Procedury hodowlane, hodowlane i eksperymentalne zwierząt były prowadzone zgodnie z Ustawą o Zwierzętach (Procedury Naukowe) w Wielkiej Brytanii z 1986 roku, autoryzowane przez Ministerstwo Spraw Wewnętrznych, oraz z Dekretem Prezydenckim 56/2013 Republiki Greckiej, analizowane przez Organy ds. Dobrostanu Zwierząt i Oceny Etyki Uniwersytetów w Cambridge i Patras, a także zatwierdzone i kontrolowane przez lokalną Prefekturalną Komisję ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (Numer protokołu: 5675/39/18-01-2021). Wykorzystano samce i samice szczurów Sprague-Dawley, Wistar i Long-Evans, w wieku od 2 do 4 miesięcy i o masie ciała od 150 g do 250 g. Protokół jest graficznie podsumowany w Rysunek 1.
1. Przygotowanie koktajlu
UWAGA: Przygotuj świeże w dniu zabiegu i trzymaj na lodzie. Ilości podane są na 2 μl do wstrzyknięcia dożylnego do każdej komory bocznej. Przygotować dodatkowy 1 μl na każde planowane wstrzyknięcie.
- Przygotować 0,5 μl neuraminidazy o stężeniu 500 mU z Clostridium perfringens (Clostridium welchii).
UWAGA: Przechowywać go jako zapas o pojemności 1 μl rozcieńczony w sterylnej wodzie o temperaturze -20 °C. Inne rodzaje neuraminidaz nie zostały przebadane.
- Przygotować 1 μl zawierający 1 μg przeciwciała blokującego integrynę-β1.
UWAGA: Przechowywać w temperaturze 4 °C.
- Przygotować 0,5 μl zawierającego 0,5 μg zasadowego czynnika wzrostu fibroblastów (rekombinowanego ludzkiego FGF-zasadowego).
UWAGA: Przechowywać go w postaci bulionu o pojemności 1 μg/μl rozcieńczonego w sterylnej wodzie o temperaturze -20 °C.
2. Wstrzyknięcie koktajlu uwalniającego
UWAGA: Cały proces można wykonać w ciągu 20 minut. Należy zadbać o to, aby zabieg wykonać w warunkach aseptycznych. Wyczyść wszystkie powierzchnie środkiem antyseptycznym (np. 3% lub 6% nadtlenkiem wodoru). Używaj autoklawowanych lub łatwo sterylnych narzędzi, rękawiczek, fartuchów i zasłon.
- Znieczulić zwierzę doświadczalne przez inhalację izofluranu (2,5% w przypadku indukcji i 2% w leczeniu podtrzymującym). Potwierdź głębokość znieczulenia, sprawdzając odruch rogówkowy, reakcję na bodźce (test szczypania kończyn tylnych i ogona) oraz tryb oddychania.
UWAGA: Zabiegi chirurgiczne mogą być wykonywane w znieczuleniu ogólnym wywołanym znieczuleniem dootrzewnowym iniekcyjnym (np. ketamina [40 mg/kg] i ksylazyna [10 mg/kg]). Znieczulenie głębokie potwierdzono poprzez sprawdzenie odruchu rogówkowego, reakcji na bodźce (test szczypania kończyn tylnych i ogona) oraz trybu oddychania.
- Środek przeciwbólowy należy podawać podskórnie (np. 0,3 mg/ml buprenorfiny) po indukcji znieczulenia.
- Zamontuj szczura na ramie stereotaktycznej.
- Ogol sierść głowy brzytwą i oczyść skórę środkiem antyseptycznym, takim jak 10% roztwór jodu powidonu, a następnie alkohol. Nałóż środek antyseptyczny trzy razy za pomocą sterylnych wacików. Wcieraj okrężnymi ruchami przez 3-5 sekund za każdym razem. Nałóż maść do oczu, aby zapobiec wysuszeniu.
- Wykonaj 2-centymetrowe nacięcie w skórze głowy wzdłuż środkowej linii za pomocą sterylnego skalpela.
- Skrupulatnie oczyść czaszkę za pomocą sterylnych wacików i sterylnego roztworu soli fizjologicznej.
