Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Een middelste cerebrale slagader occlusie techniek voor het induceren van post-takt depressie bij ratten

Published: May 22, 2019 doi: 10.3791/58875
Automatic Translation
*1, *2, 3, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Department of Anesthesiology and Critical Care, Soroka University Medical Center, Faculty of Health Sciences, Ben-Gurion University of the Negev, 2Department of Neurosurgery, Soroka University Medical Center, Faculty of Health Sciences, Ben-Gurion University of the Negev, 3Department of Biophysics and Biochemistry, Faculty of Biology, Ecology, and Medicine, Oles Honchar Dnipro National University
* These authors contributed equally

ERRATUM NOTICE

Summary

Hier presenteren we een protocol te induceren post-takt depressie bij ratten door afsluiter het midden cerebrale slagader via de interne halsslagader. We gebruiken de Porsolt geforceerde zwem test en de sacharose voorkeur test om geïnduceerde depressieve stemmingen te bevestigen en te evalueren.

Abstract

Post-takt depressie (PSD) is de meest terugkerende van alle psychiatrische complicaties als gevolg van een ischemische beroerte. Een grotere meerderheid (ongeveer 60%) van alle ischemische beroerte patiënten lijden aan PSD, een aandoening die wordt beschouwd als een ischemische beroerte voorloper voor een verhoogde dood en degradatie in de gezondheidszorg. De pathofysiologie van PSD is nog steeds duister. Om te studeren het mechanisme van de ontwikkeling en het optreden van PSD verder, en om uit te vinden een therapie, hebben we geprobeerd om een nieuw protocol dat vereist afsluiter de middelste hersen slagader (MCA) via de interne halsslagader (ICA) bij ratten te ontwikkelen. Dit protocol beschrijft een model van PSD geïnduceerd bij ratten door middel van de middelste cerebrale slagader occlusie (MCAO). Ook gebruikt in het experiment zijn de Porsolt gedwongen zwemmen test en de sacharose voorkeur test te bevestigen en evalueren van de depressieve stemming van de ratten in onderzoek. In plaats van het plaatsen van de katheter door de externe halsslagader (Rekenkamer), zoals bepaald voor de oorspronkelijke procedure, deze MCAO techniek heeft de monofilament passeren rechtstreeks door de ICA. Deze MCAO techniek is een paar jaar geleden ontwikkeld en leidt tot een vermindering van de sterfte en variabiliteit. Men aanvaardt algemeen dat de gebruikte criteria bij de selectie van biologische modellen de voorkeur hebben. De gegevens die met dit protocol worden verkregen tonen aan dat dit model van MCAO een manier zou kunnen zijn om PSD bij ratten te veroorzaken en zou potentieel tot het begrip van de pathofysiologie en de toekomstige ontwikkeling van nieuwe drugs en andere neuroprotectieve agenten kunnen leiden.

Introduction

De slag is vierde op de lijst van dood-begaande ziekten in de Verenigde Staten1,2,3, terwijl het de meerderheid van handicaps bij volwassenen in ontwikkelde landen4veroorzaakt; Dit maakt slag een belangrijke mededinger onder de belangrijkste gezondheidskwesties van de wereld. Normaliteit in beroerte-overlevende patiënten is zeldzaam, met ongeveer 15%-40% van de overleving slachtoffers lijden permanente handicap, 20% die institutionele zorg 3 maanden na een beroerte begin5, en ongeveer een derde van de 6-maanden overleving nodig anderen om hen te helpen leven door elke dag6. Stroke naar verluidt ook rekeningen voor de stijgende nationale uitgaven voor gezondheidszorg7. Schattingen van de American Heart Association heeft Stroke-gerelateerde kosten in de Verenigde Staten op meer dan $50.000.000.000 in 20108.

Niet alleen beroerte veroorzaken individuen ' op lange termijn schade, maar sommige overlevenden hebben de neiging om emotionele en gedragsstoornissen lijden, zoals dementie, vermoeidheid, angst, depressie, delirium, en agressie9,10,11 ,12,13,14. De meest terugkerende psychologische vervolg na een beroerte is post-takt depressie (PSD), gediagnosticeerd in ongeveer 40%-50% van de overleving15,16,17. De slag-veroorzaakte depressie resulteert in verhoogde morbiditeit en mortaliteit18, 19,20,21,22. De pathofysiologie van PSD is niet volledig bekend, maar het is blijkbaar veroorzaakt door meerdere factoren en is gekoppeld aan handicap, cognitieve stoornissen, en laesie site23.

De rat model van focale hersen ischemie, gemaakt door MCAO, is de meest wijdverbreide diermodel van slag24,25,26,27. Bij het aantonen van de inductie van PSD in ratten door afsluiter het MCA via de ICA, technieken die het minimaliseren van sterfte en variabiliteit in de MCAO model zijn tewerkgesteld28.

