The author is grateful for the assistance of Mrs. Sharon Spana (University of Sydney) in rodent monitoring, handling and experimentation. The authorwould like to thank Prof. Jonathan Stone and Dr. Dan Johnstone for the assistance in the preparation of this manuscript. PhD funding support has been provided by University of Sydney and Australian Center for Excellence in Vision.

Ethics Statement: Das Protokoll folgt den Richtlinien der Tierpflege University of Sydney, AEC # 5657. Die Anästhesie wurde durch Tierethikkommission (University of Sydney, AEC # 5657) zugelassen. 1. Ausrüstung Vorbereitung <ol><li> Verwenden Sie Echtzeit-Tracking-Hauttemperatur. Schalten Sie Computer und Datenerfassungshardware. </li><li> Öffnen Temperatur-Recording-Software und stellen Temperatureinstellung zwischen 30-35 ° C und die Häufigkeit der Probenahme bis alle 100 ms. </li><li> Optional: Legen Sie Rektalthermometer zu Kerntemperatur zu gewährleisten bleibt bei 37,5 ° C stabil. </li></ol> 2. Kalibrierung des Handmessgerät <ol><li> Schließen Neugeborenen Armmanschette, um eine Größe 2 Manschette für ein 250-550 g Ratte sphygmomanometer.Use. Ein Adapter notwendig sein, um den Manschettenschlauch mit dem Blutdruckmessgerät zu verbinden. </li><li> Lassen Sie die Luft der Manschette entweder durch Lösen der Entlüftungsventil oder Abtrennen des Manschettenschlauch aus der Anpassungoder. Achten Sie darauf, keinen Druck bleibt in der Rohrleitung und das Manometer Adel ruht auf Null innerhalb des oval / Rechteck. </li><li> Überprüfen Sie den Druck zwischen Schlauch, Manometer und Manschette. Pumpen Sie die Manschette mit sanften Pumpen der Pumpball bis 100 mmHg am Manometer liest. Stellen Sie sicher, der Druck konstant bleibt. Lassen Sie die Luft der Manschette durch langsames Öffnen der Lufttrennwert. </li></ol> 3. Vorbereitung der Tiere Hinweis: Tiere, die leichte Verletzungen zu unterziehen sind, erfordern dunklen Anpassung der Nacht zuvor entfernten Ischämie. Tiere unterziehen Lichtschäden erfordern dunklen Aufzucht (12 Stunden Licht: Dunkel-Zyklus (5 Lux)) <ol><li> Führen Sie Fern Ischämie entweder wach oder anästhesiert Nagetiere. Stellen Sie sicher, dass Tiere einen gesunden Muskeltonus. Stellen Sie sicher, das durch Einklemmen des oberen hinteren Gliedmaßen zu bestätigen, eine ausreichende Muskel vorhanden. RIP-induzierten Schutz gegen Lichtschäden hat in sitzende Ratten bis zu 6 Monaten getestet. </li><li> Anästhesiert Vorbereitung für RIP <ol><li> Injizieren Ratten mit einer intraperitonealen Injektion von 60 mg / kg Ketamin und 5 mg / kg Xylazin. Überprüfen Sie die Tiefe der Anästhesie durch Verlängerung des Beines und Einklemmen der Haut auf der Unterseite des Fußes. Das Tier hat kein Reflex, wenn sie tief anästhesiert. Künstliche Tränen in die Hornhaut Trockenheit während der Narkose zu vermeiden. </li><li> Zeigen Ratten entweder auf einem Heizkissen oder Umlauf-Wasserheizer Schlauch, um eine konstante Körpertemperatur von 37,5 ° C zu halten. Positionieren Sie die Ratte in der Bauchlage mit den unteren Gliedmaßen &quot;Fuß-Pads nach oben zeigt. Entweder der rechten oder linken Extremität Fern Ischämie unterzogen. </li></ol></li><li> Awake Vorbereitung RIP Hinweis: Awake Tierversuche sind zwei Personen erforderlich. Eine Person hält den Tieren und die zweite Person betreibt den manuellen Blutdruckmessgerät. Die Experimentatoren müssen darauf vertrauen können, um das Verfahren durchzuführen, wie Zurückhaltung erhöht die Verletzungsgefahr für Handler sein. Die Ratten unterziehen Fern Ischämie muss konditioniert werden to Handhaltung. Je nach intuitiven Richtlinien manuelle Zurückhaltung sollte Fortschritt von 30 Sekunden bis zu einem Maximum von 5 min über mehrere Wochen. Timid Tiere, die in den Handhaltung gewöhnen ausfallen sollte aus wach Experimenten ausgeschlossen werden. Schließlich ist die manuelle Zurückhaltung wahrscheinlich Stress (und möglicherweise vorstellen verwechselt der Studie) auf Tiere und eine Schein-Kohorte (Platzierung der Manschette ohne Entzündung) führen muss verwendet werden, um genau zu deuten RIP Studienergebnissen werden. <ol><li> Schneiden Sie ein Handtuch in eine 15 cm x 30-50 cm Stück und legen Sie die kurze Kante senkrecht zur Wirbelsäule der Ratte, für den Kopf an die Spitze der hinteren Gliedmaßen. </li><li> Verstauen Sie die kurze Kante unter Oberkörper der Ratte fest und beginnen, die Ratte mit dem restlichen langen Kante Handtuch wickeln. Sichern Sie das Tier eingewickelt unter dem Arm in Rückenlage. Wenn die Ratte unter dem linken Arm hielt, befreien die Ratte rechten Extremität aus dem Handtuch. </li></ol></li></ol> 4. Anwendung of Hauttemperatursonde <ol><li> Verlängern Sie die Etappe der Ratte, der Ischämie unterzogen und legen Sie die Haut Sonde auf den Fußballen ist. Positionieren Sie den Haut-Sonde, um den Kontakt zwischen dem Temperaturfühler und der Haut zu maximieren. Drücken Sie das Sonde in die Fußballen und bringen die Sonde mit Papierstreifen. </li><li> Überprüfen Sie die Hautsonde Platzierung durch Verfolgen der Temperatur auf die Temperatur-Recording-Software. Sicherzustellen, dass die Hauttemperatur zwischen 30-34 ° C und stabil bleibt. Verfolgen Sie die Hauttemperatur für 1-2 min. Stellen Sie die Hautsonde, wenn die Temperatur instabil ist