Protokół tutaj zapewnia szczegółowe, dynamiczne pobieranie próbek płynu zewnątrzkomórkowego w czasie rzeczywistym z hipokampa obudzonych szczurów za pomocą systemu mikrodializy.
Artykuł metodologiczny
Protokół tutaj zapewnia szczegółowe, dynamiczne pobieranie próbek płynu zewnątrzkomórkowego w czasie rzeczywistym z hipokampa obudzonych szczurów za pomocą systemu mikrodializy.
Różne choroby ośrodkowego układu nerwowego (OUN) są związane ze zmianami w składzie płynu zewnątrzkomórkowego hipokampa (HECF). Jednak trudności w uzyskaniu HECF w czasie rzeczywistym od przytomnych szczurów od dawna ograniczały ocenę progresji choroby OUN i skuteczność terapii etnomedycznej. Zachęcające jest to, że technika mikrodializy mózgu może być stosowana do ciągłego pobierania próbek z zaletami dynamicznej obserwacji, analizy ilościowej i małego rozmiaru próby. Pozwala to na monitorowanie zmian w zawartości płynu zewnątrzkomórkowego dla związków z tradycyjnych ziół i ich metabolitów w mózgu żywych zwierząt. Celem tego badania było zatem dokładne wszczepienie sondy do mikrodializy płynu mózgowo-rdzeniowego w okolicy hipokampa szczurów Sprague Dawley (SD) za pomocą trójwymiarowego aparatu stereotaktycznego mózgu, odcinającego masy cząsteczkowe większe niż 20 kDa. Wysokiej jakości HECF uzyskano następnie od przytomnych szczurów przy użyciu systemu kontroli pobierania próbek mikrodializy z regulowaną częstotliwością pobierania próbek w zakresie od 2,87 nL/min do 2,98 mL/min. Podsumowując, nasz protokół zapewnia wydajną, szybką i dynamiczną metodę uzyskiwania HECF u wybudzonych szczurów za pomocą technologii mikrodializy, co daje nam nieograniczone możliwości dalszego badania patogenezy chorób związanych z OUN i oceny skuteczności leków.
Choroby ośrodkowego układu nerwowego (OUN) z dużą zachorowalnością, takie jak choroba neurodegeneracyjna, urazowe uszkodzenie mózgu, uszkodzenie mózgu wywołane niedotlenieniem na dużej wysokości i udar niedokrwienny, są głównymi przyczynami rosnącej śmiertelności na całym świecie1,2,3. Monitorowanie w czasie rzeczywistym zmian cytokin i białek w określonych regionach mózgu przyczynia się do dokładności diagnostycznej chorób OUN i badań farmakokinetycznych mózgu po podaniu leków. Tradycyjne badania naukowe wykorzystują homogenat tkanki mózgowej lub ręczne pobieranie śródmiąższowego płynu mózgowego zwierząt w celu wykrycia określonych substancji i do badań farmakokinetycznych. Ma to jednak pewne wady, takie jak ograniczona wielkość próby, brak możliwości dynamicznego obserwowania zmian wskaźników oraz nierówna jakość próbkowania4,5,6. Płyn mózgowo-rdzeniowy, płyn śródmiąższowy, chroni mózg i rdzeń kręgowy przed uszkodzeniami mechanicznymi. Jego skład różni się od składu surowicy ze względu na istnienie bariery krew-mózg (BBB)7. Bezpośrednia analiza próbek płynu mózgowo-rdzeniowego bardziej sprzyja ujawnieniu mechanizmu uszkodzeń OUN i odkryciu leków. Nieuchronnie próbki płynu mózgowo-rdzeniowego, pobierane ręcznie bezpośrednio z cisterna magna i komór mózgowych za pomocą strzykawki, mają wady w postaci zanieczyszczenia krwi, losowej szansy na pobranie próbki, niepewności co do ilości i prawie zerowej możliwości wielokrotnego pobrania8,9. Co ważniejsze, konwencjonalne metody pobierania próbek śródmiąższowego płynu mózgowego nie pozwalają uzyskać próbek z uszkodzonych obszarów mózgu, co utrudnia badanie patogenezy chorób OUN w określonych regionach mózgu i ocenę skuteczności celowanych terapii etnomedycznych9,10.
