Summary
선물이 유도 하 고 탐지 LPS 주입 수 있습니다 Sprague-Dawley 쥐에 의해 발생 하는 CMHs CMHs의 병 인에 대 한 연구 조사 미래에 활용 하는 프로토콜.
Abstract
대뇌 microhemorrhages (CMHs) 노인된 환자에서 일반적 이며 다양 한 정신병 무질서에 상관. CMHs의 병 인은 복잡 한, 그리고 neuroinflammation 동시 발생으로 자주 관찰 됩니다. 여기, 우리가 설명 하위 급성 lipopolysaccharide (LPS) 주입, 조직 CMHs. LPS 주입을 탐지 하기 위한 방법에 의해 유도 된 CMHs 쥐 모델은 상대적으로 경제적, 간단 하 고 비용 효율적인. LPS 주입의 주요 장점 중 하나는 염증을 유발 하는 안정성입니다. CMHs LPS 주입으로 인 한 총 관찰, 되며 (그) 오신 얼룩, Perl의 프러시안 얼룩, 에반스 블루 (EB) 더블 라벨 및 자기 공명 영상-민감성 가중치 이미징 (MRI-SWI) 기술 검출 될 수 있었다. 마지막으로, 그들의 이점 및 단점를 포함 하 여 CMHs 동물 모델 개발의 다른 방법 또한이 보고서에 설명 되어 있습니다.
Introduction
클래식 대뇌 microhemorrhages (CMHs) 뇌1적혈구에서 작은 혈관 주위 예금 hemosiderin 같은 혈액 저하 제품의를 참조 하십시오. 로테르 담 스캔 연구, CMHs 60-69 년 세의 거의 17.8%와 80 년2에 그들에 38.3%에 찾아낼 수 있었다. 노인에서 CMHs의 보급은 상대적으로 높은, 그리고 CMHs의 축적과 인지 및 정신병 장애 사이의 상관 관계 설립된3,4되었습니다. 여러 동물 모델 CMHs의 최근 보고 된, 유형 IV 콜라 stereotaxic 주입5, APP 유전자 변형6, β-N-methylamino-L-알라닌 노출7, 및8, 고혈압 유발 설치류 모델을 포함 한 와 함께 가장 잘 허용된 선택의 하나로 서 조직의 염증에 의해 유도 된 CMHs. 피셔 외. 9 처음 급성 CMHs 마우스 모델을 개발 살 모 넬 라 typhimurium 에서 파생 된 LPS를 사용. 그 후, 같은 그룹 같은 방법을2를 사용 하 여 하위 급성 CMHs 마우스 모델의 개발을 보도 했다.
LPS는 복 주입을 통해 표준화 된 염증 성 자극으로 간주 됩니다. 이전 연구는 많은 양의 microglia 반영 LPS 주입 neuroinflammation 일으킬 수 및 동물에 사이토 활성화 모델2,10확인 했습니다. 또한, neuroinflammation 활성화의 활성화 및 CMHs의 수 사이 긍정적인 상관 관계가 설립된2,10되었습니다. 이러한 이전 연구를 바탕으로, 우리 있었다 하 라는 메시지가 CMHs 쥐 모델 개발 LPS의 복 주사.
검색 기술 CMHs에 대 한 연구 조사에의 증가 귀착되 었 이동 합니다. 가장 널리 인정 hematoxylin와 얼룩, 프러시안 블루9, 착 색 제 2 철 철 감지 (그는) 오신 붉은 혈액 세포의 탐지를 포함 하는 검색 하는 CMHs 에반스의 블루 면역 형광에 의해 증 착 (EB) 이미징, 그리고 7.0 테슬라 자기 공명 영상-민감성 가중치 이미징 (MRI-SWI)10. 현재 연구의 CMHs에 대 한 심사 방법을 개발 하는 것을 목표로.
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Protocol
여기에 설명 된 모든 메서드는 동물 관리 및 사용 위원회 (ACUC) PLA 육군 종합 병원에 의해 승인 되었습니다.
1입니다. 자료
- LPS 주입의 준비
- LPS 분말 1 mg/mL의 최종 농도에 S. typhimurium 에서 파생 된의 25 mg을 증류수 25 mL를 추가 합니다. 저장소 4 ° c.에 무 균 튜브에 주입
주의: LPS 독성이 있다. - EB 주입 작업 농도에서 계속 정상적인 0.9% 소금물에 2 %EB 솔루션을 준비 합니다.
