Verschiedene Mausmodellen der mittleren Hirnarterie (MCAO) sind weit verbreitet in der experimentellen Hirnforschung. Hier zeigen wir das Modell der transkraniellen Dauer distalen MCAO, die im Einklang kortikalen Infarkt von einer Größe, die von der Mehrheit der menschlichen ischämische Schlaganfälle auferlegt Schaden produziert.
Der Schlaganfall ist die dritthäufigste Todesursache und die Hauptursache für erworbene Invalidität bei Erwachsenen in entwickelten Ländern. Nur sehr begrenzte Therapieoptionen sind für einen kleinen Teil der Schlaganfall-Patienten in der Akutphase zur Verfügung. Die aktuelle Forschung ist intensiv auf der Suche nach neuen therapeutischen Strategien und konzentriert sich zunehmend auf die Unter akuten und chronischen Phase nach Schlaganfall, weil mehr Patienten könnte die für therapeutische Interventionen in einem längeren Zeitfenster sein. Diese verzögerten Mechanismen gehören wichtige pathophysiologische Vorgänge wie zB nach Schlaganfall Entzündung, Angiogenese, neuronale Plastizität und Regeneration. Um diese Mechanismen zu analysieren und anschließend zu bewerten neuartiger Medikamente werden experimentelle Taktmodelle mit klinischer Relevanz, niedrige Sterblichkeit und hohe Reproduzierbarkeit gefragt. Außerdem Mäusen sind die kleinsten Säugetiere, in dem ein Brenn Schlaganfallläsion induziert werden und für die ein breites Spektrum von transgenen Modellenzur Verfügung. Deshalb beschreiben wir hier das Maus-Modell der transkraniellen, permanent Koagulation der mittleren Hirnarterie über Elektrokoagulation distalen lenticulostriatal der Arterien, die so genannte "Gerinnungsmodell". Das resultierende Infarkt in diesem Modell ist hauptsächlich in der Rinde liegt; die relative Infarktvolumen im Verhältnis zur Größe des Gehirns entspricht der Mehrheit der menschlichen Schlägen. Darüber hinaus wird das Modell erfüllt die genannten Kriterien Reproduzierbarkeit und geringer Mortalität. In diesem Video zeigen wir die chirurgischen Methoden der Schlaganfallinduktion in der "Gerinnungsmodell" und berichten histologische und funktionelle Analyse-Tools.
Der Schlaganfall ist die dritthäufigste Todesursache und eine der Hauptgründe für erworbene Invalidität bei Erwachsenen in den Industrieländern ein. Etwa 80% dieser akuten neurologischen Erkrankung wird durch Ischämie Gehirn von einer Behinderung der Hirndurchblutung verursacht wird, während resultierenden etwa 15% werden durch eine Hirnblutung 2 verursacht. Trotz der anhaltenden Forschung ist die intravenöse Verabreichung von Gewebe-Plasminogen-Aktivator die einzige zugelassene pharmakologische Behandlung von ischämischen Schlaganfalls so weit und nur für eine Minderheit der Schlaganfall-Patienten aufgrund der kurzen Zeitfenster genehmigt von 4,5 Stunden nach Symptombeginn 3,4. Da es keine in vitro-Modelle, die richtig zu modellieren können die komplexen Wechselwirkungen zwischen dem Gehirn, Gefäße und systemische pathophysiologischen Mechanismen bei Schlaganfall, sind Tiermodelle unerlässlich für die präklinische Schlaganfallforschung.
