Procedura i wykorzystanie zwierząt zostało zatwierdzone przez Narodowy Instytut Zdrowia do opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych. Protokół ten jest specjalnie dostosowany do testów niedrożności/reperfuzji tętnicy środkowej mózgu (MCAO/R) i funkcji sensomotorycznych.
1. Eksperymentalne projektowanie i grupowanie
- Użyj szczurzego modelu MCAO/R do badania przesiewowego metody modelu niedokrwiennego mózgu szczura z poważniejszym uszkodzeniem mózgu i większym wskaźnikiem sukcesu modelu przy użyciu skali Longa i barwienia TTC.
- Eksperyment należy przeprowadzić na samcach szczurów Sprague-Dawley o wadze 260−330 g, które są w wieku 7−9 tygodni. Rzeczywista waga szczura to 275 ± 15 g dla 275 g, 300 ± 10 g dla 300 g, a 320 ± 10 g dla 320 g.
- Stosować następujące siedem grup (waga, rodzaj gwintowanej, czas zawału): grupa 1 z 15 szczurami (275 g, 2636, 2 h); grupa 2 z 15 szczurami (275 g, 2636, 3 h); grupa 3 z 15 szczurami (275 g, 2838, 2 h); grupa 4 z 15 szczurami (275 g, 2838, 3 h); grupa 5 z 13 szczurami (300 g, 3040, 3 godz.); grupa 6 z 10 szczurami (320 g, 3040, 3 h); grupa 7 z 13 szczurami (300 g, 3043, 3 h).
- Zbadaj stan regeneracji mózgu przez barwienie TTC i użyj odpowiednich testów funkcji sensomotorycznych, aby wskazać długoterminowe deficyty funkcjonalne za pomocą testu asymetrii obustronnej, testu chodzenia po siatce, testu rotarodu i testu liny do podnoszenia po 1, 35, 60, 90 dniach MCAO / R.
- Używaj samców szczurów Sprague-Dawley o wadze 300 ± 10 g, które są w wieku 8-9 tygodni.
- Użyj następujących pięciu grup: grupa kontrolna (normalna) z 20 szczurami; grupa 1-dniowa z 16 szczurami; grupa 35-dniowa z 16 szczurami; 60-dniowa grupa z 17 szczurami; i 90-dniowa grupa z 19 szczurami.
- Po uzyskaniu wyniku Longa w kroku 1.1 lub sensomotorycznych testach funkcjonalnych w kroku 1.2, znieczulenie i odcięcie głów wszystkim szczurom w celu barwienia TTC.
2. Ustanowienie jednostronnego modelu MCAO/R u szczurów9
UWAGA: Podczas operacji delikatnie używaj mikrokleszczyków, aby zapobiec uszkodzeniu naczynia krwionośnego. Unikaj uszkodzenia nerwów i innych naczyń krwionośnych w szyi szczura, gdy naczynie jest odizolowane. Należy dołożyć starań, aby zastosować odpowiednią technikę aseptyczną dla wszystkich zabiegów chirurgicznych mających na celu przetrwanie. Technika zilustrowana w dalszej części filmu powinna być ćwiczona przez całą procedurę.
- Przez cały czas trwania zabiegu należy utrzymywać temperaturę ciała szczurów na poziomie 37,0 ± 0,5 °C w termostacie dla małych zwierząt. Przygotuj cztery 6-centymetrowe szwy 5-0.
- Ustaw natężenie przepływu tlenu w urządzeniu do znieczulania małych zwierząt (z urządzeniem do oczyszczania gazów odlotowych) na 0,4−0,6 l/min, a stężenie izofluranu na 5%. Umieść szczura w aparacie do znieczulenia.
- Po tym, jak zwierzę zemdleje, umieść szczura na chirurgicznym stole mocującym. Podłącz pysk szczura do maski aparatu do znieczulenia (natężenie przepływu tlenu pozostaje niezmienione; dostosuj stężenie izofluranu na 3%). Potwierdź, że zwierzę weszło w głęboką narkozę, obserwując brak napięcia kończyn, odruchy rogówkowe i ból.
- Przymocuj jego kończyny tak, aby leżały na stole operacyjnym za pomocą papierowych bandaży (lub innych narzędzi).