- LPS 분말 1 mg/mL의 최종 농도에 S. typhimurium 에서 파생 된의 25 mg을 증류수 25 mL를 추가 합니다. 저장소 4 ° c.에 무 균 튜브에 주입
2입니다. 동물
- 10 주 세 남성 Sprague-Dawley (SD) 쥐에 LPS를 관리 (평균 무게: 280 ± 20 g) 복 주사.
주의: 쥐가 다른 조직에서 구입 하는 경우 다음 적응 단계 해서는 안됩니다 7 일 미만.
3. LPS 주사
- 1 mg/kg의 복용량에 각 쥐에 intraperitoneally LPS를 주입 하 고 그들의 홈 케이지를 쥐를 반환 합니다.
참고: 마 취는 필요 하지 않습니다. - 6 시간 후에, LPS는 쥐로 주입의 동일한 복용량 주입.
- 16 시간 후 쥐에 LPS의 동일한 복용량을 주사.
주의: 사망률 5%에서에서 발생할 수 있습니다 1 mg/kg의 복용량에 LPS와 SD 쥐를 주입. 사망 율 더 젊은 이상 쥐 또는 임신 여성 쥐에 증가할 수 있었다. - LPS 주입 후 그들의 감 금 소에 쥐를 반환 하 고 음식과 음료에 대 한 광고 libitum 액세스 제공.
참고: 쥐 별개 조직의 염증 반응, 전시 하 고 따라서 그것은 감 금 소는 실험을 통해 깨끗 한 유지 필수적입니다. 쥐 해야 될 자주 (2 x 일) 모니터링 무게, 일반적인 모양 및 태도 대 한 첫 번째 LPS 주입 후. 쥐 돌출된 자세, 이동 하는 방식은, 상당한 체중 감소를 전시 하기 위하여 시작 하는 경우 (> 20%), 7 일 전에 EB 연구 끝점 안락사 포 르 피 린 착 이어서 편안 하.
4. 샘플 컬렉션
- EB 주입
- 첫 번째 주사 후 7 일 anesthetize intraperitoneally 승인된 IACUC 프로토콜에 의해 쥐.
- 쥐 각 막 반사 응답을 표시 하지 않습니다 때까지 1-2 분을 기다립니다. 5-8 밀리미터를 수행-각 쥐;에 깊은 심장 펑크 찌른 포인트 3, 4 늑 공간에 흉 골의 왼쪽된 여백 5 m m 이어야 한다.
- 혈액 복구, 관찰 될 때까지 기다려야 하 고 주입 EB 0.2 mL/100 g 체중의 복용량에서 왼쪽된 심장 심 실.
주의: 심장 펑크와 EB 주입 수 신중 하 게 수행 한다. EB 흉 강 또는 왼쪽된 심장 심 실 대신 심장에 주입 될 수 있습니다.- 빈 관으로 다시 빨 아 하 고 실패율을 줄일 수 있도록 주입 전에 EB 튜브에이 볼륨을 바꿉니다 (예., 오류에 의해 흉 곽에 주입).
- 10 분 동안 부정사 위치에 쥐를 유지.
참고: 샘플 면역 형광 이미징에서 EB 누설 감지를 사용 하지 않으면, 다음이 단계를 생략할 수 있습니다.
- 총 관찰
- 심장 perfusions 대뇌 맥 관 구조와 두뇌를 차가운 1 M 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS)를 사용 하 여 수행 합니다.
- 메스를 사용 하 여 횡 경 막의 전체 길이 걸쳐 복 부 절 개를 확인 합니다.
- 그냥 갈비를 통해 컷 왼쪽 흉 곽 중간.
- 흉 강에 열어. 클램프를 사용 하 여 마음을 노출 하 고 혈액과 다른 체액의 배수 장치를 촉진 하기 위하여.
- 직접 삽입이 연장에 약 5 mm. 좌 심 실의 돌출에 바늘 항목의 지점 근처 클램핑 하 여 그 위치에 바늘 보안 꾸준히 집게 (심장 해야 여전히 수 박동)와 마음 잡고.
주의: 하지 지나치게 확장지 않습니다 바늘, 실내 벽을 관통 하 고 타협 솔루션의 순환 수로. - 약 20 mL/min 살포 펌프를 사용 하 여에서 느리고 꾸준한 속도로 흐름 얼음 처럼 차가운 PBS 솔루션 (200-300 mL) 수 있도록 밸브를 해제. 동물 총 관측 대신 고정 필요, 얼음 처럼 차가운 0.9% 생리 식 염 수의 동일한 복용량을 사용 합니다.