Deshalb haben mehrere ischämischen Schlaganfall Modelle in einer Variablen entwickeltschaft der Arten. Eines der am häufigsten verwendeten Taktmodelle ist die "Filament-Modell", wo ein Nahtmaterialfaden wird transient in die innere Halsschlagader eingeführt und weitergeleitet, bis die Spitze verschließt den Ursprung der mittleren Hirnarterie (MCA), was zu einem Stopp des Blutflusses und anschließende Hirninfarkt subkortikaler und im Falle einer längeren Verschluss auch kortikalen Regionen 5,6. In photothrombotic Modelle von ischämischen Schlaganfall wird ein photo Okklusion des bestrahlten kortikalen Gefäß nach Injektion eines Photosensibilisators was zu kleinen, örtlich umschriebene Läsionen 7 gelöst. Die permanente Okklusion der MCA distalen lenticulostriatal der Arterien durch eine Ligation der Arterie, seine vorübergehende Kompression oder durch dauerhafte Koagulation 8,9 erreicht werden. Die daraus resultierende Infarkt in diesem Modell betrifft vor allem die Neocortex 10, weil der Verschluss der MCA in diesem Modell ist distal der lenticulostriatal Arterien, die die Basalganglien liefern.
Da die Mehrheit der menschlichen Schlaganfall Läsionen im Gebiet der mittleren Hirnarterie befindet, alle gängigen Taktmodelle ähneln Verschlüsse der MCA oder einer ihrer Äste 11. Die MCA ist einer der großen Arterien, die Blut zum Gehirn liefert; es ergibt sich aus der A. carotis interna, Routen entlang des Sulcus lateralis, wo es dann Niederlassungen und Projekten in die Basalganglien und den Seitenflächen der Stirn-, Scheitel-und Schläfenlappen, einschließlich des primären motorischen und sensorischen Kortex. Die rechten und linken MCA an der vorderen Hirnarterien verbunden ist und der hintere Kommunikation Arterien, die den posterioren cerebralen Arterien zu verbinden, wodurch der Kreis von Willis (Abbildung 1).
Wie bereits von Carmichael et al. Berichtet 11, Infarkte durch das distale Middle Cerebral Ar modelliertBatterie Occlusion (MCAO)-Modell bei Mäusen umfassen etwa 10-15% der Hemisphäre, wodurch ein Großteil der menschlichen Schlaganfall Läsionen, die in der Rinden MCA Gebiet befinden 11,12 imitiert. Im Jahr 1981 Tamura et al. Beschrieben eine permanente, transkranielle MCAO Gerinnungsmodell bei Ratten 8. Aber die von Tamura beschriebenen Modell einbezogen einen proximalen Verschluß der MCA um die weitere distale Gabelung der Arterie zu umgehen. Somit wird die ursprüngliche "Tamura Modell" induziert nicht nur kortikalen Läsionen im Striatum als auch, ähnlich wie die von der "Filament-Modell" 6 erhaltenen Läsionen. Hier beschreiben wir die permanente distalen MCAO-Modell durch transkranielle Elektrokoagulation bei Mäusen. Ähnliche histologische und funktionelle Methoden Außerdem berichten wir, um den Hub Ergebnis in diesem Modell zu analysieren. Alle Methoden sind auf entwickelt und in unseren Labors verwendet Standard-Betriebsverfahren.
Das vorliegende Protokoll beschreibt die experimentellen Schlaganfallmodell der distalen, permanent MCAO durch transkranielle Elektrokoagulation – die so genannte "Gerinnungsmodell". Dieses Modell hat sich inzwischen zu einem der am häufigsten verwendeten Tiermodelle in der experimentellen Schlaganfallforschung 12. Im Vergleich zu anderen Brenn Gehirn Ischämie-Modellen, die Gerinnungs Modell wie in diesem Video vorgestellt hat den Vorteil einer sehr kurzen Betriebszeit von ca. 10 min, wenn sie von einem ausgebildeten Wissenschaftler durchgeführt. Daher kann kurze Narkose mal in diesem Modell, das eine günstige Eigenschaft eines experimentellen Schlaganfallmodell ist, weil die Auswirkungen von Anästhetika auf die Neuroprotektion und Schlaganfall Ergebnis ist bekannt, 15 erreicht werden. Außerdem ist, wie zuvor von Carmichael et al. 11 beschrieben, wir bestätigen, daß die resultierende Infarktvolumen und Lokalisierung nach distal Permanent MCA Koagulation entspricht ischämische Hirnläsionen in den meisten menschlichenSchläge im Verhältnis zur Größe des Gehirns. Menschen Schlaganfall ist vor allem klein mit Läsionen von ca. 5-15% der Halbkugel, auf der Grundlage früherer Bevölkerungsstudien und klinische Bildgebung Studien 16-18, im Gegensatz zu den umfangreichen Schlaganfall Läsionen mit Druck Hirnödem, die in weniger als 10% auftreten klinischen streicht 19. Dadurch kann Schlaganfall Läsionen in der MCA-Gebiet von rund 12% des von dem vorgestellten Modell erreicht Hemisphäre als translatorisch relevanten Schlagvolumen betrachtet werden. Es hat jedoch zu berücksichtigen, dass verschiedene Mausstämme verwendet oder Anästhesie-Protokolle könnte die daraus resultierende Läsion Volumen 20 zu beeinflussen.