- Zdejmij okrycie szyi golarką elektryczną i wysterylizuj 75% alkoholem (lepszy jest jodofor). Przymocuj pysk szczura za pomocą haka.
- Wytnij 2−3 cm wzdłuż środkowego podłużnego kształtu szyi za pomocą nożyczek okulistycznych.
- Oddziel wspólną tętnicę szyjną. Oddziel mięsień podskórny za pomocą kleszczy ocznych. Użyj domowego zwijacza, aby w pełni naświetlić pole widzenia. Po oddzieleniu mięśnia przedniego tchawicy za pomocą kleszczy ocznych należy oddzielić wzdłuż prawego ścięgna mostkowo-obojczykowo-sutkowego, aż do wyświetlenia tętnicy szyjnej wspólnej.
- Odizoluj tętnicę szyjną wspólną, tętnicę szyjną zewnętrzną i tętnicę szyjną wewnętrzną za pomocą kleszczy okulistycznych. Podwiązywać tętnicę szyjną wspólną (węzeł twardy), tętnicę szyjną zewnętrzną daleko od końca serca (węzeł twardy) i tętnicę szyjną wewnętrzną (węzeł luźny) za pomocą szwów 5-0. Wyłóż tętnicę szyjną zewnętrzną w pobliżu końca serca szwami 5-0.
- Włóż gwintowaną. Wytnij mały otwór w tętnicy szyjnej zewnętrznej za pomocą nożyczek okulistycznych i delikatnie włóż gwintowaną. Podwiązać szew tętnicy szyjnej zewnętrznej, która była w luźnym węźle, i odciąć tętnicę szyjną zewnętrzną.
- Poluzuj luźny węzeł tętnicy szyjnej wewnętrznej i kontynuuj wkładanie gwintowanej do początku środkowej tętnicy mózgowej (zaznaczony szew). Następnie odetnij odsłoniętą gwintu.
- Po osiągnięciu czasu niedokrwiennego (2-3 godziny) należy zamocować złamanie tętnicy szyjnej zewnętrznej za pomocą jednego mikrokleszcza i delikatnie wyciągnąć gwintowaną za pomocą kolejnych mikrokleszczyków. Gdy przedni koniec gwintowanej zostanie całkowicie wycofany z tętnicy szyjnej wewnętrznej, podwiąż zewnętrzną tętnicę szyjną, która była wyłożona szwami 5-0, a następnie całkowicie wyciągnij gwintowaną.
- Poluzuj wspólną tętnicę szyjną i nałóż ~ 50 000 U proszku sodowego penicyliny na powierzchnię rany, aby zapobiec infekcji. Zszyj mięśnie podskórne i skórę za pomocą 4 szwów.
- Podaj szczurowi ~0,2 ml sterylnego soli fizjologicznej doustnie za pomocą strzykawki o pojemności 1 ml (lepsze jest wstrzyknięcie SQ-PEN), aby zapobiec pooperacyjnemu niedoborowi wody po umieszczeniu szczura z powrotem w klatce.
- Wybierz zwierzęta po 24 godzinach reperfuzji zgodnie z wynikiem Longa10. Wybierz zwierzęta z wynikiem Longa 1−3 do następnego barwienia TTC w kroku 1.1 oraz zwierzęta z wynikiem Longa 2−3 w badaniu 1, 35, 60, 90 dni w kroku 1.2.
UWAGA: Wynik Longa10: 0 punktów, brak deficytu neurologicznego; 1 punkt, brak wyprostowania lewego przedniego pazura; 2 punkty, krążąc w lewo; 3 punkty, spadając w lewo; 4 punkty, nie może chodzić spontanicznie i ma obniżoną świadomość.
- Przeanalizuj wynik Longa za pomocą jednokierunkowej ANOVA. Pokazane wartości reprezentują średnią± S.D. P < 0,05 wskazują różnicę.
3. Barwienie TTC
UWAGA: Forma i ostrze do wycinania mózgu szczura muszą być wstępnie schłodzone w lodówce o temperaturze -20 °C przed użyciem, aby zapobiec przywieraniu spowodowanemu dużą różnicą temperatur. Podczas barwienia należy zapobiegać przyleganiu wycinków mózgu do płytki hodowlanej, co może skutkować niewystarczającym wybarwieniem.
