Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

En Middle cerebral arterie okklusion teknik til inducerende post-slagtilfælde depression i rotter

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

Summary

Her præsenterer vi en protokol til at fremkalde post-slagtilfælde depression i rotter ved at okkoere den midterste cerebral arterien via den indre carotis arterien. Vi bruger Porsolt tvungen svømme test og saccharosepræference testen for at bekræfte og evaluere inducerede depressive stemninger.

Abstract

Post-slagtilfælde depression (PSD) er den mest tilbagevendende af alle psykiske komplikationer som følge af en iskæmisk slagtilfælde. Et større flertal (ca. 60%) af alle iskæmiske slagtilfælde patienter lider af PSD, en lidelse anses for at være en iskæmisk slagtilfælde-relateret forløber for øget død og forringelse i sundhed. Den Patofysiologi af PSD er stadig uklar. At studere mekanismen for udvikling og forekomst af PSD yderligere, og for at finde ud af en terapi, vi forsøgte at udvikle en ny protokol, der kræver, at den midterste cerebral arterie (MCA) via den indre carotis arterie (ICA) i rotter. Denne protokol beskriver en model af PSD induceret i rotter gennem den midterste cerebral arterie okklusion (MCAO). Også anvendes i forsøget er Porsolt tvungen svømme test og saccharosepræference test for at bekræfte og evaluere depressiv humør af rotter under undersøgelse. I stedet for at indsætte kateteret gennem den eksterne carotidarterie (ECA), som foreskrevet for den oprindelige procedure, denne MCAO teknik har mono filamentet passerer direkte gennem ICA. Denne MCAO teknik blev udviklet for et par år siden og fører til en reduktion i dødelighed og variation. Det er almindeligt anerkendt, at de anvendte kriterier foretrækkes ved udvælgelsen af biologiske modeller. De data, der opnås med denne protokol viser, at denne model af MCAO kunne være en måde at inducere PSD i rotter og kunne potentielt føre til forståelsen af Patofysiologi og den fremtidige udvikling af nye lægemidler og andre neuroprotektive Agenter.

Introduction

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

Slagtilfælde er fjerde på listen over dødsstraf begår sygdomme i USA1,2,3, mens det forårsager de fleste handicap hos voksne i de udviklede lande4; Dette gør slagtilfælde en førende udfordrer blandt verdens mest betydningsfulde sundhedsspørgsmål. Normalitet i slagtilfælde-overlevende patienter er sjælden, med omkring 15%-40% af overlevelse ofre lider permanent handicap, 20% kræver institutionel pleje 3 måneder efter slagtilfælde debut5, og omkring en tredjedel af 6-måneders overlevelsesmuligheder har brug for andre til at hjælpe dem med at leve hver dag6. Stroke angiveligt også tegner sig for de stigende nationale sundhedsudgifter7. Estimater fra American Heart Association har slagtilfælde-relaterede omkostninger i USA på over $50.000.000.000 i 20108.

Ikke alene har slagtilfælde forårsage individer ' langsigtede skader, men nogle overlevende tendens til at lide følelsesmæssige og adfærdsmæssige lidelser, såsom demens, træthed, angst, depression, delirium, og aggression9,10,11 ,12,13,14. Den mest tilbagevendende psykologiske fortsættelse efter et slagtilfælde er post-slagtilfælde depression (PSD), diagnosticeret i omkring 40%-50% af overlevelse15,16,17. Slagtilfælde induceret depression resulterer i øget sygelighed og dødelighed18,19,20,21,22. Den Patofysiologi af PSD er ikke kendt helt, men det er tilsyneladende forårsaget af flere faktorer og er knyttet til handicap, kognitiv svækkelse, og læsion site23.

Rotte model af fokal hjernen iskæmi, skabt af mcao, er den mest udbredte dyremodel af slagtilfælde24,25,26,27. Ved påvisning af induktion af PSD i rotter ved at inkludere MCA via ICA, er teknikker, der minimerer dødelighed og variation i MCAO-modellen, ansat28.

Hovedformålet med denne protokol er at skitsere trin til at inducere PSD i rotter ved at inkludere MCA via ICA, en modificeret model af MCAO, som reducerer dødelighed og resultatet af variabilitet28. Specifikke mål omfatter udførelse af neurologiske og histologiske undersøgelser (bestemmelse af den neurologiske sværhedsgrad score [NSS], volumen af infarkt område, og hjerneødem) for at verificere effekten af MCAO og ved hjælp af adfærdsmæssige tests til at undersøge indflydelse af denne MCAO procedure på udviklingen af følelsesmæssige forstyrrelser, primært 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

Dyrepleje Udvalget på Ben-Gurion University of the Negev, Israel godkendte alle behandling og testprocedurer, der anvendes i denne protokol.