oder unter 30 ° C. </li></ol> 5. Fern Ischämie <ol><li> Lassen Sie die Luft der Manschette und sicherzustellen, dass die Luftdruckventil geschlossen ist. Erweitern Sie das Bein und locker umschließen die Manschette auf der oberen hinteren Gliedmaßen. Verwenden Sie den Zeigefinger und Daumen, um das Bein und die unteren Ziffern zu verlängern, um die gelockerten Manschette in Position zu halten. </li><li> Heben Sie den Manschettendruck anästhesiert Tieres zu 160 mmHg und bei wachen Tieren INCREase der Manschettendruck bis 180 mmHg. Hinweis: Die anästhesiert Blutdruck von Ratten reicht von 120 bis 140 mmHg und steigt auf 160 mmHg bei Bewusstsein. Beginnt die Timer-und Fuß Temperaturaufzeichnungen, sobald die korrekte Druck erreicht ist. Hinweis: Der Fuß Temperatur sollte um 2 ° C nach 5 min von konstanten Druckabfall. </li><li> Pflegen Sie die Position der Manschette oberhalb des Tieres &quot;Knie&quot; in der gesamten Ischämie. Manschettendruck beginnt nach wenigen Minuten fallen, oder wenn die Ratte die Extremität bewegt. </li><li> Mehrmals pumpen die Pumpball in kurzen Stößen, um die gewünschte Manschettendruck wiederholenden kurzen Burst von Pumpen zu halten </li><li> Fern Ischämie kann kontinuierlich für zwischen 5 und 15 Minuten abgegeben werden. Die Ischämie-Reperfusion-Protokoll besteht aus 2 Perioden von 5 min Ischämie mit einer dazwischenliegenden 5 min Reperfusion. </li><li> Luft aus dem Manschettendruck durch Lösen der Druckluftventil. Überprüfen Sie die Temperatur verändern sich im Laufe der Ischämie proProtokoll. Lassen Sie die Manschette. </li><li> Fahren Sie mit Verletzungen Experimentieren. Tiere unter der Wirkung der Anästhesie müssen auf einem Heizkissen gebracht werden. Weiter zu den Tieren, bis die ambulante Überwachung. Tiere nicht zu Wohnraum, bis zu Fuß zurückgeschickt werden. </li></ol> 6. Licht Injury - Netzhautdegeneration Modell <ol><li> Dunkel die Tiere über Nacht (12-15 h) anzupassen. Unmittelbar im Anschluss an Fern Ischämie Anlage oder Schein-Fern Ischämie (Tierhaltung) Ort Tieren in Plexiglasgehäuse mit Nahrung und Wasser. </li><li> Schalten Sie Leuchtstofflampen (1.000 Lux) über Plexiglasgehäuse um 9 Uhr 24 h entfernt. Nach Belichtung, kehren die Tiere auf zyklische Beleuchtung für 7 Tage verdunkeln. </li></ol> 7. Post-Remote-Ischämie Procedures <ol><li> Vision mit Einschätzung Elektroretinogramm (ERG): Hinweis: Die ERG Set-up und Flash-Protokoll gefolgt Brandli und Stein 26. <ol><li> Dunkle anzupassen Tiere über Nacht (12-15 h). Unterschwach rot Beleuchtungs betäuben die Tiere durch intraperitoneale Injektion von Ketamin und Xylazin (60 mg / kg und 5 mg / kg). Mydriatischen (Atropinsulfat 1,0%), Hornhaut Anästhetikum (Proxymetacain 0,5%). </li><li> Gelten Hydration der Horn (Carbomer Polymer) Augentropfen sofort auf der Hornhaut. Bewerben Augengel bei 20 min-Takt zu Hornhauthydration zu erhalten. </li><li> Zeichnen Sie eine lose gebunden Faden um den Augapfel zu stabilen ERG-Aufnahmen unterstützen. Überwachen Sie Temperatur mit einem Rektalsonde und zu pflegen Körpertemperatur Tieres bei 37 bis 37,5 ° C. </li><li> Positionieren Sie den Kopf in einem Ganzfeld Ulbrichtkugel. Hinweis: Die Ganzfeld ist eine voll programmierbare Lichtreiz, der einheitliche Whit blinkt liefert von LEDs für die Augen. </li><li> Notieren Sie die Elektroretinogramm mit einem maßgeschneiderten 4 mm Platin positive Elektrode leichter Berührung der Hornhaut und eine 2 mm Durchmesser Ag / AgCl-Pellet-Elektrode in den Mund eingeführt. Referenz beide Elektroden mit einer Nadel aus rostfreiem Stahlsubkutan in die Hinterteil eingelegt. </li><li> Nehmen Sie Signale mit Bandpass-Einstellung 0.3-1,000 Hz (-3 dB), mit einer 2 kHz Erfassungsrate (AD Instruments). Nachdem ein stabiler ERG Aufzeichnung wird das Tier zu einem 10 Minuten vor Beginn der Dunkeladaptation Aufnahmen fest Thema. </li><li> Folgen Sie dem Flash-Protokoll, wie zuvor von Brandli und Stein 26 beschrieben. <ol><li> Programmierung der Dauer des Blitzes (wir blinkt 1-2 ms Dauer), und legen Sie seine Intensität auf -4,4 bis 2,0 log scot cd.sm -2. Verwenden Sie helle Blitze (2,0 log scot cd.sm -2, 1 ms), um die Netzhautfunktion zu messen. In dieser Studie ist der Vergleich zwischen Steuerung, Lichtschäden und leichten Verletzungen mit RIP. </li></ol></li></ol></li></ol> 8. TUNEL Assay <ol><li> Euthanize Tieren durch intraperitoneale Injektion von Phenobarbital Dosis (100 mg / kg). Entkernen die Augen und fixieren in 4% Paraformaldehyd. </li><li> Die Augen in PBS zu waschen, bevor cyroprotectingAugen über Nacht in 30% Saccharose (w / v). Betten Sie die Augen in OCT-Verbindung und Schnitt in 20 &amp; mgr; m Sagittalschnitten Verwendung eines Kryostaten. </li><li> Führen Sie die TUNEL-Assay auf Netzhautschnitte mit DAPI-Färbung nach dem Protokoll von Maslim et al. 27 </li><li> Verwenden Fluoreszenzmikroskopie für TUNEL zählt der Netzhaut. TUNEL-Zellen wurden von der äußeren Körnerschicht (ONL) erfasst; die äußerste Schicht der Retina, die Photorezeptorzellkerne enthält. In dieser Studie wurden TUNEL zählt dreifach für jedes Auge, mit 5 Augen für jede Behandlungsgruppe. </li><li> Verwenden Sie Einweg-ANOVA, um statistische vergleichen Gruppe bedeutet Kontrolle, Lichtschäden und leichte Verletzungen + RIP Ratten. </li></ol>

