Technika niedrożności tętnicy środkowej mózgu do wywoływania depresji poudarowej u szczurów
22 maja 2019
Tutaj prezentujemy protokół wywoływania depresji poudarowej u szczurów poprzez zamknięcie środkowej tętnicy mózgowej przez tętnicę szyjną wewnętrzną. Używamy testu wymuszonego pływania Porsolt i testu preferencji sacharozy, aby potwierdzić i ocenić indukowane nastroje depresyjne.
W naszym protokole zaproponowano nową technikę niedrożności przyśrodkowej tętnicy mózgowej u szczurów, aby pomóc w badaniu mechanizmu rozwoju depresji po udarze mózgu i znalezieniu skuteczniejszej terapii. Główną zaletą naszej techniki jest jej zdolność do zmniejszania zmienności zmian masy ciała, obrzęku mózgu i objętości zawału oraz minimalizowania zgonów związanych z zabiegiem. Po potwierdzeniu braku reakcji na szczypanie ogona u samca szczura Sprague Dawley o wadze od 300 do 350 gramów, umieść zwierzę na płycie grzewczej o temperaturze 37 stopni Celsjusza i użyj sondy doodbytniczej do monitorowania temperatury głębokiej ciała.
Nałóż maść na oczy zwierzęcia i zgol włosy z szyi. Następnie zdezynfekuj odsłoniętą skórę 70-procentowym alkoholem chlorheksydyny i przykryj szczura sterylną serwetą chirurgiczną przed wykonaniem okluzji zgodnie ze standardowymi technikami. Aby uzyskać ocenę nasilenia neurologicznego, umieść szczura z okluzją na płaskiej powierzchni i pozwól zwierzęciu swobodnie się poruszać.
Po minucie delikatnie pociągnij szczura do tyłu za ogon i oceń reakcję chodu zwierzęcia. Aby zmierzyć objętość zawału, zeskanuj przygotowane barwione wycinki mózgu z rozdzielczością 1 600 na 1 600 punktów na cal, a następnie przytnij i ujednolic skalę dla wszystkich obrazów. Następnie załaduj ustandaryzowane obrazy do odpowiedniego oprogramowania do analizy obrazu i użyj narzędzia do śledzenia, aby zmierzyć obszar zaznaczonej bladości w sześciu kolejnych dwumilimetrowych wycinkach, aby określić rozmiar zawału jako procent całego wycinka mózgu.
30 do 33 dni po operacji przenieś zwierzęta do zamkniętego, cichego, kontrolowanego światła pomieszczenia w indywidualnych klatkach i umieść butelkę zawierającą 100 mililitrów 1% roztworu sacharozy w każdej klatce na 24 godziny. Następnego dnia wyjmij butelki, a także jedzenie i wodę pitną na 12 godzin. Pod koniec okresu deprywacji umieść jedną butelkę zawierającą 100 mililitrów 1% roztworu sacharozy i jedną butelkę zawierającą 100 mililitrów wody z kranu w każdej klatce na cztery godziny.
Następnie należy zapisać objętość roztworu sacharozy i zużytej wody, aby umożliwić obliczenie preferencji powinowactwa do sacharozy dla każdego zwierzęcia. W teście wymuszonego pływania Porsolta, 30 do 33 dni po operacji, najpierw umieść każdego szczura w pionowym cylindrze z pleksiglasu zawierającym 80 centymetrów wody o temperaturze 25 stopni Celsjusza na 15 minut. Pod koniec okresu przyzwyczajenia pozwól szczurowi wyschnąć przez 15 minut w ogrzewanym pomieszczeniu w temperaturze 32 stopni Celsjusza przed powrotem do klatki domowej.
Następnego dnia należy umieścić szczura z powrotem w cylindrze na ostatnie pięć minut, rejestrując pięciominutowy test, aby umożliwić obliczenie całkowitego czasu trwania bezruchu w tym okresie. Analiza histologiczna ujawnia statystycznie istotną objętość zawału jako procent całkowitej objętości mózgu po MCAO w porównaniu ze zwierzętami w pozorowanej grupie kontrolnej. Statystycznie istotny obrzęk mózgu obserwuje się również u zwierząt doświadczalnych w porównaniu z pozorowaną grupą kontrolną.
