Bilaterale Arteria carotis communis Occlusion als adäquate Vorbehandlung Stimulus zu frühe ischämische Toleranz zu Focal zerebraler Ischämie induzieren
Summary
Es wird vermehrt Hinweise darauf, dass ischämischen Präkonditionierung (PC) – verleiht einen transienten Schutz einer nachfolgenden Beschädigung ischämischen – eine schonende ischämischen Herausforderung an das Gehirn. Wir haben festgestellt, bilateralen Arteria carotis communis Okklusion (BCCAO) als Vorbehandlung Stimulus bis Anfang ischämischen Toleranz (IT), um transiente fokale zerebrale Ischämie (induziert durch Mitte Zerebralarterie, MCAO) induzieren in C57Bl6 / J Mäusen.
Abstract
Es häufen sich Beweise, dass ischämischen Präkonditionierung – verleiht einen vorübergehenden Schutz auf eine spätere schädliche ischämischen Insult – ein nicht-schädigenden ischämischen Herausforderung an das Gehirn. Wir haben die bilateralen Arteria carotis communis Okklusion als Vorbehandlung Stimulus gegründet, um frühen ischämischen Toleranz gegenüber transienten fokalen zerebralen Ischämie in C57Bl6 / J Mäusen zu induzieren. In diesem Video zeigen wir Ihnen, die Methodik für diese Studie verwendet.
Introduction
Der ischämische Schlaganfall ist eine Erkrankung mit einer hohen Mortalität und eine enorme sozioökonomische Belastung 1. Trotz intensiver experimenteller und klinischer wissenschaftlichen Bemühungen in den letzten Jahrzehnten bleiben Behandlungsmöglichkeiten für akuten ischämischen Schlaganfall-Patienten sehr begrenzte 2. Im Gegensatz dazu, wird Zunahme des Anteils älterer Menschen in den entwickelten Ländern drastisch erhöhen Inzidenz und Prävalenz von Patienten mit ischämischem Schlaganfall in den nächsten Jahrzehnten 3. Daher besteht ein dringender Bedarf für neue Behandlungsstrategien bei Patienten mit ischämischem Schlaganfall.
Ein Ansatz ist es, weitere Verständnis in Mechanismen der endogenen Anpassung des Gehirns mit einer schädlichen Reiz bewältigen zu gewinnen. Das Gehirn stammenden Neuroprotektion ist auch als ischämischen Präkonditionierung (PC) oder Ischämietoleranz (IT) bekannt und bezeichnet das Phänomen, bei dem ein nicht-schädlichen Reiz schädliche Einwirkung auf das Gehirn, induziert einen Übergangswiderstandgegen einen nachfolgenden schädlichen ischämischen Insult 4. Es tritt in zwei verschiedenen Zeitfenstern: früh IT, die innerhalb von Minuten bis wenigen Stunden nach PC erfolgt verzögert und IT, was braucht eine Latenzzeit von ein paar Stunden bis 4 auftreten.
Bisher hat sich die Forschung auf die IT in Gehirn verzögert IT konzentriert. Viel weniger ist über die Mechanismen der frühen IT bekannt. Das Ziel dieser Studie ist es, die bilateralen Arteria carotis communis Okklusion (BCCAO), die ein etabliertes Stimulus verzögert IT induzieren, wie eine angemessene PC Stimulus zu induzieren etablieren frühen IT vorübergehender fokaler zerebraler Ischämie (induziert durch Mitte Zerebralarterie, MCAO) in C57Bl6 / J Mäusen.
Während der beiden chirurgischen Eingriffen (BCCAO und MCAO), wurde die Überwachung des zerebralen Blutflusses (CBF) durch Laser-Doppler-Flussmessung (LDF) durchgeführt.
BCCAO wurde betäubt und spontan atmenden Mäusen durchgeführt. Beide Arteria carotis communis (CCA) ausgesetzt wurdenund verschlossen für 60 Sekunden, gefolgt von 5 min der Reperfusion. Diese BCCAO / Reperfusion Sequenz wurde zweimal wiederholt. Nach der Operation erholte sich schnell und Mäusen zeigte keine Anzeichen von Funktionsstörungen. Um auszuschließen, dass die oben beschriebenen BCCAO Protokoll nicht in verzögerten Zelltod im Gehirn führen, führten wir eine TdT-vermittelte dUTP-Biotin-nick end labeling (TUNEL)-Färbung 72 h nach BCCAO (oder Schein-Operation) in ein separate Gruppe.
MCAO ist ein weithin etablierten Modell für die Induktion von fokaler zerebraler Ischämie bei Nagetieren 5-7. Die chirurgischen Eingriffe wurden mit standardisierten Arbeitsanweisungen (SOP) 8 durchgeführt. Nach Aussetzen links CCA wurde ein Silizium-covered Monofilament in den distalen CCA über die Arteria carotis interna (ICA) in den Kreis der Willis vorgeschoben, bis die vordere Hirnarterie (ACA) und damit der Ursprung der mittleren zerebralen Arterie eingeführt ( MCA) für einen definierten Zeitraum verschlossen. In dieser Studie haben wirverwendet 45 min von MCAO, die typischerweise zu einem ischämischen Läsion in der MCA Hoheitsgebiets der striatalen und kortikalen Hirnregionen.
In unserer Studie untersuchten wir den zeitlichen Verlauf der frühen IT mit BCCAO als PC Reiz. Unsere Daten zeigen, dass die optimale Zeitverzögerung zwischen BCCAO und MCAO früh IT ist 30 min zu induzieren.
In diesem Video geben wir eine Demonstration der beiden chirurgischen Verfahren, dh BCCAO und MCAO.
Protocol
Representative Results
Discussion
In unserer Studie haben wir gezeigt, dass drei Sequenzen BCCAO, jede dauert eine Minute, gefolgt von Reperfusion für fünf Minuten, eine angemessene ischämischen PC Stimulus zu früh IT induzieren.
Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass die Vorbehandlung Protokoll verwendet eine sichere und kleinere invasives Verfahren ohne nennenswerte postoperative Morbidität, keine Anzeichen von Apoptose in Gehirn und ohne Mortalität ist. Mehrere verschiedene Vorkonditionierung Protokolle wurden zuvo…
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).
