Name: personalized needles for microinjections in the rodent brain
Uploaded: 2018-01-24T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Personalized Needles for Microinjections in the Rodent Brain at JoVE.com

Este trabajo ha sido apoyado por una subvención de la Comunidad Europea [Proyecto FP7-PEOPLE-2011-IAPP 285827 (EPIXCHANGE)].

Todos los protocolos experimentales fueron aprobados por el Comité de ética de la Universidad de Ferrara para animales de experimentación y por el Ministerio italiano de salud. La llegada (investigación Animal: presentación de informes en Vivo experimentos11) se han seguido las directrices.
1. preparación de agujas de cuarzo
<ol><li>Limpie y esterilice los tubos capilares de cuarzo (véase Tabla de materiales), colocando de 5 min en agua destila...

<ol>
	<li>Kirik, D., Rosenblad, C., Bj&#246;rklund, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+behavioral+and+neurodegenerative+changes+following+partial+lesions+of+the+nigrostriatal+dopamine+system+induced+by+intrastriatal+6-hydroxydopamine+in+the+rat.">Characterization of behavioral and neurodegenerative changes following partial lesions of the nigrostriatal dopamine system induced by intrastriatal 6-hydroxydopamine in the rat.</a> Exp Neurol. 152 (2), 259-277 (1998).</li><li>Paolone, G., Brugnoli, A., Arcuri, A., Mercatelli, D., Morari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eltoprazine+prevents+levodopa-induced+dyskinesias+by+reducing+striatal+glutamate+and+direct+pathway+activity.">Eltoprazine prevents levodopa-induced dyskinesias by reducing striatal glutamate and direct pathway activity.</a> Mov Disord. 30 (13), 1728-1738 (2015).</li><li>Paolone, G., Lee, T. M., Sarter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+to+pay+attention:+attentional+performance+time-stamped+prefrontal+cholinergic+activation,+diurnality,+and+performance.">Time to pay attention: attentional performance time-stamped prefrontal cholinergic activation, diurnality, and performance.</a> J Neurosci. 32 (35), 12115-12128 (2012).</li><li>Shoichet, M. S., Winn, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+delivery+to+the+central+nervous+system.">Cell delivery to the central nervous system.</a> Adv Drug Deliv Rev. 42, 81-102 (2000).</li><li>Simonato, M., 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=Progress+in+gene+therapy+for+neurological+disorders.">Progress in gene therapy for neurological disorders.</a> Nature RevNeurol. 9, 277-291 (2013).</li><li>Bj&#246;rklund, H., Olson, L., Hahl, D., Schwarcz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-and+Long-Term+Consequences+of+Intracranial+Injections+of+the+Excitotoxin,+Quinolinic+Acid,+as+Evidenced+by+GFA+Immunohistochemistry+of+Astrocytes.">Short-and Long-Term Consequences of Intracranial Injections of the Excitotoxin, Quinolinic Acid, as Evidenced by GFA Immunohistochemistry of Astrocytes.</a> Brain Res. 317, 267-277 (1986).</li><li>Paradiso, B., 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=Localized+delivery+of+fibroblast+growth+factor-2+and+brain-derived+neurotrophic+factor+reduces+spontaneous+seizures+in+an+epilepsy+model.">Localized delivery of fibroblast growth factor-2 and brain-derived neurotrophic factor reduces spontaneous seizures in an epilepsy model.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (17), 7191-7196 (2009).</li><li>Falcicchia, 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=Silencing+Status+Epilepticus-Induced+BDNF+Expression+with+Herpes+Simplex+Virus+Type-1+Based+Amplicon+Vectors.">Silencing Status Epilepticus-Induced BDNF Expression with Herpes Simplex Virus Type-1 Based Amplicon Vectors.</a> PLoS One. 11 (3), 1-17 (2016).</li><li>Munoz, J. L., Coles, 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=Quartz+micropipettes+for+intracellular+voltage+microelectrodes+and+ion-selective+microelectrodes.">Quartz micropipettes for intracellular voltage microelectrodes and ion-selective microelectrodes.</a> J Neurosci Meth. 22 (1), 57-64 (1987).</li><li>Kilkenny, C., Browne, W., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+research:+reporting+in+vivo+experiments:+the+ARRIVE+guidelines.">Animal research: reporting in vivo experiments: the ARRIVE guidelines.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 31, 991-993 (2011).</li><li>Torres, E. M., Trigano, M., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translation+of+cell+therapies+to+the+clinic:+characteristics+of+cell+suspensions+in+large-diameter+injection+cannulae.">Translation of cell therapies to the clinic: characteristics of cell suspensions in large-diameter injection cannulae.</a> Cell Transplant. 24, 737-749 (2015).</li></ol>

La técnica descrita en este artículo cumple con las necesidades descritas en la Introducción para la optimización de microinyecciones que se realizan para diversos fines12. Las agujas que se describe aquí reducen el daño a un nivel mínimo, esencialmente no detectables; varianza con agujas de vidrio (que son propensos a la curva), agujas de cuarzo son rígidas y aseguran un golpe confiable de la región del cerebro deseado incluso en coordenadas profundos. Por otra parte, el...

