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在这里,我们提出了一个协议,以生产中老年雌性大鼠永久远端大脑中动脉闭塞的颈动脉闭塞的同时产生大量的皮质梗死和持续的赤字。我们采用结构MRI 24小时,行程8周后显示病灶大小的确认。
中风通常发生在老年人的范围合并症包括颈动脉(或其他动脉)粥样硬化,高血压,肥胖症和糖尿病。因此,在动物中风评估治疗时,选择具有优异的表面效度的模型是非常重要的。缺血性中风占所有中风的80%,其中大部分发生在大脑中动脉(MCA)的领土,往往诱发影响感觉运动皮层,在身体对侧引起持续plegia或轻瘫梗死。我们在这个视频中示范生产老年大鼠缺血性中风,从而导致持续的感觉残疾和大量的皮质梗死的方法。具体来说,我们用电疗钳闭塞该动脉的短段诱发老年雌性大鼠永久远端大脑中动脉闭塞(MCAO)。同侧的病变的颈动脉是则permanently闭塞和对侧颈动脉瞬时闭塞60分钟。我们在24小时和中风8周后使用结构T2加权磁共振成像(MRI)测量梗死面积。在这项研究中,平均梗死体积为4.5%±同侧半球的2.0%(标准偏差)在24小时(对于脑使用Gerriet方程肿胀校正中,n = 5)。这种模式是可行的和临床上相关的,因为它允许持续感觉运动缺损的诱导,这是病理生理机制和新的治疗方法的澄清重要。
中风是目前世界范围内死亡的第三最常见的原因和残疾1的首要原因。缺血性中风,其包括所有笔划的80%,经常导致梗塞皮层引起感觉损失(例如,本体)中,运动功能和在关注患侧2-4。大脑中动脉(MCA)是最大的,从Willis环彩票供给,并从颈内动脉5茎船只。马华是脑血管缺血性脑卒中最常见的影响,在这片领土中风占所有缺血性中风6,7的65%。在MCA提供既皮层和皮层下区域和由MCA冲程神经异常取决于闭塞7的精确位置。近端闭塞MCA影响通过lenticulostriatal动脉深领土,并引起大梗死既包括科蒂CAL和皮质下区域。相反,剥夺血流完全皮层区域更远端闭塞往往会产生较小的皮层梗死。
在人口众多的研究中,人类中风病灶范围从同侧半球8,9的5-14%;恶性中风占笔划的10%,并引起更大的梗塞,需要骨瓣减压降低颅内压,和患者的较小的病灶更可能存活10。我们证明产生病变占据半球类似比例的人多招一个可重复的模型。
中风是一种异质性疾病;缺血性中风的75%(从颅内小血管阻塞)引起的任何腔隙性梗死;心源性卒中;或大型动脉粥样硬化,它占冲程的30%。症状动脉粥样硬化是在点的常见的C最常观察到的arotid动脉(CCA)分支为内部和外部颈动脉11。
脑卒中的临床前模型应尽可能接近人的条件尽可能地模拟其病理生理学和应纳入中风的危险因素。缺血性中风的92%在人的65岁以上的情况时,和其他危险因素包括肥胖,高血压,动脉粥样硬化,如前所述12。更好地代表这些危险因素,它是推荐使用可能共享一些的自然条件的病理生理特征的模型。在这个协议中,我们已包括通过颈动脉高龄和阻碍血液流动。
大脑中动脉闭塞的经典模型(MCAO)是近端MCA闭塞,这减少了在前血流量及大脑中动脉腔内灯丝模型。采用这种模式的短闭塞次集中第lesion到皮质下区域,而会导致大的病变招募既皮质和皮质下区域的区域,从而导致更高的死亡率在老年大鼠再闭塞倍。相比之下,我们小组使用的模型涉及实施开颅手术和硬脑膜接着使用双极烧灼镊子MCA的一小部分的血液和破坏凝血开口。此电疗模型是从1981年的论文由Tamura等适于23和使用骨瓣的可能限制颅内压升高,它是封闭的颅骨的一个特征,并在较高的再现性的结果和下部死亡率在我们的手术队列相比一些其他车型13。以生成可再现的梗死和持续残疾我们永久阻塞近端CCA和瞬时阻塞远端CCA按照Chen等人的14我们使用非侵入性的T2加权核磁共振成像(MRI)评价的程度和脑梗塞的位置,和大脑中的感觉运动皮层肿胀程度。
该协议被批准列明由伦敦国王学院的机构的指导方针,并按照英国内政部的指导方针和动物(科学程序)1986年指南者,可以机构之间的变化进行;请确保遵守机构指引尝试此过程之前。为了触摸设备时,要保持无菌技术,高压灭菌器一大块铝箔并使用该包装的显微镜和麻醉机上设备周围处理此类。也可以使用无菌的保鲜膜(塑料膜)。
1.准备
2.手术
