Bilateral carotis communis Occlusion som en passende Konditioneringskørsel Stimulus for at tilskynde til iskæmisk Tolerance til Focal cerebral iskæmi
Summary
Der er akkumulerende beviser at iskæmisk prækonditionering (PC) – en ikke-skadelige iskæmisk udfordring til hjernen – giver en forbigående beskyttelse til en efterfølgende skadelig iskæmisk fornærmelse. Vi har etableret bilateral carotis arterieokklusion (BCCAO) som konditionering stimulus til at fremkalde tidlig iskæmisk tolerance (IT) til transient fokal cerebral iskæmi (induceret af midterste cerebral arterieokklusion, MCAO) i C57BL6 / J mus.
Abstract
Der er akkumulerende beviser at iskæmisk prækonditionering – en ikke-skadelige iskæmisk udfordring til hjernen – giver en forbigående beskyttelse til en efterfølgende skadelig iskæmisk fornærmelse. Vi har etableret bilateral carotis arterieokklusion som konditionering stimulus til at fremkalde tidlig iskæmisk tolerance over for transient fokal cerebral iskæmi i C57BL6 / J mus. I denne video vil vi demonstrere den metode, der anvendes til denne undersøgelse.
Introduction
Iskæmisk slagtilfælde er en sygdom med høj dødelighed og en enorm samfundsøkonomisk byrde 1.. Trods intensive eksperimentelle og kliniske videnskabelige indsats gennem de seneste årtier og er stadig behandlingsmuligheder for akut iskæmisk apopleksi patienter meget begrænset 2.. I modsætning til dette, vil stige i andelen af ældre i de udviklede lande dramatisk øge forekomst og forekomsten af patienter med iskæmisk slagtilfælde i de kommende årtier 3. Derfor er der et presserende behov for nye behandlingsmuligheder strategier i patienter med iskæmisk slagtilfælde.
En fremgangsmåde er at opnå yderligere forståelse mekanismer endogent tilpasning af hjernen til at klare en skadelig stimulus. Denne hjerne-afledt neurobeskyttelse er også kendt som iskæmisk prækonditionering (PC) eller iskæmisk tolerance (IT) og beskriver et fænomen, hvor en ikke-skadelig skadelig stimulus anvendt til hjernen, inducerer en forbigående modstandmod en efterfølgende skadelig iskæmiske skade 4.. Det sker i to forskellige tidsvinduer: tidlige IT, der foregår inden for minutter til et par timer efter PC og forsinkede IT, som har brug for en latenstid på et par timer at forekomme 4..
Hidtil har forskningen på IT i hjernen fokuseret på forsinket it. Meget mindre vides om mekanismerne i begyndelsen IT. Formålet med denne undersøgelse er at etablere bilateral carotis arterieokklusion (BCCAO), som er en etableret stimulus til at fremkalde forsinket IT, som en passende pc stimulus for at tilskynde til IT til forbigående fokal cerebral iskæmi (induceret af midterste cerebral arterieokklusion, MCAO) i C57BL6 / J mus.
Under begge kirurgiske procedurer (BCCAO og MCAO) blev overvågning af cerebral blodgennemstrømning (CBF) ved hjælp af laser Doppler flowmetri (LDF) udføres.
BCCAO blev udført i bedøvede og spontan vejrtrækning mus. Begge fælles halspulsårer (CCA) blev udsatog okkluderet i 60 sekunder efterfulgt af 5 min reperfusion. Denne BCCAO / reperfusion sekvens blev gentaget to gange. Efter operationen inddrives mus hurtigt og viste ingen tegn på funktionsnedsættelse. For at udelukke, at BCCAO protokollen beskrevet ovenfor ikke resultere i forsinket celledød i hjernen, udførte vi en TdT-medieret dUTP-biotin nick endemærkning (TUNEL) farvning 72 timer efter BCCAO (eller simuleret operation) i en særskilt gruppe.
MCAO er et bredt etableret model for induktion af fokal cerebral iskæmi hos gnavere 5-7. De kirurgiske procedurer blev udført ved hjælp af standardiserede operationelle procedurer (SOP) 8. Efter at udsætte venstre CCA blev en silicium-dækket monofilament indføres i den distale CCA avancerede via den interne carotidarterie (ICA) i Circle of Willis indtil den forreste cerebrale arterie (ACA) og derved, at oprindelsen af den midterste cerebrale arterie ( MCA) blev blokeret for en bestemt periode. I denne undersøgelse har vibrugt 45 min af MCAO, som typisk resulterer i en iskæmisk læsion i MCA område involverer striatale og kortikal områder i hjernen.
I vores undersøgelse, analyserede vi den tidsmæssige profil af tidlig IT hjælp BCCAO som Pc stimulus. Vores data viste, at den optimale tidsforskydning mellem BCCAO og MCAO at fremkalde tidligt IT er 30 min.
I denne video, vil vi give en demonstration af både kirurgiske procedurer, nemlig BCCAO og MCAO.
Protocol
Representative Results
Discussion
I vores undersøgelse har vi vist, at tre sekvenser af BCCAO, som hver varer et minut og efterfulgt af reperfusion i fem minutter, er en passende iskæmisk PC stimulus at inducere tidligt it.