1. forberedelse af rotter til forsøgs proceduren

Bemærk: Vælg voksne mandlige Sprague-Dawley rotter, der vejer 300-350 g.

  1. Hus rotter, fire pr bur, i en vivarium ved 22 °C og 40% fugtighed, med en omvendt 12 h lys/mørk cyklus (lyser ved 8:00 a.m.) og ubegrænset adgang til mad og vand.
  2. Tilfældigt tildele rotter til to grupper, nemlig en MCAO gruppe (n = 24) og en Sham gruppe (n = 19).

2. forberedelse af rotter til kirurgi

  1. For at forberede rotterne til den modificerede MCAO procedure, bedøve hver rotte i 30 min med en blanding af isofluran (4% for induktion, 2% for kirurgi, og 1,3% for vedligeholdelse) i 24% ilt (2 L/min) i et induktions kammer og give det mulighed for at ånde spontant29 ,30.
    Bemærk: Stimulerer pedal abstinens refleks ved at klemme huden mellem tæerne og/eller tå Pads ved hjælp af Blunt pincet. Overvej dybden af anæstesi passende, når refleks forsvinder.
  2. Kerne legemstemperaturen fastholdes ved 37 °C med en varmeplade.
  3. Mål kropstemperaturen af alle rotter gennem en sonde placeret i rotte endetarmen, før du begynder den kirurgiske procedure.
  4. Hold kropstemperaturen konstant (37 °C) for alle rotter for at minimere enhver hypotermisk effekt på det neurologiske udfald og eventuelle Neurologiske skader.
  5. Påfør kunstige tårer salve til begge dyrs øjne, mens de ligger på prep bordet.
  6. Barbering halsen af hver rotte og desinficere huden med 70% alkohol chlorhexidin (70% alkohol og 0,5% chlorhexidin gluconat). Gentag desinfektions trinnet to gange til.
  7. Dæk rotter med steriliserede kirurgiske gardiner.

3. kirurgi (MCAO-teknikken)

Bemærk: Udfør kirurgi som beskrevet af Boyko et al.28 og brug instrumenterne fra McGarry et al.29 og uluç et al.30.

  1. Udfør en ventrale midterlinje indsnit og dissekere den overfladiske fascia.
  2. Udfør forsigtigt en skarp og sløv dissektion i de tre trekantformede muskler (sternohyoid, digastrisk og sternomastoid musklen) for at identificere halspulsåren (ECA, ICA og den fælles carotidarterie [CCA]).
  3. Omhyggeligt dissekere og afsløre den rigtige CCA og ICA.
  4. Adskille den rigtige CCA og ICA fra vagus nerve.
    Bemærk: Ved identificeringen af carotis arterierne som fastsat i trin 3,2 vil ICA blive anerkendt som halvdelen af CCA-grenene ved siden af Revisionsretten.
  5. Indsæt et kateter (varme-blunted eller silikone belagt 4-0 nylon) monofilamenter direkte gennem ICA, ~ 18.5-19 mm fra bifurcation punkt af den rigtige CCA i cirklen af Willis indtil nå en mild modstand, at skakten MCA.
    Bemærk: Den varme-blunted glødetråd og silikone belagt 4-0 nylon spiller den samme rolle og er de mere foretrukne monofilamenter i den seneste tid, da de giver bedre okklusion end den almindelige nylon tråd28,30.
  6. Binde en 4-0 silke sutur omkring ICA lige over den rigtige CCA (pterygopalatine arteriel) bifurcation at blokere ICA proksimal til glødetrådens indsættelsespunkt permanent og distale til det midlertidigt.
  7. Binde ICA omkring intraluminal tråd til at fastgøre silke sutur for at forhindre blødning.
  8. Underkaste Sham-opererede rotter til samme kirurgiske procedure som MCAO rotter, men indsætte en nylon tråd i stedet28.
    Bemærk: Nylontråden, ligesom silicium belagt nylon, omfatter ICA, men det er ikke så effektivt som sidstnævnte.
  9. Luk såret på rotte halsen efter at have lukket MCA, sluk for anæstesi, og Anbring rotten i en inkubator under observation, indtil den vågner op.
    Bemærk: Behovet for den proximale ligation er at skakten ICA, og at af den ekstra distale ligation er at reducere blødning omkring glødetråden og sikre det på plads. Også, rotten bør vågne op et par minutter efter dens sår er blevet lukket.