Die Sterblichkeit im Beobachtungszeitraum nach Schlaganfall Induktion in diesem Modell ist praktisch nicht vorhanden. Die Gesamtmortalität von weniger als 5% besteht hauptsächlich aus Todesfälle während des Betriebs aufgrund von Narkosekomplikationen oder Opfer wegen Erreichen der Ausschlusskriterien. Um die niedrigen v rechtfertigenariability dieses Modell und seine hervorragende Reproduzierbarkeit, empfehlen wir die folgenden Ausschlusskriterien: 1) Eine Subarachnoidalblutung während der Operation. 2) Betriebszeit länger als 15 min. 3) Rekanalisation des MCA nach zwei Versuchen für Elektrokoagulation mit nur vorübergehenden MCAO. Darüber hinaus müssen die Tiere täglich nach MCAO (Grund physiologische Verhalten, Pelz Aussehen und Körpergewicht), für Schmerzen, Beschwerden oder Krankheit Verhalten steuern sucht werden.
Verschiedene Maßnahmen können zur Analyse von Schlaganfall Ergebnis wie Laser-Speckle-Messung, Magnetresonanztomographie, Verhaltenstests oder histologische Analyse durchgeführt werden. In diesem Protokoll stellen wir beispielhafte Verfahren zur Verhaltensanalyse und Infarktvolumen-Analyse. Mehrere Test zur Verhaltensanalyse nach fokaler Hirnischämie wurden entwickelt und in experimentellen Schlaganfallforschung. Geeignete Tests für sensomotorischen Dysfunktion zuvor von unserer Gruppe in diesem Schlaganfallmodell 21,22 verwendeten wirre der Rotarod Test 23, Sticky-Label-Test 24, Ecke Test 25 und der Zylinder Test 13, die in diesem Video gezeigt wird. Der Zylinder stellt konsequent Testmotor Asymmetrie in der akuten Phase nach distal permanenten MCAO und erkennt in Folge wieder der motorischen Funktion auch.
Trotz der offensichtlichen Vorteile, haben einige Einschränkungen dieser Schlaganfallmodell berücksichtigt werden. Zuerst wird eine Trepanation des Schädels, um die Arterie zu koagulieren benötigt, wodurch eine potentielle Zugangs für peri-operative Infektionen des Gehirns, auch von bakteriellen Infektionen der Operationswunde, Schläfenmuskel oder das Gehirn selbst nie von uns festgestellt oder von anderen mit diesem Modell dokumentiert. Außerdem können mechanische Schäden an der Rinde während der Herstellung und Koagulation nicht ausgeschlossen, sondern kann durch sorgfältige Bohren und Entfernen des Schädels, konstanten Befeuchtung der Operationsstelle und minimale ne begrenzt cessary Elektrokoagulation (siehe Ausschlusskriterien). Obwohl der Verlauf der MCA wie in Fig. 2 dargestellt ist, in der Mehrzahl von C57BL / 6 Mäusen, beschreiben wir in dem Protokoll, wie in der normalen Schwankungen des Behälters natürlich fortfahren Modell Variabilität zu minimieren. Darüber hinaus empfehlen wir die Verwendung von mehreren (3 im Falle der Bifurkation; 2 ohne Bifurkation der MCA) Okklusion Websites, um das Risiko von Teil Rekanalisation des MCA, die in unserer Erfahrung ist ein wichtiger Faktor für die Variabilität dieses Modells zu minimieren.
