Extracción y disección del cerebro de cerdo domesticado
Summary
Este protocolo detalla la técnica para la extirpación del cerebro del cerdo en su totalidad y la disección de varias regiones cerebrales comúnmente estudiadas en neurociencia.
Abstract
El uso del cerdo como modelo animal preclínico y traducible ha sido bien documentado y aceptado por campos de investigación que investigan sistemas cardiovasculares, sistemas gastrointestinales y nutrición, y el cerdo está siendo utilizado cada vez más como un gran modelo animal en neurociencia. Además, el cerdo es un modelo aceptado para estudiar el neurodesarrollo, ya que muestra patrones de crecimiento y desarrollo cerebral similares a lo que ocurre en los seres humanos. Como un modelo animal menos común en neurociencia, los procedimientos quirúrgicos y de disección en cerdos pueden no ser tan familiares o bien practicados entre los investigadores. Por lo tanto, un protocolo visual estandarizado que detalla métodos consistentes de extracción y disección puede resultar valioso para los investigadores que trabajan con el cerdo. El siguiente video muestra una técnica para extirpar el cerebro del cerdo mientras mantiene intacta la corteza y el tronco encefálico y revisa los métodos para diseccionar varias regiones cerebrales comúnmente investigadas, incluyendo el tronco encefálico, cerebelo, midbrain, hipocampo, estriado, tálamo y corteza prefrontal medial. El propósito de este video es proporcionar a los investigadores las herramientas y conocimientos necesarios para realizar consistentemente una extracción y disección cerebral en el cerdo de cuatro semanas de edad.
Introduction
El cerdo ha sido bien documentado y aceptado como un modelo animal traducible para la investigación en sistemas cardiovasculares1,sistemas gastrointestinales2,nutrición3,4,diabetes5,toxicología6,y técnicas quirúrgicas7. El uso del cerdo en neurociencia está empezando a aumentar, ya que PubMed busca las palabras clave “modelo de animales cerebrales porcinos” resultan en cuatro veces más resultados de 1996-2005 que el período anterior de 10 años8,y aún más resultados en la actualidad. Una razón primaria por la que la popularidad del modelo porcino se está expandiendo se debe a sus similitudes en el crecimiento, la estructura y la función del cerebro en comparación con los seres humanos. En comparación con el cerebro humano, el cerebro del cerdo exhibe patrones girostrales similares, vascularización y distribución de materia gris y blanca9. Además, el cerebro del cerdo se ha utilizado en procedimientos de neuroimagen, evocado registro potencial, y en el establecimiento de técnicas de neurocirugía8,9. A diferencia de otros modelos animales, sin embargo, el cerdo y la experiencia humana perinatal crecimiento cerebral estimula, en lugar de pre- o post-natal crecimiento estimula. Al nacer, el cerebro humano y porcino pesa aproximadamente el 27 y el 25 por ciento de su peso cerebral adulto, respectivamente, en comparación con el cerebro de rata que pesa el 12 por ciento de su peso cerebral adulto y el cerebro del mono rhesus en el 76 por ciento del peso adulto10.
Una de las razones por las que el cerdo sólo ha sido adoptado lentamente como un modelo animal para la neurociencia es porque muchos investigadores no están familiarizados con el animal en este contexto. Los investigadores pueden no ser conscientes de sus usos potenciales en el campo o pueden no conocer las técnicas adecuadas necesarias para utilizar un modelo de este tipo. Como el uso del cerdo como modelo biomédico y preclínico gana atención y uso en neurociencia, es necesario establecer procedimientos estandarizados de eliminación de tejidos para garantizar una comparación precisa de los datos a través de estudios. Aunque las técnicas de disección y cirugía que involucran el cerebro del cerdo se han publicado en otros lugares11,12,13, hay una necesidad de protocolos simples y estandarizados para recoger tejido cerebral de cerdo, especialmente para su uso en ensayos bioquímicos. Como tal, el objetivo de este video es proporcionar el conocimiento necesario para permitir a los investigadores realizar una extracción y disección cerebral estandarizada. Este video ilustra una técnica adecuada para extirpar el cerebro del cerdo manteniendo intacta la corteza y el tronco encefálico, y posteriormente revisar los métodos para diseccionar varias regiones clave del cerebro.