4. post-kirurgisk genopretning

  1. Der administreres 5 mL 0,9% saltvandsopløsning til hver rotte intraperitonealt umiddelbart efter operationen for at forhindre dehydrering.
  2. Administrer analgetika betingelsesløst på den første dag efter operationen; Brug meloxicam 1 mg/kg sq q24 h. Giv fortyndet dipyron (0,5 g opløst i 400 ml drikkevand) til rotter, der viser symptomer på smerte i de første 3 dage.
  3. Ofrer alle rotter med krampeanfald (krampeanfald skyldes det øgede intrakranielle tryk fra cerebral ødem eller cerebral blødning28).

5. neurologisk Alvorligheds score31

Bemærk: Denne procedure udføres af to observatører, der ikke deltager i den kirurgiske procedure; de tester neurologiske underskud og klasse motoriske underskud på en kumulativ score på 0-432. Evalueringen af dette resultat kan foretages med forskellige tidsintervaller. i denne undersøgelse, det blev udført 50 min, 24 h, 7, 15, og 30 dage efter operationen. Find nedenstående trin til evaluering af NSS. Selv om det ikke er en nødvendighed i denne situation, er denne score kræves for at fastslå slagtilfælde i gnavere for at administrere behandling.

  1. Anbring rotten på et keramisk gulv og lad den bevæge sig frit i 1 min.
  2. Træk forsigtigt rotten bagud ved hale og kvalitet som følger.
    1. Grad rotte med score 0 for ingen neurologiske underskud.
    2. Grad rotte med score 1 for forelimb flexion.
    3. Grad rotten med score 2 for kontralateral svagt forelimb greb.
    4. Grad rotten med score 3 for cirling til den paretiske side, når trukket af halen.
    5. Grad rotte med score 4 for spontan cirling32.
      Bemærk: Hvis der observeres mere end en af reaktionerne, foretrækkes handlingen med en højere score.

6. bestemmelse af infarkt volumen (Hhistologisk undersøgelse)

  1. Måling af infarkt volumen
    Bemærk: Udfør denne procedure som beskrevet tidligere33,34. Mål hjernen infarkt volumen ved hjælp af 2, 3, 5-triphenyltetrazolium chlorid (TTC) farvning 24 h efter reperfusion.
    1. Euthanize fem rotter fra hver gruppe, 24 h efter den sidste NSS, ved at udsætte dem for en isofluran overdosering i et induktions kammer.
    2. Decapitate rotter og hurtigt isolere deres hjerner ved hjælp af små saks og pincet.
    3. Vask de isolerede hjerner i 0,9% saltvand.
    4. Undersøg blødnings punkter på hjernen for at udelukke de mus, der gennemgik subaraknoidal blødning i kredsen af Willis.
    5. Placer hver hjerne på en ren glas slide på en-20 °C Ice Pack og derefter placere dem i et-20 °C køleskab i 5 min at gøre hjernen lettere at skive.
    6. Tag glas sliden med hjernen på den af-20 °C køleskabet, læg den tilbage på-20 °C ispakken, og dissekere frontal stangen og cerebellum med klinge og pincet.
    7. Skær hjerne sektionerne vandret i 2 mm tykkelse med en klinge til at producere seks skiver.
    8. Forbered en 0,05% TTC løsning ved at tilføje 1,25 g af TTC pulver til 500 mL normal saltvandsopløsning før offer, overføre opløsningen til en 24-brønd plade (1 mL pr brønd) dækket i folie, og opbevar den ved 4 °C.
      Bemærk: TTC og væv plettet med TTC er lys følsom.
    9. Ved hjælp af pincet, overføre hjernen skiver til 24-brønden plade, der indeholder TTC-løsning (en skive per brønd) og strække ud skiver i opløsningen.
    10. Plade indholdet inkueres ved 37 °C i et lavvandet bad i 30 minutter.
    11. Aspirér TTC-opløsningen fra pladen med en pipette, vask dem med en hjerne vasknings væske, og inkuperer ved stuetemperatur i 30 minutter.
    12. Anbring udsnittene i den rækkefølge, de blev skåret i et laboratorieglas, og Undersøg segmenterne med en scanner.
    13. Analysere infarkt størrelse som en procentdel af hele hjernen skive, ved hjælp af ImageJ analyse software, baseret på visuel identifikation.
  2. Analyse af infarkt volumen35
    1. Kvantificere infarkt volumen ved hjælp af en standard billedanalyse software (ImageJ) og analysere infarkt hjernen volumen som en procentdel af hele hjernen størrelse33.
    2. Anbring hjerne snittene på glas mikroskop-slides, og Scan dem med en optisk scanner med høj opløsning (1.600 x 1.600 dpi) for at få en passende analyse.
    3. Beskær billederne, og Standardiser skalaen for alle billeder ved hjælp af den metriske lineal, der er inkluderet i det scannede billede.
    4. Mål området med mærket bleer i seks på hinanden følgende 2 mm-koronale sektioner ved hjælp af et tryllestav (Tracing)-værktøj og Frihåndsmarkering på ImageJ 1.37 v-softwaren36.
    5. Beregn den indirekte infarkt volumen ved hjælp af følgende formel37.

