Belichtung des Schweins CNS für die histologische Analyse: Ein Handbuch für Enthauptung, Schädel öffnen und Gehirn Removal
Summary
Das Ziel dieses Papier und Lehr-Video ist zu beschreiben, wie die Obduktion Schweinehirn und Hypophyse in einem intakten Zustand, geeignet für die anschließende makroskopische und histologische Analyse belichten und zu entfernen.
Abstract
Schweine haben in Großtier translationalen neurowissenschaftlichen Forschung als wirtschaftlich und ethisch möglich Ersatz für nichtmenschliche Primaten immer beliebter geworden. Die große Größe des Gehirn des Schweins ermöglicht die Verwendung von herkömmlich klinischem Gehirn Imager und der direkten Nutzung und Prüfung von neurochirurgischen Verfahren und Geräten aus der menschlichen Klinik. Weitere makroskopische und histologische Analyse erfordert jedoch postmortem Exposition des Schweins Zentralnervensystem (ZNS) und die anschließende Entfernung des Gehirns. Dies ist keine einfache Aufgabe, da das Schwein CNS durch einen dicken, knöchernen Schädels und der Wirbelsäule eingekapselt ist. Das Ziel dieses Papier und Lehr-Video ist zu beschreiben, wie die Obduktion Schweinehirn und die Hypophyse in einem intakten Zustand, geeignet für die anschließende makroskopische und histologische Analyse belichten und zu entfernen.
Introduction
Translationale Neurowissenschaften Studien bei Schweinen immer beliebter in den letzten zwei Jahrzehnten worden. Die große Größe des Schweinehirns ermöglicht die Verwendung von herkömmlich klinischen brain Imager und der unmittelbaren Nutzung und Prüfung von neurochirurgischen Verfahren und Geräten aus der menschlichen Klinik 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. In den letzten 20 Jahren, Schweine, insbesondere Minipigs (zB minipig Göttingen), wurden verwendet , neuromodulatorischen Behandlungsmodalitäten, wie beispielsweise Stammzelltransplantation zu untersuchen; viraler Vektor Transfektion; und tiefe Hirnstimulation gerichtet gegen Parkinson – Krankheit, Übergewicht, Depression und Alzheimer Krankheit 2, 6,= "Xref"> 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. Dies wurde durch die Entwicklung von Stereotaxierahmen und chirurgische Ansätze folgte dem minipig CNS 3, 18, 19, 20, 21 zu manipulieren. Die eingeleiteten CNS Veränderungen in lebenden Tieren unter Verwendung von brain imaging (PET 10, 13, 22, 24 und MR 23), Zystometrie 11, 12, 25, Ganganalyse evaluiert17, neurologische Bewertung 9, 17 und Obduktion basierend auf der Histologie und stereologischen Analyse 14, 15, 17, 26, 27, 31. Jedoch erfordert postmortale Analyse die Belichtung und die Entfernung des Schweinehirns, das keine leichte Aufgabe ist, als ein dicker, knöcherner Schädel und ein faseriger dural das Schweinehirn abdeckt umgeben.
Das Ziel dieses Papiers und Lehr-Video ist zu beschreiben, wie die Obduktion Schweinehirn und Hypophyse können unter Verwendung von nicht-motorisierte chirurgische Instrumente in 15-20 min in einem intakten Zustand belichtet und entfernt werden. Das Lehr-Video und fotografische Abbildungen zeigen männlich minipigs (Alter: 6 Monate, Körpergewicht: 20-25 kg) für eine anatomische Studie über die minipig Hypophyse verwendet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die meisten experimentellen Neurowissenschaften Studien werden in kleinen Tierarten, wie Mäuse und Ratten durchgeführt, in denen den Zugang zum ZNS durch einen dünnen Schädel- und Dural-Dicke erleichtert wird. In größeren Versuchstieren , wie Schweine 1, 4, 8, Schafe 32, aber, und nicht-menschliche Primaten, erfordern die beträchtlichen Dicke dieser Strukturen , die die Verwendung von robusten Ins…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren erkennen dankbar die geschickte Unterstützung von Frau Trine W. Mikkelsen, Frau Lise M. Fitting, und das Personal an Påskehøjgaard. Das dänische Medical Research Council, die Lundbeck-Stiftung, und die Novo Nordisk Foundation finanziell unterstützten die Studie.
Materials
| Heavy Scalpel Handle #4 | FST (Fine Science Tools) | 10008-13 | Good for skin incision and soft tissue removal |
| Non-Sterile Scalpel Blades #23 | FST | 10023-00 | |
| Scalpel Handle #7 | FST | 10007-12 | Optimal for dural incision and precision work |
| Non-Sterile Scalpel Blades #11 | FST | 10011-00 | |
| Surgical Forceps | FST | 11024-18 | The tip of the surgical forceps ensure a firm grip |
| Kerrison Bone Punch | Aesculap Neurosurgery | FF713R | Must be robust, bite size 3-5 mm |
| Bone Rongeur | Aesculap Neurosurgery | MD615 | Must be robust, bite size 15 x 5 mm |
| Bone Rongeur | Aesculap Neurosurgery | FO551R | Must be robust, bite size 25 x 15 mm |
| Bone Chisel | Lawton | 67-0335 | The size of the chisel head should not exceed 20 mm |
| Mallet (Hammer) | Millarco | 5624108 | Weigth 300 g, length 30 cm, head hit area size 2 x 2 cm |
| Micro-Scissor | FST | 14002-14 | |
| Dissector | Aesculap Neurosurgery | OL165R | |
| Göttingen minipigs | Ellegaard Göttingen Minipigs A/S, Denmark | ||
| Euthanimal | pentobarbital | ||
| Ketamine | Pfizer | ||
| Midazolam | Hameln Pharmaceuticals |
References
- Lind, M. N., Moustgaard, A., Jelsing, J., Vajta, G., Cumming, P., Hansen, A. K. The use of pigs in neuroscience: Modeling brain disorders. Neurosci Biobehav Rev. 31, 728-751 (2007).
- Bjarkam, C. R., et al. Neuromodulation in a minipig model of Parkinson disease. British J Neurosurg. 22 (Suppl. 1), S9-S12 (2008).
- Bjarkam, C. R., Cancian, G., Glud, A. N., Ettrup, K. S., Østergaard, L., Sørensen, J. C. MRI-guided stereotaxic targeting in pigs based on a stereotaxic localizer box fitted with an isocentric frame and use of SurgiPlan computer-planning software. J Neurosci Methods. 183 (2), 119-126 (2009).
- Sauleau, P., Lapouble, E., Val-Laillet, D., Malbert, C. H. The pig model in brain imaging and neurosurgery. Animal. 3 (8), 1138-1151 (2009).
- Bjarkam, C. R., et al. Safety and function of a new clinical intracerebral microinjection instrument for stem cells and therapeutics examined in the Göttingen minipig. Stereotact Funct Neurosurg. 88 (1), 56-63 (2010).
- Fjord-Larsen, L., et al. Long-term delivery of nerve growth factor by encapsulated cell biodelivery in the minipig basal forebrain. Mol Therapy. 18 (12), 2164-2172 (2010).
- Sørensen, J. C., et al. Development of neuromodulation treatments in a large animal model – Do neurosurgeons dream of electric pigs?. Prog Brain Res. 194, 97-103 (2011).
- Dolezalova, D., et al. Pig models of neurodegenerative disorders: utilization in cell replacement-based preclinical safety and efficacy studies. J Comp Neurol. 522 (12), 2784-2801 (2014).
- Mikkelsen, M., Moller, A., Jensen, L. H., Pedersen, A., Harajehi, J. B., Pakkenberg, H. MPTP-induced Parkinsonism in minipigs: A behavioral, biochemical, and histological study. Neurotoxicol Teratol. 21, 169-175 (1999).
- Danielsen, E. H., et al. The DaNEX study of embryonic mesencephalic, dopaminergic tissue grafted to a minipig model of Parkinson’s disease: Preliminary findings of effect of MPTP poisoning on striatal dopaminergic markers. Cell Transplant. 9 (2), 247-259 (2000).
- Dalmose, A., Bjarkam, C. R., Sørensen, J. C., Jørgensen, T. M., Djurhuus, J. C. Effects of high frequency deep brain stimulation on urine storage and voiding function in conscious minipigs. Neurourol Urodyn. 23 (3), 265-272 (2004).
- Dalmose, A., Bjarkam, C. R., Djurhuus, J. C. Stereotactic electrical stimulation of the pontine micturition center in the pig. Br J Urol. 95, 886-889 (2005).
- Andersen, F., Watanabe, H., Bjarkam, C. R., Danielsen, E. H., Cumming, P. Pig brain stereotaxic standard space: Mapping of cerebral blood flow normative values and effect of MPTP-lesioning. Brain Res Bull. 66 (1), 17-29 (2005).
- Glud, A. N., et al. Direct gene transfer in the minipig CNS using stereotaxic lentiviral microinjections. Acta Neurobiol Exp. 70 (3), 1-8 (2010).