De primaire doelstelling van dit protocol is het schetsen van de stappen voor het induceren van PSD bij ratten door afsluiter het MCA via de ICA, een gewijzigd model van MCAO, die sterfte en de uitkomst van variabiliteit28vermindert. Specifieke doelstellingen zijn het uitvoeren van neurologische en histologische onderzoeken (het bepalen van de neurologische Ernst Score [NSS], het volume van de infarct zone, en hersenoedeem) om de werkzaamheid van MCAO te verifiëren en het gebruik van gedrags tests om de invloed van deze MCAO procedure op de ontwikkeling van emotionele stoornissen, vooral PSD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Het Comité van de Dierenzorg van de Universiteit van Ben-Gurion van Negev, Israël keurde alle behandelings en testende procedures goed die in dit protocol worden gebruikt.

1. voorbereiding van ratten voor de experimentele procedure

Opmerking: Selecteer volwassen mannelijke Sprague-Delombaerde ratten met een gewicht van 300-350 g.

  1. Huis de ratten, vier per kooi, in een Vivarium bij 22 °C en 40% vochtigheid, met een omgekeerde 12 h lichte/donkere cyclus (lichten weg bij 8:00 a.m.) en onbeperkte toegang tot voedsel en water.
  2. Wijs willekeurig de ratten aan twee groepen toe, namelijk een MCAO groep (n = 24) en een Sham groep (n = 19).

2. voorbereiding van ratten voor chirurgie

  1. Om de ratten voor te bereiden op de gewijzigde MCAO procedure, verdoven elke rat voor 30 min met een mengsel van Isofluraan (4% voor inductie, 2% voor chirurgie, en 1,3% voor onderhoud) in 24% zuurstof (2 L/min) in een inductie kamer en laat het spontaan ademen29 ,30.
    Opmerking: Stimuleer pedaal terugtrekking reflex door het knijpen van de huid tussen de tenen en/of teen pads met behulp van stompe Tang. Overweeg de diepte van de anesthesie adequaat wanneer de reflex verdwijnt.
  2. Behoud de kerntemperatuur bij 37 °C met een verwarmingsplaat.
  3. Meet de lichaamstemperatuur van alle ratten door middel van een sonde geplaatst in het rectum van de rat voor het begin van de chirurgische ingreep.
  4. Houd de lichaamstemperatuur constant (37 °C) voor alle ratten om om het even welk onderkoeld effect op het neurologische resultaat en om het even welke neurologische verwonding te minimaliseren.
  5. Toepassing kunstmatige tranen zalf aan beide ogen van elk dier, terwijl ze liggen op de prep tafel.
  6. Scheer de nek van elke rat en Desinfecteer de huid met 70% alcohol chloorhexidine (70% alcohol en 0,5% chloorhexidinegluconaat). Herhaal de desinfectie stap nog twee keer.
  7. Bedek de ratten met gesteriliseerde chirurgische gordijnen.

3. chirurgie (de MCAO techniek)

Opmerking: Voer chirurgie zoals beschreven door Boyko et al.28 en gebruik de instrumenten die door McGarry et al.29 en Uluç et al.30.

  1. Voer een buiklijn middellijn incisie en ontleden de oppervlakkige fascia.
  2. Zorgvuldig uit te voeren een scherpe en botte dissectie binnen de drie driehoek-vormige spier (de sternohyoid, de kauw, en de sternomastoid spier) aan de halsslagader te identificeren (de REKENkamer, de ICA, en de gemeenschappelijke halsslagader [CCA]).
  3. Zorgvuldig ontleden en bloot het recht CCA en de ICA.
  4. Scheid de juiste CCA en ICA van de nervus vagus.
    Opmerking: Bij het identificeren van de halsslagader, zoals bepaald in stap 3,2, zou de ICA worden erkend als de helft van de CCA takken naast de Rekenkamer.
  5. Plaats een katheter (hitte-afgestompt of siliconen-met een laag bedekte 4-0 nylon) monofilament direct door ICA, ~ 18.5-19 mm van het bifurcatie punt van het recht CCA in de cirkel van Willis tot het bereiken van een milde weerstand, aan occlude MCA.
    Opmerking: De hitte-afgestompte gloeidraad en het siliconen-met een laag bedekte 4-0 nylon spelen de zelfde rol en zijn meer aangewezen monofilamenten in recente tijden, aangezien zij betere occlusie dan de duidelijke nylon draad28,30verstrekken.
  6. Tie een 4-0 zijden hechting rond de ICA net boven het recht CCA (pterygopalatine slagader) bifurcatie om de ICA proximaal te blokkeren naar de gloeidraad insertie punt permanent en DISTAAL tijdelijk.
  7. Bind de ICA rond de intraluminal draad aan de zijde hechting vast om bloeden te voorkomen.
  8. Onderwerp de Sham-Operated ratten om dezelfde chirurgische ingreep als de MCAO ratten maar plaats een nylon draad in plaats28.
    Opmerking: De nylon draad, zoals de silicium-gecoate nylon, occludes de ICA, maar het is niet zo effectief als de laatste.
  9. Sluit de wond op de nek van de rat na afsluiter het MCA, zet de anesthesie, en plaats de rat in een incubator onder observatie totdat het wakker wordt.
    Opmerking: De noodzaak voor de proximale Afbinding is het occlude van de ICA, en dat van de extra distale Afbinding is het verminderen van het bloeden rond de gloeidraad en veilig op zijn plaats. Ook moet de rat wakker een paar minuten na de wond is gesloten.

