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

Dette arbeidet ble støttet av forskningsmidler fra National Health and Medical Research Council of Australia, Hunter Medical Research Institute og University of Newcastle.

Alle prosedyrer er utført med godkjenning fra University of Newcastle Animal Care and Ethics Committee, samt i samsvar med de relevante retningslinjer og regelverk, herunder NSW forsøksdyrloven, NSW forsøksdyr forordning, og den australske anbefalingen for Stell og bruk av dyr for vitenskapelige formål. En. Disseksjon av hjernevev <ol><li> Sacrifice tolv uker gamle hannrotter ved halshogging. Rotter kan enten bli ofret av fantastisk og halshogging, eller kan først bedøvet med isoflur...

<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>

Heri er en in vitro-teknikk for generering av microslices som kan brukes for å undersøke de molekylære mekanismer som er involvert i eksitotoksisitet og iskemi-mediert celledød i intakt moden hjernevevet beskrevet. Denne teknikken gir levedyktig vev (figur 1-3), som er metabolsk lik større organotypic skiver 15. Videre denne microslice modellen samsvarer godt med responsen observert etter excitotoxicity mediert hjerneskader i vivo 10. En 90 andre in vitro...

Den vanligste formen for hjerneslag er hjerneinfarkt, som oppstår når en cerebral blodåre tettes. Vevet ischemi som er et resultat av opphør av blodstrøm fører til utstrakt depolarisering av membraner, frigjøring av eksitatoriske nevrotransmittere, og varig økning av intracellulært kalsium, noe som fører til aktivering av celledød trasé 1.. Denne prosessen er blitt betegnet &quot;eksitotoksisitet&quot;, og er en felles bane som er involvert i neuronal død som produseres av en rekke patologiske tilstander, herunder stryke 2.. Hemming av signalveier involvert i excitotoxicity og andre nevronale celledød kaskader er en tiltalende måte å begrense neuronskade etter hjerneslag. Identifisere de nøyaktige molekylære mekanismene som er involvert i excitotoxicity og iskemisk hjerneslag kan være vanskelig når du bruker hele dyre systemer. Som sådan, primær embryonale og &#39;neuronal-aktig &quot;(f.eks neuroblastoma og adenokarsinom udødelig linjer) cellekultursystemer brukes ofte. De viktigste fordelene med disse modellene er at de er lette å manipulere, relativt kostnadseffektivt, og celledød lett kan måles og kvantifiseres. Imidlertid kan signalveier endres av dyrkningsforhold brukt 3,4, og umodne nerveceller og udødelig linjer kan uttrykke ulike reseptorer og signalmolekyler i forhold til modne hjernen 5-8. Videre er bare dyrkede neuroner tillate undersøkelse av en celletype (eller to, hvis en coculture systemet brukes), mens intakt hjernevev er heterogen, inneholdende en rekke celletyper, som samvirker med hverandre. Organotypic skive kultursystemer (tynne eksplantater av hjernevev) blir også benyttet, og disse modeller tillater studiet av heterogene populasjoner av celler som de finnes in vivo. Imidlertid kan bare en begrenset mengde av vev fås fra hvert dyr ved bruk av denne teknikken, kan skiverikke dyrkes så lenge som udødeligcellelinjer, og mellomlang til lang sikt kultur kan føre til endringer i signalveier og reseptorer i skiver. Mens moden hjerne kan brukes til å generere organotypic skiver, stykker fra umodne hjernen er mer mottagelig for kulturen, og er mer vanlig brukt. Det er derfor behov for å utvikle modeller som etterligner eller representerer intakt moden hjerne, som er enkle å bruke, der nevrale signalveier kan bli undersøkt. Heri er en in vitro-teknikk som involverer intakt nervevev som kan brukes til å belyse molekylære mekanismer som er involvert i celledød etter en eksitotoksiske eller ischemisk skade er beskrevet. Denne teknikken reduserer antall av dyr som kreves for å utføre et eksperiment, er reproduserbare, og genererer levedyktig vev som oppfører seg på en lignende måte til metabolsk større organotypic skiver. I tillegg, den nevrale kretser, cellulære interaksjoner, og postsynaptiske compartment fortsatt delvis intakt. Den fysiologiske buffer som brukes gjør at cellemembranene til &#39;reseal&#39;, og gjør cellene til å gjenopprette sin opprinnelige membran motstand ni. Denne hjernen skive modellen er i stand til å etterligne trofast responser observert etter eksitotoksisitet formidlet hjerneskader 10, og kan brukes til å undersøke de molekylære mekanismer som er involvert i slag.

