غرس القنية إلى ماجنا تشيستيرنا من القوارض
Summary
هنا يصف لنا وضع بروتوكول لتنفيذ السيستيرنا ماجنا كانوليشن (CMc)، طريقة كسبها لتوصيل تتبع وركائز وإشارات الجزيئات في السائل الدماغي النخاعي (CSF). جنبا إلى جنب مع مختلف طرائق التصوير، تمكن اللجنة العسكرية المركزية نظام جليمفاتيك وتقييم ديناميات الخدمات القطرية، فضلا عن التسليم على مستوى الدماغ للمركبات المختلفة.
Abstract
السيستيرنا ماجنا كانوليشن (CMc) هو إجراء مباشر يتيح الوصول المباشر إلى السائل الدماغي النخاعي (CSF) دون الأضرار المنطوق للجمجمة أو حمة الدماغ. في تخديره من القوارض، تعرض الأم الجافية بتشريح حادة في عضلات الرقبة يسمح إدخال قنية في السيستيرنا ماجنا (سم). مرفق حقنه القنية، وتتألف أما من غرامة إبرة مشطوف أو البورسليكات الشعرية، عبر أنبوب البولي إيثيلين (PE). باستخدام مضخة الحقن، جزيئات يمكن ثم حقن في المعدلات التي تسيطر عليها مباشرة في مجلس الوزراء، ومستمر مع الحيز تحت العنكبوتية. من الفضاء تحت العنكبوتية، يمكننا تتبع تدفقات الخدمات القطرية بالتدفق الحراري في الفضاء ارتشاح حول اختراق الشرايين، التي يحدث فيها تبادل ذائبة مع السائل الخلالي (قوي الأمن الداخلي). اللجنة العسكرية المركزية يمكن أن يؤديها للحقن الحادة بعد الجراحة مباشرة، أو لغرس المزمن، مع حقن لاحق في تخديره أو مستيقظا، تتحرك بحرية القوارض. كوانتيتاتيون التوزيع الراسم في حمة الدماغ يمكن أن يؤديها ابيفلوريسسينسي، والفحص المجهري 2-فوتون، والتصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي)، اعتماداً على الخواص الفيزيائية-الكيميائية للجزيئات حقن. وهكذا، يقدم CMc بالاقتران مع مختلف تقنيات التصوير أداة قوية لتقييم نظام جليمفاتيك وديناميات الخدمات القطرية والدالة. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تستخدم اللجنة العسكرية المركزية كقناة لإيصال سريع، على صعيد الدماغ إشارات الجزيئات وركائز الاستقلابية التي يمكن أن لا خلاف ذلك عبر حاجز الدم في الدماغ (BBB).
Introduction
الاستحمام السائل الدماغي النخاعي (CSF) في الجهاز العصبي المركزي (CNS) في جميع أنحاء النظام البطين وعلى طول المسافات تحت العنكبوتية، مساحة محددة تشريحيا في التواصل مع البطينين، الذي يحيط المخ والحبل الشوكي. واحدة من المهام الرئيسية للخدمات القطرية لتوفير توجيه لإزالة نواتج الأيض والذوائب من حمة الدماغ. هو تيسير التخليص عبر جليمفاتيك اكتشفت مؤخرا نظام1، الدماغ التناظرية إلى اللمفاوي المحيطي. هنا، يمكننا وصف ومناقشة السيستيرنا ماجنا كانوليشن (CMc)، طريقة كسبها للتسليم المباشر من الجزيئات في إطار الخدمات القطرية. اللجنة العسكرية المركزية هو الأسلوب الرئيسي لدراسة الدالة جليمفاتيك. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا تطبيق CMc لدراسة ديناميات الخدمات القطرية وتسليم سريع، على صعيد الدماغ الدماغ غير الدم جزيئات نفاذية الحاجز (BBB) إلى حمة الدماغ، على امتداد مساحة ارتشاح.
