Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

En mellersta cerebral artär ocklusion teknik för inducera post-stroke depression hos råttor

doi: 10.3791/58875 Published: May 22, 2019
* These authors contributed equally

Summary

Här presenterar vi ett protokoll för att inducera post-stroke depression hos råttor genom ockluding den mellersta cerebral artär via den inre halspulsådern. Vi använder Porsolt tvingade simma test och sackaros preferens test för att bekräfta och utvärdera inducerad depressiva stämningar.

Abstract

Post-stroke depression (PSD) är den mest återkommande av alla psykiatriska komplikationer till följd av en ischemisk stroke. En större majoritet (ca 60%) av alla ischemiska stroke patienter lider av PSD, en störning som anses vara en ischemisk stroke-relaterade föregångare för ökad död och nedbrytning i hälsa. Patofysiologi av PSD är fortfarande oklart. För att studera mekanismen för utveckling och förekomst av PSD ytterligare, och för att ta reda på en terapi, vi försökte utveckla ett nytt protokoll som kräver ockluding den mellersta cerebral artär (MCA) via den inre halspulsådern (ICA) i råttor. Detta protokoll beskriver en modell av PSD induceras i råttor genom mitten cerebral artär ocklusion (MCAO). Används också i experimentet är Porsolt tvingade simma test och sackarosepreferensen test för att bekräfta och utvärdera den depressiva stämningen av råttorna under utredning. Hellre än att sätta katetern genom den yttre halspulsådern (ECA), som föreskrivs för det ursprungliga förfarandet, denna MCAO teknik har monofilament passerar direkt genom ICA. Denna MCAO teknik utvecklades för några år sedan och leder till en minskning av dödlighet och variation. Det är allmänt accepterat att de kriterier som används föredras vid urvalet av biologiska modeller. De uppgifter som erhållits med detta protokoll visar att denna modell av MCAO kan vara ett sätt att framkalla PSD hos råttor och skulle kunna leda till förståelsen av patofysiologin och den framtida utvecklingen av nya droger och andra nerv skyddande agenter.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Stroke är fjärde på listan över dödsfall-förövare sjukdomar i Förenta staterna1,2,3, medan det orsakar majoriteten av funktions nedsättningar hos vuxna i utvecklade länder4; Detta gör stroke en ledande utmanare bland världens mest betydelsefulla hälso frågor. Normalitet i stroke-överlevande patienter är sällsynt, med cirka 15%-40% av överlevnad offer som lider bestående funktions hinder, 20% kräver institutionell vård 3 månader efter stroke debut5, och ungefär en tredjedel av 6-månaders överlevande som behöver andra för att hjälpa dem att leva igenom varje dag6. Stroke enligt uppgift också står för den stigande nationella hälso-utgifter7. Uppskattningar från American Heart Association har stroke-relaterade kostnader i USA på över $50 000 000 000 i 20108.

Inte bara stroke orsaka individernas långsiktiga skador, men vissa överlevande tenderar att lida känslomässiga och beteendemässiga störningar, såsom demens, trötthet, ångest, depression, delirium, och aggression9,10,11 ,12,13,14. Den mest återkommande psykologiska uppföljaren efter en stroke är post-stroke depression (PSD), diagnosen i ca 40%-50% av överlevare15,16,17. Stroke-inducerad depression resulterar i ökad morbiditet och dödlighet18,19,20,21,22. Patofysiologin av PSD är inte känd helt, men det är tydligen orsakas av flera faktorer och är kopplad till funktions hinder, kognitiv svikt, och lesion plats23.

Råttan modell av fokal Brain ischemia, skapad av mcao, är den mest utbredda djur modell av stroke24,25,26,27. Att demonstrera induktion av PSD hos råttor genom att ockludera MCA via ICA, tekniker som minimerar dödlighet och variation i MCAO modellen är sysselsatta28.

Det primära syftet med detta protokoll är att beskriva stegen för att inducera PSD hos råttor genom att ockludera MCA via ICA, en modifierad modell av MCAO, vilket minskar dödligheten och resultatet av variation28. Specifika mål inkluderar att utföra neurologiska och histologiska undersökningar (bestämning av neurologiska svårighets grad poäng [NSS], volymen av infarkt zon, och hjärn ödem) för att kontrol lera effekten av MCAO och använda beteendemässiga tester för att undersöka påverkan av detta MCAO förfarande för utveckling av känslomässiga störningar, främst PSD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Djur Vårds nämnden vid Ben-Gurion-universitetet i Negev, Israel godkände alla behandlings-och provnings förfaranden som används i detta protokoll.