- Znieczulić szczura przez dootrzewnowe wstrzyknięcie 400 mg/kg hydratu chloralu po wyniku Longa w kroku 1.1 lub sensomotorycznych testach funkcjonalnych w kroku 1.2.
- Odetnij głowę szczura nożyczkami chirurgicznymi lub aparatem do dekapitacji szczurów. Usuń mózg nożyczkami chirurgicznymi i kleszczami hemostatycznymi.
- Wstaw mózg do lodówki w temperaturze -20 °C na 30 minut, aby ułatwić krojenie.
- Wyjmij mózg z lodówki i umieść go we wstępnie schłodzonej formie do krojenia mózgu szczura. Pokrój mózg na sześć kolejnych sekcji o grubości 2 mm za pomocą wstępnie schłodzonego ostrza.
- Wybarwić skrawki 2% chlorkiem 5-trifenylo-2H-tetrazolu (TTC) na 6-dołkowej płytce hodowlanej.
- Hodować skrawki przez 30−60 minut w temperaturze 37 °C w złożu wstrząsającym. Odwracaj sekcje co 10 minut, aż obszar niedokrwienia mózgu i normalny obszar staną się wyraźnie biało-czerwone.
- Ułóż plasterki mózgu pionowo w kolejności od tyłu do przodu mózgu. Użyj linijki, aby upewnić się, że całkowita długość każdej linii jest taka sama. Rób zdjęcia aparatem cyfrowym.
- Przeanalizuj objętość zawału.
- Wstępna obróbka zdjęcia za pomocą oprogramowania Photoshop
- Zaimportuj zdjęcie za pomocą programu Photoshop CS6. 00:00-00:14
- Kliknij przycisk Wybierz, aby zaznaczyć wycinki mózgu, kliknij przycisk Wybierz | Odwrotny. 00:15-00:36
- Kliknij pozycję Pierwszy plan, aby wybrać kolor, a następnie kliknij przycisk OK. 00:37-00:42
- Naciśnij Alt + Delete, aby wypełnić kolor tła i CTRL + D, aby usunąć zaznaczenie. 00:43-00:46
- Kliknij pozycję Plik | Zapisz na pulpicie. 00:47-01:08
- Wstępna obróbka zdjęcia za pomocą oprogramowania Image Pro Plus.
- Otwórz oprogramowanie Image Pro Plus 6.0 i zaimportuj zdjęcie. 01:09-01:24
- W celu modyfikacji defektów dostosuj jasność za pomocą narzędzia Poprawa kontrastu, tak aby tło było czarne. 01:25-01:37
- Użyj narzędzia Mediana w Filtrze, aby usunąć podświetlenia. 01:38-01:46
- Oblicz lewy (normalny) obszar mózgu za pomocą oprogramowania Image Pro Plus
- Wybierz kolor za pomocą segmentacji i dostosuj wartość H/S/I, tak aby wycinki mózgu były oddzielone od czarnego tła. 01:47-02:12
- Wróć do licznika | Rozmiar. 02:13-02:16
- Kliknij Policz | Podziel obiekty w Edycji, aby oddzielić mózg od linii środkowej. Oprogramowanie automatycznie rozróżni lewy i prawy obszar półkuli mózgu. 02:17-02:49
- Oblicz obszar prawego zawału mózgu za pomocą oprogramowania Image Pro Plus
- Zaimplementuj kroki 3.8.1-3.8.2. 02:50-03:14
- Wybierz punkt menu Count (Liczba) | Rozmiar. 03:15-03:21
- Kliknij Rysuj | Narzędzie Scal obiekty w oknie Edycja. Ręcznie wybierz obszar niedokrwienny i kliknij przycisk Policz, aby obliczyć obszar niedokrwienny. 03:16-05:31
- Oblicz zdrowy obszar mózgu za pomocą oprogramowania Image Pro Plus
- Zaimplementuj kroki 3.8.1-3.8.2. 05:32-06:44
- Wybierz kolor za pomocą Segmentacji i dostosuj wartość H/S/I, tak aby normalna część wycinków mózgu była oddzielona od czarnego tła. 06:45-07:10
- Wróć do licznika | Rozmiar i kliknij Policz, aby obliczyć ten obszar. 07:11-07:21
- Kliknij Podziel obiekty w Edytuj, aby oddzielić mózg od linii środkowej. Oprogramowanie automatycznie rozróżni lewy i prawy obszar półkuli mózgu. 07:22-08:08
- Obliczyć objętość zawału (%) oraz objętość zawału i kurczenia się (%):
Objętość zawału (%) = [obszar prawego zawału/(2 x lewy obszar mózgu)] x 100,
Objętość zawału i skurczu (%) = [(lewy obszar mózgu - prawy obszar mózgu zdrowia) / (2 x lewy obszar mózgu)] x 100,
UWAGA: Prawa półkula mózgu jest częścią uszkodzoną. Dane zostały przeanalizowane za pomocą jednokierunkowej ANOVA. Pokazane wartości reprezentują średnią± S.D. P < 0,05 wskazują różnicę.