4. post-chirurgische herstel

  1. Beheer 5 mL van 0,9% zoutoplossing voor elke rat ze intraperitoneaal, onmiddellijk na de operatie, om uitdroging te voorkomen.
  2. Analgesie onvoorwaardelijk beheren op de eerste dag na de operatie; gebruik Meloxicam 1 mg/kg SQ q24 h. Geef verdunde dipyrone (0,5 g opgelost in 400 mL drinkwater) aan ratten die symptomen van pijn tijdens de eerste 3 dagen tonen.
  3. Offer alle ratten met epileptische aanvallen (aanvallen worden veroorzaakt door de toegenomen intracraniële druk van cerebrale oedeem of cerebrale bloeding28).

5. neurologische Ernst score31

Opmerking: Deze procedure wordt uitgevoerd door twee waarnemers die niet aan de chirurgische procedure deelnemen; Zij testen de neurologische tekorten en Grade motortekorten op een cumulatieve Score van 0-432. De evaluatie van deze score kan worden uitgevoerd met verschillende tijdsintervallen; in dit onderzoek werd uitgevoerd 50 min, 24 h, 7, 15, en 30 dagen na de operatie. Hieronder vindt u de stappen voor de evaluatie van de NSS. Hoewel niet een noodzaak in deze situatie, deze score is nodig om vast te stellen beroerte in knaagdieren om de behandeling te beheren.

  1. Plaats de rat op een keramische vloer en laat het vrij bewegen voor 1 minuut.
  2. Trek voorzichtig de rat achteruit door de staart en de rang als volgt.
    1. Rang de rat met score 0 voor geen neurologisch tekort.
    2. Rang de rat met score 1 voor voorpoot flexie.
    3. Rang de rat met Score 2 voor contralaterale zwakke voorpoot grip.
    4. Rang de rat met score 3 voor het omcirkelen aan de paretic kant wanneer getrokken door de staart.
    5. Rang de rat met Score 4 voor spontane cirkelen32.
      Opmerking: Als meer dan één van de reacties wordt waargenomen, wordt de voorkeur gegeven aan de actie met een hogere score.

6. bepaling van het infarct volume (Hhistologic onderzoek)

  1. Meting van het infarct volume
    Opmerking: Voer deze procedure uit zoals eerder beschreven33,34. Meten herseninfarct volume met behulp van 2, 3, 5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) kleuring 24 uur na reperfusie.
    1. Euthanaseren vijf ratten van elke groep, 24 h na laatste NSS, door hen aan een Isofluraan overdosis in een inductie kamer bloot te stellen.
    2. Onthoofd de ratten en snel isoleren van hun hersenen met behulp van kleine scharen en tangen.
    3. Was de geïsoleerde hersenen in 0,9% zoutoplossing.
    4. Onderzoek bloeden punten op de hersenen om de muizen die subarachnoïdale bloeding onderging bij de cirkel van Willis uit te sluiten.
    5. Plaats elke hersenen op een schone glazen schuif op a-20 °C Ice Pack en plaats ze in een koelkast-20 °C voor 5 minuten om de hersenen gemakkelijker te slice.
    6. Neem de glazen glijbaan met de hersenen op het uit de-20 °C koelkast, zet het terug op de-20 °C Ice Pack, en ontleden de frontale paal en de kleine hersenen met mes en Tang.
    7. Snijd de hersen secties horizontaal in 2 mm dikte met een mes om zes plakjes te produceren.
    8. Bereid een 0,05% TTC oplossing door 1,25 g van TTC poeder aan 500 mL van normale zoute oplossing voorafgaand aan offering toe te voegen, breng de oplossing naar een 24-goed plaat (1 mL per put) over die in folie wordt behandeld, en bewaar het bij 4 °C.
      Opmerking: TTC en weefsel gekleurd met TTC zijn lichtgevoelig.
    9. Met behulp van een tang, breng de hersenen plakjes naar de 24-Well plaat met de TTC oplossing (een slice per put) en strek de plakjes in de oplossing.
    10. Incubeer de plaat inhoud bij 37 °C in een ondiep waterbad voor 30 min.
    11. Aspireren de TTC oplossing van de plaat met een pipet, was ze met een hersenspoeling vloeistof, en Incubeer bij kamertemperatuur gedurende 30 minuten.
    12. Plaats de segmenten in de volgorde waarin ze werden gesneden op een laboratorium glas en onderzoekt de segmenten met een scanner.
    13. Analyseer de infarctgrootte als een percentage van de hele hersenen slice, met behulp van ImageJ analyse software, gebaseerd op visuele identificatie.
  2. Analyse van het infarct volume35
    1. Kwantificeer het infarct volume door een standaard beeldanalyse software (ImageJ) te gebruiken en analyseer het infarct hersenen volume als percentage van de gehele hersenen grootte33.
    2. Plaats de hersenen plakken op glazen Microscoop dia's en scan ze met een optische scanner met een hoge resolutie (1.600 x 1.600 dpi) voor een adequate analyse.
    3. De afbeeldingen bijsnijden en de schaal voor alle afbeeldingen standaardiseren met de metrische liniaal die in de gescande afbeelding is opgenomen.
    4. Meet het gebied van de gemarkeerde bleekheid in zes opeenvolgende 2 mm coronale secties met behulp van een wand (tracing) tool en FreeHand selectie op de ImageJ 1.37 v software36.
    5. Bereken het indirecte infarct volume met behulp van de volgende formule37.