The author has nothing to disclose.

Nagetier hinteren Gliedmaßen Ischämie wurde erfolgreich mit einem manuellen Sphygmomanometers induziert und Stulpe Abgabe der Neuroprotektion zu den Photorezeptoren der Netzhaut. Die Feststellung einer ischämischen Anlage induzierte Schutz der Photorezeptoren vor Licht Verletzungen 9,28. Im Wesentlichen verursacht Fern Ischämie kurze Sauerstoffmangel zu Geweben. Daher hat Fern ischämischen Präkonditionierung viele Ähnlichkeiten mit ischämischen Anlage oder alternativ bezei...

Das Überleben der meisten, möglicherweise alle, Gewebe im Gesicht des metabolischen Stress kann nach vorheriger Konditionierung mit einer Dauer von subletalen Ischämie 1,2 verbessert werden. Ischämischen Präkonditionierung (IP) in der Praxis ist die Exposition von Gewebe subletalen Ischämie, bevor die Gewebe Erfahrungen schwereren Belastungen, wie eine anschließende ischämischen Insult. In Tiermodellen liefert IP Schlagschutz an das Gehirn, Retina, Herz und Lunge 3-6. Entsprechend Beobachtungen bei Schlaganfall-Patienten zeigten einen Zusammenhang zwischen früheren transitorische ischämische Attacken und bessere klinische Ergebnisse 7,8. IP schützt auch Netzhautfotorezeptoren aus nicht-ischämische Verletzungen 9. Die Wirksamkeit von IP in verschiedenen Geweben und Verletzungen legt nahe, daß es die Aktivierung eines angeborenen Mechanismus des Zellüberlebens in allen Geweben vorhanden. Ischämischen Präkonditionierung des Myokards wurde vorgeschlagen, Schutzwirkungen durch die Hochregulation habendes Hypoxie-induzierbaren Faktors (HIF), bekannt, dass viele Stoffwechselwegen durch die Freisetzung von Adenosin oder durch die Öffnung des mitochondrialen ATP-Kaliumkanäle 10,11 regulieren. Adenosinfreisetzung und ATP-Kaliumkanäle sind in Hirnischämie impliziert aber, Untersuchungen über die neuroprotektive Mechanismen ischämischer Anlagen haben bisher zur Anpassung Anti Exzitotoxizität, anti-apoptotische und Antientzündungswege 12,13 konzentriert. Insgesamt ist das Verständnis der molekularen Prozess der ischämischen Anlage zum Schutz von Neuronen begrenzt. Remote ischämischen Präkonditionierung Versuche, ferne von entscheidender Bedeutung Organe (Herz, Gehirn, Lunge) durch die Erzeugung in weniger kritische Ischämie Gewebe zu konditionieren. Remote ischämischen Präkonditionierung (RIP) unter Verwendung des Hinterbein hat sich gezeigt, neuroprotektive in Nagetiermodellen von Schlaganfall 14-17 sein. Die von uns beschriebenen Verfahren stellt einen einfachen, zuverlässigen und nicht-invasive protocol zur Induktion von RIP. Die große Mehrheit der RIP-Protokolle beinhalten die hinteren Gliedmaßen, vermutlich weil die Oberschenkelarterie in der oberen hinteren Gliedmaßen entfernt können leicht identifiziert und für chirurgische Klemm und Tourniquet-Anwendung zugegriffen werden. Bei invasiven Schenkel ischämischen Studien zur Untersuchung des Gehirns und der Hautschutz, um eine Ischämie durch Trennen der Oberschenkelarterie von der Leiste aus Bändern und Festklemmen der Femoralarterie 2,15,18 induziert. Die Ischämie entweder Schenkel cuffing oder Femoralarterie Klemm resultierende durch Veränderungen auf dem Schenkel mit einem Pulsverlust, Verminderung der Sauerstoffzufuhr und einem Rückgang der Hauttemperatur bestätigt. Fern Ischämie kann durch die Pulsverlust unter Verwendung der Laser-Doppler oder Ultraschall-Doppler 17-19 bestätigt werden. Hauttemperatur kann als Alternative verwendet