Protocol
Representative Results
Discussion
Las técnicas descritas en este documento fueron diseñadas para cerdos de aproximadamente 4 semanas de edad. Es fundamental realizar estos pasos inmediatamente después de que el cerdo ha sido eutanasiado humanamente para asegurar que se mantenga la integridad de la estructura del tejido cerebral, especialmente cuando se consideran ensayos bioquímicos posteriores. Es útil utilizar un atlas o guías de disección de fibra16 al aprender por primera vez las técnicas. Se recomienda que el experime…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
A los autores les gustaría reconocer a Jim Knoblauch y Martin-Booth Hodges, del Colegio de Servicios de Comunicación y Tecnología de la Información de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales, por su experiencia en el rodaje, grabación y edición de audio y vídeo.
Materials
| #22 Scalpel Blades for #4 Handles | Ted Pella, inc. | 549-4S-22 | |
| 11 1/2" Satterlee Bone Saw | Leica Biosystems | 38DI13425 | |
| 5 1/2" Skull Breaker with Chisel End (Meat Hook) | Leica Biosystems | 38DI37636 | |
| 5-inch Heavy Duty Workshop Bench Vise | Pony | 29050 | |
| Butcher Knife 25cm | Victorinox | 5.7403.25 | Sharpen before use |
| CM40 Light Duty Drop Forged C Clamps | Bessey | 00655BC3120 | |
| Diamond Hone Knife Shaper | Chef’s Choice | 436-3 | |
| Shandon Stainless-Steel Scalpel Blade Handle #4 | ThermoScientific | 5334 | |
| Tissue Forceps | Henry Schein | 101-5132 | |
| Vinyl Dissecting pad | Carolina | 629006 |
References
- Hughes, H. C. Swine in cardiovascular research. Laboratory Animal Science. 36 (4), 348-350 (1986).
- Yen, J. Anatomy of the Digestive System and Nutritional Physiology. Biology of the Domestic Pig. , 31-63 (2001).
- Pond, W. G. Of Pigs and People. Swine Nutrition. , 3-24 (2001).
- Odle, J., Lin, X., Jacobi, S. K., Kim, S. W., Stahl, C. H. The Suckling Piglet as an Agrimedical Model for the Study of Pediatric Nutrition and Metabolism. Annual Review of Animal Biosciences. 2 (1), 419-444 (2014).
- Larsen, M. O., Rolin, B. Use of the Göttingen minipig as a model of diabetes, with special focus on type 1 diabetes research. ILAR Journal. 45 (3), 303-313 (2004).
- Lehmann, H. The minipig in general toxicology. Scandinavian Journal of Laboratory Animal Science. 25, 59-62 (1998).
- Richer, J., et al. Sacrococcygeal and transsacral epidural anesthesia in the laboratory pig. Surgical Radiologic Anatomy. 20, 431-435 (1998).
- Lind, N. M., et al. The use of pigs in neuroscience: Modeling brain disorders. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 31 (5), 728-751 (2007).
- Sauleau, P., Lapouble, E., Val-Laillet, D., Malbert, C. -. H. The pig model in brain imaging and neurosurgery. Animal. 3 (8), 1138-1151 (2009).
- Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early Human Development. 311, 79-83 (1979).
- Aurich, L. A., et al. Microsurgical training model with nonliving swine head. Alternative for neurosurgical education. Acta Cirurgica Brasileira. 29 (6), 405-409 (2014).
- Bassi, T., Rohrs, E., Fernandez, K., Ornowska, M., Reynolds, C. S. Direct brain excision: An easier method to harvest the pig’s brain. Interdisciplinary Neurosurgery. 14, 37-38 (2018).
- Bjarkam, C. R., et al. Exposure of the pig CNS for histological analysis: A manual for decapitation, skull opening, and brain removal. Journal of Visualized Experiments. 122, e55511 (2017).
- Pascalau, R., Szabo, B. Fibre dissection and sectional study of the major porcine cerebral white matter tracts. Anatomia, Histologia, Embryologia. 46, 378-390 (2017).
- McFadden, W. C., et al. Perfusion fixation in brain banking: a systematic review. Acta Neuropathologica Communications. 7, 146 (2019).
- Félix, B., et al. Stereotaxic atlas of the pig brain. Brain Research Bulletin. 49, 1 (1999).