7. meting van hersenoedeem38

Opmerking: Hersenoedeem werd gemeten 24 uur na de laatste MCAO.  Euthanaseren dieren met ernstige neurologische tekort bemoeien met eten en/of drinken gedurende ten minste drie dagen, meer dan 20% gewichtsverlies, Hemiplegie of epileptische aanvallen.

  1. Beoordeel de omvang van het oedeem van de rechter halfrond met behulp van de optelling van coronally in plakjes gesneden gebieden om de volumes van de rechter en linker hersenhelften in willekeurige eenheden (pixels) te berekenen.
    Opmerking: Gebruik de ImageJ 1.37 v-software voor deze berekening, na optisch scannen (resolutie: 1.600 x 1.600 dpi). Selecteer het interessegebied en gebruik de functie meten in het menu analyse . Macro's werden gebruikt in ons onderzoek.
  2. Express de hersenen oedeem gebied als een percentage van de standaard gebieden in de onaangetaste contralaterale halfrond.
  3. Bereken de mate van zwelling met behulp van de vergelijking ontwikkeld eerder39.

8. gedrags paradigma's

  1. Voer gedrags tests tussen dagen 30 en 33 na de operatie in een gesloten, rustige, en licht-gecontroleerde kamer.
  2. Wijs onderzoekers verblind aan alle experimentele procedures om alle gedrags tests met een commercieel beschikbare programma tape.
  3. Sacharose voorkeur test40,41
    1. Plaats de ratten in individuele kooien in dezelfde ruimte als waar ze zijn ondergebracht tijdens de donkere cyclus.
    2. Voor de volgende 24 uur, plaats een fles van 100 mL van 1% (w/v) sacharoseoplossing in elke kooi met de rat te testen en zorgen voor de aanpassing van de rat.
    3. Na 24 uur, ontnemen de ratten van voedsel en water voor 12 uur door het verwijderen van de flessen.
    4. Plaats na 12 uur twee flessen in elke kooi voor 4 h, één met 100 mL kraanwater en een andere met 100 mL sacharoseoplossing (1% [w/v]).
    5. Noteer de hoeveelheid sacharoseoplossing en water verbruikt door ratten in milliliter. Bereken de affiniteit met sacharose voorkeur als volgt.
  4. Porsolt gedwongen zwemmen test42
    Opmerking: De Porsolt gedwongen Swim test werd uitgevoerd zoals beschreven in een vorig protocol gepubliceerd door Zeldetz et al.40 en Boyko et al.42. Het principe van deze test stelt dat, wanneer ratten worden gedwongen om te zwemmen in een beperkt gebied vanwaar, ze niet kunnen ontsnappen, ze uiteindelijk onbeweeglijk geworden, ophouden alle pogingen om het water te ontsnappen43,44. Deze test werd uitgevoerd in een andere kamer tijdens de donkere cyclus.
    1. Plaats elke rat in een verticale plexiglas cilinder (hoogte: 100 cm; diameter: 40 cm) met 80 cm water bij 25 °C gedurende 15 min voor gewenning.
    2. Neem de rat uit en laat het drogen voor 15 minuten in een verwarmde behuizing (32 ° c).
    3. Terug de rat naar zijn huis (origineel) kooi.
    4. Herhaal stap 8.4.1 24 uur later, dit keer voor het onderzoek, voor 5 min.
    5. Tape de 5 min test en bereken de totale duur van immobiliteit tijdens die periode.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Histologische bevindingen (tabel 1) onthulden een statistisch significant infarct volume als percentage van de totale hersenen (p < 0,0001) post-MCAO in vergelijking met dieren in de Sham-controlegroep. Ook gemeld was een statistisch significante hersenoedeem toen de evaluatie van de experimentele groep (p < 0,0003) werd naast elkaar gezet met die van de Sham-controlegroep.

De NSS scores, zoals weergegeven in tabel 2, tonen lagere neurologische prestaties in de experimentele groep (MCAO) vergeleken met hogere cijfers voor de Sham-Control groep na Mann-Whitney tests: p < 0,001 na 50 min, p < 0,05 na 24 uur, en p < 0,05 na 7 dagen.