werden, um Doppler obwohl die Beziehung nicht linear ist 20,21 werden. Genaue Temperaturaufzeichnungen sind an der Tagesordnung in Labors und Doseleicht in Fern ischämischen Studien aufgenommen werden. Eine Alternative zu femorale Klemmoperation ist die Induktion von Ischämie unter Verwendung einer Aderpresse. Venenstauer Anwendung erzeugt Ischämie vergleichbar zu der mit Gefäßklemm erreicht; Kutchner et al. Vergleich invasive Femoralarterie Klemm auf eine nicht-invasive Blutsperre und fanden beide Methoden angehalten Durchblutung der Gliedmaßen und reduziert Hautschäden in einer Schönheitsoperation Modell der Hautlappen Ischämie 18. Cuffing entweder das Bein oder Arm und die Erhöhung der Manschettendruck oberhalb des systolischen Blutdrucks wurde festgestellt, Schutzmaßnahmen gegen ischämische Schädigung in Schweinen und Menschen 17,19,22 sein. Verschiedene Blutsperre Ansätze zur Induzierung Fern ischämischen umfassen die Verwendung einer Blutdruckmanschette oder ein elastisches Band 17,22,23. Jedoch ist die Verwendung eines elastischen Bandes Ischämie induziert eine unsichere Verfahren, die möglicherweise was zu einer nicht regulierten Menge an Druck in derGliedmaßen, mit steigendem Druck über 500 mmHg an Menschen 24 aufgezeichnet. Ferner Gliedmaßenischämie Verwendung eines elastischen Bandes führt zu Muskelschädigung bei Ratten nach dem Entfernen des Bandes 23, wie von Evans Blau-Farbstoff, ein in vivo-Markierung von myofiber Lässigkeit 25 beurteilt. Im Gegensatz dazu kann die Abgabe von einem gesteuerten Druck an die Aderpresse unter Verwendung einer Blutdruckmanschette um ein Blutdruckmessgerät 17,19,22,26 verbunden erreicht werden. In dieser Studie wurde eine leichte Verletzungen Modell Photorezeptor-Degeneration verwendet werden, um die neuroprotektive Wirksamkeit von Fern ischämischen Präkonditionierung demonstrieren. Remote Ischämie wurde unmittelbar vor Lichtschäden induziert und verhindert spätere Photorezeptordegeneration wie Netzhautfunktionstests bestätigt. Das dazugehörige Video wird die Anwendung nicht-invasiver Fern Ischämie zu demonstrieren.

<table><tbody><tr><td>Gold series DuraShock hand aneroid sphygmomanometer</td><td>Welch Allyn</td><td>DS56</td><td>Manual Sphygmomanometer</td></tr><tr><td>Neonate [size 2] 1 tube, 10 pack</td><td>Welch Allyn</td><td>5082-102-1</td><td>Limb blood pressure cuff</td></tr><tr><td>Luer lock adaptor</td><td>Welch Allyn</td><td>5082-178</td><td>Adaptor for neonatal cuff</td></tr><tr><td>Thermistor pod</td><td>AD Instruments</td><td>ML 309</td><td>skin tempertature unit</td></tr><tr><td>Skin temperture probe</td><td>AD Instruments</td><td>MLT 422/A</td><td></td></tr><tr><td>Powerlab, 4 channel acquistion hardware</td><td>AD Instruments</td><td>PL 35044</td><td></td></tr><tr><td>Homeothermic blanket system with flexible probe</td><td>Harvard Appartus</td><td>507222F</td><td></td></tr><tr><td>Towel</td><td></td><td></td><td>optional: awake remote ischemia</td></tr><tr><td>Isoflo - 100% Isoflurane (250 ml)</td><td>Abbot Animal Health</td><td>05260-05</td><td>optional: inhaltion anaesthetic remote ischemia</td></tr><tr><td>Ketamil - ketamine 100 mg/ml (50 ml)</td><td>Troy Laboratories Pty Ltd</td><td></td><td>optional: injectable anaesthetic remote ischemia</td></tr><tr><td>Xylium - Xylazine 100 mg/ml (50 ml)</td><td>Troy Laboratories Pty Ltd</td><td></td><td>optional: injectable anaesthetic remote ischemia</td></tr></tbody></table>