图1.手术一套永久远端大脑中动脉闭塞模型的。在建立了大鼠开颅手术使用的设备是显示了右半球和插图,围绕骨瓣部位抽吸及吊盐水的定位。还示出的脉管系统的主要功能;大脑中动脉(红色)和下脑静脉(蓝色)被示出,并且阴影区域表示,其中所述动脉的凝固发生。闭塞的确认是通过切割MCA下大脑大静脉下方进行。 请点击此处查看该图的放大版本。
图2.下列中脑动脉闭塞串联颈动脉阻塞,右颈总动脉(CCA)被永久地通过捆扎丝缝合(5/0)周围血管(在图像的左手侧)封闭。左CCA(右侧)被闭塞用微血管钳1小时。进行这些手术注意不要使每边(白色)迷走神经联系。 请点击此处查看该图的放大版本。
3.术后护理
4.刀豆梗死firmation
5.计算样本量为未来研究评估神经保护和行为恢复
6.老年动物福利卒中后手术
永久MCAO诱导通过进行开颅,接着通过电疗中脑动脉与ipsilesional颈总动脉的永久闭塞和对侧颈总动脉60分钟堵塞组合的凝结和破坏。设备的设置的示意图和闭塞MCA 示于图1,和图 2(上图)的颈动脉。
中风结果采用权益工具的地区在医疗图像显示包评估24小时,通过测量40×0.5 mm层厚梗死体积(从嗅球脊髓延髓的结束喙末端)中风后8周。代表性的T2加权结构MRI扫描示出了用于在24小时和8周(图3A)相同的动物。梗死体积被确定通过表示一个高信号的大鼠脑的区域;为T2重编辑图像显示水或血浆为明亮的白色区域。众所周知,有在中风后水肿和脑肿胀的增加,这可以从已经相关的梗塞体积18的组织学测量值的T2加权的扫描来测量。然而,水肿本早期中风(例如,在24小时)后可导致最终的损伤体积(例如,在8周)的过高估计,因此,我们也调整本平均梗死体积使用Gerriet的公式。 图3B示出了从平均数据原始(未经调整)病灶在24小时体积62.8毫米3(±25.4毫米3 SD,上图);这个占据了受影响的半球(±4.2%SD,中图)的9.8%。当纠正脑使用Gerriets"公式将此值降低到4.5%(±2.0%SD,下图)肿胀。
中风严重程度用蒙托亚楼梯测试15还测量。简言之,一个nimals进行预训练的检索糖粒料MCAO之前4周中风手术和中风后(图4),以确认持续赤字测试8周。大鼠放置在楼梯装置10分钟,并记录检索粒料的数量(下21粒料)和百分比(基是指±标准误差)显示。进行回归分析,以适应该行的数据。
图5示出样本大小计算使用梗塞体积数据(候选疗法的潜在影响),分析了使用"两个独立的装置(两组)之间的差异",并使用(未校正用电力分析软件的算法t-检验)的装置,并从图3B的标准偏差。在图 5和表 1显示的信息12只大鼠。将每组需要检测一个疗法降低的inf通过24小时50%ARCT量,而图6显示了权力的"XY图"使用的动物数目不等。 表1总结了样本大小计算所有时间点来实现的。
图3. T2加权结构的MRI被用于测量梗塞,脑中风后肿胀的大小。(A)中相同的大鼠脑24小时的T2加权的磁共振图像和中风诱导后8周。白色区域表示病变组织,而且还包含该八周后,解决了一些血管性水肿。使用兴趣工具包的医用图像显示包指定地区进行测定(B)的梗死体积,并在表示平均值±标准差为所使用的3个时间点(6)的曲线图绘制。原病灶体积(大脑得不到纠正由于ED肿胀EMA),受影响的半球病变的比例(未修正的肿胀),以及半球大脑使用Gerriets"公式肿胀纠正的百分比病变显示在这里。 SD被使用,而不是SEM以执行计算样本量( 见图 5)。 请点击此处查看该图的放大版本。
图 4. 楼梯试验表明把握和检索颗粒损伤。在这种缺血模型有非常少的自然恢复了。中风老年大鼠持续损害灵巧,使用颗粒的"楼梯测试"每周达到测试中。插图:执行行为测试大鼠的照片。该图显示平均(±支架检索(选自21粒料ARD误差)数,表示为受影响的前爪每周的百分比)。 N = 5。 请点击此处查看该图的放大版本。
图5.样本大小计算来确定,以检测期望的治疗效果所需的大鼠的组号,此画面拍摄,从功率分析软件采取表明每组12只大鼠,将需要以检测疗法,通过减少50%的梗死体积在24小时左右。 请点击此处查看该图的放大版本。
使用动物的各种总数给出的参数/> 图6.电源来实现的。从电源分析软件的"XY绘图为一个值的范围"表示,将使用老年大鼠不同(总)号实验中获得的功率, 如图5所示。 表1总结了我们所有的结果。 请点击此处查看该图的放大版本。
中风后时间: | 每次检测的病变体积减少了所需的组大鼠数量: | ||
75% | 50% | 25% | |
24小时 | 6 | 12 | 42 |
8周 | 4 | 五 | 17 |