Uit de resultaten van de sacharose preferente evaluaties bleek dat MCAO ratten ook een beduidend minder hoeveelheid sacharose verbruikten (p < 0,0001, Figuur 2a) en een langere immobiliteits duur hadden (p < 0,0001, Figuur 2b) vergeleken met de Sham-Operated ratten.

Figure 1
Figuur 1: grafische demonstratie van de protocol tijdlijn. De verschillende tests draaien op ratten op verschillende tijdstippen worden weergegeven op de regeling: MCAO = middelste cerebrale slagader occlusie aan het begin van het experiment; NSS = neurologische Ernst Score, 50 min, 24 uur, en 7 en 30 dagen na MCAO; en gedrags tests (sacharose voorkeur en Porsolt gedwongen zwemmen tests) van dagen 30 tot 33 post-MCAO. Dit cijfer is gewijzigd van Ifergane et al.45. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: sacharose voorkeur test uitgevoerd van dagen 30 tot 33 met post-MCAO (n = 16) en Sham-Control ratten (n = 14). Percentage (%) van sacharose voorkeur. MCAO ratten verbruikt minder sacharose (p < 0,0001) dan de Sham-Control ratten, met een significant verschil in sacharose consumptie tussen de twee groepen getoond in de figuur. MCAO = middelste cerebrale slagader occlusie. Alle gegevens vertegenwoordigen de groep mean ± SEM. Dit cijfer is gewijzigd van Ifergane et al.45. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Porsolt gedwongen zwemmen test uitgevoerd van dagen 30 tot 33 post-MCAO (n = 16) en post-sham procedure (n = 14). De duur van de onbeweeglijkheid (in seconden). De immobiliteits tijd in de geforceerde zwem test was beduidend langer in de MCAO groep dan in de Sham groep (p < 0,0002). MCAO = middelste cerebrale slagader occlusie. Alle gegevens vertegenwoordigen de groep mean ± SEM. Dit cijfer is gewijzigd van Ifergane et al.45. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Histologische bevindingen Midden cerebrale slagader occlusie groep Sham-Operated groep
Totale hersenen (infarct volume) 8,8% ± 6,5 0,3% ± 0,1
Hersenoedeem 10,2% ± 4,6 2,6% ± 1,2
Alle gegevens vertegenwoordigen groep mean ± S. E. M

Lijst 1: histologische bevindingen voor infarct volume en hersenen oedeem. MCAO = middelste cerebrale slagader occlusie (n = 5); Sham (n = 5).

Neurologische Ernst Score Midden cerebrale slagader occlusie groep Sham-Operated groep
50 min na de operatie 2,75 ± 0,14 0,0 ± 0,0
24 h post-chirurgie 3,2 ± 0,15 0,0 ± 0,0
7 dagen na de operatie 0,91 ± 0,2 0,0 ± 0,0
Alle gegevens vertegenwoordigen groep mean ± S. E. M

Tabel 2: neurologische Ernst Score (NSS) voor MCAO en Sham-Operated ratten. MCAO = middelste cerebrale slagader occlusie (n = 16); Sham (n = 14). Deze tabel is afkomstig van Ifergane et al.45.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Een van de manieren waarop de MCAO techniek hier gepresenteerd kan worden als veiliger dan de oorspronkelijke MCAO model wordt geïllustreerd door het feit dat de REKENkamer en haar vestigingen, met inbegrip van de achterhoofd slagader, de Terminal linguale, en de kaakslag ader, zijn niet aangetast Wanneer afsluiter de MCA via de ICA. De oorspronkelijke MCAO model offset van de Rekenkamer (en haar takken), door distally ontleden en coaguleren ze46, veroorzaakt verminderde kauwen, als gevolg van een compromis om de vasculaire toevoer naar kauwen spieren47. De vernietiging van de spier kan uiteindelijk leiden tot de vrijlating van extra computationele vloeistof dynamiek. In tegenstelling tot de oorspronkelijke MCAO techniek waarin de toegang tot het MCA plaatsvindt via de REKENkamer, de techniek hier beschreven is gewijzigd voor een beroerte, zonder voorkomen van de bloedstroom onderbreking in de REKENkamer en haar zijrivieren.

De belangrijkste argumenten voor de voorkeur aan de roman MCAO model aan de oorspronkelijke MCAO rust in haar vermogen om variabiliteit te verminderen in hersenoedeem, infarct volume, en gewicht veranderingen, aanzienlijk, evenals daling van de MCAO sterfte. Sterfte in MCAO procedures is een belangrijke factor48; een 20% sterftecijfer wordt geacht redelijk49,50. De sterftecijfers (20% voor de oorspronkelijke MCAO, 12,5% voor nieuwe MCAO, en 0% voor controle) in het huidige onderzoek waren allemaal binnen het bereik van het aanvaardbare tarief, maar de roman MCAO techniek ging beter dan de oorspronkelijke MCAO.