remote limb ischemic preconditioning:  a neuroprotective technique in rodents

Subletalen Ischämie schützt Gewebe gegen eine nachfolgende, weitere schwere Ischämie durch die Hochregulation endogener Mechanismen in das betroffene Gewebe. Subletalen Ischämie ist auch gezeigt worden, um Schutzmechanismen in entfernten Geweben hochregulieren. Eine kurze Zeit der Ischämie (5-10 min) in der hinteren Gliedmaßen der Säugetiere induziert Selbstschutzreaktionen im Gehirn, Lunge, Herz und Netzhaut. Die Wirkung wird als entfernte ischämischen Präkonditionierung (RIP) bezeichnet. Es ist eine therapeutisch vielversprechende Möglichkeit zum Schutz lebenswichtiger Organe, und ist bereits in klinischen Studien für Herz und Gehirn Verletzungen. Diese Veröffentlichung zeigt eine kontrollierte, minimal-invasive Verfahren zur Herstellung einer Extremität - insbesondere die hinteren Gliedmaßen einer Ratte - ischämisch. Eine Blutdruckmanschette zur Verwendung bei neugeborenen Menschen entwickelt wird, um eine manuelle Sphygmomanometer angeschlossen werden, mit 160 mmHg Druck um den oberen Teil der hinteren Gliedmaßen anzuwenden. Eine Sonde zur Hauttemperatur zu erfassen wird die ischemi verifizierena, durch Aufzeichnen der Abfall der Oberflächentemperatur durch Druck induzierten Okklusion der Beinarterien verursacht wird, und den Anstieg der Temperatur, die die Freisetzung der Manschette folgt. Diese Methode der RIP bietet Schutz für die Netzhaut der Ratte gegen hellen Lichtschäden und Degeneration.

Eine Blutdruckmanschette über 160 mmHg erhöht, um stoppt Durchblutung des hinteren Gliedmaßen wie deutlich in 1B zu sehen. Der Mangel an Sauerstoffversorgung des Gewebes ergab sich ein Reduktions Fußtemperatur des Tieres für eine Ischämie-Reperfusion-Protokoll (Abbildung 2). Der Fuß Temperatur (33 ° C) niedriger ist als die Kerntemperatur und zuverlässig reduziert war während der Manschettendruck Erhebung (31 ° C) steigt, wenn die Manschette entleert wurde (32 ° C). Ein einz...

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Remote Limb Ischemic Preconditioning:  A Neuroprotective Technique in Rodents

Remote ischämischen Präkonditionierung (RIP) ist ein Verfahren zur Konditionierung Gewebe vor schädlichen Stress. Wir haben eine Methode der Fern Ischämie an der Hintergliedmaße festgelegt, durch Aufblasen eines Blutdruckmanschette für 5-10 min. Die neuroprotektive Fähigkeiten von RIP in einem Modell der retinalen Degeneration bei Nagern gezeigt.

Remote Limb ischämischen Präkonditionierung: eine neuroprotektive Technique in Nagetiere

Sublethal ischemia protects tissues against subsequent, more severe ischemia through the upregulation of endogenous mechanisms in the affected tissue. ...

remote-limb-ischemic-preconditioning-neuroprotective-technique

Research

JoVE Journal

Medicine

11.1K Aufrufe.  University of Sydney.  Remote ischämischen Präkonditionierung (RIP) ist ein Verfahren zur Konditionierung Gewebe vor schädlichen Stress. Wir haben eine Methode der Fern Ischämie an der Hintergliedmaße festgelegt, durch Aufblasen eines Blutdruckmanschette für 5-10 min. Die neuroprotektive Fähigkeiten von RIP in einem Modell der retinalen Degeneration bei Nagern gezeigt. 

Serie: Remote Limb Ischemic Preconditioning:  A Neuroprotective Technique in Rodents

Strategies for Study of Neuroprotection from Cold-preconditioning

Neurological injury is a frequent cause of morbidity and mortality from general anesthesia and related surgical procedures that could be alleviated by development of effective, easy to administer and safe preconditioning treatments. We seek to define the neural immune signaling responsible for cold-preconditioning as means to identify novel targets for therapeutics development to protect brain before injury onset. Low-level pro-inflammatory mediator signaling changes over time are essential for cold-preconditioning neuroprotection. This signaling is consistent with the basic tenets of physiological conditioning hormesis, which require that irritative stimuli reach a threshold magnitude with sufficient time for adaptation to the stimuli for protection to become evident.
Accordingly, delineation of the immune signaling involved in cold-preconditioning neuroprotection requires that biological systems and experimental manipulations plus technical capacities are highly reproducible and sensitive. Our approach is to use hippocampal slice cultures as an in vitro model that closely reflects their in vivo counterparts with multi-synaptic neural networks influenced by mature and quiescent macroglia / microglia. This glial state is particularly important for microglia since they are the principal source of cytokines, which are operative in the femtomolar range. Also, slice cultures can be maintained in vitro for several weeks, which is sufficient time to evoke activating stimuli and assess adaptive responses. Finally, environmental conditions can be accurately controlled using slice cultures so that cytokine signaling of cold-preconditioning can be measured, mimicked, and modulated to dissect the critical node aspects. Cytokine signaling system analyses require the use of sensitive and reproducible multiplexed techniques. We use quantitative PCR for TNF-&alpha; to screen for microglial activation followed by quantitative real-time qPCR array screening to assess tissue-wide cytokine changes. The latter is a most sensitive and reproducible means to measure multiple cytokine system signaling changes simultaneously. Significant changes are confirmed with targeted qPCR and then protein detection. We probe for tissue-based cytokine protein changes using multiplexed microsphere flow cytometric assays using Luminex technology. Cell-specific cytokine production is determined with double-label immunohistochemistry. Taken together, this brain tissue preparation and style of use, coupled to the suggested investigative strategies, may be an optimal approach for identifying potential targets for the development of novel therapeutics that could mimic the advantages of cold-preconditioning.

