JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Behavior

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

Published: May 22, 2019
doi:
10.3791/58875
, , , , , , , , ,
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

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

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.

Protocol

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. 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 ti…

Representative Results

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 erh…

Discussion

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 va…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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

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. , (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

Middle Cerebral Artery OcclusionPost-stroke DepressionRat ModelNeurological Severity ScoreInfarct VolumeSucrose Preference TestForced Swim Test

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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image