JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Comportamento

En Middle cerebral arterie okklusion teknik til inducerende post-slagtilfælde depression i rotter

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

Her præsenterer vi en protokol til at fremkalde post-slagtilfælde depression i rotter ved at okkoere den midterste cerebral arterien via den indre carotis arterien. Vi bruger Porsolt tvungen svømme test og saccharosepræference testen for at bekræfte og evaluere inducerede depressive stemninger.

Abstract

Post-slagtilfælde depression (PSD) er den mest tilbagevendende af alle psykiske komplikationer som følge af en iskæmisk slagtilfælde. Et større flertal (ca. 60%) af alle iskæmiske slagtilfælde patienter lider af PSD, en lidelse anses for at være en iskæmisk slagtilfælde-relateret forløber for øget død og forringelse i sundhed. Den Patofysiologi af PSD er stadig uklar. At studere mekanismen for udvikling og forekomst af PSD yderligere, og for at finde ud af en terapi, vi forsøgte at udvikle en ny protokol, der kræver, at den midterste cerebral arterie (MCA) via den indre carotis arterie (ICA) i rotter. Denne protokol beskriver en model af PSD induceret i rotter gennem den midterste cerebral arterie okklusion (MCAO). Også anvendes i forsøget er Porsolt tvungen svømme test og saccharosepræference test for at bekræfte og evaluere depressiv humør af rotter under undersøgelse. I stedet for at indsætte kateteret gennem den eksterne carotidarterie (ECA), som foreskrevet for den oprindelige procedure, denne MCAO teknik har mono filamentet passerer direkte gennem ICA. Denne MCAO teknik blev udviklet for et par år siden og fører til en reduktion i dødelighed og variation. Det er almindeligt anerkendt, at de anvendte kriterier foretrækkes ved udvælgelsen af biologiske modeller. De data, der opnås med denne protokol viser, at denne model af MCAO kunne være en måde at inducere PSD i rotter og kunne potentielt føre til forståelsen af Patofysiologi og den fremtidige udvikling af nye lægemidler og andre neuroprotektive Agenter.

Introduction

Slagtilfælde er fjerde på listen over dødsstraf begår sygdomme i USA1,2,3, mens det forårsager de fleste handicap hos voksne i de udviklede lande4; Dette gør slagtilfælde en førende udfordrer blandt verdens mest betydningsfulde sundhedsspørgsmål. Normalitet i slagtilfælde-overlevende patienter er sjælden, med omkring 15%-40% af overlevelse ofre lider permanent handicap, 20% kræver institutionel pleje 3 måneder efter slagtilfælde debut5, og omkring en tredjedel af 6-måneders overlevelsesmuligheder har brug for andre til at hjælpe dem med at leve hver dag6. Stroke angiveligt også tegner sig for de stigende nationale sundhedsudgifter7. Estimater fra American Heart Association har slagtilfælde-relaterede omkostninger i USA på over $50.000.000.000 i 20108.

Ikke alene har slagtilfælde forårsage individer ‘ langsigtede skader, men nogle overlevende tendens til at lide følelsesmæssige og adfærdsmæssige lidelser, såsom demens, træthed, angst, depression, delirium, og aggression9,10,11 ,12,13,14. Den mest tilbagevendende psykologiske fortsættelse efter et slagtilfælde er post-slagtilfælde depression (PSD), diagnosticeret i omkring 40%-50% af overlevelse15,16,17. Slagtilfælde induceret depression resulterer i øget sygelighed og dødelighed18,19,20,21,22. Den Patofysiologi af PSD er ikke kendt helt, men det er tilsyneladende forårsaget af flere faktorer og er knyttet til handicap, kognitiv svækkelse, og læsion site23.

Rotte model af fokal hjernen iskæmi, skabt af mcao, er den mest udbredte dyremodel af slagtilfælde24,25,26,27. Ved påvisning af induktion af PSD i rotter ved at inkludere MCA via ICA, er teknikker, der minimerer dødelighed og variation i MCAO-modellen, ansat28.

Hovedformålet med denne protokol er at skitsere trin til at inducere PSD i rotter ved at inkludere MCA via ICA, en modificeret model af MCAO, som reducerer dødelighed og resultatet af variabilitet28. Specifikke mål omfatter udførelse af neurologiske og histologiske undersøgelser (bestemmelse af den neurologiske sværhedsgrad score [NSS], volumen af infarkt område, og hjerneødem) for at verificere effekten af MCAO og ved hjælp af adfærdsmæssige tests til at undersøge indflydelse af denne MCAO procedure på udviklingen af følelsesmæssige forstyrrelser, primært PSD.

Protocol

Dyrepleje Udvalget på Ben-Gurion University of the Negev, Israel godkendte alle behandling og testprocedurer, der anvendes i denne protokol. 1. forberedelse af rotter til forsøgs proceduren Bemærk: Vælg voksne mandlige Sprague-Dawley rotter, der vejer 300-350 g. Hus rotter, fire pr bur, i en vivarium ved 22 °C og 40% fugtighed, med en omvendt 12 h lys/mørk cyklus (lyser ved 8:00 a.m.) og ubegrænset adgang til mad og vand. …

Representative Results

Histologiske Fund (tabel 1) afslørede en statistisk signifikant infarkt volumen i procent af total hjernen (p < 0,0001) efter mcao sammenlignet med dyr i Sham-Control gruppen. Også rapporteret var en statistisk signifikant hjerneødem, når evalueringen fra den eksperimentelle gruppe (p < 0,0003) blev sat side om side med den af Sham-kontrolgruppen. De opnåede NSS-scorer, som er repræsenter…

Discussion

En af de måder, hvorpå den mcao-teknik, der præsenteres her, kan anses for sikrere end den oprindelige mcao-model, illustreres af, at Revisionsretten og dens filialer, herunder occipital arterien, den terminale og den maxillære arterie, ikke kompromitteres ved at inkludere MCA via ICA. Den oprindelige mcao model ‘s forskydning af Revisionsretten (og dens filialer), ved distalt dissekere og koagulerende dem46, forårsager nedsat mastication, på grund af et kompromis til den vaskulære forsynin…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker professor Olena Severynovska fra Institut for fysiologi, fakultetet for biologi, økologi og medicin, Oles Honchar Dnipro University, Dnipro, Ukraine for hendes støtte og nyttige bidrag til vores diskussioner. De indsamlede data er en del af R.K. ph. d.-afhandling.

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

Referências

  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
Citar este artigo
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).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image