We seek to define the neural immune signaling responsible for cold-preconditioning as means to identify novel targets for therapeutics development to protect brain before injury onset. We present strategies for such work that require biological systems, experimental manipulations plus technical capacities that are highly reproducible and sensitive.

Strategies for Study of Neuroprotektion von Cold-Vorkonditionierung

Neurological injury is a frequent cause of morbidity and mortality from general anesthesia and related surgical procedures that could be alleviated by ...

Forschung

Neurowissenschaften

Bilateral Common Carotid Artery Occlusion as an Adequate Preconditioning Stimulus to Induce Early Ischemic Tolerance to Focal Cerebral Ischemia

There is accumulating evidence, that ischemic preconditioning - a non-damaging ischemic challenge to the brain - confers a transient protection to a subsequent damaging ischemic insult. We have established bilateral common carotid artery occlusion as a preconditioning stimulus to induce early ischemic tolerance to transient focal cerebral ischemia in C57Bl6/J mice. In this video, we will demonstrate the methodology used for this study.

There is accumulating evidence, that ischemic preconditioning (PC) &#x2013; a non-damaging ischemic challenge to the brain - confers a transient protection to a subsequent damaging ischemic insult. We established bilateral common carotid artery occlusion (BCCAO) as a preconditioning stimulus to induce early ischemic tolerance (IT) to transient focal cerebral ischemia (induced by middle cerebral artery occlusion, MCAO) in C57Bl6/J mice.

Bilaterale Arteria carotis communis Occlusion als adäquate Vorbehandlung Stimulus zu frühe ischämische Toleranz zu Focal zerebraler Ischämie induzieren

There is accumulating evidence, that ischemic preconditioning - a non-damaging ischemic challenge to the brain - confers a transient protection to a ...

Medizin

Murine Model of Hindlimb Ischemia 

In the United States, peripheral arterial disease (PAD) affects about 10 million individuals, and is also prevalent worldwide. Medical therapies for symptomatic relief are limited. Surgical or endovascular interventions are useful for some individuals, but long-term results are often disappointing. As a result, there is a need for developing new therapies to treat PAD. The murine hindlimb ischemia preparation is a model of PAD, and is useful for testing new therapies. When compared to other models of tissue ischemia such as coronary or cerebral artery ligation, femoral artery ligation provides for a simpler model of ischemic tissue. Other advantages of this model are the ease of access to the femoral artery and low mortality rate. 
In this video, we demonstrate the methodology for the murine model of unilateral hindimb ischemia. The specific materials and procedures for creating and evaluating the model will be described, including the assessment of limb perfusion by laser Doppler imaging. This protocol can also be utilized for the transplantation and non-invasive tracking of cells, which is demonstrated by Huang et al.1.

Murine Model of Hindlimb Ischemia

The surgical procedure for induction of unilateral hindlimb ischemia is demonstrated, with confirmation of ischemia by laser Doppler perfusion imaging.

Mausmodell der hinteren Gliedmaßen Ischämie

In the United States, peripheral arterial disease (PAD) affects about 10 million individuals, and is also prevalent worldwide.  Medical therapies for ...

Biologie

Reproducable Paraplegia by Thoracic Aortic Occlusion in a Murine Model of Spinal Cord Ischemia-reperfusion

Background 
Lower extremity paralysis continues to complicate aortic interventions. The lack of understanding of the underlying pathology has hindered advancements to decrease the occurrence this injury.&#160;The current model demonstrates reproducible lower&#160;extremity paralysis following thoracic aortic occlusion.
Methods 
Adult male C57BL6 mice were anesthetized with isoflurane. Through a cervicosternal incision the aorta was exposed. The descending thoracic aorta and left subclavian arteries were identified without entrance into pleural space. Skeletonization of these arteries was followed by immediate closure (Sham) or occlusion for 4 min (moderate ischemia) or 8 min (prolonged ischemia). The sternotomy and skin were closed and the mouse was transferred to warming bed for recovery.&#160; Following recovery, functional analysis was obtained at 12 hr intervals until 48 hr.
Results 
Mice that underwent sham surgery showed no observable hind&#160;limb deficit. Mice subjected to moderate ischemia for 4 min had minimal functional deficit at 12 hr followed by progression to complete paralysis at 48 hr. Mice subjected to prolonged ischemia had an immediate paralysis with no observable hind-limb movement at any point in the postoperative period. There was no observed intraoperative or post&#160;operative mortality.
Conclusion 
Reproducible lower extremity paralysis whether immediate or delayed can be achieved in a murine model. Additionally, by using a median sternotomy and careful dissection, high survival rates, and reproducibility can be achieved.

The lack of mechanistic understanding of spinal cord ischemia-reperfusion injury has hindered further adjuncts to prevent paraplegia following high risk aortic operations. Thus, the development of animal models is imperative. This manuscript demonstrates reproducible lower extremity paralysis following thoracic aortic occlusion in a murine model.