Mikrodializa mózgu to technika pobierania próbek śródmiąższowego płynu mózgowego u obudzonych zwierząt11. System mikrodializy imituje przepuszczalność naczyń krwionośnych za pomocą sondy wszczepionej do mózgu. Sonda do mikrodializy jest uzbrojona w półprzepuszczalną membranę i jest wszczepiana w określone obszary mózgu. Po perfuzji izotonicznym sztucznym płynem mózgowo-rdzeniowym (ACSF), dializowany śródmiąższowy płyn mózgowy może być korzystnie pobrany z korzyściami płynącymi z małych rozmiarów próbek, ciągłego pobierania próbek i dynamicznej obserwacji12,13. Jeśli chodzi o lokalizację, sondy do mikrodializy mózgu mogą być selektywnie wszczepiane do struktur mózgu lub cystern czaszkowych będących przedmiotem zainteresowania14. Obserwacja nieprawidłowych poziomów endogennej substancji w płynie zewnątrzkomórkowym hipokampa (HECF) sugeruje występowanie chorób OUN lub patogenezę choroby. Kilka badań wykazało, że biomarkery chorób OUN, takie jak D-aminokwasy w schizofrenii, β-amyloid i białka tau w chorobie Alzheimera, łańcuchy lekkie neurofilamentów w urazowym uszkodzeniu mózgu i hydrolaza karboksylowo-końcowa ubikwityny L1 w encefalopatii niedotlenieniowo-niedokrwiennej, mogą być analizowane w płynie mózgowo-rdzeniowym15,16,17. Metoda analizy chemicznej oparta na technice pobierania próbek z mikrodializy mózgu może być wykorzystana do monitorowania dynamicznych zmian związków egzogennych, takich jak aktywne składniki etnomedycyny, które dyfundują i rozprowadzają się w określonych regionach mózgu14.
Ten artykuł przedstawia specyficzny proces dynamicznego pozyskiwania HECF u obudzonych szczurów i mierzy jego ciśnienie osmotyczne, aby zapewnić jakość próbki.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół eksperymentalny został przeprowadzony zgodnie z wymaganiami Komitetu ds. Wykorzystania Zwierząt Laboratoryjnych oraz Instytucjonalnej Opieki i Użytkowania Zwierząt na Uniwersytecie Tradycyjnej Medycyny Chińskiej w Chengdu (Numer rekordu: 2021-11). W niniejszym badaniu wykorzystano samce szczurów rasy Sprague Dawley (SD) (280 ± 20 g, w wieku 6-8 tygodni).