- Glud, A. N., et al. Direct MRI-guided stereotaxic viral mediated gene transfer of alpha-synuclein in the minipig CNS. Acta Neurobiol Exp. 71 (4), 508-518 (2011).
- Ettrup, K. S., Sørensen, J. C., Rodell, A., Alstrup, A. K. O., Bjarkam, C. R. Hypothalamic deep brain stimulation influences autonomic and limbic circuitry involved in the regulation of aggression and cardiocerebrovascular control in the minipig. Stereotact Funct Neurosurg. 90 (5), 281-291 (2012).
- Nielsen, M. S., et al. Continuous MPTP intoxication in the minipig results in chronic parkinsonian deficits. Acta Neurobiol Exp. 76, 198-210 (2016).
- Bjarkam, C. R., et al. A MRI-compatible stereotaxic localizer box enables high-precision stereotaxic procedures in pigs. J Neurosci Methods. 139 (2), 293-298 (2004).
- Bjarkam, C. R., Jorgensen, R. L., Jensen, K. N., Sunde, N. A. A., Sørensen, J. C. H. Deep brain stimulation electrode anchoring using BioGlue®, a protective electrode covering, and a titanium microplate. J Neurosci Methods. 168, 151-155 (2008).
- Ettrup, K. S., et al. Basic Surgical Techniques in the Minipig: Intubation, Transurethral Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion. J Vis Exp. (52), e2652 (2011).
- Ettrup, K. S., Tornøe, J., Sørensen, J. C., Bjarkam, C. R. A surgical device for minimally invasive implantation of experimental deep brain stimulation leads in large research animals. J Neurosci Methods. 200 (1), 41-46 (2011).
- Danielsen, E. H., et al. Positron emission tomography of living brain in minipigs and domestic pigs. Scand J Lab Anim Sci Suppl. 25 (1), 127-135 (1998).
- Røhl, L., et al. Time evolution of cerebral perfusion and ADC measured by MRI in a porcine stroke model. J Magn Reson Imaging. 15 (2), 123-129 (2002).
- Cumming, P., Gillings, N. M., Jensen, S. B., Bjarkam, C. R., Gjedde, A. Kinetics of the uptake and distribution of the dopamine D2/3 agonist (R)-N-[1-11C]n-propylnorapomorphine in brain of healthy and MPTP-poisoned Gottingen miniature pigs. Nucl Med Biol. 30 (5), 547-553 (2003).
- Jensen, K. N., Deding, D., Sørensen, J. C., Bjarkam, C. R. Long-term implantation of deep brain stimulation electrodes in the pontine micturition centre of the minipig. Acta Neurochir. 151 (7), 785-794 (2009).
- Rosendal, F., et al. Does chronic low dose treatment with ciclosporin influence the brain? A histopathological study in pigs. Transplantation Proc. 37 (8), 3305-3308 (2005).
- Nielsen, M. S., Sørensen, J. C., Bjarkam, C. R. The substantia nigra pars compacta of the minipig: An anatomical and stereological study. Brain Struct Funct. (4-5), 481-488 (2009).
- Sørensen, J. C., Bjarkam, C. R., Simonsen, C. Z., Danielsen, E., Geneser, F. A. Oriented sectioning of irregular tissue blocks in relation to computerized scanning modalities. Results from the domestic pig brain. J Neurosci Methods. 104, 93-98 (2000).
- Bjarkam, C. R., Pedersen, M., Sørensen, J. C. New strategies for embedding, orientation and sectioning of small brain specimens enable direct correlation to MR-images, brain atlases, or use of unbiased stereology. J Neurosci Methods. 108, 153-159 (2001).
- Bjarkam, C. R., Sørensen, J. C., Geneser, F. A. Distribution and morphology of serotonin-immunoreactive axons in the hippocampal region of the New Zealand white rabbit. I. Area dentata and hippocampus proper. Hippocampus. 13 (1), 21-37 (2003).
- Bjarkam, C. R., Glud, A. N., Orlowski, D., Sørensen, J. C., Palomero-Gallagher, N. The telencephalon of the minipig, cytoarchitecture and cortical surface anatomy. Brain Struct Funct. , (2016).
- Boltze, J., Nitzsche, B., Geiger, K. D., Schoon, H. A. Histopathological investigation of different MCAO modalities and impact of autologous bone marrow mononuclear cell administration in an ovine stroke model. Transl Stroke Res. 2, 279-293 (2011).
- Jortner, B. S. The return of the dark neuron. A histological artifact complicating contemporary neurotoxicologic evaluation. Neurotoxicology. 27, 628-634 (2006).
