Experimentele modellen om de neuroprotectie van zure postconditioning te bestrijden tegen cerebrale ischemie
Summary
Zure postconditioning beschermt tegen cerebrale ischemie. Hier presenteren wij twee modellen om APC uit te voeren. Ze worden respectievelijk bereikt door corticostriatale plakjes over te brengen naar zure buffer na zuurstof-glucose-deprivatie in vitro en door inademing van 20% CO 2 na middelste cerebrale arterie-occlusie in vivo .
Abstract
Stroke is een van de belangrijkste oorzaken van sterfte en handicap wereldwijd, met beperkte therapeutische benaderingen. Als een endogene strategie voor neuroprotectie, hebben postconditionerende behandelingen bewezen veelbelovende therapieën tegen cerebrale ischemie. Maar ingewikkelde procedures en mogelijke veiligheidsproblemen beperken hun klinische toepassing. Om deze nadelen te overwinnen hebben we een zware postconditioning ontwikkeld (APC) als een therapie voor experimentele focal cerebrale ischemie. APC verwijst naar de milde acidose behandeling door CO 2 in te ademen tijdens reperfusie na ischemie. Hier presenteren wij twee modellen om respectievelijk APC in vitro en in vivo uit te voeren. De zuurstof-glucose-deprivatie (OGD) -behandeling van muizen en de corticostriatale occlusie- en middelste cerebrale arteriële occlusie (MCAO) van muizen werden gebruikt om cerebrale ischemie te mimmen. APC kan eenvoudig worden bereikt door hersenschijfjes over te brengen naar zuurbuffer die met 20% CO 2 , o wordt geborreldR door muizen die 20% CO 2 inademen. APC vertoonde significante beschermende effecten tegen cerebrale ischemie, zoals weerspiegeld door weefsel levensvatbaarheid en het infarct volume van het hersenen.
Introduction
Beroerte is een van de belangrijkste oorzaken van sterfte en handicap wereldwijd. Er zijn grote inspanningen gedaan om effectieve behandelingen voor beroerte in de afgelopen decennia te vinden, maar de prestatie is nogal onbevredigend. Postconditioning is een proces gemanipuleerd door subtoxische spanningen na een ischemische aflevering. Postconditioning, met inbegrip van ischemische, hypoxische, lage glucose en afgelegen ischemische postconditioning, trigger endogene adaptieve mechanismen, en bewezen zijn veelbelovende therapieën tegen cerebrale ischemie 1 , 2 , 3 , 4 . Echter, ischemische postconditioning kan extra verwonding veroorzaken. Limb op afstand ischemische postconditioning heeft meestal verschillende cycli van 5 tot 20 minuten occlusie en reperfusie op de ipsilaterale of bilaterale achterste ledematen 5 , 6 , 7 . thDaarom zijn deze postconditioning manipulaties gevaarlijk of onpraktisch in de klinische praktijk. Om deze nadelen te overwinnen hebben we APC ontwikkeld als een therapie voor focal cerebrale ischemie bij muizen 8 . Geïnduceerd door simpelweg 20% CO 2 in te ademen, vermindert APC de ischemische hersenletsel op een meer haalbare en veiliger manier. Onlangs hebben we aangetoond dat APC het reperfusievenster uitbreidt, waarbij de betekenis van APC voor beroertetherapie 9 wordt benadrukt.
Hier presenteren wij twee experimentele modellen om de neuroprotectie van APC tegen cerebrale ischemie te bestuderen. De eerste is het zuurstof-glucose-deprivatie model (OGD) in muizen corticostriatale plakjes. Snelle voorbereiding en overdracht van de hersenschijfjes in een kunstmatige omgeving, meestal kunstmatige cerebrospinale vloeistof (ASCF), kan de levensvatbaarheid van cellen en neuronale schakelingen handhaven, waardoor het mogelijk is om hersenfunctie in vitro te studeren 10 <Sup>, 11 . OGD in ASCF nabootst cerebrale ischemie en induceert ischemische schade 12 , 13 , 14 . Na OGD worden de hersenschijfjes vernieuwd in regelmatig ASCF (r-ASCF) om reperfusie te verschaffen en vervolgens met APC te behandelen met behulp van zure ASCF met 20% CO 2 geborreld. De corticostriatale plak houdt de intacte histologische karakterisering in vergelijking met primaire gekweekte cellen.
Om de hersenfunctie in vivo te bestuderen wordt het muizen midden cerebrale slagader occlusie (MCAO) model gebruikt. De middelste hersenslagader wordt geblokkeerd door een vlamvormige monofilament via de gemeenschappelijke halsslagader in te voegen. Als een van de meest gebruikte stroke modellen, toont het MCAO-model klinische relevantie en de toepassing van een monofilament maakt het gemakkelijker om reperfusie te bereiken. Simpelweg door het inademen van normoxisch gemengd gas met 20% CO 2 na het begin van reperfusioN, APC toonde significante beschermende effecten tegen cerebrale ischemie, aangeduid door verminderde infarctvolumes van de hersenen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier presenteren wij twee experimentele modellen om de neuroprotectie van APC tegen cerebrale ischemie te bestuderen. In breinschijfjes wordt APC bereikt door incubatie van muizen corticostriatale plakjes in zure buffer, die met 20% CO 2 na 20 20 20 20 20 20 20 25 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 25 30 35 60 100 Beide modellen weerspiegelen de neuroprotectie van APC tegen cerebrale ischemie. De bescherming was vergelijkbaar met dat verkregen door ischemische postconditioning maar met een breder tij…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gefinancierd door de National Natural Science Foundation of China (81573406, 81373393, 81273506, 81221003, 81473186 en 81402907), Zhejiang Provinciale Natuurwetenschappenstichting (LR15H310001) en het Programma voor Zhejiang Leading Team van S & T Innovatie Team (2011R50014).