表1每组样本大小计算为假想以后的实验。使用动力分析软件计算值( 见图 5和6)。表显示每一个双组实验在每个在这项研究中的时间点的以检测病灶体积25%,降低了50%和75%所需组大鼠数。
MCAO在啮齿类动物是经常用于人类中风模型的技术。这种模式确实有一些细节在协议中要注意。首先,它是保持动物的体温整个实验,因为这会影响梗塞的尺寸和死亡率的研究的数量是必不可少的。它可能会正确的CCA的瞬态闭塞期间停止异氟醚,并保持大鼠温热的,安静的环境,减少暴露于异氟醚提高存活率。研究人员应该考虑是否缩短麻醉时间远远超过额外感应的压力。大鼠血管(如MCA分支)内的动物22同伙之间变化。它开始一项新的研究时,牢记这一点是非常重要的。不同CCA闭塞时间可以进行评估( 例如 ,30,45,60和90分钟)。在这项研究中使用的60分钟的阻断时间。在其它研究中,我们已发现,45分闭塞导致类似大小的皮质梗死但提高生存率的传闻证据。因此,有外科医生开始使用短闭塞时间 (例如,30分钟),以查看是否获得充分的病灶体积(和/或要求的行为缺陷),然后才以增加闭塞倍必要。行为赤字不会在成年大鼠相比持续老年大鼠相同的闭塞倍。
MRI可以被用来判断是否(后一特定阻塞时间)病变卷适合的研究目标。一个小的病灶将跨越不到十0.5毫米冠状切片(满分40)。一个中等大小的病灶将10到20冠状切片之间的跨度。大病灶将二三十个冠状切片之间的跨度。一个非常大的病灶将跨越三十多四十片。根据我们的经验,老鼠具有非常大的病变(超过三十片)和/或脑疝ACROS的证据S中的中线通常有预后差:更短的时间闭塞可以考虑。 MRI对评估梗死位置有用:一些更位于尾端,有些更吻侧位置。
来自颈总动脉分离迷走神经时要格外小心。罗音(锉)中风手术后可能会出现,这可能是由于在某些动物的神经损害,虽然病因目前尚不清楚:根据我们的经验,预后这些动物很可怜,通常建议人道杀死他们。
永久透热缺血模型结果可复制的皮质梗死和老年大鼠接受手术后的存活率。该技术确实,但是,需要在立体显微镜下侵入性手术。保持无菌技术操作,如果动物是从手术恢复的不错是很重要的。必须小心,不要损坏MCA同时揭露和混凝动脉,和皮质表面损伤应该最小化否则皮层的露出面积可以形成梗塞区的一部分。因此建议以获得尽可能多的经验,可能建立的程序和之前进行的一项研究,以测试候选疗法,例如用于实现一致梗死和确定闭塞次。实验者应随机手术阶段中的任何处理("块随机"),在可能的情况。值得注意的是,这种模式不涉及马华再灌注(除非瞬态MCA结扎代替透热)。死亡率可以在老年大鼠高与这些大皮质梗塞但应该可以通过使用更短的闭塞倍并通过在可能的情况(例如,闭塞期间)减少暴露于全身麻醉降低死亡率。作为载体使用的70%的N 2 O和 30%的O 2的可允许的异氟烷较低水平被使用:这降低了暴露在isofluRANE可能会导致更高的存活率。
另一个需要考虑的一点是,动脉粥样硬化是一个渐进的过程,而在这个协议中,我们与急性闭塞CCA模拟它。然而,在血流量和持续的财政赤字大幅减少模拟发生在许多中风患者串联闭塞。永久远端MCAO无汇接CCA闭塞大鼠不能诱导笔画重复地14:此外,没有串联CCA闭塞,我们已经发现相当大的自发恢复发生时排除中风疗法长期行为评价超过8周。与此相反,我们表明,远端MCAO与串联CCA闭塞诱导长期赤字老年大鼠。
总之,在大鼠此过程会导致在大小和位置,以那些在人类状况见过类似的笔触,用持续的残疾,人们可以用它来实现的新的治疗方法和重新阐发测试缺血性中风后对机制。
The authors have nothing to disclose.
We would like to thank Prof. I Mhairi Macrae and Dr. Debbie Dewar, University of Glasgow, who kindly hosted CW and DD for training in this procedure. The research leading to these results has received funding from the European Research Council under the European Union's Seventh Framework Programme (FP/2007-2013) / ERC Grant Agreement n. 309731 to LM. This work was also supported by a “Serendipity Grant” from The Dunhill Medical Trust to LM [grant number: SA21/0512].