Ratten ondergaan de roman MCAO procedure verloren minder gewicht direct na de operatie en kreeg meer gewicht aan het eind van het onderzoek dan ratten onderworpen aan de oorspronkelijke MCAO techniek28. Meer gewichtsverlies en minder gewichtstoename bij ratten onderworpen aan de oorspronkelijke MCAO zou kunnen voortvloeien uit ligating de REKENkamer tijdens de operatie, die distale hypoperfusion veroorzaakt in het gezicht, linguale, en kaakslag aders, evenals ischemie-gerelateerde schade aan de spieren die ondersteuning kauwen. Als kauwen is aangetast, orale inname vermindert, die, wanneer in combinatie met katabolisme, kan goed zijn voor gewichtsverlies, en op de lange termijn, voor een slechte neurologische uitkomst, morbiditeit, en de dood43. Toegang tot het MCA via de ICA niet nodig bemoeien met de REKENkamer en haar vestigingen. Aldus, worden geen impairments teweeggebracht tijdens de roman MCAO procedure, en geen gewicht, morbiditeit, of mortaliteit problemen worden ervaren door ratten ondergaand de procedure.

De tests die worden gebruikt om de onderliggende depressieve factoren, zoals depressieve gedrag, ahlam, immobiliteit, en leren en Geheugenstoornissen te beoordelen, zijn standaardprocedures toegepast in dierlijke modellen van depressie51,52. Een gedrags-test, zoals de Porsolt gedwongen zwemmen test, wordt vaak beïnvloed door ongewone motorische capaciteiten na MCAO. Hier werd deze test toegepast vanaf de dagen 30 tot 33 na de chirurgische ingreep om na te gaan dat de inductie van PSD in de gewijzigde MCAO ratten niet overdreven invloed op hun motorische capaciteiten. Volgens de resultaten, ratten uit de experimentele groep toonde een vergelijkbare totale vluchtgedrag aan die van Sham-Control ratten. MCAO ratten hadden significant meer ontsnapping mislukkingen, een significant verhoogde duur van immobiliteit, en een verminderde voorkeur voor sacharose in vergelijking met Sham-Operated dieren. Dit zou suggereren dat deze MCAO techniek is een geschikt alternatief voor de oorspronkelijke MCAO methode.

Het verschil tussen opname en uitsluiting van ratten in de MCAO procedure voor een bredere experimentele evaluatie hangt sterk af van de uitkomst van de operatie. Met de MCAO-gerelateerde PSD-inducerende model, sommige ongewenste bijwerkingen van MCAO zou kunnen worden ingeperkt, waardoor ruimte voor de opneming van kleinere, en eventueel fragiele ratten in de MCAO procedure. Het diermodel van MCAO gepresenteerd hier biedt een scenario voor het verminderen van onbedoelde resultaten na MCAO-geïnduceerde PSD omdat het de potentie heeft om variabiliteit in gewichtsveranderingen, hersenoedeem, en infarct volume, evenals MCAO sterfgevallen te verminderen. Deze techniek zou kunnen dienen als een instrument voor de beoordeling van toekomstige PSD-therapieën en bieden preklinische gegevens over de werkzaamheid van therapeutische stoffen, alsmede toezicht houden op andere factoren te wijzigen modaliteiten op de klinische uitkomst van een beroerte en PSD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Wij danken professor Olena Severynovska van de afdeling fysiologie, faculteit biologie, ecologie en geneeskunde, oles Honchar Dnipro University, Dnipro, Oekraïne voor haar steun en nuttige bijdragen aan onze discussies. De verkregen gegevens maken deel uit van het proefschrift van reremy.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Absorbent pad - - -
Black lusterless perspex box - - (120 cm × 60 cm × 60 cm), divided into a 25% central zone and the surrounding border zone
Bottles Techniplast ACBT0262SU 150 mL bottles filled with 100 mL of water and 100 mL 1%(w/v) sucrose solution
Electric Shock Heat System Ultasonic Inc. - -
Horizon-XL Mennen Medical Ltd
Imaging System Kodak - For imaging and quantification
Monofilament - - -
Paper towels Pharmacy - Dry towels used for keeping rats dry after immersing them in water
Pexiglass cylinder - - a 100 cm tall and 40 cm in diameter cylinder used for carrying out the forced swim test
Purina Chow Purina 5001 Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical researc for over 5 decades. Provided to rats ad libitum in this experiment
Rat Cages Techniplast 2000P Conventional housing for rodents. Was used for housing rats throughout the experiment
Scanner  Canon CanoScan 4200F -
Video Camera ETHO-VISION (Noldus) - Digital video camera for high definition recording of rat behavior under open field test