Reproduzierbare Paraplegie von thorakalen Aorta Occlusion in einem Mausmodell der Spinal Cord Ischämie-Reperfusion

Background
Lower extremity paralysis continues to complicate aortic interventions. The lack of understanding of the underlying pathology has hindered ...

Using the Electroretinogram to Assess Function in the Rodent Retina and the Protective Effects of Remote Limb Ischemic Preconditioning

The ERG is the sum of all retinal activity. The ERG is usually recorded from the cornea, which acts as an antenna that collects and sums signals from the retina. The ERG is a sensitive measure of changes in retinal function that are pan-retinal, but is less effective for detecting damage confined to a small area of retina. In the present work we describe how to record the &#8216;flash&#8217; ERG, which is the potential generated when the retina is exposed to a brief light flash. We describe methods of anaesthesia, mydriasis and corneal management during recording; how to keep the retina dark adapted; electrode materials and placement; the range and calibration of stimulus energy; recording parameters and the extraction of data. We also describe a method of inducing ischemia in one limb, and how to use the ERG to assess the effects of this remote-from-the-retina ischemia on retinal function after light damage. A two-flash protocol is described which allows isolation of the cone-driven component of the dark-adapted ERG, and thereby the separation of the rod and cone components. Because it can be recorded with techniques that are minimally invasive, the ERG has been widely used in studies of the physiology, pharmacology and toxicology of the retina. We describe one example of this usefulness, in which the ERG is used to assess the function of the light-damaged retina, with and without a neuroprotective intervention; preconditioning by remote ischemia.

The electroretinogram (ERG) is an electrical potential generated by the retina in response to light. This paper describes how to use the ERG to assess retinal function, in dark-adapted rats, and how it can be can be used to assess a neuroprotective intervention, in the present case remote ischemic preconditioning.

Verwenden der Funktion zur Elektroretinogramm im Nager Retina und die schützende Wirkung des Fern Limb ischämischen Präkonditionierung bewerten

The ERG is the sum of all retinal activity. The ERG is usually recorded from the cornea, which acts as an antenna that collects and sums signals from the ...

Quantification of Neurovascular Protection Following Repetitive Hypoxic Preconditioning and Transient Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Experimental animal models of stroke are invaluable tools for understanding stroke pathology and developing more effective treatment strategies. A 2 week protocol for repetitive hypoxic preconditioning (RHP) induces long-term protection against central nervous system (CNS) injury in a mouse model of focal ischemic stroke. RHP consists of 9 stochastic exposures to hypoxia that vary in both duration (2 or 4 hr) and intensity (8% and 11% O2). RHP reduces infarct volumes, blood-brain barrier (BBB) disruption, and the post-stroke inflammatory response for weeks following the last exposure to hypoxia, suggesting a long-term induction of an endogenous CNS-protective phenotype. The methodology for the dual quantification of infarct volume and BBB disruption is effective in assessing neurovascular protection in mice with RHP or other putative neuroprotectants. Adult male Swiss Webster mice were preconditioned by RHP or duration-equivalent exposures to 21% O2 (i.e. room air). A 60 min transient middle cerebral artery occlusion (tMCAo) was induced 2 weeks following the last hypoxic exposure. Both the occlusion and reperfusion were confirmed by transcranial laser Doppler flowmetry. Twenty-two hr after reperfusion, Evans Blue (EB) was intravenously administered through a tail vein injection. 2 hr later, animals were sacrificed by isoflurane overdose and brain sections were stained with 2,3,5- triphenyltetrazolium chloride (TTC). Infarcts volumes were then quantified. Next, EB was extracted from the tissue over 48 hr to determine BBB disruption after tMCAo. In summary, RHP is a simple protocol that can be replicated, with minimal cost, to induce long-term endogenous neurovascular protection from stroke injury in mice, with the translational potential for other CNS-based and systemic pro-inflammatory disease states.

This protocol describes repetitive hypoxic preconditioning, or brief exposures to systemic hypoxia that reduce infarct volumes and blood-brain barrier disruption following transient middle cerebral artery occlusion in mice. It also details dual quantification of infarct volume and blood-brain barrier disruption after stroke to assess the efficacy of neurovascular protection.

Die Quantifizierung der neurovaskulären Schutz Nach Repetitive hypoxische Präkonditionierung und Transient mittleren Hirnarterie Occlusion in Mice

Experimental animal models of stroke are invaluable tools for understanding stroke pathology and developing more effective treatment strategies. A 2 week ...

Induction and Assessment of Ischemia-reperfusion Injury in Langendorff-perfused Rat Hearts

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for myocardial infarction and cardiac complications of thoracic surgery. The ability of certain drugs to precondition the myocardium against ischemia reperfusion injury has led to multiple clinical trials, with little success. The isolated heart model allows acute observation of the functional effects of ischemia reperfusion injury in real time, including the effects of various pharmacological interventions administered at any time-point before or within the ischemia-reperfusion injury window. Since brief periods of ischemia can precondition the heart against ischemic injury, in situ aortic cannulation is performed to allow for functional assessment of non-preconditioned myocardium. A saline filled balloon is placed into the left ventricle to allow for real-time measurement of pressure generation. Ischemic injury is simulated by the cessation of perfusion buffer flow, followed by reperfusion. The duration of both ischemia and reperfusion can be modulated to examine biochemical events at any given time-point. Although the Langendorff isolated heart model does not allow for the consideration of systemic events affecting ischemia and reperfusion, it is an excellent model for the examination of acute functional and biochemical events within the window of ischemia reperfusion injury as well as the effect of pharmacological intervention on cardiac pre- and postconditioning. The goal of this protocol is to demonstrate how to perform in situ aortic cannulation and heart excision followed by ischemia/reperfusion injury in the Langendorff model.

