Ustalenie ostrego zawału mostu u szczurów za pomocą stymulacji elektrycznej
27 sierpnia 2020
Prezentowany tutaj jest protokół do ustalenia ostrego zawału mostu w modelu szczurzym za pomocą stymulacji elektrycznej za pomocą pojedynczego impulsu.
Zapewniamy protokół do ustalenia zawału u szczura. Ten model szczura z zawałem mostu był łatwy do wykonania, łatwy do odtworzenia i bardzo udany. Stymulacja elektryczna może być wykorzystana do wywołania zawału w dowolnym innym obszarze mózgu, takim jak wzgórze.
Osoby, które chcą wykonać ten model, powinny przed eksperymentem zapoznać się z autonomią mostu. Przed zabiegiem należy zważyć szczury i ocenić ich sprawność neurologiczną zgodnie z testami behawioralnymi opisanymi w załączonym tekście. Rozgrzej poduszkę grzewczą do 37 stopni Celsjusza bezpośrednio przed znieczuleniem i przymocuj wiertło do czaszki do uchwytu na ramie stereotaktycznej.
Potwierdź brak reakcji na odruch pedałowania u pierwszego znieczulonego szczura i zamontuj szczura na ramie stereotaktycznej w pozycji leżącej na poduszce grzewczej. Umieścić pręty douszne nad kanałem słuchowym, aby zabezpieczyć głowę, uważając, aby czaszka była utrzymywana w pozycji poziomej, aby uniknąć przekrzywienia wstrzyknięcia. Nałóż maść na oczy zwierzęcia i użyj mikrogolarki, aby usunąć włosy z czaszki.
Za pomocą markera narysuj trzycentymetrową linię wzdłuż linii środkowej czaszki od linii obustronnego bocznego canthus do 0,5 centymetra za tylnym ciemiączkiem i za pomocą skalpela wykonaj nacięcie linii środkowej wzdłuż zaznaczonej linii. Użyj bawełnianego wacika, aby usunąć krew i umieść kawałek taśmy chirurgicznej po obu stronach płata skóry, aby odsłonić czaszkę. Użyj nowego wacika nasączonego 0,9% chlorkiem sodu, aby delikatnie usunąć tkankę łączną z czaszki i zlokalizować bregmę.
Użyj markera z cienką końcówką, aby wskazać centralny punkt bregmy jako punkt początkowy, umieść wiertło na sześciu milimetrach z przodu z tyłu, dwa milimetry przyśrodkowo z boku. Użyj wiertła, aby ostrożnie wykonać kraniotomię o średnicy jednego milimetra. Następnie zastąp wiertło sondą o rozmiarze 22 z izolowaną osłoną z końcówką umieszczoną dwa milimetry nad bliższym końcem osłony.
Włóż arkusze siedem milimetrów do mózgu i przesuwaj sondę wzdłuż osłony, aż górna część sondy znajdzie się dziewięć milimetrów pod powierzchnią mózgu. Podłącz elektrody do stymulatora elektrycznego i podłącz anodę do sondy. Następnie podłącz do katody do ucha szczura.
Następnie włącz stymulator elektryczny i ustaw szerokość pojedynczego impulsu na 4 050 milisekund, napięcie na 50 woltów, a prąd na cztery miliampery. Pozostaw sondę w tej pozycji przez pięć minut po stymulacji przed wyjęciem urządzenia z mózgu. Przykryj kraniotomię cementem kostnym i pozwól cementowi wyschnąć przed użyciem włókien do szwów poliamidowych 4.0 w celu zamknięcia rany.
Po trzech lub czterech szwach zawiąż standardowe węzły chirurgiczne 2-1-1. Następnie wstrzyknij dootrzewnowo szczurowi 250 mikrolitrów penicyliny i monitoruj szczura co 15 minut, aż do pełnego wybudzenia przed powrotem zwierzęcia do klatki. W tej analizie sześć zwierząt poddano operacji, jak wykazano, a sześć zwierząt traktowano jako kontrolę.