<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

Undersøkelse av molekylære mekanismer som er involvert i nevropatologiske tilstander, som for eksempel iskemisk slag, kan det være vanskelig ved bruk av hele dyresystemer. Som sådan, primær eller &#39;nevronale-lignende&#39; cellekultursystemer er vanligvis benyttes. Selv om disse systemene er forholdsvis lett å arbeide med, og er nyttige modellsystemer hvori forskjellige funksjonelle resultater (for eksempel celledød) kan lett kvantifiseres, de undersøkte resultatene og veier i dyrkede umodne nevroner (slik som eksitotoksisitet-mediert celledød pathways) er ikke nødvendigvis de samme som de som ble observert i moden hjerne, eller i intakt vev. Derfor er det behov for å utvikle modeller hvori cellulære mekanismer i moden neural vev undersøkt. Vi har utviklet en in vitro-teknikk som kan brukes til å undersøke en rekke molekyl baner i intakt nervevev. Den teknikk som her er beskrevet anvender rotte kortikalt vev, men denne teknikken kan tilpasses for å bruke vevfra en rekke arter (for eksempel mus, kanin, marsvin, og kylling) eller hjerneregioner (f.eks, hippocampus, striatum, etc.). I tillegg kan en rekke stimuli / behandlinger brukes (for eksempel, eksitotoksisk, administrering av inhibitorer, etc.). Som konklusjon kan hjernen skive modellen som er beskrevet her kan brukes til å undersøke ulike molekylære mekanismer som er involvert i eksitotoksisitet-mediert hjerneskade.

Microslices som genereres ved hjelp av denne fremgangsmåten, er levedyktig, og en rekke arter (for eksempel rotter, mus og kylling) kan brukes til å produsere microslices. Tre uavhengige målinger av levedyktighet er benyttet: respirasjonsfrekvens (figur 1), adenin-nukleotid forhold (figur 2), og vevet kaliuminnhold (figur 3). Ved hjelp av disse tiltak er det blitt demonstrert at microslices forblir levedyktige i minst 2 timer post-generasjonen. <p class="jove_con...

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

Vi har utviklet en hjerne stykke-modell som kan brukes for å undersøke molekylære mekanismer som er involvert i eksitotoksisitet-mediert hjerneskade. Denne teknikken skaper levedyktig modne vev i hjernen og reduserer dyrenumre som kreves for eksperimentering, mens du holder den nevrale kretsene, cellulære interaksjoner, og postsynaptiske avdelinger delvis intakt.

Eksitotoksiske Stimulering av Hjerne Microslices som en<em&gt; In vitro</em&gt; Modell av Stroke

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

Bilateral Common Carotisar Okklusjon som en Tilstrekkelig preconditioning Stimulus å bevege Tidlig iskemisk Toleranse for Focal Cerebral iskemi

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

En murine modell av subaraknoidalblødning

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

Strekk i Brain mikrovaskulær endotelceller (cend) som en<em&gt; In Vitro</em&gt; Traumatic Brain Injury Modell av blod-hjerne barrieren

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

Oxygen-Glukose deprivasjon og reoksygenering som en<em&gt; In Vitro</em&gt; Iskemi-reperfusjonskade modell for å studere blod-hjernebarrieren Dysfunction

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

En Multimodal Imaging- og stimulering basert metode for å vurdere Connectivity-relaterte Brain Excitability hos pasienter med epilepsi

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

Autoradiografe Målinger av [<sup&gt; 14</sup&gt; C] -Iodoantipyrine i Rat Brain Etter Central Post-Stroke Pain

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

Neonatal Murine Cochlear Explanting Technique som en<em&gt; I Vitro</em&gt; Screening Tool in Hearing Research

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

Forbedret metoden for etablering av en In Vitro blod - hjerne barrieren modell basert på svin hjernen endotelceller

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

Nervus vagus stimulering som en Tilleggsbehandling Neurostimulation verktøy i behandling mot depresjon

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

Oppdatert Technique for pålitelig, enkel og tolerert Transkraniell elektrisk stimulering inkludert Transkraniell direkte nåværende stimulering

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