1. beredning av råttor för försöks förfarandet

Anmärkning: Välj vuxna manliga Sprague-Dawley råttor som väger 300-350 g.

  1. Hus råttorna, fyra per bur, i en Vivarium vid 22 ° c och 40% luft fuktighet, med en omvänd 12 h ljus/mörker cykel (lyser av vid 8:00 a.m.) och obegränsad till gång till mat och vatten.
  2. Slumpmässigt tilldela råttor till två grupper, nämligen en MCAO grupp (n = 24) och en Sham grupp (n = 19).

2. beredning av råttor för kirurgi

  1. Förbered råttorna för det modifierade MCAO-förfarandet genom att bedöva varje råtta i 30 minuter med en blandning av isofluran (4% för induktion, 2% för kirurgi och 1,3% för underhåll) i 24% syre (2 L/min) i en induktions kammare och låta det andas spontant29 ,30.
    Anmärkning: Stimulera pedal abstinens reflex genom att nypa huden mellan tårna och/eller tå kuddar med hjälp av trubbiga pincetter. Överväg djupet av anestesi adekvat när reflexen försvinner.
  2. Bibehålla kärn kropps temperaturen vid 37 ° c med en värme platta.
  3. Mät kropps temperaturen hos alla råttor genom en sond placerad i råttans änd tarmen innan kirurgiska ingrepp påbörjas.
  4. Håll kroppstemperaturen konstant (37 ° c) för alla råttor för att minimera eventuell hypotermisk effekt på det neurologiska utfallet och eventuella neurologiska skador.
  5. Applicera konstgjord tårsalva på båda djurets ögon medan de ligger på prep-bordet.
  6. Raka halsen på varje råtta och desinficera huden med 70% alkohol klorhexidin (70% alkohol och 0,5% klorhexidin glukonat). Upprepa desinficeringssteget ytterligare två gånger.
  7. Täck råttorna med steriliserade kirurgiska draedier.

3. kirurgi (MCAO-tekniken)

Anmärkning: Utför kirurgi som beskrivs av Boyko et al.28 och använda de instrument som tillhandahålls av McGarry et al.29 och uluç et al.30.

  1. Utför en ventrala mitt linjen snitt och dissekera ytliga fascia.
  2. Noggrant utföra en skarp och trubbig dissektion inom tre triangel-formad muskel (den sternohyoid, den digastric, och sternomastoid muskeln) för att identifiera halspulsådern (revisions rätten, ICA, och den gemensamma halspulsådern [CCA]).
  3. Dissekera försiktigt och exponera rätt CCA och ICA.
  4. Separera rätt CCA och ICA från vagusnerven.
    Anmärkning: Vid identifiering av halspulsådern som föreskrivs i steg 3,2, ICA skulle erkännas som hälften av CCA filialer tillsammans med revisions rätten.
  5. Sätt i en kateter (värmeavtruvad eller silikon-belagda 4-0 nylon) monofilament direkt genom ICA, ~ 18,5-19 mm från bifurkation punkten av den högra CCA i kretsen av Willis tills den når ett milt motstånd, att ockludera MCA.
    Anmärkning: Den värmeblunted glöd tråden och silikon-belagda 4-0 nylon spela samma roll och är de mer föredragna monofilament på senare tid, med tanke på att de ger bättre ocklusion än den vanliga nylontråden28,30.
  6. Knyt en 4-0 silke sutur runt ICA precis ovanför den högra CCA (pterygopalatine artär) bifurkation att blockera ICA proximala till glöd tråden insättnings punkten permanent och distalt om det tillfälligt.
  7. Knyt ICA runt svalgmanometri tråden för att fästa sidensuturen för att förhindra blödning.
  8. Utsätta för den simulerade-operated råtta till samma kirurgisk procedur så den MCAO råtta utom sätta in en nylon tråd i stället28.
    Anmärkning: Nylontråden, som den silikonbelagda nylon, ockluderar ICA, men det är inte lika effektivt som det sistnämnda.
  9. Stäng såret på råttans nacke efter att ha ockludera MCA, Stäng av anestesi, och placera råtta i en inkubator under observation tills den vaknar.
    Anmärkning: Behovet av den proximala ligationen är att ockludera ICA, och den ytterligare distala ligering är att minska blödningen runt glöd tråden och säkra den på plats. Dessutom bör råttan vakna några minuter efter att såret har stängts.