1. Operacja wszczepienia sondy do mikrodializy mózgu
2. Podłączenie systemu mikrodializy i sprawdzenie sondy
3. Pobranie HECF od obudzonego szczura
4. Pomiar ciśnienia osmotycznego dla HECF
5. Konserwacja systemu mikrodializy i urządzeń po pobraniu próbek
6. Leczenie zwierząt po pobraniu próbek
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zgodnie z powyższym protokołem eksperymentalnym i parametrami próbkowania ustalonymi w Tabeli 1, uzyskano wodny, bezbarwny i przezroczysty szczurzy HECF przy ustalonej częstotliwości próbkowania (Rysunek 1K). Ciśnienie osmotyczne uzyskanego szczurzego HECF wynosiło 290-310 mOsm/L, co może pośrednio zapewnić jakość próbek18,19.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Patogeneza chorób ośrodkowego układu nerwowego wciąż nie jest w pełni poznana, co utrudnia opracowywanie nowych terapii i leków. Badania wykazały, że większość chorób OUN jest ściśle związana ze zmianami w hipokampie 20,21,22. Proponowana technika mikrodializy mózgu może być ukierunkowana na określone obszary mózgu, zwłaszcza hipokamp, co wyróżnia ją na tle tradycyjnego podejścia do zbierania HECF. Sondy umieszcza się w regionie...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (82104533), Departament Nauki i Technologii Prowincji Syczuan (2021YJ0175) oraz Chińską Fundację Nauk Podoktoranckich (2020M683273). Autorzy pragną podziękować panu Yuncheng Hongowi, starszemu inżynierowi ds. sprzętu w Tri-Angels D&H Trading Pte. Ltd. (Singapur) za świadczenie usług technicznych w zakresie techniki mikrodializy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Piec do suszenia powietrza | Suzhou Great Electronic Equipment Co., Ltd | GHG-9240A | |
| System znieczulenia zwierząt | Rayward Life Technology Co., Ltd | R500IE | |
| Utrzymuje temperaturę zwierząt | Rayward Life Technology Co., Ltd | 69020 | |
| Sztuczny płyn mózgowo-rdzeniowy | Pekin leagene biotech. Co., Ltd | CZ0522 | |
| Sonda | do mikrodializy mózgu Cewnik CMA Microdialysis AB | T56518 | |
| Mikrodializa CMA AB | T56518 | ||
| Uprząż infuzyjna Covance | Instech Laboratories, Inc. | CIH95 | |
| Żywice bazowe do protez | Shanghai Eryi Zhang Jiang Biomaterials Co., Ltd | 190732 | |
| Elektryczna wiertarka czaszkowa | Rayward Life Technology Co., Ltd | 78001 | |
| Golarka elektryczna | Rayward Life Technology Co., Ltd | CP-5200 | |
| Zbiornik o swobodnym ruchu dla zwierząt | CMA Microdialysis AB | CMA120 | |
| Heparyna sodowa do wstrzykiwań | Chengdu Haitong Pharmaceutical Co., Ltd | H51021208 | |
| Iodophor | Sichuan Lekang Pharmaceutical Accessories Co., Ltd | 202201 | |
| Isofluran | Rayward Life Technology Co., Ltd | R510-22 | |
| Cewnik do mikrodializy stylet | CMA Microdialysis AB | 8011205 | |
| Probówka do pobierania mikrodializy | CMA Microdialysis AB | 7431100 | |
| Kolektor do mikrodializy | CMA Microdialysis AB | CMA4004 | |
| Rurki do mikrodializy fep | CMA Microdialysis AB | 3409501 | |
| Stanowisko do mikrodializy in vitro | CMA Microdialysis AB | CMA130 | |
| Pompa mikroiniekcyjna do mikrodializy | CMA Microdialysis AB | 788130 | |
| Strzykawka do mikrodializy (1,0 ml) | CMA Microdialysis AB | 8309020 | |
| Adapter rurki do mikrodializy | CMA Microdialysis AB | 3409500 | |
| Niewchłanialne szwy chirurgiczne | Shanghai Tianqing Biological Materials Co., Ltd | S19004 | |
| Kleszcze okulistyczne | Rayward Life Technology Co., Ltd | F12016-15 | |
| Osmometr | Lö ser | OM 807 | |
| Krople do oczu z hialuronianem sodu | URSAPHARM Arzneimittel GmbH | H20150150 | |
| Aparat do stereotaksji | Rayward Life Technology Co., Ltd | 68025 | |
| Nożyczki chirurgiczne | Rayward Life Technology Co., Ltd | S14014-15 | |
| Nożyczki chirurgiczne | Shanghai Bingyu Fluid technology Co., Ltd | BY-103 | |
| Igła strzykawkowa | CMA Microdialysis AB | T56518 | |
| Roztwór trypsyny | Boster Biological Technology, Ltd. | ||
| Myjka ultradźwiękowa | Guangdong Goote Ultrasonic Co., Ltd | KMH1-240W8101 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie