Bilateral Common Carotisar Okklusjon som en Tilstrekkelig preconditioning Stimulus å bevege Tidlig iskemisk Toleranse for Focal Cerebral iskemi
Summary
Det er vist at ischemisk prekondisjonering (PC) – confers en forbigående beskyttelse til en etterfølgende iskemisk skade fornærmelse – en ikke-ødeleggende iskemisk utfordring til hjernen. Vi etablert bilaterale felles halsarterie lukkingen (BCCAO) som en prekondisjonering stimulans til å indusere tidlig iskemisk toleranse (IT) til transient fokal cerebral ischemi (indusert ved tilstopping av midtre cerebralarterie, MCAO) i C57Bl6 / J mus.
Abstract
Det er vist at iskemisk prekondisjonering – ensidige transient beskyttelse til en påfølgende ødeleggende iskemisk fornærmelse – en ikke-ødeleggende iskemisk utfordring til hjernen. Vi har etablert bilaterale felles carotisar okklusjon som preconditioning stimulans for å indusere tidlig iskemisk toleranse for forbigående samlingspunkt hjerneiskemi C57Bl6 / J mus. I denne videoen vil vi demonstrere metoden som er benyttet i denne studien.
Introduction
Hjerneinfarkt er en sykdom med høy dødelighet og en enorm samfunnsøkonomisk byrde en. Til tross for intensiv eksperimentelle og kliniske vitenskapelige innsats gjennom de siste tiårene, behandlingstilbud for akutt hjerneinfarkt pasienter fortsatt svært begrenset to. I motsetning til det, vil øke i andelen av eldre mennesker i utviklede land dramatisk øke forekomst og forekomst av pasienter med iskemisk hjerneslag i de neste tiårene tre. Derfor er det et stort behov for nye behandlingsstrategier hos pasienter med iskemisk hjerneslag.
En tilnærming er å få ytterligere forståelse i mekanismene for endogen tilpasning av hjernen til å takle en skadelig stimulus. Dette hjerne-avledet neurobeskyttelse er også kjent som ischemisk prekondisjonering (PC) eller iskemisk toleranse (IT) og beskriver et fenomen, i hvilket et ikke-ødeleggende skadelig stimulus påført til hjernen, induserer en forbigående motstandmot en påfølgende ødeleggende iskemisk fornærmelse fire. Det forekommer i to forskjellige tidsvinduer: tidlige IT, som oppstår i løpet av minutter til et par timer etter PC og forsinket IT, som trenger en ventetid på et par timer å skje fire.
Så langt har forskning på IT i hjernen fokusert på forsinket IT. Mye mindre er kjent om mekanismene for tidlig IT. Målet med denne studien er å etablere bilaterale felles carotisar okklusjon (BCCAO) som er en etablert stimulans til å indusere forsinket IT, som et fullverdig PC stimulans til å indusere tidlig IT til forbigående samlingspunkt cerebral iskemi (indusert av midten cerebral arterie okklusjon, MCAO) i C57Bl6 / J mus.
Under begge kirurgiske prosedyrer (BCCAO og MCAO), ble overvåking av cerebral blodstrøm (CBF) med laser Doppler strømningsmåling (LDF) utføres.
BCCAO ble utført i bedøvet og spontant puste mus. Både felles carotis (CCA) ble utsattog okkluderes i 60 sekunder etterfulgt av 5 minutter av reperfusjon. Dette BCCAO / reperfusion sekvensen ble gjentatt to ganger. Etter operasjonen utvinnes mus raskt og viste ingen tegn til funksjonssvikt. For å utelukke at BCCAO protokollen beskrevet ovenfor ikke føre til forsinket celledød i hjernen, utførte vi en TdT-mediert dUTP-biotin nick end merking (TUNEL) beising 72 timer etter BCCAO (eller simulert kirurgi) i en egen gruppe.
MCAO er en godt etablert modell for induksjon av fokal cerebral iskemi hos gnagere 5-7. Den kirurgiske prosedyrer ble utført ved bruk av standardiserte operasjonsprosedyrer (SOP) 8. Etter utsette venstre CCA, ble en silisium-dekket monofilament introdusert i distale CCA, avanserte via den interne carotisar (ICA) i Circle of Willis inntil fremre cerebral arterie (ACA) og dermed opprinnelsen til midten cerebral arterie ( MCA) ble okkludert for en definert periode. I denne studien har vibrukt 45 min av MCAO, som vanligvis resulterer i en iskemisk lesjon i MCA territorium involverer striatum og kortikale hjerneområder.
I vår studie, analyserte vi den timelige profilen til tidlig IT hjelp BCCAO som PC stimulans. Våre data indikerte at den optimale tidsforsinkelsen mellom BCCAO og MCAO å indusere tidlig IT er 30 min.
I denne videoen, vil vi gi en demonstrasjon av både kirurgiske prosedyrer, dvs. BCCAO og MCAO.
Protocol
Representative Results
Discussion
I vår studie har vi vist at tre sekvenser av BCCAO, hver varer i ett minutt og etterfulgt av reperfusjon i fem minutter, er en tilstrekkelig iskemisk PC stimulans til å indusere tidlig IT.
Videre har vi vist at preconditioning protokollen som brukes er en trygg og mindre inngrep uten nevneverdig postoperativ sykelighet, ingen tegn til apoptose i hjernen og ingen dødelighet. Flere forskjellige prekondisjonering protokoller har blitt beskrevet tidligere 6-7,12. Andre har brukt 6 …
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).