7. måling af hjerneødem38

Bemærk: Hjerneødem blev målt 24 h efter den sidste MCAO.  Euthanize dyr med alvorlige neurologiske underskud blande sig med at spise og/eller drikke i mindst tre dage, mere end 20% vægttab, hemiplegi eller krampeanfald.

  1. Vurder størrelsen af ødem af den højre halvkugle ved hjælp af Summering af Kron skiver områder til at beregne mængderne af højre og venstre halvkugler i vilkårlige enheder (pixels).
    Bemærk: Brug ImageJ 1.37 v-softwaren til denne beregning efter optisk scanning (opløsning: 1.600 x 1.600 dpi). Vælg interesseområdet, og brug funktionen mål i menuen analyse . Makroer blev brugt i vores undersøgelse.
  2. Udtryk hjerneødem området som en procentdel af standard områderne i den upåvirkede kontralaterale halvkugle.
  3. Beregn graden af hævelse ved hjælp af ligningen udviklet tidligere39.

8. adfærdsmæssige paradigmer

  1. Udfør adfærdsmæssige tests mellem dag 30 og 33 efter operationen i et lukket, roligt og let kontrolleret rum.
  2. Tildel efterforskere blindet til alle eksperimentelle procedurer til video tape alle adfærdsmæssige tests med et kommercielt tilgængeligt program.
  3. Saccharosepræference test40,41
    1. Placer rotter i individuelle bure i samme rum, som hvor de er anbragt under den mørke cyklus.
    2. For de næste 24 timer anbringes en flaske med 100 mL af 1% (w/v) saccharoseopløsning i hvert bur med den rotte, der skal testes, og giver mulighed for tilpasning af rotten.
    3. Efter 24 h, fratage rotter af mad og vand til 12 h ved at fjerne flaskerne.
    4. Derefter anbringes der efter 12 timer to flasker i hvert bur i 4 timer, hvoraf den ene indeholder 100 mL ledningsvand og en anden indeholder 100 mL saccharoseopløsning (1% [w/v]).
    5. Optag mængden af saccharoseopløsning og vand forbrugt af rotter i milliliter. Beregn affinitet til saccharose præference som følger.
  4. Porsolt tvungen svømme test42
    Bemærk: Den tvungne svømme prøve med Porsolt blev udført som beskrevet i en tidligere protokol offentliggjort af Zeldetz et al.40 og Boyko et al.42. Princippet i denne test hedder det, at når rotter er tvunget til at svømme i et begrænset område fra hvorfra, de kan ikke undslippe, de i sidste ende bliver immobile, ophøre ethvert forsøg på at undslippe vandet43,44. Denne test blev udført i et andet rum i løbet af den mørke cyklus.
    1. Hver rotte anbringes i en lodret plexiglas cylinder (højde: 100 cm; diameter: 40 cm) indeholdende 80 cm vand ved 25 °C i 15 min. til tilvænning.
    2. Tag rotten ud og lad den tørre i 15 min i et opvarmet kabinet (32 °C).
    3. Returner rotten til sit hjem (original) bur.
    4. Gentag trin 8.4.1 24 h senere, denne gang for undersøgelsen, for 5 min.
    5. Video tape 5 min test og beregne den samlede varighed af immobilitet i denne periode.