- 날카로운가 위를 사용 하 여, 아 트리 움, 솔루션 지속적으로 흐름 보장에 절 개를 확인 합니다. 만약 유체 흐름을 자유롭게 하지 않습니다 또는 동물의 코 또는 입에서 오고 있다, 바늘 위치를 변경할.
- 총 관찰에 의해 CMHs에 대 한 화면입니다.
참고: 샘플 총 관찰에 의해 CMHs의 숫자를 계산에 사용 하지 않으면, 다음이 단계를 생략할 수 있습니다.
- 심장 perfusions 대뇌 맥 관 구조와 두뇌를 차가운 1 M 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS)를 사용 하 여 수행 합니다.
- 고정
- 심장 perfusions 얼음 0.9% 생리 식 염 수 (200-300 mL) 대뇌 맥 관 구조를 취소 하 고 두뇌를 사용 하 여 수행 합니다.
- 심장 perfusions 고정을 위한 얼음 4 %paraformaldehyde 사용 하 여 수행 합니다.
- 목을 벨 쥐, 뇌를 분리 하 고 적어도 6 h에 대 한 20% 자당 해결책에 뇌를 담 궈.
- 30% 자당 및 다른 6 h. 에 대 한 수정으로 솔루션을 변경
- cryostat를 사용 하 여 10 m m 두께 뇌 조직 섹션을 준비 합니다.
5. 그 얼룩
참고:이 절차는 그 얼룩 키트를 사용 하 여 수행 됩니다.
- 씻고 증류수에 슬라이드.
- 수돗물에 5 분 동안 실행 되며 솔루션 8 분 세척 얼룩.
- 1 분 동안 수돗물을 실행에 30 미 세척에 대 한 1% 산 알코올에 구분 합니다.
- 0.2% 암모니아 물 (청소법)에 얼룩 또는 포화 리튬 탄산염 30 솔루션 1 분 씻어 수돗물에 5 분 동안 실행 s.
- 린스에 95% 알코올 (10 딥).
- Counterstain 30 오신 솔루션 s 1 분.
- 95% 알코올, 5 분에 대 한 절대 알코올의 2 개의 변화를 통해 탈수.
- 30 대 한 자일 렌에 분명 s.
- Liu의 방법9를 사용 하 여 탑재 합니다.
- 대물 형광 현미경을 사용 하 여 분석 합니다.
참고: 붉은 혈액 세포는 CMHs의 구성 요소, 혈관에서 발표 레드-오렌지 얼룩 그 아래에 나타납니다.
6. 펄 프러시안 파란 얼룩
참고:이 절차는 Perls 얼룩 키트를 사용 하 여 수행 됩니다.
- 증류수와 슬라이드를 씻어.
- 등분 혼합 ferrocyanide 및 10 분에 대 한 염 산의 반응 솔루션에 얼룩.
- 탈수, 취소, 마운트, 그리고 5.7-5.10 단계에 설명 된 대로 슬라이드를 분석.
7. EB 더블 얼룩
참고:이 절차는 단계 4.1.3 다음과 같습니다.
- 5 분에 대 한 세 번 PBS와 슬라이드를 씻어.
- 4', 실 온에서 15 분 동안 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) 솔루션으로 슬라이드를 품 어.
- 각, 5 분에 대 한 세 번 PBS 솔루션 슬라이드를 세척 하 고 PBS 글리세롤 솔루션 슬라이드 마운트.
- 형광 현미경에서 이미지를 분석 합니다. EB 증 착 빨간 형광;로 표시 핵은 블루 형광으로 표시 됩니다.
8입니다. MRI-SWI
- 적극적으로 차폐 된 그라데이션 시스템 (내경 16 cm) 7 T 자석에 MRI를 수행 합니다.
- 치료 후, 7 일 1.5-2.0% isoflurane isoflurane 마 취 시스템을 사용 하 여의 안 면 흡입 하 여 쥐를 anesthetize.
- 수 의사 연 고 마 취에서 건조를 방지 하기 위해 쥐의 눈에 적용 됩니다.
- 경향이 위치에 쥐를 유지 하 고 MRI SWI 스캔을 수행.
- SWI가 중 검사 다음 매개 변수를 사용 하 여 빠른 회전 급강하 에코 시퀀스를 사용 하 여 얻을: 에코 시간 (TE) 8 ms, 반복 시간 (TR) 40 ms, 대칭 이동 각도 = 12 °, 시야 (FOV) 35 m m × 35, 인수 매트릭스 384 × 384, 1 m m 두께 슬라이스를 얻으려고.