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Miniño, A. M., Murphy, S. L., Xu, J., Kochanek, K. D. Deaths: final data for 2008. National Vital Statistics Reports. 59 (10), 1-126 (2011).
  2. Roger, V. L., et al. Executive summary: Heart disease and stroke statistics-2012 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 125 (1), 188-197 (2012).
  3. Towfighi, A., Saver, J. L. Stroke declines from third to fourth leading cause of death in the United States: Historical perspective and challenges ahead. Stroke. 42 (8), 2351-2355 (2011).
  4. Guo, J. M., Liu, A. J., Su, D. F. Genetics of stroke. Acta Pharmacologica Sinica. 31 (9), 1055-1064 (2010).
  5. Lloyd-Jones, D., et al. Heart disease and stroke statistics - 2010 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 121 (7), e46-e215 (2010).
  6. Warlow, C. P. Epidemiology of stroke. Lancet. 352 (Suppl 3), SIII1-SIII4 (1998).
  7. Demaerschalk, B. M., Hwang, H. M., Leung, G. US cost burden of ischemic stroke: A systematic literature review. The American Journal of Managed Care. 16 (7), 525-533 (2010).
  8. Heidenreich, P. A., et al. Forecasting the future of cardiovascular disease in the United States: A policy statement from the American Heart Association. Circulation. 123 (8), 933-944 (2011).
  9. de Groot, M. H., Phillips, S. J., Eskes, G. A. Fatigue associated with stroke and other neurologic conditions: Implications for stroke rehabilitation. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (11), 1714-1720 (2003).
  10. Kim, J., Choi, S., Kwon, S. U., Seo, Y. S. Inability to control anger or aggression after stroke. Neurology. 58 (7), 1106-1108 (2002).
  11. Leys, D., Hénon, H., Mackowiak-Cordollani, M. S., Pasquier, F. Poststroke dementia. Lancet Neurology. 4 (11), 752-759 (2005).
  12. McManus, J., Pathansali, R., Stewart, R., Macdonald, A., Jackson, S. Delirium post-stroke. Age and Ageing. 36 (6), 613-618 (2007).
  13. Robinson, R. G. Poststroke depression: Prevalence, diagnosis, treatment, and disease progression. Biological Psychiatry. 54 (3), 376-387 (2003).
  14. Tang, W., et al. Emotional incontinence and executive function in ischemic stroke: A case-controlled study. Journal of the International Neuropsychological Society. 15 (1), 62-68 (2010).
  15. Astrom, M., Adolfsson, R., Asplund, K. Major depression in stroke patients: A 3-year longitudinal study. Stroke. 24 (7), 976-982 (1993).
  16. Eastwood, M. R., Rifat, S. L., Nobbs, H., Ruderman, J. Mood disorder following cerebrovascular accident. The British Journal of Psychiatry. 154, 195-200 (1989).
  17. Robinson, R. G., Bolduc, P. L., Price, T. R. Two-year longitudinal study of poststroke mood disorders: Diagnosis and outcome at one and two years. Stroke. 18 (5), 837-843 (1987).
  18. Kauhanen, M., et al. Poststroke depression correlates with cognitive impairment and neurological deficits. Stroke. 30 (9), 1875-1880 (1999).
  19. Morris, P. L., Robinson, R. G., Andrzejewski, P., Samuels, J., Price, T. R. Association of depression with 10-year poststroke mortality. The American Journal of Psychiatry. 150 (1), 124-129 (1993).
  20. Paolucci, S., et al. Post-stroke depression, antidepressant treatment and rehabilitation results. A case-control study. Cerebrovascular Diseases. 12 (3), 264-271 (2001).
  21. Schwartz, J. A., et al. Depression in stroke rehabilitation. Biological Psychiatry. 33 (10), 694-699 (1993).
  22. Williams, L. S., Ghose, S. S., Swindle, R. W. Depression and other mental health diagnoses increase mortality risk after ischemic stroke. The American Journal of Psychiatry. 161 (6), 1090-1095 (2004).
  23. Whyte, E., Mulsant, B. Post-stroke depression: Epidemiology, pathophysiology, and biological treatment. Biological Psychiatry. 52, 253-264 (2002).
  24. Belayev, L., Alonso, O. F., Busto, R., Zhao, W., Ginsberg, M. D. Middle cerebral artery occlusion in the rat by intraluminal suture. Neurological and pathological evaluation of an improved model. Stroke. 27 (9), 1616-1623 (1996).
  25. Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
  26. 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. Journal of Neuroscience Methods. 155 (2), 285-290 (2006).
  27. Yu, F., Sugawara, T., Chan, P. H. Treatment with dihydroethidium reduces infarct size after transient focal cerebral ischemia in mice. Brain Research. 978 (1-2), 223-227 (2003).
  28. Boyko, M., et al. An experimental model of focal ischemia using an internal carotid artery approach. Journal of Neuroscience Methods. 193 (2), 246-253 (2010).
  29. McGarry, B. L., Jokivarsi, K. T., Knight, M. J., Grohn, O. H. J., Kauppinen, R. A. A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia. Journal of Visualized Experiments. (127), e55277 (2017).
