Боковой Хронический Черепно Окно Подготовка Включает<em> В Vivo</em> Наблюдение После Дистальный средней мозговой артерии у мышей Occlusion
Summary
Хирургическая окклюзия дистальной ветви средней мозговой артерии (МСАО), часто используется модель в экспериментальных исследованиях инсульта. Эта рукопись описывает основную технику постоянного MCAO, в сочетании с введением боковой черепной окно, которое дает возможность для продольной прижизненной микроскопии у мышей.
Abstract
Очаговая мозговая ишемия (то есть, ишемический инсульт) , может привести к значительному травмы головного мозга, что приводит к серьезной потере функции нейронов и , следовательно , к хосту двигательных и когнитивных нарушений. Его высокая распространенность представляет серьезную опасность для здоровья, поскольку инсульт является одной из основных причин длительной нетрудоспособности и смерти во всем мире 1. Восстановление функции нейронов, в большинстве случаев, лишь частично. До сих пор, варианты лечения весьма ограничены, в частности , из – за узкого временного окна для тромболизиса 2,3. Определение методов для ускорения восстановления после инсульта остается главным медицинской целью; Тем не менее, это было затруднено из-за недостаточного механистической проникновением в процесс восстановления. Экспериментальные исследователи инсульта часто используют грызуна модели фокальной ишемии головного мозга. Помимо острой фазы, исследования инсульта все больше ориентируется на подострой и хронической фазы при ишемии головного мозга. Большинство исследователей инсульта применяют постоянный или транокклюзия масштабного коэффициента ЗВК у мышей или крыс. У пациентов, окклюзий MCA являются одними из наиболее частых причин ишемического инсульта 4. Кроме проксимального окклюзии MCA с использованием модели нити, хирургическая окклюзия дистальной MCA, вероятно, наиболее часто используемая модель в исследовании экспериментальной инсульта 5. Окклюзия дистальной (к ветвлением lenticulo-стриарных артерий) MCA ветви, как правило, запасные части стриатуме и в первую очередь влияет на неокортекс. Судно прикуса может быть постоянным или временным. Высокая воспроизводимость объема поражения и очень низким уровнем смертности по отношению к долгосрочному результату являются основными преимуществами этой модели. Здесь мы покажем, как выполнить хронический черепных окно (CW) подготовка латерального сагиттальной пазухи, а потом, как хирургическим путем вызвать дистальную инсульта под окном, используя краниотомии подход. Этот подход может быть применен для последовательной визуализации острых и хронических изменений, возникающих после ишемии черезэпи-освещения, конфокальной лазерной сканирующей и двухфотонную прижизненной микроскопии.
Introduction
Stroke is among the principal causes of long-term disability and death worldwide1, coming second after coronary heart disease. In addition, stroke is the primary cause of long-term disability, underscoring its tremendous socioeconomic impact6-8. Beyond acute treatment, investigating new approaches and mechanisms to accelerate and enhance recovery after stroke remains a prime medical goal7.
In the last few decades, data from experimental stroke research has contributed substantially to understanding the complex pathophysiological cascades triggered by ischemia9,10. Excitotoxicity, apoptosis, peri-infarct depolarization, and inflammation have been identified as the most relevant mediators of cell death following focal cerebral ischemia. Moreover, using animal models of cerebral ischemia, important concepts, diagnostic modalities, and therapeutic approaches have been developed and validated (e.g., “penumbra” and thrombolysis)11.
The availability of experimental stroke models, combined with non-invasive imaging modalities (e.g., magnetic resonance imaging (MRI), computed tomography, or laser speckle contrast analysis), enables the researcher to investigate hyperacute and chronic pathophysiological changes induced by the ischemic insult in a longitudinal manner12. Along with studying the spatiotemporal profile of the evolving lesion, changes resembling neuronal plasticity can be investigated and correlated to functional outcomes and histological findings. Within the last few years, further methodological advances have been made using the combination of cerebral ischemia models and in vivo microscopy via cranial windows13. These new techniques allow investigators to analyze the neurovascular unit at the cellular and molecular level, with great analytic power in the acute, subacute, and chronic phases following focal cerebral ischemia14. Moreover, in vivo microscopy imaging of microcirculatory dynamics has revealed novel aspects of cerebral microvasculature function and angioarchitecture, with significant pathophysiological relevance15-17.