- 그린 버그 외 에 따라 MRI SWI에 CMHs를 식별 11, 다음 조건을 포함 하는: (1) ≤ 10 mm, 그리고 (2) 원형, 고립 된, 그리고 낮은 신호 강도 반점의 직경.
- 실험의 끝에, 과다 복용 (6 L/min의 흐름) 또는 컨테이너 볼륨의 30%에서 이산화탄소 방법을 사용 하 여 쥐를 안락사.
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Representative Results
CMHs는 다양 한 방법을 사용 하 여 검색할 수 있습니다. 가장 잘 받아들여 메서드는 다음과 같습니다: (1) 총 관찰 및 평가의 표면 CMHs ( 그림 1, 위쪽 패널에에서 표시 된); (2) 그는 적혈구 ( 그림 2A에 표시 된, 상단 패널) 또는 프러시안 얼룩 검출 제 2 철 철의 검출에 대 한 얼룩 적혈구 (그림 2A, 하단 패널);의 세포에서 파생 된 (3) EB BBB 누설 (그림 3, 왼쪽 패널);에서 파생 된 EB 증 착의 검출에 대 한 얼룩을 두 배로 (4) MRI-SWI CMHs hypointense 신호 (그림 4, 왼쪽된 패널)의 탐지.
그림 1: 표면 CMHs의 총. 상단 패널 (A): 쥐 모델; 하단 패널 (B): 제어 동물. 빨간색 화살표 의미 표면 CMHs. 수정 하 고 권한을10으로 다시. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 그 얼룩 및 프러시안 이미지 얼룩. (A) 리플렉션 모델 쥐. 적혈구 상단 패널에서 모세 혈관 밖에 서 발견 됐다 하 고 붉은 혈액 세포의 세포에서 파생 하는 제 2 철 철 포인트 낮은 패널;에서 발견 되었습니다. (B) 리플렉션 동물을 제어 합니다. 붉은 혈액 세포도 제 2 철 철 포인트 발견 됐다. 바 규모 = 100 µ m (A의 왼쪽된 패널 및 B). 스케일 바 50 µ m = (A의 오른쪽 패널 및 B). 수정 하 고와 재사용 허가10. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3입니다. EB 증 착 형광 이미징 이중 표시. 왼쪽된 패널: 쥐 모델. EB 분자 부상된 BBB에서 유출의 금액 (레드)에서 발견 되었습니다; 오른쪽 패널: 제어 동물. 아니 EB 분자 검출 했다. 파란색에서 DAPI 마운트 매체로 사용 되었습니다. 바 규모 = 100 µ m. 수정 하 고 다시 허가10. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4입니다. MRI-SWI 이미지. 왼쪽된 패널 (A): 쥐 모델. CMHs;의 hypointense 신호를 의미 하는 검은 화살표 오른쪽 패널 (B): 제어 동물. 아니 hypointense 신호 발견 됐다. 수정 하 고와 재사용 허가10. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
CMHs에 대 한 조사 연구는 지난 몇 년 동안에서 증가 하고있다. 그러나, CMHs의 메커니즘 불분명, 과학자 들이 특정 조건을 시뮬레이션 하는 동물 모델을 확립 하 라는 남아 있습니다. 예를 들어 호프만 외. 개발 hypoxia 유발 CMHs 마우스 모델 CMHs 저 산소 증 및 뇌혈관 autoregulation12의 중단에 의해 발생 보여줍니다. 로이터 외. 5 보여준 그 대뇌 아 밀 로이드 angiopathy CMHs 피셔 외. 의 병 인에 중요 한 역할 보고 LPS 주입9에 의해 유도 되었다 CMHs 마우스 모델 (CAA) 놀이, APP23 유전자 변형 쥐에 CMHs 모델을 설립 하 CMHs는 염증2,,1314발생 밝혔다. 마찬가지로, 우리는 성공적으로 LPS 주입을 사용 하 여 SD 쥐에서 아 급성 CMHs 모델 개발과 그 산화 질소 synthase (NOS), 특히 신경 NOS와 내 피 번호, CMHs, 염증10에에서 결과의 병 인에 관여 하는 것을 발견 했다 .
