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

En Middle cerebral arterien okklusjon Technique for inducing post-takts depresjon 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 presenterer vi en protokoll for å indusere post-takts depresjon hos rotter ved å okkluderer den midterste cerebral arterien via den interne hals puls arterien. Vi bruker Porsolt tvunget svømme test og sukrose preferanse test for å bekrefte og evaluere indusert depressive stemninger.

Abstract

Post-takts depresjon (PSD) er den mest tilbakevendende av alle psykiatriske komplikasjoner som følge av en iskemiske hjerneslag. Et større flertall (ca. 60%) av alle hjerneinfarkt pasienter lider av PSD, en lidelse anses å være en iskemiske hjerneslag-relatert forløper for økt død og fornedrelse i helse. Patofysiologi av PSD er fortsatt obskure. For å studere mekanismen for utvikling og forekomst av PSD videre, og for å finne ut en terapi, forsøkte vi å utvikle en ny protokoll som krever okkluderer midten cerebral arterien (MCA) via interne hals puls arterien (ICA) i rotter. Denne protokollen beskriver en modell av PSD indusert i rotter gjennom midten cerebral arterien okklusjon (MCAO). Også brukt i forsøket er Porsolt tvunget svømme test og sukrose preferanse test for å bekrefte og evaluere depressive stemningen av rottene under etterforskning. Snarere enn å sette inn kateteret gjennom eksterne hals puls arterien (ECA), som fastsatt for den opprinnelige prosedyren, denne MCAO teknikken har monofilament passerer direkte gjennom ICA. Denne MCAO teknikken ble utviklet for noen år siden og fører til en reduksjon i dødelighet og variasjon. Det er allment akseptert at kriteriene som brukes foretrekkes i utvelgelsen av biologiske modeller. Dataene innhentet med denne protokollen viser at denne modellen av MCAO kan være en måte å indusere PSD i rotter og kan potensielt føre til forståelse av patofysiologi og fremtidig utvikling av nye legemidler og andre nervecellene agenter.

Introduction

Hjerneslag er fjerde på listen over Death-begår sykdommer i USA1,2,3, mens det forårsaker flertallet av funksjonshemminger hos voksne i utviklede land4; Dette gjør slag en ledende kandidat blant verdens mest betydningsfulle helseproblemer. Normalitet i slag-overlevende pasienter er sjeldne, med ca 15%-40% av overlevelse ofrene lider permanent funksjonshemming, 20% krever institusjonell behandling 3 måneder etter slag debut5, og om lag en tredjedel av 6-måneders overlevelse trenger andre å hjelpe dem Live gjennom hver dag6. Stroke angivelig også står for den økende nasjonale helse utgifter7. Anslag fra American Heart Association har hjerneslag-relaterte kostnader i USA på over $50 000 000 000 i 20108.

Ikke bare kan slag forårsake personers langsiktige skader, men noen overlevende har en tendens til å lide følelsesmessige og atferdsmessige lidelser, slik som demens, tretthet, angst, depresjon, Delirium, og aggresjon9,10,11 ,12,13,14. Den mest tilbakevendende psykologisk oppfølger etter et slag er post-takts depresjon (PSD), diagnostisert i ca 40%-50% av overlevelse15,16,17. Hjerneslag-indusert depresjon resulterer i økt sykelighet og dødelighet18,19,20,21,22. Patofysiologi av PSD er ikke kjent helt, men det er tydeligvis forårsaket av flere faktorer og er knyttet til funksjonshemming, kognitiv svekkelse, og lesjon området23.

Rotte modell av fokal Brain iskemi, skapt av MCAO, er den mest utbredte dyret modell av hjerneslag24,25,26,27. I demonstrere induksjon av PSD i rotter ved å okkluderer MCA via ICA, teknikker som minimerer dødelighet og variasjon i MCAO modellen er ansatt28.

Det primære målet med denne protokollen er å skissere fremgangsmåten for å indusere PSD i rotter ved å okkluderer MCA via ICA, en modifisert modell av MCAO, som reduserer dødelighet og utfallet av variasjon28. Konkrete mål inkluderer å utføre nevrologiske og histologiske undersøkelser (bestemme nevrologisk alvorlighetsgrad score [NSS], volumet av hjerteinfarkt sonen, og hjerneødem) for å verifisere effekten av MCAO og bruke atferdsmessige tester for å undersøke påvirkning av denne MCAO prosedyren på utvikling av følelsesmessige lidelser, hovedsakelig PSD.

Protocol

The Animal Care Committee av Ben-Gurion University of the Negev, Israel godkjent alle behandling og testing prosedyrer som brukes i denne protokollen. 1. utarbeidelse av rotter for eksperimentell prosedyre Merk: Velg voksen mannlig Sprague-Dawley rotter veiing 300-350 g. Huset rottene, fire per bur, inne en vivarium for 22 ° c og 40% fuktighet, med en omvendt 12 h lyset/mørk syklus (lyser av for 8:00 a.m.) og ubegrenset adgang å næring…

Representative Results

Histologiske funn (tabell 1) avdekket en statistisk signifikant infarkt volum som en prosentandel av den totale hjernen (p < 0,0001) post-MCAO sammenlignet med dyr i humbug-kontrollgruppen. Også rapportert var en statistisk signifikant hjerneødem når evalueringen fra den eksperimentelle gruppen (p < 0,0003) ble satt side om side med at av humbug-kontrollgruppen. Den NSS score innhentet, som …

Discussion

En av måtene som MCAO teknikken som presenteres her kan anses tryggere enn den opprinnelige MCAO modellen er illustrert av det faktum at ECA og dens grener, inkludert occipital arterien, terminalen flerspråklig, og maksillære arterien, er ikke kompromittert ved okkluderer av MCA via ICA. Den opprinnelige MCAO modellens offset av ECA (og dens grener), ved distally dissekere og coagulating dem46, forårsaker nedsatt tygge, på grunn av et kompromiss til vaskulær forsyning til masticating musklen…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker professor Olena Severynovska ved Institutt for fysiologi, Fakultet for biologi, økologi og medisin, Oles Hontsjar Dnipro University, Dnipro, Ukraina for sin støtte og nyttige bidrag til våre diskusjoner. Data innhentet er en del av R.K. doktoravhandling.

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