Zwierzęta z MCAO wykazują niższą sprawność neurologiczną w porównaniu ze zwierzętami operowanymi pozorami po 50 minutach, 24 godzinach i siedmiu dniach po operacji. Szczury MCAO spożywają również znacznie mniejszą ilość sacharozy i wykazują dłuższy bezruch podczas testów wymuszonego pływania Porsalta w porównaniu ze zwierzętami pozorowanymi. Jest to ważny model dla behawioralnych badań nad udarem mózgu i może służyć jako narzędzie do oceny przyszłych terapii lub dostarczania krytycznych danych przedklinicznych na temat skuteczności substancji terapeutycznych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia protokół indukowania depresji powypałowej u szczurów poprzez zamknięcie środkowej tętnicy mózgowej. W badaniu zastosowano testy behawioralne w celu oceny nastrojów depresyjnych u badanych osobników.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Nauki behawioralne
- Badania nad udarem mózgu
Wstęp
- Depresja poudarowa jest częstym powikłaniem występującym po udarze mózgu.
- Zrozumienie jej mechanizmów może pomóc w opracowaniu skutecznych terapii.
- Obecne metody mogą wykazywać wysoką zmienność wyników.
- Celem niniejszego badania jest udoskonalenie techniki okluzji w celu zminimalizowania tej zmienności.
Cel badania
- W celu opracowania wiarygodnego modelu do badania depresji poudarowej.
- W celu oceny wpływu nowej techniki okluzji na zachowania depresyjne.
- W celu ograniczenia powikłań związanych z procedurą w modelach zwierzęcych.
Zastosowane metody
- Technika zamykania tętnicy środkowej mózgu u szczurów.
- Oceny behawioralne z wykorzystaniem testu wymuszonego pływania Porsolta.
- Test preferencji sacharozy do oceny zmian nastroju.
- Monitorowanie parametrów fizjologicznych podczas procedury.
Główne wyniki
- Nowa technika wykazała zmniejszoną zmienność zmian masy ciała.
- Zaobserwowano niższą częstość występowania obrzęku mózgu oraz mniejszą objętość zawału.
- Zminimalizowano liczbę zgonów związanych z procedurą.
- Testy behawioralne potwierdziły indukcję stanów depresyjnych.
Wnioski
- Udoskonalona technika okluzji jest skuteczna w badaniu depresji poudarowej.
- Zapewnia ona bardziej spójny model do przyszłych badań.
- Konieczne są dalsze studia w celu zbadania interwencji terapeutycznych.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Opracowanie wiarygodnych modeli przedklinicznych depresji poudarowej jest kluczowe dla minimalizacji ryzyka związanego z walidacją celów neuropsychiatrycznych w terapii udarów. Opisana technika MCAO redukuje zmienność objętości zawału, obrzęku mózgu oraz śmiertelności, co zwiększa pewność prognostyczną w fenotypowaniu behawioralnym. Poprawiona spójność modelu wspiera podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) we wczesnej fazie odkrywania leków, wyjaśniając mechanistyczne powiązania między niedokrwieniem mózgu a fenotypami depresyjnymi.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych łączących uszkodzenie niedokrwienne z patofizjologią depresji poprzez kontrolowaną indukcję MCAO.
- Wartość operacyjna: Redukuje zmienność wyników w zakresie zmian masy ciała, objętości zawału oraz obrzęku mózgu, co poprawia powtarzalność testów w badaniach nad oddziaływaniem na cel molekularny.
- Wartość prognostyczna: Wspiera przesiew fenotypowy związków, zapewniając system istotny dla przebiegu choroby z walidowanymi zachowaniami depresyjnymi, ocenianymi za pomocą testu preferencji sacharozy oraz testu wymuszonego pływania.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Gotowość do analizy: Pozwala na wytworzenie zestandaryzowanych systemów biologicznych z mierzalnymi wskaźnikami nasilenia objawów neurologicznych oraz pomiarami objętości zawału, co umożliwia późniejszy screening związków.