Wycinki mózgu na tych obrazach pochodziły od jednego szczura z każdej grupy. Rezonans magnetyczny wykazał, że zawał znajdował się w podstawie mostu, naśladując zawały przednio-boczne u ludzi. Ponieważ zastosowano izolowaną osłonkę, zawału nie zaobserwowano w korze mózgowi, ani w śródmózgowiu.
Obrazy ważone dyfuzją ujawniły również ostry zawał mostu. Barwienie TTC zastosowano w celu potwierdzenia zawału 24 godziny po operacji. Zgodnie z oczekiwaniami, objętość zawału była istotnie wyższa w grupie chirurgicznej w porównaniu z grupą kontrolną.
Wyniki behawioralne mierzono przed i po operacji. W porównaniu z grupą kontrolną, szczury z zawałem mostu krążyły w lewo. Zaobserwowano istotne różnice w wynikach testów somatosensorycznych Longa, Berdersona, ułożenia kończyn, równowagi belki i usuwania kleju między szczurami z zawałem mostu a szczurami z grupy kontrolnej.
Każdy konkretny obszar mózgu zostanie zniszczony przez stymulację elektryczną.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia protokół wywoływania ostrego zawału mostu w modelu szczura poprzez stymulację elektryczną pojedynczym impulsem. Model ten jest powtarzalny i skuteczny w badaniu zawałów mostu, które naśladują zawały przednioboczne u ludzi.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Modele eksperymentalne
- Elektrofizjologia
Wstęp
- Zawały mostu mózgu są istotne dla zrozumienia mechanizmów udaru.
- Istniejące modele mogły nie odzwierciedlać skutecznie warunków występujących u ludzi.
- Niniejszy protokół umożliwia ukierunkowane badanie chorób naczyniowo-mózgowych.
- Podkreśla on znaczenie ocen przedoperacyjnych w kontekście dobrostanu zwierząt.
Cel badania
- Opracowanie wiarygodnego modelu szczurzego do badania zawałów mostu.
- Ocena sprawności neurologicznej przed i po wywołaniu zawału.
- Walidacja skuteczności stymulacji elektrycznej w wywoływaniu zlokalizowanych uszkodzeń mózgu.
Zastosowane metody
- Wykorzystuje model szczura oraz stymulację elektryczną w celu wywołania zawału.
- Oceny neurologiczne są przeprowadzane przed i po operacji.
- Kluczowe etapy obejmują znieczulenie, kraniotomię oraz precyzyjne umieszczenie elektrod.
- Opieka pooperacyjna obejmuje monitorowanie oraz podawanie antybiotyków.
Główne wyniki
- Protokół pozwolił na skuteczne wywołanie ostrego zawału mostu.
- Testy behawioralne wykazały upośledzenie funkcji u szczurów z zawałem.
- Odnotowano istotne różnice w ocenach neurologicznych w porównaniu z grupą kontrolną.
- Badanie MRI oraz barwienie TTC potwierdziły obecność i zasięg zawału.
Wnioski
- Badanie ustanawia wartościowy model do badania udarów mostu.
- Ułatwia ono dalsze badania nad interwencjami w chorobach naczyniowo-mózgowych.
- Wyniki podkreślają znaczenie lokalnych modeli zawału w neuronauce.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ustanowienie wiarygodnych modeli udarów u gryzoni w odniesieniu do ich podtypów jest kluczowe dla przedklinicznej walidacji celów terapeutycznych i minimalizacji ryzyka mechanistycznego w opracowywaniu leków przeciwmiażdżycowych i przeciwzakrzepowych w obrębie naczyń mózgowych. Niniejszy protokół umożliwia powtarzalną indukcję ostrego zawału mostu, częstego udaru w obrębie krążenia tylnego, co wspiera testowanie hipotez w badaniach nad neuroprotekcją i trombolizą. Model ten zwiększa pewność predykcyjną poprzez naśladowanie ludzkich uszkodzeń przedniobocznych mostu oraz umożliwiając ilościowe odczyty behawioralne i obrazowe.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych dotyczących szlaków udaru mostu poprzez lokalne uszkodzenie elektryczne.