우리의 프로토콜의 중요 한 단계는 LPS 주입, 정신병 질환 우울증15,16정신 분열 증, 파 킨 슨 병17, Alzheimer의 질병의 murine 모델 개발에 광범위 하 게 사용 되었습니다. 18, 그리고 프리온 질병19. 우리의 지식, 우리의 사용은 단 하나의 복용량 (1 mg/kg)의 훨씬 높다 보다는 다른 연구15,,1617,,1819에 적용 했다. 현재 연구에서 사망률에 대 한 그럴듯한 이유 수 있습니다. LPS 복용량 수정 CMHs 유도 흥미로운 연구 주제를 있을 수 있습니다, 다른 복용 또는 주사로 일정 표시 되었습니다 숫자, 크기, 분포, 및 CMHs2의 진행에 영향을. 이전 연구는 3 mg/kg의 복용량에 마우스에 LPS의 관리 유도 급성 CMHs2보이고 있다.
다른 동물 모델의 개발 CMHs에 대 한 연구 조사를 촉진 하 고, 비록 우리가 그 동물 모델 임상 CMHs 과정을 시뮬레이션 하지 인정 했다. 예를 들어 피셔의 쥐 모델 뿐 아니라 우리의 쥐 모델에서 CMHs에서에서 관찰 되었다 소 뇌, 비록 대부분 lobar 지역에서 관찰 되었다 (주로 CAA 관련)와 깊은-또는 인프라-tentorial 위치 (주로 고혈압 관련)20, 21. 우리에 있는이 불일치에 대 한 설명을 배포, 피셔와 우리 팀 특성 염증 소 뇌 혈관의 취약점을이 관찰 되지만.
대부분 임상의 경우, 비록 염증의 병 인에 중요 한 역할 하나 이상의 etiological 요소에서 CMHs 결과. 순수한 염증 유발 CMHs 대신 CMHs를 유도 하는 여러 요인에 초점을 맞추고 연구 따라서 더이 조건을 시뮬레이션 하는 데 도움이 수 있습니다. LPS 주입 모델 CMHs의 메커니즘을 조사 다른 기본 요소와 함께 사용 될 수 있습니다. 예를 들어 피셔 외. 마우스 LPS, 주사 및 노화 염증 유발 CMHs14에 더 취약 두뇌를 만들 수 있는 핵심 요소는 증명 노화와 예비, 아직 흥미로운 단계를 실시 했습니다. 우리의 의견으로, 현재 모델의 중요성은 노화14,22, 외상23, 콜레스테롤 혈 증 등 만성 질환 동물 모델 또는 같은 유전자 변형 모델의 다른 요소와의 호환성 단순 고혈압24 시간-효과, 및이 프로토콜의 안정성.
CMHs 환자 인지 감소, 정신병의 발현과 현기증, CMHs의 배포와 관련 된 표시. 현재의 프로토콜의 한 가지 한계는 LPS 주입 후, 우리 수 배제 하지는 쥐의 행동에 주변 염증의 효과 있지만 내 사회적 행동 감소 (설치류 반영의 본질적인 자연 활동에 일상 활동의 장애) 관찰 되었다. 더 CMHs 동물 모델, LPS 또는 일정의 관찰, 주입의 예를 들어, 메서드를 생성 하는 우리의 방법을 개선 하는 방법에 대 한 연구는 보증.
그럼에도 불구 하 고,이 간단 하 고 비용 효율적인, 안정적인 CMHs murine 모델 LPS 주입에 의해 유도 된 연구자 elucidating CMHs의 병 인에 의해 이용 될 수 있습니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
우리는 교사 Jian Feng 레이 MRI 동안 가이드에 대 한 수도 의과대학에서 동료 감사합니다. 우리는 또한 선사 쩡 신경과 부, 기술 지원 제공에 대 한 창 두 번째 사람들의 병원에서에서 감사 합니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| LPS | Sigma-Aldrich | L-2630 | for inflammation induction |
| EB | Sigma-aldrich | E2129 | for EB leakage detection |
| DAPI dying solution | Servicbio | G1012 | count medium for IF |
| Perl’s Prussian staining | Solarbio | G1424 | Kit for Prussian staining |
| HE staining | Solarbio | G1120 | Kit for HE staining |
| chloral hydrate | Sigma-Aldrich | 47335U | For anesthesia |
| phosphate buffer saline (PBS) | Solarbio | P1022 | a kind of buffer solution commonly used in experiment |
| 0.9% saline solution | Hainan DonglianChangfu Pharmaceutical Co., Ltd., China | solution for perfusion | |
| paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | a kind of solution commonly used for fixation |
| 20% sucrose solution | Solarbio | G2461 | a kind of solution commonly used for fixation |
| 30% sucrose solution | Solarbio | G2460 | a kind of solution commonly used for fixation |
| vet ointment | Solcoseryl eye gel, Bacel, Switzerland | for rat's eyes protection |
References
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