Microinjertos se han utilizado durante mucho tiempo para la entrega de compuestos farmacológicamente activos para modular la actividad neuronal en áreas específicas del cerebro. Además, se han utilizado para inyectar toxinas cerca de poblaciones neuronales particulares, imitar neurodegenerativas eventos característicos de ciertas enfermedades, por ejemplo 6-hidroxi-dopamina en el sistema de dopamina nigroestriatal para imitar la enfermedad de Parkinson 1 , 2 o la inmunotoxina 192 IgG saporin a lesión del sistema colinérgico3. Más recientemente, se han utilizado procedimientos de microinyección para ofrecer injertos vectores o células virales para la terapia génica o celular cerebral experimental trastornos4,5.
El tipo clásico de agujas empleadas en estos estudios se hace del acero inoxidable. Aunque fácil y práctico uso, agujas de acero tienen una serie de problemas6: son relativamente grandes y pueden causar daño a los tejidos, con pérdida de la barrera hemato - encefálica y la activación de astrocitos; por otra parte, pueden producir perforación del tejido cerebral que se mete en la aguja, creando un obstáculo o incluso completamente evitando el flujo de la solución deseada. Más recientemente, las agujas de vidrio preparados ad hoc de los capilares se han introducido en usan7,8. Estos no causan activación daño ni astrositos de tejido importante, pero son relativamente flexibles y pueden doblar cuando en estructuras profundas, reduciendo la precisión de la localización (observaciones personales).
Por lo tanto hay una necesidad de reducir tanto como posibles daños (sobre todo al realizar experimentos para curar daños) aumentando la precisión y la reproducibilidad (es decir, asegurar que se entrega toda la solución y asegurar la correcta localización). Por otra parte, sería deseable utilizar diseños diferentes para asegurar la distribución óptima de la solución inyectada en áreas cerebrales con diferentes geometrías. En este artículo se describe un protocolo para preparar y utilizar agujas de cuarzo de microinyecciones en el cerebro de roedor. Debido al alto punto de fusión, cuarzo tubos capilares no se tiró en un extractor convencional y por lo tanto, no se han utilizado en el pasado para generar las agujas. Cuarzo, sin embargo, ofrece algunas ventajas importantes sobre vidrio, en particular de alta rigidez y ruptura de resistencia9. Debido a su rigidez, agujas de cuarzo son ideales para las inyecciones en las regiones del cerebro ventral. Debido a su alta resistencia a la rotura puede ser modelados para incluir múltiples agujeros, obtener diseños que pueden resultar más efectivos aún cuando las regiones del cerebro con geometrías complejas10.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Quartz capillaries</td>
			<td>Sutter Instruments, Novato, CA USA</td>
			<td>Q100-50-10</td>
			<td>Without filament</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Puller</td>
			<td>Sutter</td>
			<td>P2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette storage jar</td>
			<td>World Precision Instruments (WPI), Sarasota, FL, USA</td>
			<td>E210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser microdissector</td>
			<td>Leica Microsystems, Wetzlar, Germany</td>
			<td>LMD6500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamilton syringe</td>
			<td>Hamilton ILS Innovative Labor Systeme GmbH, St&#376;tzerbach, Germany</td>
			<td>19138-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinfusion pump</td>
			<td>Univentor, Zejtun, Malta</td>
			<td>Model 864</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual microinjection pump kit</td>
			<td>WPI</td>
			<td>Item#: MMP-KIT</td>
			<td>Kit allowing for micropipettes to be securely mounted to the stereotactic frame</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Drill</td>
			<td>Proxxon</td>
			<td>28510 MicroMot 50/E</td>
			<td>Ball bearing drive shaft with variable speed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artficial Cerebral Spinal Fluid</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>3525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles 26 G Blunt and 30 G Bevel</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>26 G Blunt: 19138-U 
			30 G Bevel: 20757</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microtome</td>
			<td>Leica, Germany</td>
			<td>LEICA RM212RT</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