Materials
| Sodium chloride | Sigma | S5886 | |
| Potassium chloride | Sigma | P5405 | |
| Potassium phosphate monobasic | Sigma | P9791 | |
| Magnesium sulfate | Sigma | M2643 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma | S5761 | |
| Calcium chloride dihydrate | Sigma | C5080 | |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G7021 | |
| Vibratome | Leica | VT1000 S | |
| 2,3,5-triphenyltetrazolium hydrochloride | Sigma | T8877 | |
| Absolute Ethanol | Aladdin Industrial Corporation | E111993 | |
| Dimethyl sulfoxide | Sigma | D8418 | |
| Laser Doppler Flowmetry | Moor Instruments Ltd | Model Moor VMS-LDF2 | |
| Diethyl ether anhydrous | Sinopharm Chemical Reagent Corporation | 80059618 | |
| Trichloroacetaldehycle hydrate | Sinopharm Chemical Reagent Corporation | 30037517 | |
| 10% Formalin | Aladdin Industrial Corporation | F111936 | |
| 24-well plates | Jet Biofil | TCP-010-024 |
Referenzen
- Zhao, H., Sapolsky, R. M., Steinberg, G. K. Interrupting reperfusion as a stroke therapy: ischemic postconditioning reduces infarct size after focal ischemia in rats. J Cereb Blood Flow Metab. 26 (9), 1114-1121 (2006).
- Leconte, C., et al. Delayed hypoxic postconditioning protects against cerebral ischemia in the mouse. Stroke. 40 (10), 3349-3355 (2009).
- Fan, Y. Y., et al. Transient lack of glucose but not O2 is involved in ischemic postconditioning-induced neuroprotection. CNS Neurosci Ther. 19 (1), 30-37 (2013).
- Hess, D. C., Hoda, M. N., Bhatia, K. Remote limb perconditioning [corrected] and postconditioning: will it translate into a promising treatment for acute stroke. Stroke. 44 (4), 1191-1197 (2013).
- Ren, C., Yan, Z., Wei, D., Gao, X., Chen, X., Zhao, H. Limb remote ischemic postconditioning protects against focal ischemia in rats. Brain Res. 1288, 88-94 (2009).
- Sun, J., et al. Protective effect of delayed remote limb ischemic postconditioning: role of mitochondrial K(ATP) channels in a rat model of focal cerebral ischemic reperfusion injury. J Cereb Blood Flow Metab. 32 (5), 851-859 (2012).
- Li, P., et al. Remote limb ischemic postconditioning protects mouse brain against cerebral ischemia/reperfusion injury via upregulating expression of Nrf2, HO-1 and NQO-1 in mice. Int J Neurosci. , 1-8 (2015).
- Fan, Y. Y., et al. A novel neuroprotective strategy for ischemic stroke: transient mild acidosis treatment by CO2 inhalation at reperfusion. J Cereb Blood Flow Metab. 34 (2), 275-283 (2014).
- Shen, Z., et al. PARK2-dependent mitophagy induced by acidic postconditioning protects against focal cerebral ischemia and extends the reperfusion window. Autophagy. , (2017).
- Skolnik, J., Takacs, L., Szende, E. In vitro oxygen consumption of slices from kidney, brain, cortex and liver in hypoxia. Nature. 209 (5020), 305 (1966).
- Lynch, G., Schubert, P. The use of in vitro. brain slices for multidisciplinary studies of synaptic function. Annu Rev Neurosci. 3, 1-22 (1980).
- Zheng, S., Zuo, Z. Isoflurane preconditioning reduces purkinje cell death in an in vitro model of rat cerebellar ischemia. Neurowissenschaften. 118 (1), 99-106 (2003).
- Yin, B., Barrionuevo, G., Weber, S. G. Optimized real-time monitoring of glutathione redox status in single pyramidal neurons in organotypic hippocampal slices during oxygen-glucose deprivation and reperfusion. ACS Chem Neurosci. 6 (11), 1838-1848 (2015).
- Medvedeva, Y. V., Ji, S., Yin, H. Z., Weiss, J. H. Differential vulnerability of CA1 vs CA3 pyramidal neurons after ischemia: possible relationship to sources of Zn2+ accumulation and its entry into and prolonged effects on mitochondria. J Neurosci. , (2016).
- Pignataro, G., et al. In vivo and in vitro characterization of a novel neuroprotective strategy for stroke: ischemic postconditioning. J Cereb Blood Flow Metab. 28 (2), 232-241 (2008).
- Zhang, X., Ding, H. Z., Jiang, S., Zeng, Y. M., Tang, Q. F. An in vitro study of the neuroprotective effect of propofol on hypoxic hippocampal slice. Brain Inj. 28 (13-14), 1758-1765 (2014).
- Niu, Y., et al. Chemical profiling with HPLC-FTMS of exogenous and endogenous chemicals susceptible to the administration of chotosan in an animal model of type 2 diabetes-induced dementia. J Pharm Biomed Anal. 104, 21-30 (2015).