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

Histologiske Fund (tabel 1) afslørede en statistisk signifikant infarkt volumen i procent af total hjernen (p < 0,0001) efter mcao sammenlignet med dyr i Sham-Control gruppen. Også rapporteret var en statistisk signifikant hjerneødem, når evalueringen fra den eksperimentelle gruppe (p < 0,0003) blev sat side om side med den af Sham-kontrolgruppen.

De opnåede NSS-scorer, som er repræsenteret i tabel 2, udviser lavere neurologiske præstationer i forsøgsgruppen (mcao) sammenlignet med højere tal for Sham-Control gruppen efter Mann-Whitney-tests: p < 0,001 efter 50 min, p < 0,05 efter 24 timer, og p < 0,05 efter 7 dage.

Resultaterne af undersøgelsen af saccharosepræferencer viste, at MCAO-rotter også forbrugte en signifikant mindre mængde saccharose (p < 0,0001, figur 2a) og havde en længere umobilitets varighed (p < 0,0001, figur 2b). sammenlignet med de fingerede rotter.

Figure 1
Figur 1: grafisk demonstration af protokol tidslinjen. De forskellige tests kører på rotter på forskellige tidspunkter er vist på ordningen: MCAO = midterste cerebral arterie okklusion i begyndelsen af forsøget; NSS = neurologisk sværhedsgrad score, 50 min, 24 h, og 7 og 30 dage efter MCAO; og adfærdsmæssige tests (saccharose præference og Porsolt tvungen svømme tests) fra dag 30 til 33 post-MCAO. Dette tal er blevet ændret fra Ifergane et al.45. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: Saccharosepræference test udført fra dag 30 til 33 med post-MCAO (n = 16) og Sham-Control rotter (n = 14). Procentdel (%) af saccharosepræference. MCAO-rotter, der forbruges mindre saccharose (p < 0,0001) end Sham-Control rotter, med en signifikant forskel i saccharoseforbruget mellem de to grupper, der er vist i figuren. MCAO = midterste cerebral arterie okklusion. Alle data repræsenterer gruppen gennemsnit ± SEM. Dette tal er blevet ændret fra Ifergane et al.45. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: Porsolt tvungen svømme test udført fra dag 30 til 33 post-MCAO (n = 16) og post-Sham procedure (n = 14). Immobility varighed (i sekunder). Immobilitets tiden i den tvungne svømme test var betydeligt længere i MCAO-gruppen end i Sham-gruppen (p < 0,0002). MCAO = midterste cerebral arterie okklusion. Alle data repræsenterer gruppen gennemsnit ± SEM. Dette tal er blevet ændret fra Ifergane et al.45. Klik her for at se en større version af dette tal.

Histologiske fund Midterste cerebral arterie okklusion gruppe Sham-drevet gruppe
Total hjerne (infarkt volumen) 8,8% ± 6,5 0,3% ± 0,1
Hjerneødem 10,2% ± 4,6 2,6% ± 1,2
Alle data repræsenterer gruppe middelværdien ± S. E. M

Tabel 1: histologiske Fund for infarkt volumen og hjerneødem. MCAO = mellemhjernearterie okklusion (n = 5); Sham (n = 5).

Neurologiske sværhedsgrad score Midterste cerebral arterie okklusion gruppe Sham-drevet gruppe
50 min. efter operationen 2,75 ± 0,14 0,0 ± 0,0
24 timer efter operationen 3,2 ± 0,15 0,0 ± 0,0
7 dage efter operationen 0,91 ± 0,2 0,0 ± 0,0
Alle data repræsenterer gruppe middelværdien ± S. E. M

Tabel 2: neurologiske alvorligheds score (NSS) for MCAO og Sham-opererede rotter. MCAO = mellemhjernearterie okklusion (n = 16); Sham (n = 14). Denne tabel er taget fra 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

En af de måder, hvorpå den mcao-teknik, der præsenteres her, kan anses for sikrere end den oprindelige mcao-model, illustreres af, at Revisionsretten og dens filialer, herunder occipital arterien, den terminale og den maxillære arterie, ikke kompromitteres ved at inkludere MCA via ICA. Den oprindelige mcao model 's forskydning af Revisionsretten (og dens filialer), ved distalt dissekere og koagulerende dem46, forårsager nedsat mastication, på grund af et kompromis til den vaskulære forsyning til masticating muskler47. Ødelæggelsen af musklen kan i sidste ende forårsage frigivelse af yderligere beregningsmæssige væskedynamik. I modsætning til den oprindelige MCAO-teknik, hvor adgangen til MCA sker gennem Revisionsretten, ændres den beskrevne teknik for slagtilfælde, uden at der forekommer afbrydelse af blodstrømmen i Revisionsretten og dens bifloder.