The isolated rat heart is an enduring model for ischemia reperfusion injury. Here, we describe the process of harvesting the beating heart from a rat via in situ aortic cannulation, Langendorff perfusion of the heart, simulated ischemia-reperfusion injury, and infarct staining to confirm the extent of ischemic insult.

Induktion und Beurteilung der Ischämie-Reperfusion Injury in Langendorff-perfundierten Rattenherzen

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for ...

Methods for Acute and Subacute Murine Hindlimb Ischemia

Peripheral artery disease (PAD) is a leading cause of cardiovascular morbidity and mortality in developed countries, and animal models that reliably reproduce the human disease are necessary to develop new therapies for this disease. The mouse hindlimb ischemia model has been widely used for this purpose, but the standard practice of inducing acute limb ischemia by ligation of the femoral artery can result in substantial tissue necrosis, compromising investigators&#39; ability to study the vascular and skeletal muscle tissue responses to ischemia. An alternative approach to femoral artery ligation is the induction of gradual femoral artery occlusion through the use of ameroid constrictors. When placed around the femoral artery in the same or different locations as the sites of femoral artery ligation, these devices occlude the artery over 1 - 3 days, resulting in more gradual, subacute ischemia. This results in less substantial skeletal muscle tissue necrosis, which may more closely mimic the responses seen in human PAD. Because genetic background influences outcomes in both the acute and subacute ischemia models, consideration of the mouse strain being studied is important in choosing the best model. This paper describes the proper procedure and anatomical placement of ligatures or ameroid constrictors on the mouse femoral artery to induce subacute or acute hindlimb ischemia in the mouse.

Surgical induction of hindlimb ischemia in the mouse is useful to examine angiogenesis, however this is compromised in certain inbred mouse strains that display marked ischemia-induced tissue necrosis. Methods are described to induce subacute limb ischemia using ameroid constrictors to circumvent this problem through the induction of gradual arterial occlusion.

Methoden für die akute und subakute Murine hindlimb Ischemia

Peripheral artery disease (PAD) is a leading cause of cardiovascular morbidity and mortality in developed countries, and animal models that reliably ...

Spinal Cord Neurons Isolation and Culture from Neonatal Mice

We present a protocol for the isolation and culture of spinal cord neurons. The neurons are obtained from neonatal C57BL/6 mice and are isolated on postnatal day 1-3. A mouse litter, usually 4-10 pups born from one breeding pair, is gathered for one experiment, and spinal cords are collected individually from each mouse after euthanasia with isoflurane. The spinal column is dissected out and then the spinal cord is released from the column. The spinal cords are then minced to increase the surface area of delivery for an enzymatic protease that allows for the neurons and other cells to be released from the tissue. Trituration is then used to release the cells into solution. This solution is subsequently fractionated in a density gradient to separate the various cells in solution, allowing for neurons to be isolated. Approximately 1-2.5 x 106 neurons can be isolated from one litter group. The neurons are then seeded onto wells coated with adhesive factors that allow for proper growth and maturation. The neurons take approximately 7 days to reach maturity in the growth and culture medium and can be used thereafter for treatment and analysis.

This study presents a technique for the isolation of neurons from WT neonatal mice. It requires the careful dissection of the spinal cord from the neonatal mouse, followed by the separation of neurons from the spinal cord tissue through mechanical and enzymatic cleavage.

Wirbelsäule Neuronen Isolierung und Kultur aus neonatalen Mäusen

We present a protocol for the isolation and culture of spinal cord neurons. The neurons are obtained from neonatal C57BL/6 mice and are isolated on ...

Experimental Models to Study the Neuroprotection of Acidic Postconditioning Against Cerebral Ischemia

Stroke is one of the leading causes of mortality and disability worldwide, with limited therapeutic approaches. As an endogenous strategy for neuroprotection, postconditioning treatments have proven to be promising therapies against cerebral ischemia. However, complicated procedures and potential safety issues limit their clinical application. To overcome these disadvantages, we have developed acidic postconditioning (APC) as a therapy for experimental focal cerebral ischemia. APC refers to the mild acidosis treatment by inhaling CO2 during reperfusion following ischemia. Here we present two models to execute APC in vitro and in vivo, respectively. The oxygen-glucose deprivation (OGD) treatment of mice and the corticostriatal occlusion and middle cerebral artery occlusion (MCAO) of mice were employed to mimic cerebral ischemia. APC can be simply achieved by transferring brain slices to acidic buffer bubbled with 20% CO2, or by mice inhaling 20% CO2. APC showed significant protective effects against cerebral ischemia, as reflected by tissue viability and brain infarct volume.

Acidic postconditioning protects against cerebral ischemia. Here we present two models to execute APC. They are achieved respectively by transferring corticostriatal slices to acidic buffer after oxygen-glucose deprivation in vitro and by inhaling 20% CO2 after middle cerebral artery occlusion in vivo.