اللجنة العسكرية المركزية يستغل المبادئ الفسيولوجية لديناميات حركة الخدمات القطرية من خلال الجهاز العصبي المركزي لتسليم الجزيئات الراسم المسمى أو المخدرات إلى مساحة مملوءة بالسائل الدماغي النخاعي السيستيرنا ماجنا (سم). يتم حقن جزيئات من خلال قنية مزروع في تغطية قذالي سمك الغشاء دورال جزيئات سم. ثم يقوم بتدفق معظم الخدمات القطرية إلى حمة الدماغ عبر الفضاء بارافاسكولار1. عامل التتبع أو التباين تحقن عبر اللجنة العسكرية المركزية يتبع حركة الخدمات القطرية، الذي يتيح تقييم حركة الخدمات القطرية، وتدفق جليمفاتيك بقياس مستويات كثافة الجزيئات المسماة التي أدخل حمة الدماغ. اللجنة العسكرية المركزية متوافق مع تقنيات التصوير المختلفة بما في ذلك ابيفلوريسسينسي، والفحص المجهري 2-فوتون، والتصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي). أيضا، يمكن أن يكون هذا التقييم يقوم على حد سواء في فيفو أو السابقين فيفو. الأهم من ذلك، يسمح للجنة العسكرية المركزية لتصور النظام جليمفاتيك تحت التخدير أو أثناء النوم الطبيعي، وكذلك في الحيوانات مستيقظا، تتحرك بحرية.
تقنية CMc يمكن استخدامها لدراسة الجوانب المختلفة لديناميات السوائل في إطار الخدمات القطرية، ولكن ثبت أن تكون مفيدة بشكل خاص لدراسة النظام جليمفاتيك. محركات النشاط جليمفاتيك التدفق الحراري للخدمات القطرية من الفضاء بيريارتيريال عبر قنوات المياه (أقب-4) أقوابورين-4، التي هي المربوطة في غشاء أستروسيتيك التفاف الأوعية الدموية اندفيت. التدفق الحراري يتيح تبادل الخدمات القطرية والسائل الخلالي (قوي الأمن الداخلي) داخل حمة الدماغ. ثم تتم إزالة السائل الدماغي النخاعي/قوي الأمن الداخلي التي تحتوي على النفايات الأيضية والذوائب من حمة الدماغ عبر2،الفضاء بيريفينوس3. في نهاية المطاف، CSF/قوي الأمن الداخلي تصل إلى المحيط الخارجي عن طريق وصف مؤخرا الأوعية اللمفاوية دورال4،5. لقد ثبت نظام جليمفاتيك الحاسمة لإزالة نواتج الأيض النفايات الضارة مثل اميلويد بيتا2. علاوة على ذلك، يتم إزالة جليمفاتيك البصر في الشيخوخة6، بعد إصابة الدماغ7، وفي نماذج حيوانية لمرض السكري8 و9من مرض الزهايمر. جدير بالذكر أن نشاط جليمفاتيك هو الدولة التابعة، عرض نشاط أعلى كثيرا أثناء النوم أو التخدير بالمقارنة مع اليقظة1. وفي الواقع، يحمل صغار الحيوانات تخديره من النشاط جليمفاتيك أعلى. وهكذا، الكمي التجريبي للنشاط جليمفاتيك أمر بالغ الأهمية عند دراسة دورها في الصحة والمرض.
وتناولت عدة دراسات ديناميات الخدمات القطرية وفي التبادل مع سائل خلالي (قوي الأمن الداخلي) في حمة الدماغ. ومع ذلك، الأساليب التي يتم تسليم الجزيئات المسماة الغازية بدلاً من ذلك، تسبب تلف الدماغ حمة والتغيرات في الضغط داخل الجمجمة (برنامج المقارنات الدولية) (انظر استعراض10). بعض الأمثلة داخل البطيني أو حقن إينترابارينتشيمال التي تنطوي على اوديما أو الحفر للدغ ثقب في الجمجمة. أظهرت هذه الإجراءات لتغيير برنامج المقارنات الدولية، وبالتالي تعطيل وظيفة جليمفاتيك2. أيضا، هذه الأساليب الغازية حمل أستروجليوسيس وزيادة إيمونوريكتيفيتي عقب-4 في منطقة حمة تلف الدماغ وفي المناطق المحيطة بها11،12. كما أستروسيتيس وعقب-4 عناصر رئيسية للنظام جليمفاتيك، اللجنة العسكرية المركزية هو الأسلوب المفضل لدراساتها. المزايا الرئيسية للجنة العسكرية المركزية بالمقارنة بمزيد من الإجراءات الغازية هي الحفاظ على حمة الجمجمة والدماغ سليمة، تجنب التعديلات برنامج المقارنات الدولية وأستروجليوسيس، على التوالي. وهكذا، يفتح CMc بالاقتران مع أدوات التصوير المختلفة لمجموعة واسعة من الإمكانيات لدراسة نظام جليمفاتيك، ليس فقط، بل أيضا الديناميات وآليات لتدفق السوائل في التوازن، وكذلك في نماذج حيوانية للأمراض العصبية.