personalized needles for microinjections in the rodent brain

Microinjertos se han utilizado durante mucho tiempo para la entrega de medicamentos o toxinas dentro de áreas específicas del cerebro y, más recientemente, se han utilizado para entregar productos de terapia génica o celular. Desafortunadamente, las técnicas de microinyección actuales usan agujas de acero o vidrio que son subóptimas por múltiples razones: en particular, agujas de acero pueden causar daño tisular, y agujas de vidrio pueden doblar cuando baja profundamente en el cerebro, falta la región objetivo. En este artículo se describe un protocolo para preparar y utilizar agujas de cuarzo que combinan un número de características útiles. Estas agujas no producen daño tisular detectable y, siendo muy rígido, asegurar una entrega confiable en la región del cerebro deseado aun cuando estén usando coordenadas profundos. Por otra parte, es posible personalizar el diseño de la aguja haciendo varios agujeros del diámetro deseado. Múltiples orificios facilitan la inyección de grandes cantidades de solución dentro de un área más grande, mientras que grandes agujeros facilitan la inyección de las células. Además, estas agujas de cuarzo se pueden limpiar y volver a utilizarse, tal que el procedimiento se convierte en rentable.

Se comparó el daño inducido por microinyección directa en el hipocampo dorsal de rata y estriado con una aguja de cuarzo (punta de diámetro externo de 60 μm; orificio de lado uno 20 μm de diámetro, tipo C, figura 1) en comparación con dos clásico, extremo romo de 26 G y bisel borde de 30 G agujas de acero inoxidable. Para ello, inyectamos 2 μl de la aCSF en la derecha y la izquierda dorsal hipocampo y cuerpo estriado con respectivamente el cuarzo y ...

Watch this Scientific Journal Video about Personalized Needles for Microinjections in the Rodent Brain at JoVE.com

Personalized Needles for Microinjections in the Rodent Brain

Describimos aquí un protocolo para la microinyección en el cerebro de roedor que utiliza agujas de cuarzo. Estas agujas no producen daño tisular detectable y asegurar la entrega confiable incluso en regiones profundas. Además, pueden ser adaptados a las necesidades de investigación por diseños personalizados y se pueden volver a utilizarse.

Agujas personalizadas para microinyecciones en el cerebro de roedor

Microinjections have been used for a long time for the delivery of drugs or toxins within specific brain areas and, more recently, they have been used to ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

FMRI simultánea y electrofisiología en el cerebro de roedores

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in ...

Investigación

Neurociencias

Targeting of Deep Brain Structures with Microinjections for Delivery of Drugs, Viral Vectors, or Cell Transplants

Focalización de estructuras profundas del cerebro con microinyecciones de entrega de medicamentos, vectores virales, o trasplantes de células

Microinjections into the brain parenchyma are important procedures to deliver drugs, viral vectors or cell transplants.  The brain lesion that an ...

A Visual Description of the Dissection of the Cerebral Surface Vasculature and Associated Meninges and the Choroid Plexus from Rat Brain

Una descripción visual de la disección de la vasculatura cerebral superficial y las meninges asociada y el plexo coroideo del cerebro de rata

This video presentation was created to show a method of harvesting the two most important highly vascular structures, not residing within the brain ...

Growing Neural Stem Cells from Conventional and Nonconventional Regions of the Adult Rodent Brain

Cultivo de células madre neurales de Regiones convencionales y no convencionales del cerebro adulto de roedores

Recent work demonstrates that central nervous system (CNS) regeneration and tumorigenesis involves populations of stem cells (SCs) resident within the ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo optogenético la estimulación del sistema nervioso central de roedores

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

Grabación de la plasticidad sináptica en rebanadas Hippocampal agudas mantenidas en un pequeño volumen reciclado - perfusión- y sistema de cámara de tipo inmersión

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

Evaluación de la densidad de sinapsis en rebanadas de hipocampo cerebral de roedor

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

Efectos de Neurotrauma inducido ráfaga en roedor a presión media de las arterias cerebrales

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral ...

Translational Brain Mapping at the University of Rochester Medical Center: Preserving the Mind Through Personalized Brain Mapping

Asignación de cerebro traslacional en el Centro Médico de la Universidad de Rochester: Preservar la mente a través de la asignación cerebral personalizada

The Translational Brain Mapping Program at the University of Rochester is an interdisciplinary effort that integrates cognitive science, neurophysiology, ...

Using Near-infrared Fluorescence and High-resolution Scanning to Measure Protein Expression in the Rodent Brain

Uso de fluorescencia de infrarrojo cercano y escaneo de alta resolución para medir la expresión de proteína en el cerebro de roedores

Neuroscience is the study of how cells in the brain mediate various functions. Measuring protein expression in neurons and glia is critical for the study ...