Entrega intra-arterial de células madre neuronales a la rata y el cerebro del ratón: aplicación a la isquemia cerebral
Summary
Se ha notificado un método para la entrega de células madre neurales, adaptable para inyectar soluciones o suspensiones, a través de la arteria carótida común (ratón) o la arteria carótida externa (rata) después de un accidente cerebrovascular isquémico. Las células inyectadas se distribuyen ampliamente por todo el parénquima cerebral y se pueden detectar hasta 30 d después del parto.
Abstract
La terapia con células madre neurales (NSC) es un tratamiento innovador emergente para accidentes cerebrovasculares, lesiones cerebrales traumáticas y trastornos neurodegenerativos. En comparación con la administración intracraneal, la administración intraextesal de INE es menos invasiva y produce una distribución más difusa de las RSE dentro del parénquima cerebral. Además, la administración intra arterial permite el efecto de primer paso en la circulación cerebral, disminuyendo el potencial de captura de células en órganos periféricos, como el hígado y el bazo, una complicación asociada con las inyecciones periféricas. Aquí, detallamos la metodología, tanto en ratones como en ratas, para la entrega de INE a través de la arteria carótida común (ratón) o la arteria carótida externa (rata) al hemisferio ipsilateral después de un accidente cerebrovascular isquémico. Utilizando NSC con etiqueta GFP, ilustramos la distribución generalizada lograda en todo el hemisferio ipsilateral de roedores a 1 d, 1 semana y 4 semanas después del parto postestémico, con una mayor densidad en o cerca del sitio de lesiones isquémicas. Además de la supervivencia a largo plazo, mostramos evidencia de diferenciación de células etiquetadas por GFP a las 4 semanas. El enfoque de entrega intra arterial descrito aquí para las INE también se puede utilizar para la administración de compuestos terapéuticos, y por lo tanto tiene una amplia aplicabilidad a diversos modelos de lesiones y enfermedades del SNC en múltiples especies.
Introduction
La terapia con células madre (SC) tiene un enorme potencial como tratamiento para enfermedades neurológicas, incluyendo accidente cerebrovascular, traumatismo craneoencefálico y demencia1,2,3,4,5,6. Sin embargo, un método eficiente para entregar SCs exógenos al cerebro enfermo sigue siendo problemático2,6,7,8,9,10,11,12,13. Los CC que se administran a través de vías de administración periféricas, incluidas las inyecciones intravenosas (IV) o intraperitoneales (IP), están sujetas a filtrado de primer paso en la microcirculación, especialmente en el pulmón, el hígado, el bazo y el músculo8,,9,,13,,14,lo que aumenta las posibilidades de acumulación de células en zonas no objetivo. El método de inyección intracerebral invasivo da como resultado daños localizados en el tejido cerebral y una distribución muy restringida de SCs cerca del lugar de inyección2,6,8,14,15,16. Recientemente hemos establecido un método de inyección intra-arterial basado en catéter para entregar SCs neuronales exógenos (NSC), que se describe aquí en un modelo de roedores de accidente cerebrovascular isquémico focal. Inducimos una lesión transitoria (1 h) de isquemia-reperfusión en un hemisferio utilizando un filamento recubierto de caucho de silicona para ocluir la arteria cerebral media izquierda (MCA) en el ratón o la rata17,,18,,19. En este modelo hemos observado reproduciblemente aproximadamente 75-85% depresión del flujo sanguíneo cerebral (CBF) en hemisferio ipsilateral con imágenes de laser Doppler o laser speckle17,,19,produciendo déficits neurológicos consistentes17,,18,,19.