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Carprofen | Norbrook | Vm No; 02000/4229 | give 0.25 mg/kg |
Atropine Sulfate | AmTech | RXATRINJ-100 | |
Alcohol swabs | UHS | 20021 | |
Lidocaine cream (Emla) | AstraZeneca | 0012901 | Apply a pea sized drop to the shaved neck and temporal regions |
Homeothermic Blanket System | Harvard Instruments | 507222F | |
Forceps | Fine Science Tools | 11019-12 | |
Isoflurane | Abbott | B506 | |
Silk sutures | Harvard Apparatus | 723288 | |
Cautery system | Eschmann | ||
0.25 mm Jeweler caurtery forceps | Eschmann | 8330349 | |
fine Dumont forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
Thumb driven saline drip system | |||
Vacusafe aspirator system | INTEGRA BIOSCIENCES | 158320 | |
16 mm coarse diamond coated Steel burrs | K801 104 016 | ||
Handheld dental drill | NSK | NSKVMAXVRE (Handpiece NSKEX6B) | |
Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | |
Microvascular scissors | World Precision Instruments | 501790 | |
4-0 Vicryl sutures | Ethicon | ||
Vascular clip and applicator | |||
Operating microscope | Zeiss | ||
Compact Anaesthesia System Isoflurane K/F Single Gas | VetTech Solutions | ||
Carbon Steel Scalpel blades No. 10 | Swann-Morton | 201 | |
25g needles | Terumo | NN-2525R | |
syringes (1 ml and 5 ml) | Terumo | SS+01T1 / SS*05SE1 | |
Saline (Sodium Chloride 0.9%) | Fresenius Kabi | Pl 08828/0178 | |
cotton buds | Johnson and Johnson | 5000207582502 | sterilize before use |
gauze | sterilize before use | ||
Medical Imaging Package (Jim) | Xinapse | Free software | |
Statistical Parametric Mapping Software (SPM8) | UCL | Free software | |
Power Analysis Software (G*Power) | Universität Düsseldorf | Free software |
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