In this protocol, we present how to perform a chronic CW preparation lateral to the sagittal sinus and how to surgically induce a distal stroke underneath the window. This mouse model can be applied to sequential imaging of acute, subacute, and chronic changes following focal cerebral ischemia via epi-illuminating, confocal laser scanning, and two-photon intravital microscopy.
Protocol
Representative Results
Discussion
Инсульт является одной из основных причин длительной нетрудоспособности и смерти во всем мире 1. Помимо острого лечения, исследования новых подходов и механизмов для ускорения и повышения восстановления после инсульта остается главным медицинская цель 7. Экспериментальны…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
VP is a participant in the Charité Clinical Scientist Program, funded by the Charité – Universitätsmedizin Berlin and the Berlin Institute of Health. TB is an SNSF PostDoc Mobility fellow. The authors receive grant support from EinsteinStiftung/A-2012-153 to PV.
Materials
| Binocular surgical microscope | Zeiss | Stemi 2000 C | |
| Light source for microscope | Zeiss | CL 6000 LED | |
| Heating pad with rectal probe | FST | 21061-10 | |
| Stereotactic frame | Kopf | Model 930 | |
| Anaethesia system for isoflurane | Draeger | ||
| Isoflurane | Abott | ||
| Dumont forceps #5 | FST | 11251-10 | |
| Dumont forceps #7 | FST | 11271-30 | |
| Bipolar Forceps | Erbe | 20195-501 | |
| Bipolar Forceps | Erbe 20195-022 | ||
| Microdrill | FST 18000-17 | ||
| Needle holder | FST | 12010-14 | |
| 5-0 silk suture | Feuerstein, Suprama | ||
| 7-0 silk suture | Feuerstein,Suprama | ||
| 8-0 silk suture | Feuerstein, Suprama | ||
| Veterinary Recovery Chamber | Peco Services | V1200 | |
References
- Mukherjee, D., Patil, C. G. Epidemiology and the global burden of stroke. World Neurosurg. 76 (6), 85-90 (2011).
- Ebinger, M., Prüss, H., et al. Effect of the use of ambulance-based thrombolysis on time to thrombolysis in acute ischemic stroke: a randomized clinical trial. JAMA. 311 (16), 1622-1631 (2014).
- Ebinger, M., Lindenlaub, S., et al. Prehospital thrombolysis: a manual from Berlin. J vis Exp. (81), e50534 (2013).
- Bogousslavsky, J., Van Melle, G., Regli, F. The Lausanne Stroke Registry: analysis of 1,000 consecutive patients with first stroke. Stroke. 19 (9), 1083-1092 (1988).
- Engel, O., Kolodziej, S., Dirnagl, U., Prinz, V. Modeling stroke in mice – middle cerebral artery occlusion with the filament model. J Vis Exp. (47), (2011).
- Donnan, G. A., Fisher, M., Macleod, M., Davis, S. M. Stroke. Lancet. 371 (9624), 1612-1623 (2008).
- Meairs, S., Wahlgren, N., et al. Stroke research priorities for the next decade–A representative view of the European scientific community. Cerebrovasc Dis. 22 (2-3), 75-82 (2006).
- Rosamond, W., Flegal, K., et al. Heart disease and stroke statistics–2007 update: a report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Circulation. 115 (5), 69-171 (2007).
- Moskowitz, M. A., Lo, E. H., Iadecola, C. The science of stroke: mechanisms in search of treatments. Neuron. 67 (2), 181-198 (2010).
- Dirnagl, U., Iadecola, C., Moskowitz, M. A. Pathobiology of ischaemic stroke: an integrated view. Trends Neurosci. 22 (9), 391-397 (1999).
- Dirnagl, U., Endres, M. Found in Translation: Preclinical Stroke Research Predicts Human Pathophysiology, Clinical Phenotypes, and Therapeutic Outcomes. Stroke. , (2014).
- Prinz, V., Hetzer, A. -. M., et al. MRI heralds secondary nigral lesion after brain ischemia in mice: a secondary time window for neuroprotection. J Cereb Blood Flow Metab. , (2015).