4. Ocena funkcji sensomotorycznych
UWAGA: Szczury (300 g, 3040 gwintowanych, 3 godziny zawału mózgu) z wynikiem Longa 2−3 zostały wybrane do przeprowadzenia eksperymentów z funkcjami sensomotorycznymi od 1 do 90 dni. Zachowaj ciszę i nie przeszkadzaj zwierzętom w tym okresie nauki. Dane zostały przeanalizowane przez dwukierunkową ANOVA. Pokazane wartości reprezentują średnią± S.D. P < 0,05 wskazują różnicę.
- Test obustronnej asymetrii11
- Owiń taśmę papierową (5 cm długości, 0,8 cm szerokości) na odpiszczelowej części każdego przedniego pazura szczura trzy razy z równym naciskiem.
- Dla każdego szczura zapisz, ile razy każdy przedni pazur zetknął się z nim i taśma została usunięta w ciągu 5 minut za pomocą kamery, w tym czasy łap bez wpływu i czasy łap dotknięte chorobą.
- Po 30 minutach powtórz ponownie kroki 4.1.1 i 4.1.2.
- Oblicz średnią wartość odchylenia sensomotorycznego (%):
Odchylenie sensomotoryczne (%) = (niezmienione czasy łap - dotknięte czasy łapy)/(niezmienione czasy łap + dotknięte czasy łap) x 100
- Test chodzenia po siatce
- Umieść szczura na środku podwyższonej platformy o powierzchni siatki (powierzchnia: 1 m2; wysokość: 90 cm) z otworami siatki 2.5 cm2.
- Lekko popchnij biodra szczura, aby zachęcić szczura do przejścia przez powierzchnię siatki.
- Zarejestruj liczbę wad stóp spowodowanych przez niedotknięte (prawe) i dotknięte (lewe) kończyny oraz całkowitą liczbę kroków w ciągu 1 minuty za pomocą kamery.
- Oblicz czasy błędów:
Czasy błędów (%) = [niedotknięta (prawa) kończyna - dotknięta (lewa) kończyna]/całkowita liczba kroku x 100,
UWAGA: Usunięto łączną liczbę kroków poniżej danych z 20 kroków.
- Rotarod test12,13
- Ustaw na komputerze aparat do zmęczenia szczurów z obracającym się prętem (średnica 90 mm) za pomocą oprogramowania pomocniczego do prędkości 13 obr./min w ciągu 5 minut.
- Uruchom programy komputerowe i w tym samym czasie umieść szczura na szczeblach rotarodu.
- Zakończ próbę, jeśli szczur spadnie ze szczebla lub będzie chodził przez 5 minut i zapisz czas rotacji.
- Niech szczur odpoczywa przez 30 minut.
- Powtórz kroki 4.3.2−4.3.4 jeszcze dwa razy i wybierz maksymalną wartość jako czas ostatniego obrotu.
- Test liny do podnoszenia14
- Umieść linę do podnoszenia (70 cm wysokości; lina ma 0.2 cm średnicy i 40 cm długości) na biurku.
- Niech szczur chwyci linę przednimi kończynami i powiesi szczura.
- Zapisz czas zawieszenia i oblicz wyniki.
UWAGA: Wynik 3: 0−2 s na linie; Wynik 2: 3−4 s na linie; Wynik 1:5−6 s na linie; Wynik 0: więcej niż 7 s na linie.