الإجراء السيستيرنا ماجنا كانولاتيون (CMc) يتيح الوصول السهل والمباشر للسائل الدماغي النخاعي (CSF). عن طريق حقن جزيئات مختلفة (مثل تتبع الفلورسنت، عوامل التباين التصوير بالرنين المغناطيسي) يمكن تعقب تحركاتهم داخل حجرة الخدمات القطرية المجرب وتقييم نشاط النظام جليمفاتيك. البروتوكول التالي يصف كلا المركزية الحادة، لحقن مباشرة بعد الجراحة، وغرس المزمن من القنية، فيه الحيوان للشفاء من العملية الجراحية لحقن لاحق. الفرق الأكثر أهمية بين غرس الحاد والمزمن غرس المزمنة يسمح لدراسة النشاط جليمفاتيك في الفئران مستيقظا.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد قدمنا بروتوكول الذي يصف إجراءات مفصلة السيستيرنا ماجنا كانوليشن (CMc)، التي توفر طريقة مباشرة لتسليم الجزيئات المسماة إلى حجرة السائل الدماغي النخاعي. اللجنة العسكرية المركزية يسمح التصور اللاحقة من ديناميات الخدمات القطرية، سواء في فيفو السابقين فيفو، استخدام أساليب التصو…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا العمل أيده نوفو نورديسك المؤسسة والمعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية NINDS/المعاهد الوطنية للصحة (م). A.L.R.X. وار S.H هي المتلقية لزمالة ما بعد الدكتوراه ومنحة دكتوراه من مؤسسة Lundbeck، على التوالي.
Materials
| SOPIRA Carpule 30G 0.3 x 12mm | Kulzer | AA001 | |
| Polyethylene Tubing 0.024” OD x 0.011” ID | Scandidact | PE10-CL-500 | |
| 30G x ½” 0.3 x 12 mm Luer-Lock | Chirana T. Injecta | CHINS01 | |
| Chlorhexidine 0.5% (chlorhexidine digluconate) | Meda AS | no catalogue number, see link in comments | http://www.meda.dk/behandlingsomrader/desinfektion/desinfektion-af-hud/klorhexidin-sprit-medic-05/ |
| Alcohol Swab 70% Isopropyl Alcohol 30 x 60mm | Vitrex Medical A/S | 520213 | |
| Viskoese Oejendraeber Ophtha | Ophtha | 145250 | |
| Wooden applicator, Double cotton bud (Ø appr. 4 – 5 mm, length appr. 12 mm) | Heinz Herenz | 1032018 | |
| Eye spears | Medicom | A18005 | |
| Ferric chloride 10% solution | Algeos | NV0382 | |
| Kimtech Science Precision Wipes Tissue Wipers | Kimberly Clark Professional | 05511 | |
| Loctite Super Glue Precision 5g | Loctite | no catalogue number, see link in comments | http://www.loctite-consumer.dk/da/produkter/superglue-liquid.html |
| Insta-Set CA Accelerator | Bob Smith Industries | BSI-152 | |
| Dental Cement Powder | A-M Systems | 525000 | |
| Surgical weld | Kent Scientific Corporation | INS750391 | |
| Hamilton syringe GASTIGHT® , 1700 series, 1710TLL, volume 100 μL, PTFE Luer lock | Hamilton syringes | 1710TLL | |
| LEGATO 130 Syringe pump | KD Scientific | 788130 | |
| Paraformaldehyde powder, 95% | Sigma Aldrich | 158127 | |
| Phosphate buffered saline (PBS; 0.01M; pH 7.4) | Sigma Aldrich | P3813 | |
| Ovalbumin, Alexa Fluor 647 Conjugate | Thermo Fisher Scientific | O34784 | |
DAPI (diamidino-2-phenylindole) Solution (1 mg/mL) |
Thermo Fisher Scientific | 62248 | |
| Dextran, Fluorescein, 3000 MW, Anionic | Thermo Fisher Scientific | D3305 | |
| E-Z Anesthesia EZ-7000 Classic System | E-Z Systems | EZ-7000 | |
| Attane Isofluran 1000 mg/g | ScanVet | 55226 | |
