Reaktif gliozis Tetikleme<em&gt; In Vivo</em&gt; Bir Önbeyin Stab Yaralanma tarafından

Özet

This article describes a detailed protocol to produce a forebrain stab injury in adult mice. The stab injury induces severe reactive gliosis and glial scar formation which can be subsequently examined by standard immunohistochemistry methods.

Özet

Following injury to the CNS, astrocytes undergo a broad range of biochemical, morphological, and molecular changes collectively referred to as reactive astrogliosis. Reactive astrocytes exert both inflammatory and protective effects that inhibit and promote, respectively, neural repair. The mechanisms underlying the diverse functional properties of reactive astrogliosis are not well understood. Achieving a greater understanding of these mechanisms is critical to developing therapeutic strategies to treat the injured CNS. Here we demonstrate a method to trigger reactive astrogliosis in the adult mouse forebrain using a forebrain stab lesion. This lesion model is simple, reliable, and requires only a stereotaxic device and a scalpel blade to produce the injury. The use of stab lesions as an injury model in the forebrain is well established and amenable to studies addressing a broad range of neuropathological outcomes, such as neuronal degeneration, neuroinflammation, and disruptions in the blood brain barrier (BBB). Thus, the forebrain stab injury model serves as a powerful tool that can be applied for a broad range of studies on the CNS response to trauma.

Giriş

A major challenge for developing successful therapies to treat the injured CNS is an incomplete understanding of the complex multicellular events that are triggered by the trauma. Reactive astrocytes are gaining increasing recognition as a promising target for novel therapies¹. Though historically regarded as hostile to neural repair, reactive astrocytes are now recognized as critical components of a complex, multicellular neuroprotective response that includes attenuation of inflammatory processes and limiting secondary damage and neurodegeneration^2-6. Although the neuropathological characteristics of reactive gliosis have long been well defined, the cellular and molecular mechanisms regulating reactive gliosis, and the diverse array of downstream consequences remain poorly understood. Understanding the mechanisms that drive reactive gliosis, as well as the subsequent cellular and molecular events, is an important step towards developing strategies aimed at promoting the neuroprotective properties of reactive gliosis, while attenuating the detrimental effects.

Here we demonstrate a method to induce severe reactive astrogliosis in the forebrain of adult mice using a stab injury. In contrast to other traumatic brain injury (TBI) models, such as controlled cortical impact (CCI) or fluid percussion injury (FPI), which require specialized equipment to produce an injury, the forebrain stab requires only a stereotaxic device to stabilize the head and a No. 11 scalpel blade. Thus the forebrain stab lesion model is more broadly accessible to a wide range of laboratories that do not have access to the specialized devices necessary for creating an FPI or CCI injury. The method described here enables investigators to reliably and reproducibly trigger a robust gliosis response to investigate subsequent cellular and molecular events. Once recovered from surgery, animals that have received a forebrain stab injury can survive for prolonged periods without the need for specialized care and can be returned to the colony for acute, intermediate, or chronic studies. Though less clinically translatable than FPI or CCI models of TBI, a forebrain lesion produced by a stab injury serves as a simple yet useful experimental model to investigate basic biological mechanisms underlying reactive gliosis and other neuropathological events following trauma to the CNS.

Protokol

Karışık C57BL / 6 arka plan üzerine Yetişkin (3-4 aylık) erkek fareler bu protokol kullanıldı. Hayvanlar, 12 saat aydınlık / karanlık döngüsünde tutuldu ve gıda ve suya serbest olarak ulaşmalarına izin verilmiştir. Bu protokolde yapılan tüm işlemler Drexel Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanan protokollere göre gerçekleştirilmiştir.

1. Cerrahi Alan hazırlanması

1. % 70 etanol ile, cerrahi tablo dezenfekte, daha sonra, emici ped ile tüm cerrahi tezgah kapağı ve stereotaksik bitişik cerrahi aletler sağlayabilir.
2. Manipülatör kolunun olmadan stereotaksik ekipman ayarlayın. Stereotaksik ısıtma yastığı yerleştirin ve 37 ° C olarak ayarlayın. Hayvan ve ısıtma yastığı arasındaki kağıt havlu veya cerrahi ped küçük bir parça koyarak hayvan aşırı ısınma kaçının.
3. Otoklava makas kullanarak, Rea kadar% 0.9 steril tuzlu su çözeltisi içeren steril bir Petri kabı içine otoklava gelfoam küçük parçalarkullanım için dy.
   Not: otoklavlanmış aletleri ve steril cerrahi malzemeleri kullanarak steril bir çalışma ortamı sağlayın. Gerektiğinde, 10-15 saniye boyunca bir boncuk sterilizatör içine batırarak hayvanlar arasındaki işlem sırasında ya da cerrahi aletler yeniden sterilize edin. Dezenfekte etmek, gerektiği gibi,% 70 etanol ile ellerini ovuşturarak tarafından işlem boyunca temiz eldiven koruyun.

Cerrahi 2. hazırlıyor Fare

1. (G) ev kafesinden fareyi çıkarın ve tartın.
2. Izofluran indüksiyon odasına ve 5 2 L / dk ve izofluran buharlaştırıcı ayarlanmış oksijen içine yerleştirin fare anestezi cerrahi uçağı, yaklaşık 3-5 dakika ikna etmek. Yavaşlaması solunum ve immobilizasyon için izleyin. Fare tam ayak tutam refleks ile sedasyon olup olmadığını kontrol edin.
3. Fare tamamen uyuşturulmuş olduğunda, stereotaksik çerçeve içinde yer izofluran boru ile bağlı burun konisi, burun sabitleyin. Kafa sağlanması istikrarlı, kulak kanalı içine kulak çubukları yerleştirin ve sıkın.
4. Kulaktan kulağa tıraş ve gözler arasında gelen kulakların arkasında için.
5. Izopropil alkol ve betadin iyot çözeltisi, 3 kez her alternatif mendil ile cilt sterilize edin.
6. Cerrahi işlem sırasında kurumasını önlemek için her iki göze yapay gözyaşları uygulayın.

3. Cerrahi Prosedür

1. Ayak veya kuyruk kısma anestezi derinliği izleyin. Orada bir yanıttır ve solunum yavaş ve daha fare uygun cerrahi düzlemdedir.
2. Sadece neredeyse bir No. 11 neşter bıçak kullanarak tek firma hareket kulaklar arasına gözlerin arkasında bir parasagital cilt kesi olun. Kenara cildi taşıyın ve hemostatla sağ tarafı klibi.
3. No: 11 neşter ve pamuk mat tarafı kullanılarak örten zarın Temizle kafatası aplikatör uçlu. Pamuklu çubuk% 0.9 tuzlu su çözeltisi içinde daldırma ile isteğe bağlı olarak, kafatası silin. Tamamen kurumasını bekleyin.
4. BiziKüçük bir cetvel ing, kalıcı bir kalem ile, sagital sütür (Şekil 1) yanal 1 mm koronal sütür ile kaudal ve 1 mm Kraniotomi sol kenarında Kraniotomi anterior sınırını çizecek. Sonra sagital ve koronal sütür, sırasıyla (Şekil 1) 4 mm kraniotomi hakkını ve kaudal sınırları işaretleyin.
5. 0.5 mm'lik matkap ucu kullanarak, kalıcı marker anahat takip yavaş delerek kraniotomi yapmaya başlar. Tamamen kafatası yoluyla kırmak için değil emin olun. Basın hafifçe No. 5 forseps ile parietal kemiğin izole parçası üzerinde, zayıflık alanları basınca yol verecek. Inceltilmiş kemik çevre boyunca yeterince zayıf olduğunda, kemik parçası çıkarılmaya hazırdır.
   NOT: Araştırmacı deneyimleri zorluk tek parça kemik çıkarmadan, bu kemik yeterince sondaj esnasında inceltilmiş olmadığını göstermektedir. Facilita sonraki hayvanlarda daha kafatası delme dikkateKemik parçasının te kolay çıkarılması.
6. Bir 23 G iğne ile donatılmış 10 ml'lik bir şırınga kullanarak, izole edilmiş kemik ve delinmiş alanı emmek için% 0.9 tuzlu su, küçük bir miktar uygulanır.
7. Stereotaksik ekipmana manipülatör kolunu takın. Rostrally bakan bıçak keskin tarafı ile prob tutucu için yeni bir No. 11 neşter bıçak takın.
   NOT: rostral ve kaudal dokular bıçağın keskin ve künt kenarları tecrübe olsa da, sırasıyla, delici yaralanma ile uyarılan mekanik hasar lezyonun ölçüde boyunca karşılaştırılabilir. Biz rostral ve kaudal bölümler arasında GFAP ifade veya çoğalması artışıyla da dahil olmak üzere reaktif gliozis en önemli özelliklerinden hiçbir kayda değer farklılıklar görüyoruz.
8. Yolumdan manipülatör kolunu tutarak, dikkatli 5/45 açılı forseps kullanılarak izole kemik kaldırın. Ful birinde geride kemik parçasını koparmak kaldıraç kullanarak, izole kemik ve asansörün yan içine forseps ucu takınl hareketi.
   NOT: Beyni bıçaklanma veya kafatası altında dura rahatsız etmemek için dikkatli olun.
9. Emdirilmiş jel köpük küçük bir parça alın ve kurumasını önlemek ve mevcut olabilecek herhangi bir kan emmek için çıplak beyin üzerine yerleştirin.
10. Jel köpük yerleştirildikten sonra, yerine manipülatör kolu salıncak ve jel köpük üzerinde Kraniotomi merkezine bıçağı ayarlayın. Jel köpük çıkarın ve uç dura dura delinmesiyle olmadan temas edene kadar bıçak indirin. Mark dorsal / stereotaksik dikey kolunda sürmeli ölçeği kullanılarak ventral koordinatlar.
11. Manipülatör kolunu kullanarak, yavaşça bıçağı beyin içine tam 3 mm indirin. Bu manipülatör kolunun üzerinde sürmeli ölçekli işaretleri kullanılarak elde edilir. Bıçak 5-10 saniye yerde kalmak için izin verir. Opposi geçmeden önce Kraniotomi rostral ve kaudal sınırları ulaşmasını sağlayan bıçağı üç kez kaudal bıçak eki rostral ile stereotaksik kol Taşıte sonu.
    NOT: Dura bıçağı takmadan önce kaldırılmaz. O | an sıçan dura, ~ aksine kalınlığı ⁷ 80 um, fare dura önemli ölçüde daha incedir (sadece birkaç hücre tabakası kalınlığında) ve sokma esnasında bisturi için kayda değer bir direnç üretmez. Her hayvan tutarlı bir yaralanma almasını sağlamak için her bir fare için yeni bir neşter bıçak kullanın.
12. Yavaş yavaş beyin bıçağı çıkararak, stereotaksik kol yükseltmek. Bıçağın çıkarıldıktan sonra, hemen herhangi bir aşırı kan veya sıvının kadar emmek için beyin yüzeyindeki gelfoam başka bir parça koyun.
13. Bu arada, stereotaksik kol kaldırmak ve No. 11 neşter bıçak atmayın. Kanama durduktan sonra, gelfoam çıkarın.
14. Böyle etilon veya prolen olarak emilmeyen sütür, cildi dikilmesi yoluyla yarayı kapatın. Dikişler ameliyattan sonraki 9-10 gün çıkarılmalıdır.
15. Evde kafes fare dönün ve fare heatin yavaş yavaş kurtarmak için izinsıkıntı herhangi bir işaret için g ped ve monitör. Isofluorane kaynaklı anestezi Kurtarma tipik isofluorane çıkarıldıktan sonra 2-5 dakika içinde ortaya çıkar. Bu sternum recumbancy kazanmış kadar sahipsiz hayvan bırakmayın.
16. Hidrasyon sağlamak için laktat Ringer solüsyonu subkutan 0.5-1 ml yönetme.