De vigtigste argumenter for at foretrække den nye MCAO model til den oprindelige MCAO hvile i sin evne til at reducere variabilitet i hjerneødem, infarkt volumen, og vægtændringer, betydeligt, samt mindske MCAO-relaterede dødelighed. Dødelighed i MCAO-procedurer er en vigtig faktor48; en 20% dødelighed anses for rimelig49,50. Dødeligheden (20% for original MCAO, 12,5% for roman MCAO, og 0% for kontrol) i den nuværende undersøgelse var alle inden for intervallet af den acceptable sats, men den nye MCAO teknik klarede sig bedre end den oprindelige MCAO.

Rotter, der gennemgik den nye MCAO-procedure, mistede mindre vægt lige efter operationen og fik mere vægt ved afslutningen af undersøgelsen end rotter, der blev udsat for den oprindelige MCAO-teknik28. Mere vægttab og mindre vægtøgning hos rotter, der blev udsat for den oprindelige mcao, kunne skyldes ligerende af ECA under operationen, hvilket forårsager distale hypoperfusion i ansigts-, linguale og maxillære arterier samt iskæmi-relaterede skader på musklerne, der understøtter mastication. Hvis mastication er nedsat, oral indtagelse mindsker, som, når det kombineres med katabolisme, kunne tage højde for vægttab, og i det lange løb, for en dårlig neurologiske udfald, sygelighed, og død43. Adgang til MCA via ICA kræver ikke indblanding fra Revisionsretten og dens filialer. Således, ingen nedskrivninger udløses under den nye MCAO procedure, og ingen vægt, sygelighed, eller dødelighed problemer opleves af rotter, der gennemgår proceduren.

De test, der anvendes til at vurdere underliggende depressive faktorer, såsom depressiv adfærd, anhedonia, immobility, og indlæring og hukommelse svækkelse, er standardprocedurer, der anvendes i dyremodeller af depression51,52. En adfærds test, ligesom Porsolt tvungen svømme test, er almindeligt påvirket af usædvanlige motoriske evner efter MCAO. Her blev denne test anvendt fra dag 30 til 33 efter den kirurgiske procedure for at fastslå, at induktion af PSD i de modificerede MCAO rotter ikke overdrevent påvirke deres motoriske evner. Ifølge resultaterne viste rotter fra forsøgsgruppen en sammenlignelig total flugt adfærd over for Sham-Control rotter. MCAO-rotter havde signifikant flere flugt svigt, en signifikant forhøjet varighed af immobilitet og en reduceret præference for saccharose sammenlignet med fingerede dyr. Dette tyder på, at denne MCAO teknik er et egnet alternativ til den oprindelige MCAO metode.

Forskellen mellem inklusion og udelukkelse af rotter i MCAO-proceduren for en bredere eksperimentel evaluering afhænger i høj grad af resultatet af operationen. Med MCAO-relaterede PSD-inducerende model, nogle uønskede bivirkninger af MCAO kunne afkortes, hvilket giver plads til optagelse af mindre, og muligvis skrøbelige rotter i MCAO procedure. Den animalske model af MCAO præsenteret her giver et scenario for at mindske utilsigtede resultater efter MCAO-induceret PSD, fordi det har potentiale til at reducere variabilitet i vægtændringer, hjerneødem, og infarkt volumen, samt MCAO-relaterede dødsfald. Denne teknik kan potentielt fungere som et redskab til vurdering af fremtidige PSD-terapier og give prækliniske data om terapeutiske stoffers virkning samt overvåge andre faktorer, der ændrer modaliteterne for det kliniske udfald af apopleksi og PSD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Vi takker professor Olena Severynovska fra Institut for fysiologi, fakultetet for biologi, økologi og medicin, Oles Honchar Dnipro University, Dnipro, Ukraine for hendes støtte og nyttige bidrag til vores diskussioner. De indsamlede data er en del af R.K. ph. d.-afhandling.

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 Middle cerebral arterie okklusion teknik til inducerende post-slagtilfælde depression i rotter
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