  30. Uluç, K., Miranpuri, A., Kujoth, G. C., Aktüre, E., Başkaya, M. K. Focal Cerebral Ischemia Model by Endovascular Suture Occlusion of the Middle Cerebral Artery in the Rat. Journal of Visualized Experiments. (48), e1978 (2011).
  31. Boyko, M., et al. Morphological and neurobehavioral parallels in the rat model of stroke. Behavioural Brain Research. 223 (1), 17-23 (2011).
  32. Menzies, S. A., Hoff, J. T., Betz, A. L. Middle cerebral artery occlusion in rats: a neurological and pathological evaluation of a reproducible model. Neurosurgery. 31 (1), 100-107 (1992).
  33. Boyko, M., et al. Cell-free DNA - A marker to predict ischemic brain damage in a rat stroke experimental model. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 23 (2), 222-228 (2011).
  34. Zheng, Y., et al. Experimental Models to Study the Neuroprotection of Acidic Postconditioning Against Cerebral Ischemia. Journal of Visualized Experiments. 125 (125), e55931 (2017).
  35. Poinsatte, K., et al. Quantification of neurovascular protection following repetitive hypoxic preconditioning and transient middle cerebral artery occlusion in mice. Journal of Visualized Experiments. (99), e52675 (2015).
  36. ImageJ. , Available from: https://imagej.nih.gov/ij/ (2018).
  37. Liu, S., Zhen, G., Meloni, B. P., Campbell, K., Winn, H. R. Rodent stroke model guidelines for preclinical stroke trials. Journal of Experimental Stroke & Translational Medicine. 2 (2), 227 (2009).
  38. Boyko, M., et al. Pyruvate's blood glutamate scavenging activity contributes to the spectrum of its neuroprotective mechanisms in a rat model of stroke. European Journal of Neuroscience. 34 (9), 1432-1441 (2011).
  39. Kaplan, B., et al. Temporal thresholds for neocortical infarction in rats subjected to reversible focal cerebral ischemia. Stroke. 22 (8), 1032-1039 (1991).
  40. Zeldetz, V., et al. A New Method for Inducing a Depression-Like Behavior in Rats. Journal of Visualized Experiments. (132), e57137 (2018).
  41. American Psychiatric Association. Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition. , American Psychiatric Association. Washington, DC. (2000).
  42. Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
  43. Porsolt, R. D., Anton, G., Blavet, N., Jalfre, M. Behavioral despair in rats: a new model sensitive to antidepressant treatments. European Journal of Pharmacology. 47 (4), 379-391 (1978).
  44. Boyko, M., et al. The neuro-behavioral profile in rats after subarachnoid hemorrhage. Brain Research. 1491, 109-116 (2013).
  45. Ifergane, G., et al. Biological and Behavioral Patterns of Post-Stroke Depression in Rats. Canadian Journal of Neurological Sciences. 45 (4), 451-461 (2018).
  46. Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
  47. Dittmar, M., Spruss, T., Schuierer, G., Horn, M. External carotid artery territory ischemia impairs outcome in the endovascular filament model of middle cerebral artery occlusion in rats. Stroke. 34 (9), 2252-2257 (2003).
  48. Ryan, C. L., et al. An improved post-operative care protocol allows detection of long-term functional deficits following MCAo surgery in rats. Journal of Neuroscience Methods. 154 (1-2), 30-37 (2006).
  49. Aspey, B. S., Cohen, S., Patel, Y., Terruli, M., Harrison, M. J. Middle cerebral artery occlusion in the rat: consistent protocol for a model of stroke. Neuropathology and Applied Neurobiology. 24 (6), 487-497 (1998).
  50. 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. Journal of Neuroscience Methods. 155 (2), 285-290 (2006).
  51. Cryan, J. F., Markou, A., Lucki, I. Assessing antidepressant activity in rodents: recent developments and future needs. Trends in Pharmacological Sciences. 23 (5), 238-245 (2002).
  52. Nestler, E. J., et al. Preclinical models: status of basic research in depression. Biological Psychiatry. 52 (6), 503-528 (2002).

Tags

Gedrag ischemische beroerte poststroke depressie rat model Midden cerebrale slagader occlusie infarct volume hersenoedeem Porsolt gedwongen zwemmen test sacharose voorkeur test

Erratum

Formal Correction: Erratum: A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats
Posted by JoVE Editors on 02/07/2022. Citeable Link.

An erratum was issued for: A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats. The Authors section was updated.

One of the author names was updated from:

Dmitri Frank

to

Dmitry Frank

Een middelste cerebrale slagader occlusie techniek voor het induceren van post-takt depressie bij ratten
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kuts, R., Melamed, I., Shiyntum, H.… More

Kuts, R., Melamed, I., Shiyntum, H. N., Frank, D., Grinshpun, J., Zlotnik, A., Brotfain, E., Dubilet, M., Natanel, D., Boyko, M. A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats. J. Vis. Exp. (147), e58875, doi:10.3791/58875 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter