Name: excitotoxic stimulation of brain microslices as an in vitro model of stroke
Uploaded: 2014-02-04T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke at JoVE.com

この作品は、オーストラリア国立保健医療研究評議会、ハンター医学研究所、およびニューカッスル大学からの研究資金によってサポートされていました。

すべての手順は、NSW動物研究法、NSW動物研究の規制、およびのための実践オーストラリアコードを含む、関連するガイドラインと規則によれば、だけでなく、ニューカッスル大学動物実験倫理委員会から承認を得て実施しているお手入れと科学的目的のための動物の使用。 1。脳組織の解剖<ol><li>断頭により12週齢の雄性ラットを生け贄に捧げる。ラットは魅力的で断頭...

<ol>
	<li>Lo, E. H., Dalkara, T., Moskowitz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms,+challenges+and+opportunities+in+stroke.">Mechanisms, challenges and opportunities in stroke.</a> Nat. Rev. Neurosci. 4, 399-415 (2003).</li><li>Wang, Y., Qin, Z. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+and+cellular+mechanisms+of+excitotoxic+neuronal+death.">Molecular and cellular mechanisms of excitotoxic neuronal death.</a> Apoptosis. 15, 1382-1402 (2010).</li><li>Vogt Weisenhorn, D. M., Roback, L. J., Kwon, J. H., Wainer, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupling+of+cAMP/PKA+and+MAPK+signaling+in+neuronal+cells+is+dependent+on+developmental+stage.">Coupling of cAMP/PKA and MAPK signaling in neuronal cells is dependent on developmental stage.</a> Exp. Neurol. 169 (1), 44-55 (2001).</li><li>Kharlamov, E., Cagnoli, C. M., Atabay, C., Ikonomovic, S., Grayson, D. R., Manev, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opposite+effect+of+protein+synthesis+inhibitors+on+potassium+deficiency-induced+apoptotic+cell+death+in+immature+and+mature+neuronal+cultures.">Opposite effect of protein synthesis inhibitors on potassium deficiency-induced apoptotic cell death in immature and mature neuronal cultures.</a> J. Neurochem. 65 (3), 1395-1398 (1995).</li><li>Kristensen, B. W., Noraberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+excitotoxic+profiles+of+ATPA,+AMPA,+KA+and+NMDA+in+organotypic+hippocampal+slice+cultures.">Comparison of excitotoxic profiles of ATPA, AMPA, KA and NMDA in organotypic hippocampal slice cultures.</a> Brain Res. 917 (1), 21-44 (2001).</li><li>Lecrux, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneously+hypertensive+rats+are+highly+vulnerable+to+AMPA-induced+brain+lesions.">Spontaneously hypertensive rats are highly vulnerable to AMPA-induced brain lesions.</a> Stroke. 38, 3007-3015 (2007).</li><li>Sattler, R., Charlton, M. P., Hafner, M., Tymianski, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+influx+pathways,+not+calcium+load,+determine+neuronal+vulnerability+to+calcium+neurotoxicity.">Distinct influx pathways, not calcium load, determine neuronal vulnerability to calcium neurotoxicity.</a> J. Neurochem. 71, 2349-2364 (1998).</li><li>Morrison, B. 3. r. d., Saatman, K. E., Meaney, D. F., McIntosh, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+central+nervous+system+models+of+mechanically+induced+trauma:+a+review.">In vitro central nervous system models of mechanically induced trauma: a review.</a> J. Neurotrauma. 15, 911-928 (1998).</li><li>McIlwain, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+Neurochemistry.">Practical Neurochemistry.</a> , (1975).</li><li>Skelding, K. A., Spratt, N. J., Fluechter, L., Dickson, P. W., Rostas, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=alpha+CaMKII+is+differentially+regulated+in+brain+regions+that+exhibit+differing+sensitivities+to+ischemia+and+excitotoxicity.">alpha CaMKII is differentially regulated in brain regions that exhibit differing sensitivities to ischemia and excitotoxicity.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 32 (12), 2181-2192 (2012).</li><li>Kavanagh, J. M., Dodd, P. R., Rostas, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3H]MK-801+binding+in+immature+and+mature+chicken+forebrain.">3H]MK-801 binding in immature and mature chicken forebrain.</a> Neurosci. Lett. 134 (1), 83-87 (1991).</li><li>Kavanagh, J. M., Bunn, S. J., Boyd, T. L., Rostas, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+changes+in+glutamate+receptor+stimulated+inositol+phospholipid+metabolism+and+45Ca(2+)-accumulation+in+posthatch+chicken+forebrain.">Developmental changes in glutamate receptor stimulated inositol phospholipid metabolism and 45Ca(2+)-accumulation in posthatch chicken forebrain.</a> Neurosci. Lett. 194 (3), 161-164 (1995).</li><li>Sharps, E. S., McCarl, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high+performance+liquid+chromatographic+method+to+measure+32P+incorporation+into+phosphorylated+metabolites+in+cultured+cells.">A high performance liquid chromatographic method to measure 32P incorporation into phosphorylated metabolites in cultured cells.</a> Anal. Biochem. 124, 421-424 (1982).</li><li>Bradbury, D. A., Simmons, T. D., Slater, K. J., Crouch, S. P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurment+of+the+ADP:ATP+ratio+in+human+leukaemic+cell+lines+can+be+used+as+an+indicator+of+cell+viability,+necrosis+and+apoptosis.">Measurment of the ADP:ATP ratio in human leukaemic cell lines can be used as an indicator of cell viability, necrosis and apoptosis.</a> J. Immunol. Methods. 240 (1-2), 1-2 (2000).</li><li>Rodnight, R., McIlwain, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techniques+in+tissue+metabolism:+3.+Study+of+tissue+fragments+with+little+or+no+added+aqueous+phase,+and+in+oils.">Techniques in tissue metabolism: 3. Study of tissue fragments with little or no added aqueous phase, and in oils.</a> Biochem. J. 57, 649-661 (1954).</li><li>Shelanski, M. L., Gaskin, F., Cantor, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microtubule+assembly+in+the+absence+of+added+nucleotides.">Microtubule assembly in the absence of added nucleotides.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 70 (3), 765-768 (1973).</li></ol>

