JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Ergebnisse
Discussion
Offenlegungen
Acknowledgements
Materials
Referenzen
Automatische Übersetzung
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Verhalten

Een middelste cerebrale slagader occlusie techniek voor het induceren van post-takt depressie bij ratten

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

Hier presenteren we een protocol te induceren post-takt depressie bij ratten door afsluiter het midden cerebrale slagader via de interne halsslagader. We gebruiken de Porsolt geforceerde zwem test en de sacharose voorkeur test om geïnduceerde depressieve stemmingen te bevestigen en te evalueren.

Abstract

Post-takt depressie (PSD) is de meest terugkerende van alle psychiatrische complicaties als gevolg van een ischemische beroerte. Een grotere meerderheid (ongeveer 60%) van alle ischemische beroerte patiënten lijden aan PSD, een aandoening die wordt beschouwd als een ischemische beroerte voorloper voor een verhoogde dood en degradatie in de gezondheidszorg. De pathofysiologie van PSD is nog steeds duister. Om te studeren het mechanisme van de ontwikkeling en het optreden van PSD verder, en om uit te vinden een therapie, hebben we geprobeerd om een nieuw protocol dat vereist afsluiter de middelste hersen slagader (MCA) via de interne halsslagader (ICA) bij ratten te ontwikkelen. Dit protocol beschrijft een model van PSD geïnduceerd bij ratten door middel van de middelste cerebrale slagader occlusie (MCAO). Ook gebruikt in het experiment zijn de Porsolt gedwongen zwemmen test en de sacharose voorkeur test te bevestigen en evalueren van de depressieve stemming van de ratten in onderzoek. In plaats van het plaatsen van de katheter door de externe halsslagader (Rekenkamer), zoals bepaald voor de oorspronkelijke procedure, deze MCAO techniek heeft de monofilament passeren rechtstreeks door de ICA. Deze MCAO techniek is een paar jaar geleden ontwikkeld en leidt tot een vermindering van de sterfte en variabiliteit. Men aanvaardt algemeen dat de gebruikte criteria bij de selectie van biologische modellen de voorkeur hebben. De gegevens die met dit protocol worden verkregen tonen aan dat dit model van MCAO een manier zou kunnen zijn om PSD bij ratten te veroorzaken en zou potentieel tot het begrip van de pathofysiologie en de toekomstige ontwikkeling van nieuwe drugs en andere neuroprotectieve agenten kunnen leiden.

Introduction

De slag is vierde op de lijst van dood-begaande ziekten in de Verenigde Staten1,2,3, terwijl het de meerderheid van handicaps bij volwassenen in ontwikkelde landen4veroorzaakt; Dit maakt slag een belangrijke mededinger onder de belangrijkste gezondheidskwesties van de wereld. Normaliteit in beroerte-overlevende patiënten is zeldzaam, met ongeveer 15%-40% van de overleving slachtoffers lijden permanente handicap, 20% die institutionele zorg 3 maanden na een beroerte begin5, en ongeveer een derde van de 6-maanden overleving nodig anderen om hen te helpen leven door elke dag6. Stroke naar verluidt ook rekeningen voor de stijgende nationale uitgaven voor gezondheidszorg7. Schattingen van de American Heart Association heeft Stroke-gerelateerde kosten in de Verenigde Staten op meer dan $50.000.000.000 in 20108.

Niet alleen beroerte veroorzaken individuen ‘ op lange termijn schade, maar sommige overlevenden hebben de neiging om emotionele en gedragsstoornissen lijden, zoals dementie, vermoeidheid, angst, depressie, delirium, en agressie9,10,11 ,12,13,14. De meest terugkerende psychologische vervolg na een beroerte is post-takt depressie (PSD), gediagnosticeerd in ongeveer 40%-50% van de overleving15,16,17. De slag-veroorzaakte depressie resulteert in verhoogde morbiditeit en mortaliteit18, 19,20,21,22. De pathofysiologie van PSD is niet volledig bekend, maar het is blijkbaar veroorzaakt door meerdere factoren en is gekoppeld aan handicap, cognitieve stoornissen, en laesie site23.

De rat model van focale hersen ischemie, gemaakt door MCAO, is de meest wijdverbreide diermodel van slag24,25,26,27. Bij het aantonen van de inductie van PSD in ratten door afsluiter het MCA via de ICA, technieken die het minimaliseren van sterfte en variabiliteit in de MCAO model zijn tewerkgesteld28.

De primaire doelstelling van dit protocol is het schetsen van de stappen voor het induceren van PSD bij ratten door afsluiter het MCA via de ICA, een gewijzigd model van MCAO, die sterfte en de uitkomst van variabiliteit28vermindert. Specifieke doelstellingen zijn het uitvoeren van neurologische en histologische onderzoeken (het bepalen van de neurologische Ernst Score [NSS], het volume van de infarct zone, en hersenoedeem) om de werkzaamheid van MCAO te verifiëren en het gebruik van gedrags tests om de invloed van deze MCAO procedure op de ontwikkeling van emotionele stoornissen, vooral PSD.

Protocol

Het Comité van de Dierenzorg van de Universiteit van Ben-Gurion van Negev, Israël keurde alle behandelings en testende procedures goed die in dit protocol worden gebruikt. 1. voorbereiding van ratten voor de experimentele procedure Opmerking: Selecteer volwassen mannelijke Sprague-Delombaerde ratten met een gewicht van 300-350 g. Huis de ratten, vier per kooi, in een Vivarium bij 22 °C en 40% vochtigheid, met een omgekeerde 12 h lichte/…

Representative Results

Histologische bevindingen (tabel 1) onthulden een statistisch significant infarct volume als percentage van de totale hersenen (p < 0,0001) post-MCAO in vergelijking met dieren in de Sham-controlegroep. Ook gemeld was een statistisch significante hersenoedeem toen de evaluatie van de experimentele groep (p < 0,0003) werd naast elkaar gezet met die van de Sham-controlegroep. De NSS scores, zoals…

Discussion

Een van de manieren waarop de MCAO techniek hier gepresenteerd kan worden als veiliger dan de oorspronkelijke MCAO model wordt geïllustreerd door het feit dat de REKENkamer en haar vestigingen, met inbegrip van de achterhoofd slagader, de Terminal linguale, en de kaakslag ader, zijn niet aangetast Wanneer afsluiter de MCA via de ICA. De oorspronkelijke MCAO model offset van de Rekenkamer (en haar takken), door distally ontleden en coaguleren ze46, veroorzaakt verminderde kauwen, als gevolg van ee…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wij danken professor Olena Severynovska van de afdeling fysiologie, faculteit biologie, ecologie en geneeskunde, oles Honchar Dnipro University, Dnipro, Oekraïne voor haar steun en nuttige bijdragen aan onze discussies. De verkregen gegevens maken deel uit van het proefschrift van reremy.

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

Referenzen

  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
Diesen Artikel zitieren
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).
Zitat herunterladen
Nachdrucke und Berechtigungen

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image