4. återhämtning efter operationen

  1. Administrera 5 mL 0,9% saltlösning till varje råtta intraperitonealt, omedelbart efter operationen, för att förhindra uttorkning.
  2. Administrera analgesi villkorslöst under den första dagen efter operationen. Använd meloxikam 1 mg/kg SQ q24 h. ge utspädd dipyron (0,5 g upplöst i 400 mL dricks vatten) till råttor som visar symtom på smärta under de första 3 dagarna.
  3. Offra alla råttor med kramp anfall (kramper orsakas av ökat intrakraniellt tryck från cerebralt ödem eller hjärn blödning28).

5. neurologiska svårighets grad poäng31

Anmärkning: Detta förfarande utförs av två observatörer som inte deltar i de kirurgiska förfarandena. de testar neurologiska underskott och grad motor underskott på en kumulativ poäng på 0-432. Utvärderingen av denna poäng kan utföras vid olika tidsintervall. i denna undersökning utfördes 50 min, 24 h, 7, 15 och 30 dagar efter operationen. Nedan hittar du stegen för utvärdering av NSS. Även om det inte är en nödvändighet i denna situation, är denna värdering krävs för att fastställa stroke hos gnagare för att administrera behandling.

  1. Placera råtta på ett keramiskt golv och låt den röra sig fritt i 1 min.
  2. Dra försiktigt råtta bakåt med svansen och gradera enligt följande.
    1. Grade råtta med poäng 0 för inga neurologiska underskott.
    2. Bedöm råttan med 1 poäng för flexion i fram benen.
    3. Grade råttan med poäng 2 för kontralaterala svaga framarmar grepp.
    4. Grade råttan med poäng 3 för kretsande till paretic sidan när dras av svansen.
    5. Gradera råttan med 4 poäng för spontan cirskande32.
      Anmärkning: Om mer än en av reaktionerna observeras, företräde ges till åtgärden med en högre poäng.

6. bestämning av infarct-volymen (Hhistologic examination)

  1. Mätning av infarct-volymen
    Anmärkning: Utför den här proceduren enligt beskrivningen tidigare33,34. Mät hjärn Infarkten volym med 2, 3, 5-trifenyltetrazoliumklorid (TTC) färgning 24 h efter reperfusion.
    1. Euthanize fem råttor från varje grupp, 24 h efter den sista NSS, genom att utsätta dem för en isofluran överdos i en induktions kammare.
    2. Decapitate råttorna och snabbt isolera sina hjärnor med hjälp av små sax och pincett.
    3. Tvätta isolerade hjärnor i 0,9% saltlösning.
    4. Undersök blödningen pekar på hjärnorna för att utesluta möss som genomgick subaraknoidal blödning vid kretsen av Willis.
    5. Placera varje hjärna på en ren glas skiva på en-20 ° c is Pack och sedan placera dem i en-20 ° c kyl skåp för 5 min för att göra hjärnan lättare att skära.
    6. Ta glas glaset med hjärnan på den ur-20 ° c kyl, Lägg tillbaka den på-20 ° c is Pack, och dissekera frontal Polen och lillhjärnan med blad och pincett.
    7. Skiva hjärn sektioner horisontellt i 2 mm tjocklek med ett blad för att producera sex skivor.
    8. Bered en 0,05-procentig TTC-lösning genom att tillsätta 1,25 g TTC-pulver till 500 mL av den normala saltlösningen före uppoffringen, överför lösningen till en 24-brunn platta (1 mL per brunn) täckt med folie och förvara den vid 4 ° c.
      Anmärkning: TTC och vävnad färgade med TTC är ljus känsliga.
    9. Med hjälp av pincett, överför hjärn skivorna till 24-brunnen plattan som innehåller TTC-lösningen (en skiva per brunn) och sträck ut skivorna i lösningen.
    10. Inkubera plattinnehållet vid 37 ° c i ett grunt vatten bad i 30 min.
    11. Aspirera TTC lösningen från plattan med en pipett, tvätta dem med en hjärn tvätt vätska, och inkubera i rums temperatur i 30 min.
    12. Placera skivorna i den ordning de klipptes på ett laboratorie glas och Undersök segmenten med en skanner.
    13. Analysera infarcts storlek som en procent andel av hela hjärn segmentet, med hjälp av ImageJ-analysprogramvara, baserad på visuell identifiering.
  2. Analys av infarct volymen35
    1. Kvantifiera Infarkten volym vid Använd Ande en standaren bild analys mjukvaran (ImageJ) och analysera den infarct hjärna volym som procent av den helhet hjärna storlek33.
    2. Placera hjärn skivorna på glas Mikroskop dia bilder och skanna dem med en optisk skanner med hög upplösning (1 600 x 1 600 dpi) för en adekvat analys.
    3. Beskär bilderna och standardisera skalan för alla bilder med hjälp av måttlinjalen som ingår i den skannade bilden.
    4. Mät området märkt blekhet i sex på varandra följande 2 mm koronala sektioner med hjälp av en Wand (tracing) verktyg och FreeHand val på imagej 1.37 v program vara36.
    5. Beräkna den indirekta Infarkten volym med hjälp av följande formel37.