ここで、無傷の成熟した脳組織における興奮毒性及び虚血媒介性細胞死に関与する分子メカニズムを調べるために使用できるmicroslicesの生成のためのインビトロ技術が記載されている。この技術は、生存組織（ 図1-3）、すなわち、より大きな器官型スライス15に代謝的に類似しているが生成される。さらに、このmicrosliceモデルは密接に生体内 10 ?...

脳卒中の最も一般的な形態は、脳血管が閉塞したときに発生なる虚血性脳卒中である。血流の停止に起因する組織虚血は、膜興奮性神経伝達物質の放出、細胞死経路1の活性化をもたらす細胞内カルシウムの持続的上昇、の広範な脱分極を引き起こす。このプロセスは、「興奮毒性」と呼ばれ、ストローク2など、病態の多様によって産生される神経細胞死に関与する一般的な経路であるされています。興奮毒性および他の神経細胞死カスケードに関与するシグナル伝達経路の阻害は、脳卒中後の神経損傷を制限するための魅力的なアプローチである。 全動物系を使用した場合興奮毒性および虚血性脳卒中に関与する正確な分子機構を同定することは困難であり得る。このような、一次胚および「ニューロン様」（ 例えば neuroblastoとしてミリアン​​ペアおよび腺癌）は、細胞培養システムがしばしば使用される不死化。これらのモデルの主な利点は、比較的費用対効果の高い、それらは操作が容易であることと、細胞死が容易に測定および定量することができる。しかしながら、シグナル伝達経路、培養3,4使用される条件、および未成熟ニューロンによって変更され、行が異なる受容体を発現し、 成熟脳5-8と比較した場合にシグナル伝達分子ができ不死化することができる。 （共培養システムが使用される場合、または2つ）のインタクトな脳組織が互いに相互作用する様々な細胞型を含有する、不均一であるのに対し、さらに、培養されたニューロンは、一つの細胞型の検査を可能にする。器官型スライス培養系（脳組織の薄い外植片）もまた使用され、それらは、インビボで見出されるように、これらのモデルは、細胞の不均一な集団の研究を可能にする。この技術を使用しかし、組織の限られた量のスライスができ、各動物から得ることができる限り不死化細胞株として培養すること、および長期培養する培地は、スライスの経路と受容体のシグナル伝達における変化をもたらすことができるわけではありません。成熟した脳器官スライスを生成するために使用することができる一方で、未成熟脳からのスライスを培養により適しており、より一般的に利用される。ニューロンのシグナル伝達経路を検討することができる使いやすい無傷の成熟した脳を、模倣し又は表現するモデルを開発する必要性がある。 ここでは、興奮毒性または虚血性傷害後の細胞死に関与する分子メカニズムを解明するために使用することができる無傷の神経組織を含むインビトロ技術が記載されている。この技術は、実験を行うために必要な動物の数を減少させる再現性があり、より大きな器官型スライスに代謝的に同様の様式で挙動する生存可能な組織を生成する。さらに、神経回路、細胞間相互作用、およびシナプス後COmpartmentは、部分的にそのまま残ります。使用生理的バッファーは、「再シール」に、細胞膜を可能にし、元の膜抵抗9を回復するために、細胞を可能にします。この脳切片モデルを忠実に媒介される興奮毒性脳損傷10以下の観察された反応を模倣することができ、脳卒中に関与する分子メカニズムを調べるために使用できる。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Guillotine</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Used to decapitate animal</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Surgical equipment</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Forceps, scissors, tweezers, etc, for brain removal and dissection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">McIlwain chopper</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to generate 100-400 &#956;m brain sections.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>McIlwain choppers are manufactured/distributed by a range of companies including Mickle Engineering, Harvard Apparatus, Campden Instruments and Ted Pella.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Round bottom plastic tubes</td>
			<td style="width:71px;">Greiner</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Water bath</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>For keeping tissue at 37 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Aerating apparatus</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to keep microslices in a humidified, oxygenated environment</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Flat bottomed polystyrene tubes</td>
			<td style="width:71px;">Nunc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Dounce Homogenizer</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

excitotoxic stimulation of brain microslices as an in vitro model of stroke

全動物系を使用した場合、虚血性脳卒中のような神経病理学的症状に関与する分子メカニズムを調べることは困難であることができる。このように、第一級または「神経様」細胞培養システムは、一般的に利用される。これらのシステムで動作することが比較的容易であり、（例えば、細胞死のような）種々の機能的転帰を容易に定量化することができる有用なモデル系（例えば、興奮毒性により媒介される細胞死経路のような）培養した未熟ニューロンにおける調べ結果および経路であるが、必然的に成熟した脳において観察されたものと同じ、または無傷組織に含まれていない。したがって、成熟した神経組織における細胞機構を調べることができるモデルを開発する必要がある。我々は、無傷の神経組織における分子経路の様々な調査するために使用することができるインビトロ技術を開発した。本明細書に記載された技術は、ラット皮質組織を利用するが、この技術は、組織を使用するように適合させることができるまたは脳領域（例えば、海馬、線条体など ）（例えば、マウス、ウサギ、モルモット、およびニワトリなど）様々な種から。さらに、刺激/治療の様々な（例えば、興奮毒性、阻害剤の投与等 ） を使用することができる。結論として、本明細書に記載の脳切片モデルは、興奮毒性媒介性脳損傷に関与する分子メカニズムの様々な調べるために使用することができる。

この手順を使用して生成されたMicroslicesは、生存可能であり、種々の種（例えば、ラット、マウス、およびニワトリ）がmicroslicesを生成するために使用することができる。生存率の独立した三つの対策が利用されてきた：呼吸速度（ 図1）、アデニンヌクレオチド比（ 図2）、および組織カリウム含量（ 図3）。これらの対策を使用して、microslices少なくと?...