4. Post-cerrahi Bakımı

1. Yakından koloniye dönmeden önce anestezi kurtarma kadar ameliyat sonrası hayvanların izleyin.
   1. , Ameliyat sonrası ağrı ve rahatsızlığı azaltmak hemen prosedür takip ip enjeksiyon yoluyla 0.05-0.1 mg / kg buprenorfin yönetmek için.
   2. Böyle kısıtlı hareketler, tımar eksikliği, ya da kilo kaybı gibi sıkıntı şiddetli belirtileri ameliyat sonrası 2-3 gün hayvanları gözlemleyin. Sıkıntı bu işaretlerin herhangi biri gösteren hayvanlar Euthanize ve çalışma çıkarın.
2. Stan tarafından hayvanların euthanize, yaralı dokuların histopatolojisini incelemek içindard Intracardial perfüzyon.
   1. Kısaca, ketamin / ksilazin aşırı dozda hayvanlara anestezi, daha sonra intrakardiyak 15-20 ml% 0.9 NaCl emdirilmiştir veya karaciğer Deneyin sonunda% 4 paraformaldehit, 60 ml, ardından, kan temizlenene kadar.
3. % 30 sukroz çözeltisi aktarmadan önce% 4 paraformaldehid içinde 2-4 saat boyunca beyin ve sonrası düzeltme teşrih. Garcia ^8,9 açıklandığı gibi veya standart histolojik veya immünohistokimyasal prosedürlerle Bölüm 40-60 mikron bir kriyostat üzerinde beyinleri ve süreç.

Sonuçlar

Bu prosedürü geçiren hayvanlar gerekmez, çünkü post-operatif bakım uzman, kısa veya uzun süreli zaman sağ kalım süreleri kolayca yaralanma sonrası akut veya kronik patolojiyi araştırmak için ihtiyaca göre, çalışmaya dahil edilmiştir. Böyle GFAP ve soma hipertrofisi artışı gibi reaktif gliozis temel özellikleri, gibi erken yaralanma sonrası 2-3 gün olarak görülebilir. Reaktif astrositlere için çoğalması zirve faz yaralanma ¹⁰ şu günlerde 3-5 sırasında. Aşağıda gösteril...

Tartışmalar

Bu kafatası ya da altta yatan dura delme sırasında hasar görmemesi çok önemlidir. Patlak değil kafatası sağlamak için sondaj yaparken hafif baskı uygulayın. Dura sağlamak için kafatası parçasını kaldırma kemik ile kaldırdı değilken ek olarak, dikkatli olunmalıdır.

ön beyin bıçak yaralanması modelleri burada MSS bir delici yaralanma nitelendirdi. Böyle FPI veya CCİ olarak TBI modellere göre daha az klinik çevrilebilir olsa da, ön beyin bıçak lezyon modeli ay...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Stereotax	Harvard Apparatus	726049
High speed micro drill	Harvard Apparatus	724950
stainless steel scalpel blade, #11	MedVet	JOR581S
5/45 angled forceps	Fine Science Tools	11251-35
Gelfoam sponge 12 cm x 7 mm	Fisher	NC9841478
Rb anti-GFAP	DAKO	Z033429-2	Dilution - 1:20,000 (bright-field); 1:1,000 (fluorescence)
Shp anti-BrdU	Abcam	ab1893	Dilution - 1:20,000 (bright-field); 1:500 (fluorescence)
Biotinylated goat anti-rabbit	Vector Laboratories	BA-1000	Dilution - 1:400 (bright-field)
Biotinylated rabbit anti-sheep	Vector Laboratories	BA-6000	Dilution - 1:400 (bright-field)
Alexafluor 488 goat anti-rabbit	Life Technologies	A-11008	Dilution - 1:400 (bright-field)
Alexafluor 568 donkey anti-sheep	Life Technologies	A-21099	Dilution - 1:1,000 (fluorescence)
DAPI Nucleic Acid Stain	Life Technologies	D3571	Dilution - 1:1,000 (fluorescence)
Cresyl Violet Acetate	Sigma Aldrich	C5042-10G	Dilution - 1% (bright-field)