Tutaj opisany jest model udaru fotozakrzepowego, w którym udar jest wytwarzany przez nienaruszoną czaszkę poprzez wywołanie trwałej okluzji mikronaczyniowej za pomocą oświetlenia laserowego po podaniu barwnika światłoczułego.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisany jest model udaru fotozakrzepowego, w którym udar jest wytwarzany przez nienaruszoną czaszkę poprzez wywołanie trwałej okluzji mikronaczyniowej za pomocą oświetlenia laserowego po podaniu barwnika światłoczułego.
Udar mózgu jest główną przyczyną zgonów i nabytej niepełnosprawności dorosłych w krajach rozwiniętych. Pomimo szeroko zakrojonych badań nad nowymi strategiami terapeutycznymi, opcje terapeutyczne dla pacjentów po udarze mózgu są nadal ograniczone. Dlatego potrzebne są dalsze badania nad szlakami patofizjologicznymi, takimi jak zapalenie po udarze, angiogeneza, plastyczność neuronów i regeneracja. Biorąc pod uwagę niezdolność modeli in vitro do odtworzenia złożoności mózgu, eksperymentalne modele udaru mózgu są niezbędne do analizy, a następnie oceny nowych celów leków dla tych mechanizmów. Ponadto pilnie potrzebne są szczegółowe, ustandaryzowane modele dla wszystkich procedur, aby przezwyciężyć tzw. kryzys replikacyjny. W ramach prac prowadzonych w ramach konsorcjum badawczego ImmunoStroke opisano standaryzowany mysi model fotozakrzepowy wykorzystujący dootrzewnowe wstrzyknięcie Rose Bengal i oświetlenie nienaruszonej czaszki za pomocą lasera o długości fali 561 nm. Model ten umożliwia wykonanie udaru u myszy z przydziałem do dowolnego obszaru korowego mózgu bez inwazyjnej operacji; Umożliwiając w ten sposób badanie udaru mózgu w różnych obszarach mózgu. W tym filmie przedstawiono chirurgiczne metody indukcji udaru mózgu w modelu fotozakrzepowym wraz z analizą histologiczną.
Udar niedokrwienny pozostaje główną przyczyną zgonów i nabytej niepełnosprawności dorosłych w krajach rozwiniętych w XXI wieku, odpowiadając za około 2,7 miliona zgonów w 2017 roku na całym świecie1. Nawet przy ogromnych wysiłkach społeczności naukowej, dostępnych jest niewiele metod leczenia. Co więcej, przy tak wysokich kryteriach wykluczenia, te i tak już ograniczone opcje nie są dostępne dla wielu pacjentów, co skutkuje pilną potrzebą opracowania nowatorskich metod leczenia w celu poprawy sprawności funkcjonalnej po udarze.
Biorąc pod uwagę niezdolność modeli in vitro do replikowania złożonych interakcji mózgu, modele zwierzęce są niezbędne do przedklinicznych badań nad udarem. Myszy są najczęściej wykorzystywanym modelem zwierzęcym w dziedzinie badań nad udarem. Większość z tych mysich modeli ma na celu wywołanie zawału poprzez zablokowanie przepływu krwi w tętnicy środkowej mózgu (MCA), ponieważ większość zmian po udarze mózgu u ludzi znajduje się na terytorium MCA2. Chociaż modele te lepiej odwzorowują zmiany po udarze mózgu u ludzi, obejmują one operacje konwulacyjne z dużą zmiennością objętości zawału.
Od czasu zaproponowania przez Rosenbluma i El-Sabbana modelu fotozakrzepowego w 1977 roku3, a później zastosowania tego modelu do szczurów Watson et al.4, stał się on powszechnie stosowany w badaniach nad udarem niedokrwiennym5,6. Model udaru fotozakrzepowego indukuje miejscowy i zdefiniowany zawał kory mózgowej w wyniku fotoaktywacji światłoczułego barwnika, który został wcześniej wstrzyknięty do przepływu krwi. Powoduje to miejscową zakrzepicę naczyń w miejscach narażonych na działanie światła. Krótko mówiąc, po wystawieniu na działanie światła z wstrzykniętego światłoczułego barwnika indukowane jest miejscowe uszkodzenie oksydacyjne błony komórkowej śródbłonka, co prowadzi do agregacji płytek krwi i tworzenia skrzepliny, a następnie miejscowego zakłócenia przepływu krwi w mózgu7.