- Zidentyfikuj bregmę za pomocą krawędzi igły strzykawki Hamiltona o pojemności 10 μl zamontowanej na urządzeniu stereotaktycznym. Ustaw bregmę jako "punkt 0,0".
UWAGA: Bregma jest identyfikowana jako punkt przecięcia szwów strzałkowych i koronalnych. Więcej szczegółów można znaleźć w atlasie mózgów szczurów Paxinos i Watson5.
- Przesuń urządzenie na współrzędne przednio-tylne (AP) = 0,3 mm, boczne (L) = +1,2 mm (aby namierzyć SSE) lub AP = 1,5 mm, L = +2,0 mm (aby namierzyć CC).
- Wywierć otwór na zadziory o średnicy 1 mm za pomocą wiertła dentystycznego.
UWAGA: Podczas wiercenia ręcznego należy uważać, aby nie uszkodzić powierzchni kory mózgowej. Nie oczekuje się, że krwotok będzie znaczny. Oczyść krew solą fizjologiczną i uciskaj, aby zatrzymać bardziej uporczywe krwawienie.
- Załadować 4 μl koktajlu o uwalnianiu do 10 μl strzykawki Hamiltona.
- Opuścić igłę (najlepiej lub stożkową krawędź) strzykawki Hamiltona, aby uzyskać kontakt z oponą twardą.
- Wbić igłę na żądaną głębokość (D = 3,5 mm).
UWAGA: Wlej sól fizjologiczną na powierzchnię opony twardej, aby utrzymać nawodnienie tkanki.
- Wlać w infuzji 2 μl koktajlu o uwalnianiu z szybkością 1 μl/min.
- Pozostawić igłę na miejscu przez kolejne 2 minuty przed powolnym pobieraniem, aby uniknąć wypłynięcia koktajlu uwalniającego.
- Powtórz kroki 2.8-2.14 dla drugiej półkuli na współrzędnych AP = 0.3 mm, L = -1.2 mm (aby celować w SSE) lub AP = 1.5 mm, L = -2.0 mm (aby celować w CC).
- Zszyj nacięcie nylonem 5-0 (średnica 0,1 mm) i oczyść zszyty obszar środkiem antyseptycznym.
- Zdejmij maskę podającą środek znieczulający i przenieś zwierzę do obszaru monitorowania pooperacyjnego.
UWAGA: Powrót do zdrowia po znieczuleniu i utrzymanie pozycji leżącej powinno nastąpić w ciągu 5-10 minut, a pełne wyzdrowienie (normalne zachowanie) w ciągu 25 minut.
- Ściśle monitoruj regenerację (żywy i nieprzerwany ruch, częsty dostęp do wody) w dobrze ogrzanym (24-25 °C), cichym pomieszczeniu bez ściółki z drobnymi cząsteczkami, które mogą blokować drogi oddechowe. Zwierzę należy zwrócić w towarzystwie współwięźniów z klatki (nie nowym zwierzętom) dopiero po potwierdzeniu pełnego wyzdrowienia.
- Monitorować zwierzę w placówce konserwacyjnej przez co najmniej 48 godzin po operacji. Przeciwdziałać objawom bólu (chowanie głowy, nieprawidłowa postawa głowy lub ciała, nadwrażliwość i nadpobudliwość na dotykanie) poprzez podawanie środka przeciwbólowego (np. 0,3 mg/ml buprenorfiny podskórnie). Zwierzęta z przebarwioną lub wyprostowaną sierścią należy skierować do odpowiedzialnego weterynarza.
3. Płynna biopsja płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF)
UWAGA: Cały proces można wykonać w ciągu 10 minut. Opisana tutaj płynna biopsja jest wykonywana 3 dni po wstrzyknięciu koktajlu uwalniającego, ale może być wykonana dokładnie w ten sam sposób, gdy jest to wymagane. Należy zadbać o to, aby zabieg wykonać w warunkach aseptycznych. Oczyść wszystkie powierzchnie środkiem antyseptycznym (np. 3% lub 6% nadtlenkiem wodoru). Używaj autoklawowanych lub łatwo sterylnych narzędzi, rękawiczek, fartuchów i zasłon.