| Euthanimal 200mg/mL (sodium pentobarbital) | ScanVet | 545349 | |
| Ketaminol Vet 100 mg/mL (ketamine) | Intervet International BV | 511519 | |
| Rompin Vet 20 mg/mL (xylazin) | KVP Pharma + Veterinär Produkte GmbH | 148999 | |
| Xylocain 20 mg/mL (lidocain) | AstraZeneca | 158543 | |
| Marcain 2.5 mg/mL (bupivacain) | AstraZeneca | 123918 | |
| Bupaq Vet 0.3 mg/mL (buprenorphine) | Richter Pharma AG | 185159 |
References
- Xie, L., et al. Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain. Science. , 373-377 (2013).
- Iliff, J. J., et al. A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid β. Sci. Transl. Med. 4, 147ra111 (2012).
- Jessen, N. A., Munk, A. S. F., Lundgaard, I., Nedergaard, M. The Glymphatic System: A Beginner’s Guide. Neurochem. Res. 40, 2583-2599 (2015).
- Louveau, A., et al. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature. , (2015).
- Aspelund, A., et al. A dural lymphatic vascular system that drains brain interstitial fluid and macromolecules. J. Exp. Med. 212, 991-999 (2015).
- Kress, B. T., et al. Impairment of paravascular clearance pathways in the aging brain. Ann. Neurol. 76, 845-861 (2014).
- Plog, B. A., et al. Biomarkers of Traumatic Injury Are Transported from Brain to Blood via the Glymphatic System. J. Neurosci. 35, 518-526 (2015).
- Jiang, Q., et al. Impairment of glymphatic system after diabetes. J. Cereb. Blood Flow Metab. , (2016).
- Peng, W., et al. Suppression of glymphatic fluid transport in a mouse model of Alzheimer’s disease. Neurobiol. Dis. 93, 215-225 (2016).
- Orešković, D., Klarica, M. The formation of cerebrospinal fluid: Nearly a hundred years of interpretations and misinterpretations. Brain Res. Rev. 64, 241-262 (2010).
- Dusart, I., Schwab, M. E. Secondary Cell Death and the Inflammatory Reaction After Dorsal Hemisection of the Rat Spinal Cord. Eur. J. Neurosci. 6, 712-724 (1994).
- Eide, K., Eidsvaag, V. A., Nagelhus, E. A., Hansson, H. -. A. Cortical astrogliosis and increased perivascular aquaporin-4 in idiopathic intracranial hypertension. Brain Res. , (2016).
- Pullen, R. G., DePasquale, M., Cserr, H. F. Bulk flow of cerebrospinal fluid into brain in response to acute hyperosmolality. Am. J. Physiol. 253, F538-F545 (1987).
- Ichimura, T., Fraser, P. A., Cserr, H. F. Distribution of extracellular tracers in perivascular spaces of the rat brain. Brain Res. 545, 103-113 (1991).
- Iliff, J. J., et al. Brain-wide pathway for waste clearance captured by contrast-enhanced MRI. J. Clin. Invest. 123, 1299-1309 (2013).
- Ratner, V., et al. Optimal-mass-transfer-based estimation of glymphatic transport in living brain. Proc. SPIE–the Int. Soc. Opt. Eng. 9413, (2015).
- Lee, H., et al. The Effect of Body Posture on Brain Glymphatic Transport. J. Neurosci. 35, 11034-11044 (2015).
- Nouri, S., Sharif, M. R., Sahba, S. The effect of ferric chloride on superficial bleeding. Trauma Mon. 20, e18042 (2015).