Główna zaleta tej techniki tkwi w prostocie wykonania i możliwości skierowania zmiany do pożądanego obszaru. W przeciwieństwie do innych eksperymentalnych modeli udaru, do wykonania modelu udaru fotozakrzepowego potrzebna jest niewielka wiedza chirurgiczna, ponieważ zmiana jest wywoływana przez oświetlenie nienaruszonej czaszki. Co więcej, dobrze rozgraniczone granice (Rysunek 2A i Rysunek 5B) oraz elastyczność w wywoływaniu zmiany w określonym regionie mózgu mogą ułatwić badanie odpowiedzi komórkowych w obrębie niedokrwionego lub nienaruszonego obszaru kory mózgowej8. Z tych powodów podejście to jest odpowiednie do badania komórkowych i molekularnych mechanizmów plastyczności kory mózgowej.
W ciągu ostatnich kilku dekad, rosnące obawy związane z brakiem odtwarzalności między grupami badawczymi zostały nazwane tak zwanym kryzysem replikacji9. Po koordynacji pierwszego przedklinicznego, randomizowanego, kontrolowanego, wieloośrodkowego badania klinicznego w 2015 r10, proponowanego narzędzia do poprawy badań przedklinicznych11,12,13, potwierdzono, że jedną z przyczyn niepowodzenia odtwarzalności między badaniami przedklinicznymi z niezależnych laboratoriów był brak wystarczającej standaryzacji eksperymentalnych modeli udaru mózgu i parametrów końcowych14. W związku z tym, kiedy powstało konsorcjum ImmunoStroke (https://immunostroke.de/), które ma na celu zrozumienie interakcji mózg-układ immunologiczny leżących u podstaw mechanistycznych zasad powrotu do zdrowia po udarze, standaryzacja wszystkich eksperymentalnych modeli udaru w każdej grupie badawczej była niezbędna.
Tutaj opisana jest standardowa procedura indukcji modelu fotozakrzepowego, stosowana w wyżej wymienionym konsorcjum badawczym. Krótko mówiąc, zwierzę zostało poddane znieczuleniu, otrzymało zastrzyk z róży bengalskiej (10 μl / g) dootrzewnowo, a nienaruszona czaszka, 3 mm pozostała od bregmy, została natychmiast oświetlona laserem o długości fali 561 nm przez 20 minut (Ryc. 1). Ponadto przedstawiono powiązaną metodę histologiczną i behawioralną do analizy wyniku udaru w tym modelu. Wszystkie metody opierają się na standardowych procedurach operacyjnych opracowanych i stosowanych w laboratorium.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Eksperymenty opisane w tym filmie zostały przeprowadzone zgodnie z krajowymi wytycznymi dotyczącymi wykorzystania zwierząt doświadczalnych, a protokoły zostały zatwierdzone przez niemieckie komitety rządowe (Regierung von Oberbayern, Monachium, Niemcy). Myszy użyte w tym badaniu były samcami myszy C57Bl / 6J w wieku 10-12 tygodni i wysłanymi przez Charles River Germany. Zwierzęta trzymano w kontrolowanych temperaturach (22 °C ± 2 °C), z 12-godzinnym okresem cyklu światło-ciemność oraz dostępem do granulowanego pokarmu i wody ad libitum.
1. Przygotowanie materiału i instrumentów
2. Przygotowanie zwierzęcia
3. Model fotozakrzepicy
4. Działanie pozorowane
5. Plamka laserowa
6. Neuroscore
UWAGA: Do analizy deficytów neurologicznych używana jest zmodyfikowana skala neurologiczna opublikowana przez Eckensteina i in. w 1997 roku15.