- Znieczulić zwierzę przez inhalację izofluranu (2,5% w przypadku indukcji i 2% w leczeniu podtrzymującym). Potwierdź głębokość znieczulenia, sprawdzając rogówkę
odruch, reakcja na bodźce (test szczypania kończyn tylnych i ogona) oraz tryb oddychania.
UWAGA: Zabiegi chirurgiczne mogą być wykonywane w znieczuleniu ogólnym wywołanym znieczuleniem dootrzewnowym (np. ketamina [40 mg/kg] i ksylazyna [10 mg/kg]). Nie jest to jednak wskazane, ponieważ zabieg jest krótki, zwłaszcza jeśli biopsje będą wykonywane wielokrotnie w ciągu kolejnych dni.
- Środek przeciwbólowy należy podawać podskórnie (np. 0,3 mg/ml buprenorfiny) po indukcji znieczulenia.
- Zamontuj zwierzę doświadczalne na ramie stereotaktycznej. Użyj nauszników, aby zamocować głowę bez utrudniania ruchu obrotowego w kierunku przodu i tyłu.
- Ustabilizuj głowę pod kątem 40° w dół, aby uzyskać dobre przedłużenie tylnej części szyi.
UWAGA: Jednym ze sposobów, aby to zrobić, jest użycie paska ust urządzenia6.
- Ogol sierść w okolicy szyi za pomocą maszynki do golenia i oczyść skórę środkiem antyseptycznym, takim jak 10% roztwór jodu powidonu, a następnie alkohol. Nałóż środek antyseptyczny trzy razy za pomocą sterylnych wacików. Wcieraj okrężnymi ruchami przez 3-5 sekund za każdym razem.
- Opuszkiem palca znajdź obszar depresyjny w kształcie rombu znajdujący się między wypukłością potyliczną a grzbietem atlas6.
- Narysuj znak punktowy (np. za pomocą markera).
- Zamocuj strzykawkę o pojemności 1 ml lub 0,5 ml na ramce stereotaktycznej.
UWAGA: Zaleca się używanie strzykawek z nieodłączanymi igłami, ponieważ zapewniają one lepsze ssanie i mają mniejszą objętość martwą.
- Przysunąć igłę w miejsce kontaktu ze skórą w miejscu oznaczenia.
- Za pomocą kleszczy unieść skórę, jednocześnie opuszczając strzykawkę przez warstwy skóry.
- Lekko odkręcić tłok, aby wytworzyć podciśnienie w strzykawce.
- Wznowić pracę, aby bardzo powoli zanurzać igłę, aż w strzykawce pojawi się płyn (CSF).
- Ustawić igłę w tej pozycji i pozwolić na powolny przepływ CSF.
UWAGA: Igłę można lekko obniżyć lub podnieść, jeśli przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego jest bardzo wolny.
- Rozpocznij usuwanie płynu mózgowo-rdzeniowego powoli (w krokach co 40 μl/min) do 120 μl.
- Powoli wyjmować strzykawkę.
- Dootrzewnowo podać 1 ml normalnej surowicy, aby wspomóc uzupełnianie płynów przez zwierzę doświadczalne.
- Zmieszać płynną biopsję (CSF) z 400 μl pożywki NSC i utrzymać probówkę do mikrowirówki w temperaturze 4 °C do czasu dalszego użycia.
UWAGA: Biopsje płynne należy przetworzyć w ciągu 3 godzin, jeśli nie są zamrożone.
- Zdejmij maskę podającą środek znieczulający i przenieś zwierzę do obszaru monitorowania po operacji.
UWAGA: Powrót do zdrowia po znieczuleniu i utrzymanie pozycji leżącej powinno nastąpić w ciągu 5-10 minut, a pełne wyzdrowienie (normalne zachowanie) w ciągu 25 minut.
- Ściśle monitoruj regenerację (żywy i nieprzerwany ruch, częsty dostęp do wody) w dobrze ogrzanym (24-25 °C), cichym pomieszczeniu bez ściółki z drobnymi cząsteczkami, które mogą blokować drogi oddechowe. Zwierzę należy zwrócić w towarzystwie jego współlokatorów (nie nowym zwierzętom) dopiero po potwierdzeniu pełnego wyzdrowienia.