- Wartość operacyjna: Zapewnia wysoce powtarzalny model do spójnych badań nad oddziaływaniem na cele i modulacją szlaków.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na wygenerowanie mierzalnych deficytów neurologicznych i sensoromotorycznych w celu standaryzacji testów oraz przygotowania do przesiewowej analizy związków chemicznych.
- Wartość operacyjna: Wspiera opracowanie skalowalnych wskaźników behawioralnych (skala Longi, Berdersona, balans na belce, usuwanie substancji klejącej, rozmieszczenie kończyn) do wysokoprzepustowej oceny funkcjonalnej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Odzwierciedla ludzki zawał przednio-boczny mostu, zwiększając istotność translacyjną dla badań nad interwencjami naczyniowo-mózgowymi.
- Wartość operacyjna: Umożliwia długoterminową ocenę za pomocą MRI oraz barwienia TTC w celu skorelowania uszkodzeń strukturalnych z efektami funkcjonalnymi.
Integracja potoków i przepływów pracy
Model ten wpisuje się w kontinuum odkrywczego, od walidacji celu po przedkliniczne badania skuteczności, umożliwiając mechanistyczne zmniejszenie ryzyka w rozwoju terapeutyków przeciwudarowych.
- Biologia odkrywcza: Wspiera wyjaśnianie szlaków i walidację celów w obwodach mostu dzięki precyzyjnej indukcji uszkodzeń.
- Przesiewanie: Dostarcza standaryzowanych wyników neurologicznych i proprioceptywnych w celu wiarygodnego pomiaru efektów działania związków.
- Analityka: Zapewnia multimodalną walidację (wyniki behawioralne, MRI, TTC), umożliwiając międzyfunkcyjne porównywanie danych i ustalanie wartości progowych.
- Badania translacyjne: Jest spójne z patologią udaru u ludzi, co pozwala na podejmowanie przedklinicznych decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) w oparciu o lokalizację i stopień nasilenia zawału.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Podejście oparte na stymulacji elektrycznej może zostać zaadaptowane do innych obszarów mózgu, zwiększając użyteczność platformy w programach odkrywczych w dziedzinie neuronauki.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w modelowaniu udaru poprzez anatomicznie precyzyjny, elektrycznie indukowany zawał.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalność i standaryzację dzięki naprowadzaniu stereotaktycznemu i zdefiniowanym parametrom stymulacji.
- Wartość strategiczna: Usprawnia postępy skorygowane o ryzyko, umożliwiając wczesną ocenę funkcjonalną i strukturalną modeli uszkodzeń.
- Wpływ na portfolio: Wspiera opartą na danych priorytetyzację kandydatów w obszarze naczyniowo-mózgowym, wykorzystując zwalidowane korelacje między objętością zawału a deficytami behawioralnymi.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie chirurgii stereotaktycznej, neuroanatomii i elektrofizjologii w celu dokładnego umieszczenia sondy.
- Zależne od precyzyjnej aparatury, w tym od zestawu stereotaktycznego, stymulatora elektrycznego oraz narzędzi do walidacji MRI/histologicznej.
- Wymaga standaryzacji protokołów testów behawioralnych w ramach zespołów oraz zastosowania metody ślepej próby w celu obiektywnej oceny wyników.
- Adaptacja do innych obszarów mózgu wymaga ponownej kalibracji współrzędnych i parametrów stymulacji, aby uniknąć efektów pozacelowych.
- Ograniczenia praktyczne obejmują zmienność grubości czaszki oraz identyfikacji bregmy, co może wpływać na dokładność celowania.