- Shih, A. Y., Mateo, C., Drew, P. J., Tsai, P. S., Kleinfeld, D. A polished and reinforced thinned-skull window for long-term imaging of the mouse brain. J Vis Exp. (61), (2012).
- Holtmaat, A., Bonhoeffer, T., et al. Long-term, high-resolution imaging in the mouse neocortex through a chronic cranial window. Nat Protoc. 4 (8), 1128-1144 (2009).
- Iadecola, C., Dirnagl, U. The microcircualtion–fantastic voyage: introduction. Stroke. 44 (6), 83 (2013).
- Blinder, P., Tsai, P. S., Kaufhold, J. P., Knutsen, P. M., Suhl, H., Kleinfeld, D. The cortical angiome: an interconnected vascular network with noncolumnar patterns of blood flow. Nat Neurosc. 16 (7), 889-897 (2013).
- Shih, A. Y., Driscoll, J. D., Drew, P. J., Nishimura, N., Schaffer, C. B., Kleinfeld, D. Two-photon microscopy as a tool to study blood flow and neurovascular coupling in the rodent brain. J Cereb Blood Flow Metab. 32 (7), 1277-1309 (2012).
- Cabrales, P., Carvalho, L. J. M. Intravital microscopy of the mouse brain microcirculation using a closed cranial window. J Vis Exp. (45), (2010).
- Rosell, A., Agin, V., et al. Distal occlusion of the middle cerebral artery in mice: are we ready to assess long-term functional outcome. Transl Stroke Res. 4 (3), 297-307 (2013).
- Dorand, R. D., Barkauskas, D. S., Evans, T. A., Petrosiute, A., Huang, A. Y. Comparison of intravital thinned skull and cranial window approaches to study CNS immunobiology in the mouse cortex. Intravital. 3 (2), (2014).
- Balkaya, M., et al. Assessing post-stroke behavior in mouse models of focal ischemia. J Cereb Blood Flow Metab. 33 (3), 330-338 (2013).
- Balkaya, M., Kröber, J., Gertz, K., Peruzzaro, S., Endres, M. Characterization of long-term functional outcome in a murine model of mild brain ischemia. J Neurosci Methods. 213 (2), 179-187 (2013).
- Freret, T., Bouet, V., et al. Behavioral deficits after distal focal cerebral ischemia in mice: Usefulness of adhesive removal test. Beh Neurosci. 123 (1), 224-230 (2009).
- Liu, S., Zhen, G., Meloni, B. P., Campbell, K., Winn, H. R. RODENT STROKE MODEL GUIDELINES FOR PRECLINICAL STROKE TRIALS (1ST EDITION). J Exp Stroke Trans Med. 2 (2), 2-27 (2009).
- Florian, B., Vintilescu, R., et al. Long-term hypothermia reduces infarct volume in aged rats after focal ischemia. Neurosci Lett. 438 (2), 180-185 (2008).
- Noor, R., Wang, C. X., Shuaib, A. Effects of hyperthermia on infarct volume in focal embolic model of cerebral ischemia in rats. Neurosci Lett. 349 (2), 130-132 (2003).
- Barber, P. A., Hoyte, L., Colbourne, F., Buchan, A. M. Temperature-regulated model of focal ischemia in the mouse: a study with histopathological and behavioral outcomes. Stroke. 35 (7), 1720-1725 (2004).
- Shin, H. K., Nishimura, M., et al. Mild induced hypertension improves blood flow and oxygen metabolism in transient focal cerebral ischemia. Stroke. 39 (5), 1548-1555 (2008).
- Kapinya, K. J., Prass, K., Dirnagl, U. Isoflurane induced prolonged protection against cerebral ischemia in mice: a redox sensitive mechanism. Neuroreport. 13 (11), 1431-1435 (2002).
- Gertz, K., Priller, J., et al. Physical activity improves long-term stroke outcome via endothelial nitric oxide synthase-dependent augmentation of neovascularization and cerebral blood flow. Circ Res. 99 (10), 1132-1140 (2006).
- Dirnagl, U. Bench to bedside: the quest for quality in experimental stroke research. J Cereb Blood Flow Metab. 26 (12), 1465-1478 (2006).
