과도 대뇌 저산소증 - 허혈을 기반으로 혈전 성 뇌졸중 모델

요약

Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.

초록

스트로크 연구는 임상 적으로 신경 치료를 번역에 많은 좌절을 견디고있다. 반대로, 실제 치료 (TPA의 혈전)이 거의 스트로크 전임상 연구를 지배 기계적 폐색 기반 실험 모델의 이익을 생성하지 않는다. 벤치와 침대 옆 간의 분할 전임상 행정 연구 TPA에 반응하는 모델을 채용 할 필요성을 시사한다. 이를 위해, 간단하고 TPA에 반응성 혈전 성 뇌졸중 모델 발명은 여기에 설명된다. 37.5 ± 0.5 ° C에서 동물의 직장 온도를 유지하면서,이 모델은, 30 분 동안 마우스에서 성인 안면 마스크를 통해 일방적 경동맥 및 7.5 %의 산소의 전달의 일시적 폐색 이루어져있다. 일방적 경동맥 또는 저산소증 가역 결찰 각 만 일시적 뇌 혈류를 억제하지만, 양쪽의 조합 욕설 재관류 결핍, 혈소판 피브린 침착, 및 대형 infar 지속 야기중간 대뇌 동맥 제공 영토에서 CT. 중요한 것은, 꼬리 정맥 0.5, 1, 또는 4 시간 후의 생 (10 밀리그램 / kg)에서 재조합의 TPA 주입 사망률 경색 크기의 시간에 따른 감소를 제공 하였다. 이 새로운 뇌졸중 모델은 단순 및 실험 결과를 비교하는 실험실에 걸쳐 표준화 될 수있다. 또한, 두개 절제술 또는 예비 형성된 색전을 도입하지 않고, 혈전증을 유도한다. 이러한 독특한 장점을 감안할 때, 티 모델은 전임상 뇌졸중 연구의 레퍼토리에 유용한 추가이다.

서문

혈전 용해 및 개통은 임상 ¹ 급성 허혈성 뇌졸중의 가장 효과적인 치료입니다. 그러나, 임상 신경 연구의 대부분은 혈관 폐색 제거하여 뇌 혈류의 신속한 복구가 발생하고, 단자 위치 보장 혈전에 의해 아무 효과는 거의 도시 과도 정비공 폐색 모델 (관내 봉합 중간 대뇌 동맥 폐쇄)에서 수행 하였다. 이는 뇌졸중 모델의 선택 모호한 환자에게 신경 치료 ^2,3- 변환하는 어려움에 적어도 부분적으로 기여한다고 제안되었다. 따라서, 전임상 연구에서 TPA에 반응 혈전 색 전성 뇌졸중 모델을 사용하는 증가 통화가 있지만, 이러한 모델은 기술적 인 문제 (토론 참조) ^{4-7 있습니다.} 여기에서 우리는 일방적 과도 저산소 허혈성 (THI) 모욕과 정맥의 TPA 치료 ^8의 응답에 따라 새로운 혈전 성 뇌졸중 모델을 설명합니다.

생 스트로크 모델은 1960 ⁹ 성인 쥐 실험을 위해 발명 된 레빈 절차 (챔버 일시적인 저산소증에 노출 다음 일방적 경동맥의 영구 결찰)를 기반으로 개발되었다. 원래 레빈 절차는 무명에 머 금고 있기 때문에 그것은 단지 변수 뇌 손상을 생산하지만, 1981 ¹⁰ 신생아 저산소 성 허혈성 뇌증 (HIE)의 모델로 로버트 Vannucci와 그의 동료에 의해 ​​다시 도입 될 때 같은 모욕 쥐 새끼에서 일관된 신경 병리학을 일으키는 원인이되었다. 최근에는 일부 연구자들은 저산소 챔버 ⁽¹¹⁾ 내의 온도를 조정함으로써 성인 마우스에 레빈-Vannucci 모델을 적응 재. 원래 레빈 절차의 일관성 뇌 병변 저산소 실에서 성인 쥐의 체온 변동으로 인해 발생할 수 있음을 그럴듯. 이 가설을 테스트하기 위해, 우리는 저산소 가스를 투여하여 레빈 절차를 수정안면 마스크를 통해 수술 테이블 ^(12)에서 37 ° C에서 설치류 코어 온도를 유지하면서. 예상대로, 엄격한 신체 온도 제어가 크게 HI-유도 뇌 병리학의 재현성 증가했다. HI 모욕은 응고, 자식 작용, 및 그레이 - 흰색 - 문제 부상 ^(13)을 트리거합니다. 다른 연구자들은 또한 뇌졸중 후 염증 반응 ^(14)를 조사하기 위해 HI 모델을 사용하고 있습니다.

HI 뇌졸중 모델의 독특한 특징은 밀접 혈류, 내피 손상 (예 인해 HI 유도 된 산화 적 스트레스에 대한) 및 과다 응고 (HI 유도 된 혈소판 활성화)의 정체를 포함한 혈전 형성의 Virchow의 화음을 (이하 있다는 도 1A) ^15. 이와 같이, HI 모델은 실제 허혈성 뇌졸중에 중요한 일부 병리 생리 학적 메카니즘을 포착 할 수있다. 마음에 이런 생각과 함께, 우리는 또한 유엔의 가역적 결찰과 HI 모델을 정제ilateral 경동맥는 (따라서 과도 HI 모욕을 만드는)와 함께 또는 Edaravone없이 단자 위치 보장 혈전 용해에의 반응을 시험했다. Edaravone은 이미 시작 ^9의 24 시간 이내에 허혈성 뇌졸중을 치료하기 위해 일본에서 승인 된 자유 라디칼 스 캐빈입니다. 우리의 실험은 짧은 30 분 과도 HI를 혈전 경색을 유발 것을 보여 주었다, 그 결합 된 TPA에 Edaravone 치료는 시너지 효과 ^8을 부여. 여기에서는 상세한 외과 적 절차, 급성 허혈성 뇌졸중의 재관류 치료를 최적화하는 데 사용될 수있는 모델의 생 방법 론적 고려 사항을 설명한다.

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프로토콜

이 프로토콜은에 모리 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)의 승인을 실험실 동물의 관리 및 사용을위한 건강 지침의 국립 연구소를 다음입니다.

1. 설치

1. 수술 전 적어도 15 분 동안 37 ℃에서 열 펌프와 연결 온난화 패드에 수술 침대를 준비합니다. 수술 침대에 3 ML의 주사기의 배럴을 사용하여 목 롤을 놓습니다. 의료 공기에 2 % 이소 플루 란 마취 가스를 준비합니다.
2. 멸균 된 집게, 가위, 마이크로 니들 홀더, 지혈제, 면봉과 봉합을 준비합니다. 조직 접착제와 눈 연고를 준비합니다.
3. 가열 램프와 직장 프로브 저산소증 시스템과 온도 컨트롤러를 설정합니다. 92.5 %의 N _2로 균형 7.5 %의 O _2의 2 % 이소 플루 란과 저산소증 가스를 준비합니다.
4. 한 시간 수술 전, 마우스는 서방 멜 록시 캄 (4.0 ㎎ / ㎏)의 피하 주사에 의해 analgesized된다.

2. 과도 대뇌 저산소증 - 허혈 (그림 1B)

1. 10~13주 세 남성 C57BL을 마취 / 동물이 발 짜기에 응답하지 않는 한 다음 전자 면도기를 사용하여 오른쪽 목에 머리를 제거 할 때까지 3 % 이소 플루 란으로 마취 유도 챔버 (22) 30g에 무게 6 마우스.
2. 2 L / 분의 유량으로 공기 의료 2 % 이소 플루 란으로 연결 수술 침대에 마우스를 놓는다. 안전 앞발 의료 테이프를 사용 측면에서 목 롤을 따라 밖으로 뻗어있다.
3. 알코올 다음 면봉 다음 betadine와 절개의 수술 부위를 청소합니다.
4. 해부 현미경, 직선 집게 약 0.2 센티미터 중간 선 피부에서 측 방향의 마이크로 가위를 사용하여 0.5 cm 오른쪽 자궁 절개를합니다.
5. 오른쪽 경동맥 (RCCA)를 노출 근막 조직을 따로 뽑아 미세 톱니 모양의 집게 한 쌍을 사용합니다. 조심스럽게 좋은 부드러운 포셉 한 쌍을 사용하여 미주 신경에서 RCCA를 구분합니다.
6. 라이브 RCCA에 (이형성) 개의 미리 절단 5-0 실크 봉합사 매듭 후 4-0 나일론 모노 필라멘트 봉합사 (도 1C)를 사용하여 피부를 봉합.
7. 건조를 방지하기 위해 두 눈에 눈 연고를 적용합니다.
8. 신속 저산소증 시스템에 마우스를 전송하고, 30 분간 / 0.5 L의 유속으로 7.5 %에서 2 % 이소 플루 란으로 페이스 마스크 분 O _2를 코와 입에 넣어.
   1. 저산소증 동안에, 37.5 ± 0.5 ° C로 직장 온도를 제어하기 위해 가열 램프와 온도 조절기를 사용한다. / 분 80-120 호흡에서 호흡을 모니터링합니다. 저산소증 동안 37 ° C 위의 체온 유지 일관된 뇌경색을 만드는 것이 중요하다. 저 호흡은 일반적으로 20 분 저산소증 후 발생합니다. 얼굴 마스크를 제거하고 호흡이 1-2 분 소요 30 분 저산소증 기간에 포함되지 않는다 (40) 이하로 떨어지면 정상 공기 공급을 할 수 있습니다.
9. 저산소증 후, 전송수술 침대에 마우스와는 RCCA에서 두 개의 봉합을 놓습니다. 케이지에 마우스를 반환 한 후 조직 접착제를 사용하여 상처를 닫고. 이 라이브 노트의 모두가 예기치 않게 저산소증 이후에 출시되는 동물을 제외합니다.
10. 저산소증과 마취에서 회복하기 위해 5 ~ 10 분 동안 마우스를 모니터링합니다. 케이지에 젖은 음식을 놓고 동물 보호 시설에 반환.
    참고 : 생 후 24 시간에서 심각한 돌고 행동에 가벼운 보여주는 동물이 뇌 위반와 관련된다. 발작 증상이있는 대부분의 동물은 생 후 24 시간 평가시기 전에 죽는다.

3. 레이저 스페 클 대비 이미징

주 : 이것은 THI 모델의 필수적인 절차는 아니지만, 이차원 레이저 스페 클 대비 이미징 시스템 ^{(16) 동안} 또는 일시적 저산소 허혈 뇌 혈류 (CBF)의 변화를 특징 짓는 데에 이용 될 수있다. 세인트 직후, 티에서 기록을 CBF의 변경을 문서에EP 2.6. 대안 적으로,이 절차는 다음 단계 2.10 행할 수 THI 비방 CBF 후 회복과 비교한다.

1. 엎드린 자세에서 마취 마우스를 놓고 노출하지만 개봉 두개골과 두피에 1cm 길이의 중간 선 절개를 수행합니다.
2. 제조사의 프로토콜에 따라 혈류 메이져 하에서 모두 대뇌 반구의 CBF를 모니터링하고 CCAO 수술 (단계 260) 후 즉시 뇌 혈류를 기록하기 시작한다. 50 분 동안 계속합니다.
3. 16 색 팔레트의 임의 단위와 CBF 화상을 확인하고 실시간으로 분석하여 제조자의 지시 (도 2) 다음 MoorFLPI 소프트웨어를 사용하여 선택된 영역.
4. CBF 이미지를 촬영 한 후, 조직 접착제와 두피를 닫고 케이지에 동물을 반환합니다.

4. 단자 위치 보장 관리

1. (220-300 & KG 재조합 tPA의 / 용매 또는 10 mg의와 꼬리 정맥에서 동물을 주입# 956; 1 밀리그램 / M TPA)의 L, 0.5, 1, 또는 tCCAo 플러스 저산소증 후 4 시간에 (그림 4).

여러 다른 옵션 5. 뇌 손상 탐지

뇌 샘플을 수집하기 위해 생 후 1, 4, 24 시간에서 쥐를 안락사 :합니다.

1. 기술 이전과 생의 모욕 후 24 시간에서 생체 2,3,5- 트리 페닐 테트라 졸륨 클로라이드에 의해 경색 볼륨의 정량화를 수행 (TTC) 방법. ⁽¹⁷⁾
   1. 복강 내 1.4 M 만니톨 용액 (~ 0.1 ㎖ / g 체중) transcardial 관류 전에 30 분으로 동물을 주입. PBS와 Transcardial 관류 마우스는 2 % TTC 10 ㎖로 하였다.
   2. 10 분 후 수술 도구와 동물의 뇌를 제거하고 vibratome와 1mm 두께로 밤새 고정 및 섹션 4 % 파라 포름 알데히드로 배치합니다.
   3. 디지털 현미경과 퀀트 포 단면 한 뇌 슬라이드 일련의 스냅ImageJ에 소프트웨어를 사용하여, 손상, 반대쪽 반구의 면적에 대한 경색 영역 (오른쪽 흰색 영역)의 비율로 경색 량을 쓸어.
2. 또한, 생 모욕 후 1 시간에서 면역에 의해 혈전 형성을 수행합니다.
   1. 10월 화합물 및 섹션 저온 유지 장치를 사용하여 12 μm의 두께 뇌에 고정 뇌 동결.
   2. 형광 현미경에 형광을 관찰 : 염소 항 - 토끼 알렉사 Fluro 488 염료 (200 1)에 의해 : (100 1) 다음 토끼 항 피브리노겐 항체와 뇌 슬라이드를 품어.
3. 또한, 생의 모욕 후 4 시간에 100 μL 2 % 에반스 블루 염료의 꼬리 정맥에 주사하여 혈관 폐색을 수행합니다.
   1. 에반스 블루 주사 후 4 % 파라 포름 알데히드로 두뇌를 제거하기 위해 머리를 잘라 신속하게 쥐를 안락사합니다. 참고 : 두 ...의 앞에 푸른 색으로 에반스 블루 순환을 위해 5 ~ 10 분 소요 사지 뒷다리.
   2. 섹션에 ì100 ㎛ 두께로 고정 뇌에 슬라이딩 마이크로톰을 사용하여 형광 현미경에 680 nm의 방출 필터를 사용하여 형광을 관찰한다.