Endvidere har vi vist, at forbehandlingen anvendte protokol er en sikker og mindre invasiv procedure med nævneværdig postoperativ morbiditet, ingen tegn på apoptose i hjernen og ingen dødelighed. Flere forskellige konditioneringsmetoder protokoller er blevet beskrevet tidligere 6-7,12. An…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name of the instrument | Company | Catalogue number/model |
| Binocular surgical microscope | Zeiss | Stemi 2000 C |
| Light source for microscope | Zeiss | SteREO CL 1500 ECO |
| Heating pad with rectal probe | FST | 21061-10 |
| Stereotactic frame | David Kopf | Model 930 |
| Scissors | FST | 91460-11 |
| Dumont forceps #5 | FST | 11251-10 |
| Dumont forceps #7 | FST | 11271-30 |
| Mircovascular clamp | FST | 00398-02 |
| Clamp applicator | FST | 00072-14 |
| Springscissors | FST | 15372-62 |
| Needle holder | FST | 12010-14 |
| Needles | Feuerstein, Suprama | BER 562-20 |
| 5-0 silk suture | Feuerstein, Suprama | |
| 7-0 silk suture | Feuerstein,Suprama | |
| 8-0 silk suture | Feuerstein, Suprama |
References
- Roger, V. L., et al. Heart disease and stroke statistics–2011 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 123, e18-e209 (2011).
- Khaja, A. M., Grotta, J. C. Established treatments for acute ischaemic stroke. Lancet. 369, 319-330 (2007).
- Foerch, C., Sitzer, M., Steinmetz, H., Neumann-Haefelin, T. Future demographic trends decrease the proportion of ischemic stroke patients receiving thrombolytic therapy: a call to set-up therapeutic studies in the very old. Stroke. 40, 1900-1902 (2009).
- Gidday, J. M. Cerebral preconditioning and ischaemic tolerance. Nat. Rev. Neurosci. 7, 437-448 (2006).
- Atochin, D. N., Clark, J., Demchenko, I. T., Moskowitz, M. A., Huang, P. L. Rapid cerebral ischemic preconditioning in mice deficient in endothelial and neuronal nitric oxide synthases. Stroke. 34, 1299-1303 (2003).
- Cho, S., et al. Obligatory role of inducible nitric oxide synthase in ischemic preconditioning. J. Cereb. Blood. Flow Metab. 25, 493-501 (2005).
- Kunz, A., et al. Neurovascular protection by ischemic tolerance: role of nitric oxide and reactive oxygen species. J. Neurosci. 27, 7083-7093 (2007).
- Dirnagl, U., et al. Standard operating procedures (SOP) in experimental stroke research: SOP for middle cerebral artery occlusion in the mouse. Nature Precedings. , (2010).
- Engel, O., Kolodziej, S., Dirnagl, U., Prinz, V. Modeling stroke in mice – middle cerebral artery occlusion with the filament model. J. Vis. Exp. (47), e2423 (2011).
- Bederson, J. B., et al. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination. Stroke. 17, 472-476 (1986).
- Lin, T. N., He, Y. Y., Wu, G., Khan, M., Hsu, C. Y. Effect of brain edema on infarct volume in a focal cerebral ischemia model in rats. Stroke. 24, 117-121 (1993).
- Kawano, T., et al. iNOS-derived NO and nox2-derived superoxide confer tolerance to excitotoxic brain injury through peroxynitrite. J. Cereb. Blood Flow Metab. 27, 1453-1462 (2007).
- Qi, S., et al. Sublethal cerebral ischemia inhibits caspase-3 activation induced by subsequent prolonged ischemia in the C57Black/Crj6 strain mouse. Neurosci. Lett. 315, 133-136 (2001).
- Wu, C., et al. A forebrain ischemic preconditioning model established in C57Black/Crj6 mice. J. Neurosci. Methods. 107, 101-106 (2001).
- Liu, S., Zhen, G., Meloni, B. P., Campbell, K., Winn, H. R. Rodent Stroke Model Guidelines for Preclinical Stroke Trials (1st Edition). J. Exp. Stroke Transl. Med. 2, 2-27 (2009).
- Nishio, S., et al. Hypothermia-induced ischemic tolerance. Ann. N.Y. Acad. Sci. 890, 26-41 (1999).
- DeBow, S., Colbourne, F. Brain temperature measurement and regulation in awake and freely moving rodents. Methods. 30, 167-171 (2003).
- Colbourne, F., Sutherland, G. R., Auer, R. N. An automated system for regulating brain temperature in awake and freely moving rodents. J. Neurosci. Methods. 67, 185-190 (1996).
- Kapinya, K. J., Prass, K., Dirnagl, U. Isoflurane induced prolonged protection against cerebral ischemia in mice: a redox sensitive mechanism?. Neuroreport. 13, 1431-1435 (2002).
- Li, L., Zuo, Z. Isoflurane preconditioning improves short-term and long-term neurological outcome after focal brain ischemia in adult rats. Neuroscience. 164, 497-506 (2009).
- Xiong, L., et al. Preconditioning with isoflurane produces dose-dependent neuroprotection via activation of adenosine triphosphate-regulated potassium channels after focal cerebral ischemia in rats. Anesth. Analg. 96, 233-237 (2003).
- Spratt, N. J., et al. Modification of the method of thread manufacture improves stroke induction rate and reduces mortality after thread-occlusion of the middle cerebral artery in young or aged rats. J. Neurosci. Methods. 155, 285-290 (2006).
- Zarow, G. J., Karibe, H., States, B. A., Graham, S. H., Weinstein, P. R. Endovascular suture occlusion of the middle cerebral artery in rats: effect of suture insertion distance on cerebral blood flow, infarct distribution and infarct volume. Neurol. Res. 19, 409-416 (1997).