Hinsichtlich der Verhaltenstests können nur geringfügige Verhaltensdefizite in der oben genannten Verhaltenstests nachgewiesen werden, und funktionelle Regeneration innerhalb der ersten Woche nach dem Schlaganfall beobachtet. So könnte fortgeschrittenen Testsysteme mit höherer Empfindlichkeit und qualitativen Testparameter wie dem Fach Erreichen Test 27 besser geeignet, um langfristige funktionelle Ergebnis in diesem Modell zu erkennen.
NHALT "> Schließlich wird ein zuvor beschriebenen thromboembolischen Schlaganfall-Modell 26 sieht jedoch aufgrund der permanenten Koagulation des MCA keine Reperfusion erhalten werden, die eine in einem wesentlichen Anteil von Schlaganfallpatienten durch spontane oder Gerinnsel-Lyse-Therapie 28 beobachtet Merkmal ist. die Möglichkeit für eine kostenlose Schlaganfall-Modell mit Reperfusion der kortikalen Gehirn Ischämie. Zusammengenommen ist die hohe Reproduzierbarkeit, die mögliche Langzeitbeobachtung durch minimale Sterblichkeit und dem vergleichbaren relativen Infarktvolumen und Lokalisierung in Bezug auf die Menschen Schlaganfall unterscheiden die "Gerinnungsmodell" als ein wertvolles Modell für die Grundlagen-und translationalen Schlaganfallforschung.The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde durch den Exzellenzcluster der Deutschen Forschungsgemeinschaft "Munich Cluster for Systems Neurology (Synergie)" und von der Daimler-Benz-Stiftung, AL finanziert
Camera Canon Eos 500D | Canon | optics: 18-55 mm; 30 fps; 640×480 video function | |
Mirror | Kristallform | 2677089 | 30×30 cm |
Transparent acrylic glass cylinder | H&S Kunststofftechnik | diameter: 8 cm, height: 25 cm | |
Heating blanket | FHC DC Temperature Controller | ||
Fine Scissors | FST | 15000-00 | |
Mayor Scissors | FST | 1410-15 | |
Forceps | FST | 11616-15 | |
Cotons | NOBA Verbondmitel Danz | 974116 | |
Saline solution | Braun | 131321 | |
Bepanthen pomade | Bayer | ||
Isoflurane | Abbot | B506 | |
Anesthesia system for isoflurane | Drager | ||
Stereomikroskop | Zeiss | Stemi DV4 | |
Electrosurgical device | ERBETOM ICC 80/50 HF-Chirurgiegerät | ||
Drill | Proxxon | D-34343 | |
Ketamine | Inresa Arzneimittel GmbH | ||
Xylacine | Albrecht | ||
5ml Syringe | Braun | ||
Phosphate Buffered Saline PH: 7,4 | Apotheke Innestadt Uni Munchen | P32799 | |
Isopentane | Fluka | 59070 | |
Cryostat | Thermo Scientific CryoStarNX70 | ||
Superfrost Plus Slides | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
Cresyl violet | Sigma Life Science | C5042-10G | |
Acetic Acid | Sigma Life Science | 695092 | |
Ethanol 70% | CLN Chemikalien Laborbedorf | 521005 | |
Ethanol 96% | CLN Chemikalien Laborbedorf | 522078 | |
Ethanol 99% | CLN Chemikalien Laborbedorf | ETO-5000-99-1 | |
Roti-Histokit mounting medium | Roth | 6638.1 | |
C57Bl/6J mice | Charles River | 000664 |