7. mätning av hjärn ödem38

Anmärkning: Hjärnödem mättes 24 h efter den sista MCAO.  Euthanize djur med allvarliga neurologiska underskott störa äta och/eller dricka i minst tre dagar, mer än 20% viktminskning, hemiplegi eller kramper.

  1. Bedöma storleken på ödem i den högra hjärn halvan genom att använda summering av korsat skivade områden för att beräkna volymerna av höger och vänster halvklot i godtyckliga enheter (pixlar).
    Anmärkning: Använd program varan ImageJ 1.37 v för den här beräkningen efter optisk skanning (upplösning: 1 600 x 1 600 dpi). Markera intresse området och Använd mät funktionen från analys menyn. Makron användes i vår utredning.
  2. Express hjärnan ödem området som en procent andel av de standard områden i opåverkade kontralaterala halvklotet.
  3. Beräkna graden av svullnad med hjälp av ekvationen utvecklats tidigare39.

8. beteendemässiga paradigms

  1. Utför beteendemässiga tester mellan dag 30 och 33 efter operationen i ett stängt, tyst och ljus kontrollerat rum.
  2. Tilldela utredare förblindade till alla experimentella procedurer för att videoband alla beteendemässiga tester med ett kommersiellt tillgängliga program.
  3. Test av sackaros preferens40,41
    1. Placera råttor i enskilda burar i samma rum som där de är inhysta under mörker cykeln.
    2. För nästa 24 h, placera en flaska med 100 mL 1% (w/v) sackaroslösning i varje bur med råttan som skall testas och möjliggöra anpassning av råtta.
    3. Efter 24 h, beröva råttor av mat och vatten för 12 h genom att ta bort flaskorna.
    4. Sedan efter 12 timmar, placera två flaskor i varje bur för 4 h, en som innehåller 100 mL kran vatten och en annan som innehåller 100 mL sackaroslösning (1% [w/v]).
    5. Anteckna mängden sackaros lösning och vatten som förbrukas av råttor i milliliter. Beräkna affinitet till sackaros preferens enligt följande.
  4. Porsolt tvingas simma test42
    Anmärkning: Den Porsolt tvingade simma test utfördes som beskrivs i ett tidigare protokoll som publicerades av Zeldetz et al.40 och Boyko et al.42. Principen i detta test säger att när råttor tvingas simma i ett begränsat område varifrån, de kan inte undgå, de så småningom bli orörliga, upphör alla försök att undkomma vattnet43,44. Detta test utfördes i ett annat rum under mörker cykeln.
    1. Placera varje råtta i en vertikal plexiglascylinder (höjd: 100 cm; diameter: 40 cm) innehåll ande 80 cm vatten vid 25 ° c i 15 min för tillvändhet.
    2. Ta ut råttan och låt den torka i 15 minuter i en uppvärmd kapsling (32 ° c).
    3. Returnera råttan till dess hem (original) bur.
    4. Upprepa steg 8.4.1 24 h senare, denna gång för undersökningen, i 5 min.
    5. Videoband den 5 min test och beräkna den totala varaktigheten av orörlighet under denna period.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Histologiska fynd (tabell 1) visade en statistiskt signifikant infarkt volym som en procent andel av den totala hjärnan (p < 0,0001) efter mcao jämfört med djur i simulerade kontroll gruppen. Rapporterade också var en statistiskt signifikant hjärn ödem när utvärderingen från försöks gruppen (p < 0,0003) sattes sida vid sida med den i simulerade kontroll gruppen.

