvergelijking en het vaststellen van drempelwaarden mogelijk te maken.
- Translationaal Onderzoek: Sluit aan bij de menselijke stroke-pathologie om preklinische go/no-go-beslissingen te informeren op basis van de locatie en ernst van het infarct.
- Enterprise Reuse: De benadering met elektrische stimulatie kan worden aangepast aan andere hersenregio's, waardoor de bruikbaarheid van het platform binnen neuroscience-discoveryprogramma's toeneemt.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit bij stroke-modellering door anatomisch precieze, elektrisch geïnduceerde infarcten.
- Operationele waarde: Garandeert reproduceerbaarheid en standaardisatie via stereotactische begeleiding en gedefinieerde stimulatieparameters.
- Strategische waarde: Verbetert de risico-gecorrigeerde voortgang door vroege functionele en structurele beoordeling van laesiemodellen mogelijk te maken.
- Impact op portfolio: Ondersteunt datagestuurde prioritering van cerebrovasculaire kandidaten met behulp van gevalideerde correlaties tussen infarctvolume en gedragsdefecten.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in stereotaxische chirurgie, neuroanatomie en elektrofysiologie voor een nauwkeurige plaatsing van de probe.
- Afhankelijk van precisie-instrumentarium, waaronder een stereotaxisch frame, een elektrische stimulator en MRI/histologische validatietools.
- Necessiteert standaardisatie van gedragstestenprotocollen over teams heen en blindering voor een onbevooroordeelde beoordeling van de uitkomsten.
- Aanpassing aan andere hersengebieden vereist herkalibratie van de coördinaten en stimulatieparameters om off-target effecten te voorkomen.
- Praktische beperkingen omvatten variabiliteit in schedeldikte en de identificatie van het bregma, wat de nauwkeurigheid van de targeting kan beïnvloeden.