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결과

이차원 레이저 스페 클 대비 이미징 (LSCI) ^{16을 30} 분 과도 일방적 경동맥 폐색 (tCCAO), 저산소증에 30 분간 노출 (7.5 % 산소), 및 30 분 일방적으로 뇌 혈류 (CBF)의 변화를 비교하기 위해 사용 하였다 저산소증 (THI)에서 결찰을 경동맥. 이 실험은 tCCAO가 normoxia에서 경동맥 결찰 반구에서 CBF를 억제하는 것으로 나타났다에 ~ 빨리 경동맥 폐색 (그림 2A에서 R)의 출시 이후 85 % 이상으로 ?...

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토론

스트로크는 노화 인구 어떤 사회 중요성을 성장의 주요 건강 문제입니다. 전 세계적으로 뇌졸중이 사망 원인 ^(18)의 11.1 %에 해당하는 2010 년 추정 5,900,000 치명적인 이벤트와 사망의 두 번째 주요 원인이다. 스트로크는 장애 조정 생명 년의 세 번째 주요 원인이다 (DALYs)은 1990 ^(19)에 다섯 번째 위치에서 상승, 2010 년에 전 세계적으로 패했다.이 역학 데이터가 급성 (허혈성) 뇌졸중의?...

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자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
adult male mice	Charles River	C57BL/6	10-13 weeks old (22-30 g)
Mobile Laboratory Animal Anesthesia System	VetEquip	901807	anesthesia
Medical air (Compressed) air tank	Airgas	UN1002	anesthesia
Isoflurane	Piramal Healthcare	NDC 66794-013-25	anesthesia
Multi-Station Lab Animal AnesthesiaSystem	Surgivet	V703501	hypoxia system
7.5% O2 balanced by 92.5% N2 tank	Airgas	UN1956	hypoxia system
Temperature Controller with heating lamp	Cole Parmer	EW-89000-10	temperature controllers
Rectal probe	Cole Parmer	NCI-00141PG	temperature controllers
Dissecting microscope	Olympus	SZ40	surgical setup
Heat pump with warming pad	Gaymar	TP700	surgical setup
Fine curved forceps (serrated)	FST	11370-31	surgical instrument
Fine curved forceps (smooth)	FST	11373-12	surgical instrument
micro scissors	FST	15000-03	surgical instrument
micro needle holders	FST	12060-01	surgical instrument
Halsted-Mosquito hemostats	FST	13008-12	surgical instrument
5-0 silk suture	Harvard Apparatus	624143	surgical supplies
4-0 Nylon monofilament suture	LOOK	766B	surgical supplies
Tissue glue	Abbott Laboratories	NC9855218	surgical supplies
Puralube Vet ointment	Fisher	NC0138063	eye dryness prevention
MoorFLPI-2 blood flow imager	Moor	780-nm laser source	Laser Speckle Contrast Imaging
Mannitol	Sigma	M4125	in vivo TTC
2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC)	Sigma	T8877	in vivo TTC
Vibratome	Stoelting	51425	brain section for in vivo TTC
Digital microscope	Dino-Lite	AM2111	whole-brain imaging
O.C.T compound	Sakura Finetek	4583
goat anti-rabbit Alexa Fluro 488	Invitrogen	A11008	Immunohistochemistry
Cryostat	Vibratome	ultrapro 5000	brain section for IHC
Evans blue	Sigma	E2129	Detecting vascular perfusion
Microtome	Electron Microscopy Sciences	5000	brain section for histology
Avertin (2, 2, 2-Tribromoethanol)	Sigma	T48402	euthanasia
Fluorescent microscope	Olympus	DP73
Meloxicam SR	ZooPharm		NSAID analgesia