Para ahorrar tiempo, el vídeo está configurado para reproducirse al doble de la velocidad normal y no se presentan procedimientos quirúrgicos rutinarios, como la preparación de la piel y el cierre de la herida con sutura y el uso y la configuración de la bomba de jeringa motorizada. El método de administración intra arterial de las CEN se demuestra en el contexto del modelo de oclusión de la arteria cerebral media (MCAO) del accidente cerebrovascular experimental en roedores. Por lo tanto, incluimos el procedimiento de accidente cerebrovascular isquémico transitorio con el fin de demostrar más tarde cómo se realiza la segunda cirugía, la inyección intra-arterial, utilizando el sitio quirúrgico anterior en el mismo animal. La viabilidad de la administración intradesal de NSC en modelos de accidente cerebrovascular de roedores se demuestra mediante la evaluación de la distribución y supervivencia de las RSE exógenas. La eficacia del tratamiento con NSC para atenuar la patología cerebral y la disfunción neurológica se notificará por separado.
Protocol
Representative Results
Discussion
La terapia con células madre para enfermedades neurológicas todavía se encuentra en una etapa exploratoria temprana. Un problema importante es que no existe un método establecido para la entrega suficiente de SCs o NSC en el cerebro.
Aunque se pueden detectar CCS/NSC exógenos en el cerebro después de la inyección intravenosa (IV), intraperitoneal (IP) o intraparenquimal/intracerebral, cada enfoque de administración tiene inconvenientes. Se estima que la población detectable dentro del…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue apoyada por lo siguiente: Premio AHA 14SDG20480186 para LC, equipo de innovación de asignaturas de la Universidad De Shanxi de Medicina China 2019-QN07 para BZ, y Kentucky Spinal Cord and Head Injury Research Trust subvención 14-12A para KES y LC.
Materials
| 20 G needle | Becton & Dickinson | BD PrecisionGlide 305175 | preparation of injection catheter |
| 26 G needle | Becton & Dickinson | BD PrecisionGlide 305111 | preparation of injection catheter |
| 27 G needle | Becton & Dickinson | BD PrecisionGlide 305136 | preparation of injection catheter |
| 4-0 NFS-2 suture with needle | Henry Schein Animal Health | 56905 | surgery |
| 6-0 nylon suture | Teleflex/Braintree Scientific | 104-s | surgery |
| Accutase | STEMCELL Technologies | 7922 | cell detachment solution |
| blade | Bard-Parker | 10 | surgery |
| Buprenorphine-SR Lab | ZooPharm | Buprenorphine-SR Lab® | analgesia (0.6-1 mg/kg over 3 d) |
| Calcium/magnisum free PBS | VWR | 02-0119-0500 | NSC dissociation |
| DCX antibody | Millipore | AB2253 | immunostaining |
| GFAP antibody | Invitrogen | 180063 | immunostaining |
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health | 50562-1 | surgery |
| MCAO filament for mouse | Doccol | 702223PK5Re | surgery |
| MCAO filament for rat | Doccol | 503334PK5Re | surgery |
| MRE010 catheter | Braintree Scientific | MRE010 | preparation of injection catheter |
| MRE025 catheter | Braintree Scientific | MRE025 | preparation of injection catheter |
| MRE050 catheter | Braintree Scientific | MRE050 | preparation of injection catheter |
| Nu-Tears Ointment | NuLife Pharmaceuticals | Nu-Tears Ointment | eye care during surgery |
| S&T Forceps – SuperGrip Tips JF-5TC Angled | Fine Science Tools | 00649-11 | surgery |
| S&T Forceps – SuperGrip Tips JF-5TC Straight | Fine Science Tools | 00632-11 | surgery |
| Superglue | Pacer Technology | 15187 | preparation of injection catheter |
| syringe pump | Kent Scientific | GenieTouch | surgery |
| Tuj1 antibody | Millipore | MAb1637 | immunostaining |
| two-component 5 minute epoxy | Devcon | 20445 | preparation of injection catheter |
| Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | surgery |
| vascular clamps | Fine Science Tools | 00400-03 | surgery |
| Zeiss microscope | Zeiss | Axio Imager 2 | microscopy |
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