De NSS-poäng som erhålls, som representeras i tabell 2, uppvisar lägre neurologiska prestanda i försöks gruppen (mcao) jämfört med högre siffror för simulerad kontroll grupp efter Mann-Whitney-tester: p < 0,001 efter 50 min, p < 0,05 efter 24 timmar och p < 0,05 efter 7 dagar.

Resultaten från de utvärderingar som gjordes av sackarosepreferensen visade att MCAO-råttor också konsumerade en signifikant mindre mängd sackaros (p < 0,0001, figur 2A) och hade en längre orörlighet (p < 0,0001, figur 2b) jämfört med de simulerade råttorna.

Figure 1
Figur 1: grafisk demonstration av protokollets tids linje. De olika tester som körs på råttor vid olika tidpunkter visas på schemat: MCAO = mellersta cerebral artär ocklusion i början av experimentet; NSS = neurologiska svårighets grad poäng, 50 min, 24 h, och 7 och 30 dagar efter MCAO; och beteendemässiga tester (sackaros preferens och Porsolt tvingade simma tester) från dag 30 till 33 efter MCAO. Denna siffra har modifierats från Ifergane et al.45. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: test av sackarosinnehåll utfört från dag 30 till 33 med post-MCAO (n = 16) och simulerade kontroll råttor (n = 14). Procent andel (%) av sackaros preferens. MCAO råttor konsumeras mindre sackaros (p < 0,0001) än den simulerade-Control råttor, med en signifikant skillnad i sackaros konsumtion mellan de två grupperna som visas i figuren. MCAO = mellersta cerebral artär ocklusion. Alla data representerar grupp medelvärdet ± SEM. Denna siffra har modifierats från Ifergane et al.45. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3: Porsolt tvingad simtest utförd från dag 30 till 33 efter MCAO (n = 16) och efter simulerad procedur (n = 14). Varaktighet för orörlighet (i sekunder). Orörlighets tiden i det påtvingade SIM provet var signifikant längre i MCAO-gruppen än i simulerad grupp (p < 0,0002). MCAO = mellersta cerebral artär ocklusion. Alla data representerar grupp medelvärdet ± SEM. Denna siffra har modifierats från Ifergane et al.45. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Histologiska fynd Mellersta cerebral artär ocklusion grupp Simulerad grupp
Sammanlagd hjärna (infarct volym) 8,8% ± 6,5 0,3% ± 0,1
Hjärnan ödem 10,2% ± 4,6 2,6% ± 1,2
Alla data representerar grupp medelvärdet ± S. E. M

Tabell 1: histologiska fynd för infarkt volym och hjärn ödem. MCAO = mellersta cerebral artärocklusion (n = 5); simulerad (n = 5).

Neurologiska svårighets grad poäng Mellersta cerebral artär ocklusion grupp Simulerad grupp
50 min efter kirurgi 2,75 ± 0,14 0,0 ± 0,0
24 timmar efter operationen 3,2 ± 0,15 0,0 ± 0,0
7 dagar efter operationen 0,91 ± 0,2 0,0 ± 0,0
Alla data representerar grupp medelvärdet ± S. E. M

Tabell 2: neurologiska svårighets grad (NSS) för MCAO och simulerade råttor. MCAO = mellersta cerebral artärocklusion (n = 16); simulerad (n = 14). Denna tabell är tagen från Ifergane et al.45.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Ett av de sätt på vilka MCAO teknik som presenteras här kan anses säkrare än den ursprungliga MCAO modellen illustreras av det faktum att revisions rätten och dess grenar, inklusive occipital artären, terminalen linguala, och maxillary artär, inte äventyras När man ockluderar MCA via ICA. Den ursprungliga MCAO modellens förskjutning av revisions rätten (och dess grenar), genom distalt dissekera och koagulera dem46, orsakar försämrad mastication, på grund av en kompromiss till den vaskulära försörjningen till masticating muskler47. Förstörelsen av muskeln kan så småningom orsaka frisättning av ytterligare beräknings mässig Fluid dynamik. I motsats till den ursprungliga MCAO-tekniken i vilken till gång till MCA sker genom revisions rätten, är den teknik som beskrivs här modifierad för stroke, utan förekomst av blod flödes avbrott i revisions rätten och dess bifloder.

