Kanüle Implantation in die Cisterna Magna von Nagetieren

Liquor cerebrospinalis (CSF) taucht das zentrale Nervensystem (ZNS) in das Ventrikelsystem und entlang der Subarachnoidalblutung Räume, ein anatomisch definierten Raum im Kontinuum mit der Ventrikel, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt. Eine der Hauptfunktionen des GFK ist eine Route für die Abfertigung von Metaboliten und gelösten Stoffen aus der Anwesenheit von zur Verfügung zu stellen. Abstand wird über die kürzlich entdeckten Glymphatic System¹, das Gehirn, die analog zu den peripheren lymphatischen Systems erleichtert. Hierin, wir beschreiben und erläutern die Cisterna Magna Kanülierung (CMc), eine minimal-invasive Methode für die direkte Übergabe von Molekülen in den Liquor. CMc ist die zentrale Methode zur Untersuchung der Glymphatic-Funktion. CMc kann darüber hinaus auch für das Studium der CSF Dynamik und für eine schnelle, Gehirn-weite Lieferung nicht Blut Hirn-Schranke (BBB) durchlässig Moleküle in das Gehirn Parenchym, entlang der perivaskulärer Raum angewendet werden.

Die CMc nutzt physiologische Grundsätze der CSF Bewegungsdynamik durch die CNS, beschriftete Tracer Moleküle oder Drogen in den CSF gefüllten Raum der Cisterna Magna (CM) zu liefern. Moleküle sind über eine Kanüle in die Atlas-okzipitalen dural Membran-Abdeckung, die die CM. Moleküle dann von CSF Masse fließen über den Paravascular Platz¹in der Anwesenheit durchgeführt werden implantiert eingespritzt. Tracer oder Kontrast-Agent über die CMc injiziert folgt der Bewegung des CSF, wodurch die Beurteilung der CSF Bewegung und Glymphatic Zustrom durch Quantifizierung Intensitätsstufen beschrifteten Moleküle, die die Anwesenheit von eingeben. CMc ist kompatibel mit verschiedenen bildgebenden Verfahren einschließlich Epifluoreszenz, 2-Photonen-Mikroskopie und Magnetresonanz-Bildgebung (MRI). Auch diese Beurteilung kann in Vivo und ex Vivodurchgeführt. Wichtig ist, ermöglicht CMc die Visualisierung des Systems der Glymphatic unter Narkose oder im natürlichen Schlaf sowie bei wachen, frei beweglichen Tieren.

Die CMc-Technik kann genutzt werden, um verschiedene Aspekte der Strömungsmechanik im Liquor zu studieren, sondern erweist sich als besonders nützlich für das Studium des Glymphatic-Systems sein. Glymphatic Aktivität treibt die konvektive Strömung von CSF aus dem Periarterial Raum über Wasserkanäle Aquaporin-4 (AQP-4), die in der Membran der astrocytic vaskulären Umhüllung Endfeet angebunden sind. Die konvektive Strömung ermöglicht den Austausch von CSF und interstitielle Flüssigkeit (ISF) in das Gehirn Parenchym. CSF/ISF, Stoffwechselschlacken und gelösten Stoffen enthalten wird dann aus der in Anwesenheit von über den perivenöse Platz^2,3entfernt. Letzten Endes erreicht CSF/ISF die Peripherie über die kürzlich beschriebenen dural Lymphgefäße^4,5. Das Glymphatic System wurde entscheidend für die Abfertigung von schädlichen Abfällen Metaboliten wie Amyloid-β²gezeigt. Darüber hinaus ist Glymphatic Clearance beeinträchtigt Altern⁶, nach Schädel-Hirn-Verletzung-⁷, und in Tiermodellen der Diabetes-⁸ und der Alzheimer-Krankheit⁹. Bemerkenswert ist Glymphatic Aktivität Zustand abhängig, während Schlaf oder Anästhesie im Vergleich zu Wachheit¹deutlich höheren Aktivität zeigen. In der Tat zeigen junge narkotisierten Tiere die höchste Glymphatic-Aktivität. Experimentellen Quantifizierung der Glymphatic Tätigkeit ist somit entscheidend ihre Rolle in Gesundheit und Krankheit zu studieren.

Mehrere Studien haben CSF Dynamik und ihren Austausch mit interstitielle Flüssigkeit (ISF) in das Gehirn Parenchym angesprochen. Die Methoden, die durch die beschrifteten Moleküle geliefert werden sind jedoch eher invasiv, Hirnschäden Parenchym und Änderungen in der intrakraniellen Druck (ICP) auslösen (siehe Bewertung¹⁰). Einige Beispiele sind intraventrikuläre oder Intraparenchymal Einspritzungen die Kraniotomie oder Bohren von einen Grat beinhalten Loch in den Schädel. Diese Verfahren wurden gezeigt, ICP, so stören Glymphatic Funktion²zu ändern. Auch solche invasiven Methoden induzieren Astrogliosis und AQP-4 Immunoreactivity in dem Hirnareal Parenchym beschädigt und seine Umgebung^11,12zu erhöhen. Wie Astrozyten und AQP-4 Schlüsselelemente des Glymphatic Systems, ist die CMc die Methode der Wahl für seine Studien. Die wichtigsten Vorteile von CMc im Vergleich zu mehr invasiven Verfahren sind die Aufrechterhaltung einer intakten Schädel und Gehirn Parenchym, ICP Umbauten und Astrogliosis, bzw. zu vermeiden. So öffnet CMc in Verbindung mit anderen imaging-Tools für eine breite Palette von Möglichkeiten, nicht nur das Glymphatic-System, sondern auch die Dynamik zu studieren und Mechanismen der Flüssigkeitsströmung in Homöostase sowie in Tiermodellen der neurologischen Erkrankungen.

Cisterna Magna Kanülierung (CMc) Verfahren ermöglicht einfachen und direkten Zugriff auf die cerebrospinale Flüssigkeit (CSF). Durch die Injektion von verschiedener Molekülen (z.B. Fluoreszenz Tracer, MRT-Kontrastmittel) kann der Experimentator verfolgen ihre Bewegung innerhalb der CSF-Fach und die Aktivität des Glymphatic Systems zu bewerten. Das folgende Protokoll beschreibt sowohl die akuten CMc für Injektionen unmittelbar nach der Operation, und chronische Implantation der Kanüle, in der das Tier erholt sich von dem chirurgischen Eingriff für eine spätere Injektion. Der wichtigste Unterschied zwischen der akuten und chronischen Implantation ist, dass die chronische Implantation für das Studium der Glymphatic Aktivität bei Mäusen wach.