- Wyniki ilościowe: Generuje mierzalne punkty końcowe, w tym wskaźniki preferencji sacharozy i czas trwania unieruchomienia, co umożliwia analizę zależności dawka-odpowiedź w badaniach terapeutycznych.
- Skalowalność: Technika okluzji oparta na ICA pozwala na spójne generowanie modeli w różnych kohortach, co wspiera ponowne wykorzystanie platformy w kampaniach identyfikacji związków wiodących.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie kliniczne: Modeluje depresję poudarową jako współistniejące powikłanie neuropsychiatryczne, co jest zgodne z kliniczną częstością występowania PSD oraz niezaspokojonymi potrzebami terapeutycznymi.
- Ciągłość translacyjna: Łączy etap odkrywania mechanizmów i redukcji ryzyka z walidacją przedkliniczną poprzez behawioralne i histologiczne potwierdzenie stanów depresyjnych.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Dostarcza przedklinicznych danych na temat skuteczności terapeutycznej poprzez korelację objętości zawału wywołanego MCAO z wynikami behawioralnymi, co wspiera decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go).
Integracja potoków i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesu odkrywania leków – od walidacji celu, poprzez identyfikację związku wiodącego, aż po przedkliniczne badania skuteczności – umożliwiając iteracyjne doprecyzowanie hipotez terapeutycznych w zakresie neuropsychiatrycznych następstw udaru.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących mechanizmów udaru niedokrwiennego prowadzących do fenotypów depresyjnych poprzez kontrolowany model MCAO oraz ocenę neurologiczną.
- Przesiew: Umożliwia standaryzację testów dzięki powtarzalnym pomiarom objętości zawału i obrzęku mózgu, co jest kluczowe dla przesiewu bibliotek związków.
- Analityka: Dostarcza ilościowych zmiennych zależnych, w tym spożycie sacharozy i czas unieruchomienia, co ułatwia porównania statystyczne między grupami badawczymi.
- Badania translacyjne: Łączy stopień uszkodzenia niedokrwiennego z fenotypami behawioralnymi, wspierając dopasowanie biomarkerów między objętością zawału a efektami depresyjnymi.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku platformę przedkliniczną do oceny kandydatów na leki neuroprotekcyjne i przeciwdepresyjne w modelach współistnienia udaru.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność walidacji celu poprzez zmniejszenie niejednoznaczności mechanistycznej w modelach współistnienia udaru i depresji.
- Wartość operacyjna: Poprawia powtarzalność i standaryzację między laboratoriami dzięki zminimalizowaniu zgonów oraz zmienności związanej z procedurą.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową poprzez redukcję wyników fałszywie dodatnich w identyfikacji leadów dzięki zastosowaniu modeli o obniżonym ryzyku biologicznym.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację terapii udaru ukierunkowanych na współistniejące zaburzenia neuropsychiatryczne w oparciu o skorygowane ryzyko i spójne odczyty fenotypowe.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza z zakresu stereotaksycznej chirurgii gryzoni oraz oceny stopnia ciężkości deficytów neurologicznych.
- Metoda zależy od dostępności aparatury do ilościowego oznaczania objętości zawału poprzez analizę obrazu barwionych skrawków mózgu.
- Niezbędna jest standaryzacja protokołów testu preferencji sacharozy oraz testu wymuszonego pływania w obrębie zespołu badawczego w celu oceny punktów końcowych zachowania.
- Kwestie adaptacyjne obejmują dostosowanie techniki okluzji ICA do różnych szczepów i wieku szczurów przy jednoczesnym monitorowaniu temperatury wewnętrznej ciała.
- Ograniczenia praktyczne obejmują konieczność monitorowania pooperacyjnego w celu potwierdzenia rozwoju zawału oraz zmian behawioralnych w 30–33 dni po MCAO.