De viktigaste argumenten för att föredra den nya MCAO modellen till den ursprungliga MCAO vila i sin förmåga att minska variationen i hjärnans ödem, infarct volym, och vikt förändringar, signifikant, samt minska MCAO-relaterade dödlighet. Dödligheten i MCAO-förfaranden är en viktig faktor48. en dödlighet på 20% bedöms vara rimlig49,50. Dödligheten (20% för ursprungliga MCAO, 12,5% för nya MCAO, och 0% för kontroll) i den aktuella undersökningen var alla inom räckhåll för den acceptabla nivån, men romanen MCAO tekniken klarade sig bättre än den ursprungliga MCAO.

Råttor som genomgår romanen MCAO förfarande förlorat mindre vikt direkt efter operationen och fick mer tyngd i slutet av undersökningen än råttor som utsätts för den ursprungliga MCAO teknik28. Mer viktminskning och mindre viktökning hos råttor som utsätts för den ursprungliga MCAO kan resultera från ligating revisions rätten under kirurgi, som orsakar distala hypoperfusion i ansiktet, lingualt, och maxillary artärer, samt ischemia-relaterade skador på musklerna som stödja mastication. Om tugg motstånd är nedsatt, oralt intag minskar, som, när de kombineras med katabolism, kan redogöra för viktminskning, och på lång sikt, för en dålig neurologiska resultat, sjuklighet, och död43. Till gång till MCA via ICA behöver inte störa revisions rätten och dess filialer. Således, inga nedskrivningar utlöses under romanen MCAO förfarande, och ingen vikt, sjuklighet, eller dödlighet problem upplevs av råttor som genomgår förfarandet.

De tester som används för att bedöma underliggande depressiva faktorer, såsom depressiva beteende, anhedonia, orörlighet, och inlärning och minnes försämring, är standard förfaranden som tillämpas i djur modeller av depression51,52. Ett beteende test, som den Porsolt tvingas simma test, påverkas ofta av ovanliga motorisk förmåga efter MCAO. Här, detta test tillämpades från dag 30 till 33 efter det kirurgiska ingreppet för att förvissa sig om att induktion av PSD i den modifierade MCAO råttor inte alltför påverkar deras motorik. Enligt resultaten visade råttor från försöks gruppen en jämförbar total flykt beteende till den hos simulerade kontroll råttor. MCAO råttor hade signifikant mer flykt misslyckanden, en signifikant förhöjd varaktighet av orörlighet, och en reducerad preferens för sackaros jämfört med simulerade djur. Detta tyder på att denna MCAO-teknik är ett alternativ till den ursprungliga MCAO-metoden.

Skillnaden mellan inkludering och uteslutning av råttor i MCAO-förfarandet för en bredare experimentell utvärdering beror i hög grad på utfallet av operationen. Med MCAO-relaterade PSD-inducerande modell, några oönskade biverkningar av MCAO kan inskränkas, lämnar utrymme för införande av mindre, och möjligen bräckliga råttor i MCAO förfarandet. Djur modell av MCAO presenteras här ger ett scenario för att minska oavsiktliga resultat efter MCAO-inducerad PSD eftersom det har potential att minska variationen i vikt förändringar, hjärnan ödem, och infarct volym, samt MCAO-relaterade dödsfall. Denna teknik skulle kunna fungera som ett verktyg för att bedöma framtida PSD terapier och ge prekliniska uppgifter om effekten av terapeutiska substanser, samt övervaka andra faktorer ändra formerna för det kliniska utfallet av stroke och PSD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inget att avslöja.

Acknowledgments

Vi tackar professor Olena Severynovska vid institutionen för fysiologi, fakulteten för biologi, ekologi och medicin, Oles Honchar Dnipro University, Dnipro, Ukraina för hennes stöd och hjälpsamma bidrag till våra diskussioner. De erhållna uppgifterna är en del av R.K. doktors avhandling.

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).
En mellersta cerebral artär ocklusion teknik för inducera post-stroke depression hos råttor
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).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