7. Perfuzja
8. Wolumetria zawału
9. Barwienie tunelowe (zestaw do wykrywania apoptozy in situ)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisany tutaj model jest modelem udaru fototrombotycznego wywołanego wstrzyknięciem Rose Bengal i naświetlaniem przez nienaruszoną czaszkę przez 20 min, przy stałej długości fali 561 nm i mocy wyjściowej włókna wynoszącej 25 mW. Chociaż cały zabieg fototromboticzny trwa 30 min, zwierzę pozostaje pod słabą anestezją, a uszkodzenie mózgu jest umiarkowane. Około 10 min po przeniesieniu do klatek wszystkie zwierzęta były rozbudzone, swobodnie poruszały się w klatce i wchodziły w interakcje z współlokatorami.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Prezentowany protokół opisuje eksperymentalny model udarowy fotozakrzepicy poprzez oświetlenie nienaruszonej czaszki laserem o długości fali 561 nm, z uprzednim wstrzyknięciem dootrzewnowym Rose Bengal. Do niedawna wykorzystanie tego modelu było niewielkie, ale stale rośnie.
Śmiertelność podczas indukcji udaru mózgu w tym modelu jest nieobecna. Ogólna śmiertelność poniżej 5% powstaje podczas operacji z powodu powikłań anestezjologicznych lub poświęcenia po spełnieniu kryteriów wyłączenia. Aby ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają żadnych sprzecznych interesów, które mogliby ujawnić.
Dziękujemy wszystkim naszym partnerom z Konsorcjów Immunostroke (FOR 2879, Od komórek odpornościowych do odzyskiwania po udarze) za sugestie i dyskusje. Praca ta została sfinansowana przez Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Niemiecka Fundacja Badawcza) w ramach niemieckiej strategii doskonałości w ramach Monachijskiego Klastra Neurologii Systemowej (EXC 2145 SyNergy - ID 390857198) oraz w ramach grantów LI-2534/6-1, LI-2534/7-1 i LL-112/1-1.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Laser o długości fali 561 nm | Solna | Cobolt HS-03 | |
| Kwas octowy | Sigma Life Science | 695092 | |
| System anestezjologiczny do izofluranu | Dräger | ||
| ApopTag Zestaw do wykrywania apoptozy peroksydazy in situ | Milipore | S7100 | |
| Bepanthen pomada | Bayer | 1578681 | |
| C57Bl/6J | Charles River | 000664 | |
| Collimeter | Thorlabs | F240APC-A Cotons | |
| NOBA Verbondmitel Danz | 974116 | ||
| Cresyl violet | Sigma Life Science | C5042-10G | |
| Cryostat | Thermo Scientific CryoStarNX70 | ||
| Etanol 70% | CLN Chemikalien Laborbedorf | 521005 | |
| Etanol 96% | CLN Chemikalien Laborbedorf | 522078 | |
| Etanol 99% | CLN Chemikalien Laborbedorf | ETO-5000-99-1 | |
| Bibuła filtracyjna | Macherey-Nagel | 432018 | |
| Drobne nożyczki | FST | 15000-00 | |
| Kleszcze | FST | 11616-15 | |
| Koc grzewczy | Regulator temperatury FHC DC | 40-90-8D | |
| Isoflurane | Abbot | B506 | |
| Isopentane | Fluka | 59070 | |
| Ketamine | Inresa Arzneimittel GmbH | ||
| Laser Speckle | Perimed | PeriCam PSI HR | |
| Mayor Nożyczki | FST | 1410-15 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami PH: 7.4 | Apotheke Innestadt Uni München | P32799 | |
| Okulary ochronne | Laser 2000 | NIR-ZS2-38 | |
| Rose Bengal | Sigma Aldrich | 198250-5G | |
| Medium montażowe Roti-Histokit | Roth | 6638.1 | |
| Roztwór soli | Braun | 131321 | |
| Stereomikroskop | Zeiss | Stemi DV4 | |
| Ramka | stereotaktycznaŚlizgi Stoelting | 51500U | |
| Superfrost Plus | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
| Xylacine | Albrecht |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.