- Monitorować zwierzę w placówce konserwacyjnej przez co najmniej 48 godzin po operacji. W przypadku zaobserwowania objawów bólu (ukrywanie głowy, nieprawidłowa postawa głowy lub ciała, nadwrażliwość i nadpobudliwość na dotykanie) należy podać środek przeciwbólowy (np. 0,3 mg/ml buprenorfiny podskórnie). Zwierzęta z przebarwioną lub wyprostowaną sierścią należy skierować do odpowiedzialnego weterynarza.
4. Przetwarzanie tkanek do immunofluorescencji
- Zwierzę należy poddać eutanazji przez dosercowy wlew 20 ml lodowatej soli fizjologicznej, a następnie 50 ml lodowatego 4% paraformaldehydu (PFA; w buforowanym fosforanie soli fizjologicznej [PBS] o pH = 7,4).
- Wypreparuj tkankę mózgową.
- Oddziel głowę od ciała za pomocą nożyczek, aby wykonać nacięcie w okolicy szyjki macicy. Użyj nożyczek, aby usunąć skórę, a następnie przetnij kość czaszki wzdłuż strzałkowej linii środkowej, z końcami nożyczek skierowanymi do góry, aby nie uszkodzić tkanki mózgowej. Staraj się kontynuować cięcie tak bardzo, jak to możliwe, mijając koronalną linię środkową.
- Użyj kleszczy, aby usunąć kości, zaczynając od kości nadpotylicznej i ciemieniowej, a na końcu kości czołowych.
- Gdy tkanka mózgowa zostanie odsłonięta, użyj kleszczy lub szpatułki, aby wyjąć ją z czaszki. Aby to ułatwić, przetnij nerwy u podstawy mózgu i opuszki węchowe, jeśli nie chcesz.
- Po utrwaleniu tkanki przez noc w 2% PFA w temperaturze 4 °C.
- Krioochronę tkanki w 30% sacharozie (w PBS) przez co najmniej 48 godzin w temperaturze 4 °C, aż tkanka opadnie na dno.
- Zamrozić tkankę w temperaturze -80 °C.
- Pokrój tkankę mózgową na skrawki koronalne o grubości 14 μm za pomocą kriostatu.
- Barwienie immunofluorescencyjne należy przeprowadzić przy użyciu standardowych protokołów 3,7
- Inkubować skrawki z buforem blokującym (3% albuminy surowicy bydlęcej [BSA], 0,1% Triton X-100, w PBS) przez 2 godziny w temperaturze pokojowej.
- Przeprowadzić pobieranie antygenu (gotowanie przez 15 minut w 10 mM buforze cytrynianowym, pH = 6,0, przy użyciu szklanych słoików).
UWAGA: Ten krok jest opcjonalny, ale konieczny w przypadku antygenów jądrowych.
- Doprowadzić do temperatury pokojowej i inkubować z pierwszorzędowymi przeciwciałami przeciwko kwaśnemu białku fibrylarnemu gleju (GFAP), podwójnej kortynie (Dcx), S100β i β-kateninie (patrz tabela materiałów) w buforze blokującym przez noc w temperaturze 4 °C.
- Inkubować przez 2 godziny z przeciwciałami drugorzędowymi w PBS z 4',6-diamidyno-2-fenyloindolem (DAPI) w celu barwienia przeciwjądrowego w temperaturze pokojowej (patrz tabela materiałów).
- Zamontuj szkiełka nakrywkowe.
5. Przetwarzanie izolowanych komórek do immunofluorescencji
- Umieść komórki na 96-dołkowych płytkach kompatybilnych z mikroskopią, pokrytych poli-D-lizyną (100 μg/ml).
- Utrwal komórki w lodowatym 2% PFA na 10 minut i przemyj 3x PBS.
- Wykonaj immunofluorescencję przy użyciu standardowych procedur3,7dla PDGFRα, GFAP, Dcx, SOX2 i ID3 (patrz Tabela materiałów).
- Przechowywać komórki w PBS + NaN3 (0,1%) w temperaturze 4 °C w ciemności.
6. Mikroskopia i analiza obrazu
- Wykonywanie zdjęć za pomocą mikroskopii epifluorescencyjnej lub konfokalnej i zliczanie komórek za pomocą standardowych narzędzi do analizy obrazu, takich jak liczniki komórek.