Watch this Scientific Journal Video about Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke at JoVE.com

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

我々は、興奮毒性媒介性脳損傷に関与する分子メカニズムを調べるために使用できる脳切片モデルを開発した。この技術は、生存可能な成熟した脳組織を生成し、部分的に無傷の神経回路、細胞間相互作用、およびシナプス後区画を維持しながら、実験に必要な動物の数を減少させる。

脳Microslicesの興奮毒性刺激<em&gt;インビトロ</em&gt;脳卒中のモデル

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

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

局所脳虚血への早期虚血耐性を誘導するために適切な前処理刺激として二国間の総頚動脈閉塞

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

A Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage

くも膜下出血のマウスモデル

In this video publication a standardized mouse model of subarachnoid  hemorrhage (SAH) is presented. Bleeding is induced by endovascular Circle of  Willis ...

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells (cEND) as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells cEND as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

として脳微小血管内皮細胞（CEND）でストレッチ<em&gt;インビトロ</em血液脳関門の&gt;外傷性脳損傷モデル

Due to the high mortality incident brought about by traumatic brain injury (TBI), methods that would enable one to better understand the underlying ...

Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation as an In Vitro Ischemia-Reperfusion Injury Model for Studying Blood-Brain Barrier Dysfunction

Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation as an In Vitro Ischemia-Reperfusion Injury Model for Studying Blood-Brain Barrier Dysfunction

などの酸素グルコース欠乏および再酸素化<em&gt;インビトロ</em&gt;虚血再灌流傷害モデル血液脳関門の機能障害を研究するための

Ischemia-Reperfusion (IR) injury is known to contribute significantly to the morbidity and mortality associated with ischemic strokes. Ischemic ...

A Multimodal Imaging- and Stimulation-based Method of Evaluating Connectivity-related Brain Excitability in Patients with Epilepsy

マルチモーダルImaging-とてんかんの患者で接続関連の脳の興奮性を評価するの刺激に基づく方法

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations ...

Autoradiographic Measurements of [14C]-Iodoantipyrine in Rat Brain Following Central Post-Stroke Pain

Autoradiographic Measurements of [14C]-Iodoantipyrine in Rat Brain Following Central Post-Stroke Pain

[オートラジオグラフィー測定<sup&gt; 14</sup&gt; C]中央郵便ストローク痛みに続いてラット脳で-Iodoantipyrine

Approximately 8% of stroke patients present symptoms of central post-stroke pain (CPSP). CPSP is associated with allodynia and hypersensitivity to ...

Neonatal Murine Cochlear Explant Technique as an In Vitro Screening Tool in Hearing Research

Neonatal Murine Cochlear Explant Technique as an In Vitro Screening Tool in Hearing Research

新生児マウス蝸牛移植法<em&gt;インビトロ</em&gt;聴覚研究のスクリーニングツール

While there have been remarkable advances in hearing research over the past few decades, there is still no cure for Sensorineural Hearing Loss (SNHL), a ...

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

体外血液脳関門ブタ脳血管内皮細胞に基づくモデルの確立のための改良法

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) ...

Vagus Nerve Stimulation As an Adjunctive Neurostimulation Tool in Treatment-resistant Depression

治療抵抗性うつ病の補助神経ツールとして迷走神経刺激

Vagus nerve stimulation (VNS) is an approved neurostimulation therapy. The purpose of the method is to treat patients with therapy-resistant depression ...

Updated Technique for Reliable, Easy, and Tolerated Transcranial Electrical Stimulation Including Transcranial Direct Current Stimulation

経頭蓋直流刺激を含む信頼性、容易、および許容経頭蓋電気刺激のための更新された技術

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of ...