Name: measuring post-stroke cerebral edema, infarct zone and blood-brain barrier breakdown in a single set of rodent brain samples
Uploaded: 2020-10-23T13:30:00
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Nous remercions Maryna Kuscheriava, Maksym Kryvonosov, Daryna Yakumenko et Evgenia Goncharyk du Département de physiologie, faculté de biologie, d’écologie et de médecine, Oles Honchar, Université Dnipro, Dnipro, Ukraine pour leur soutien et leurs contributions utiles à nos discussions. Les données obtenues font partie de la thèse de doctorat de Ruslan Kuts.

Les procédures suivantes ont été menées conformément aux recommandations de la Déclaration d’Helsinki et de Tokyo et aux Lignes directrices pour l’utilisation des animaux expérimentaux de la Communauté européenne. Les expériences ont également été approuvées par le Comité de soins aux animaux de l’Université Ben Gourion du Néguev.
1. Préparation des rats à la procédure expérimentale
<ol><li>Sélectionnez des rats sprague-dawley mâles adultes sans pathologie géné...

L’objectif principal du présent protocole était de démontrer des mesures cohérentes de trois paramètres principaux des lésions ischémiques : la perméabilité de l’IZ, du BE et du BBB. Des études antérieures dans ce domaine ont démontré la possibilité d’effectuer un ou deux de ces paramètres ensemble dans le même échantillon. Outre la réduction des coûts que cette méthode en trois parties offre, elle fournit également un modèle bioéthique plus souhaitable qui limite le nombre d’animaux qui do...

L’une des causes les plus courantes de morbidité et de mortalité dans le monde est l’AVC. À l’échelle mondiale, l’AVC ischémique représente 68 % de tous les cas d’AVC, tandis qu’aux États-Unis, l’AVC ischémique représente 87 %des cas d’AVC 1,2. On estime que la charge économique de l’AVC atteint 34 milliards de dollars aux États-Unis2 et 45 milliards d’euros dans l’Union européenne3. Des modèles animaux d’AVC sont nécessaires pour étudier sa pathophysiologie, développer de nouvelles méthodes d’évaluation et proposer de nouvelles options thérapeutiques4.
La course ischémique se produit avec l’occlusion d’une artère cérébrale principale, habituellement l’artère cérébrale moyenne ou une de ses branches5. Ainsi, les modèles de course ischémique ont historiquement impliqué l’occlusion cérébrale moyenne d’artère (MCAO)6,7,8,9,10,11,12. Après mcao, les dommages neurologiques sont le plus généralement évalués en mesurant la zone infarctus (IZ) utilisant une méthode de coloration de chlorure de chlorure de 2,3,5 triphenyltetrazolium (TTC)13,oedème cérébral (BE) utilisant séchage ou calcul des volumes hémisphériques14,15,16, et la perméabilité de la barrière hémique du sang (BBB) par une technique de spectrométrie utilisant la coloration bleue Evans17,18,19.
La méthode MCAO traditionnelle utilise des ensembles distincts de cerveaux pour chacune des trois mesures du cerveau. Pour un échantillon de grande taille, il en résulte un nombre important d’animaux euthanasiés, avec des considérations éthiques et financières supplémentaires. Une autre méthode pour atténuer ces coûts impliquerait des mesures des trois paramètres dans un seul ensemble de cerveaux rongeurs post-MCAO.
Des tentatives antérieures ont été faites pour mesurer les combinaisons de paramètres dans le même échantillon de cerveau. Des méthodes de coloration immunofluorescentessimultanées 20 ainsi que d’autres analyses moléculaires etbiochimiques 21 ont été décrites après coloration de TTC dans le même échantillon de cerveau. Nous avons précédemment calculé des volumes d’hémisphère de cerveau pour évaluer l’oedème de cerveau et avons exécuté la coloration de TTC pour calculer la zone infarctus dans le même ensemblede cerveau 15.
Dans le présent protocole, nous présentons une technique modifiée de MCAO qui mesure des dommages ischémiques de cerveau en déterminant la perméabilité d’IZ, de BE, et de BBB dans le même ensemble de cerveaux de rongeur. IZ est mesurée par coloration TTC, BE est déterminé par le calcul du volume hémisphérique, et la perméabilité BBB est obtenue par des méthodes de spectrométrie19. Dans ce protocole, nous avons employé un modèle modifié de MCAO, basé sur l’insertion directe et la fixation du cathéter monofilament dans l’artère carotide interne (ICA) et le blocage supplémentaire du flux sanguin à l’artère cérébrale moyenne (MCA)22. Cette méthode modifiée montre une diminution du taux de mortalité et de morbidité par rapport à la méthode mcaotraditionnelle 16,22.
Cette nouvelle approche fournit un modèle financièrement sain et éthique pour mesurer les lésions neurologiques après l’AMC. Cette évaluation des principaux paramètres des lésions cérébrales ischémiques aidera à étudier en profondeur sa pathophysiologie.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2 mL Syringe</td>
			<td>Braun</td>
			<td>4606027V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2% chlorhexidine in 70% alcohol solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>500 cc</td>
			<td>Provides general antisepsis of the skin in the operatory field</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 G Needle with Syringe</td>
			<td>Braun</td>
			<td>305620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-0 Silk sutures</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td>1007842</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 Nylon suture</td>
			<td>4-00</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brain &#38; Tissue Matrices</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>15013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula Venflon 22 G</td>
			<td>KD-FIX</td>
			<td>183603985447</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge Sigma 2-16P</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Sigma 2-16P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compact Analytical Balances</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>HR-AZ/HR-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital weighing scale</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Rs 4,000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting scissors</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z265969</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf pipette</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z683884</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf tube</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>EP0030119460</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence detector</td>
			<td>Tecan, M&#228;nnedorf Switzerland</td>
			<td>Model: Infinite 200 PRO multimode reader</td>
			<td>Optional.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence detector</td>
			<td>Molecular Devices LLC</td>
			<td>VWR cat. # 10822 512 SpectraMax Paradigm Multi Mode Microplate Reader Base Instrument</td>
			<td>Optional.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze sponges</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>22-362-178</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heater with thermometer</td>
			<td>Heatingpad-1</td>
			<td>Model: HEATINGPAD-1/2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostatic microclips</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Horizon-XL</td>
			<td>Mennen Medical Ltd</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion cuff</td>
			<td>ABN</td>
			<td>IC-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro forceps</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro scissors</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multiset</td>
			<td>Teva Medical</td>
			<td>998702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olympus BX 40 microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operating forceps</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operating scissors</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical scanner</td>
			<td>Canon</td>
			<td>Cano Scan 4200F</td>
			<td>Resolution 3200 x 6400 dpi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dishes</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5606</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Purina Chow</td>
			<td>Purina</td>
			<td>5001</td>
			<td>Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical research for over 5 decades. Provided to rats ad libitum in this experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rat cages</td>
			<td>Techniplast</td>
			<td>2000P</td>
			<td>Conventional housing for rodents. Cages were used for housing rats throughout the experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blades #11</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S2771</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adobe Photoshop CS2 for Windows</td>
			<td>Adobe</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ 1.37v</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td>The source code is freely available. The author, Wayne Rasband (wayne@codon.nih.gov), is at the Research Services Branch, National Institute of Mental Health, Bethesda, Maryland, USA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Office 365 ProPlus</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>-</td>
			<td>Microsoft Office Excel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Windows 10</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>298-96-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50% trichloroacetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>76-03-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 96 %</td>
			<td>Romical</td>
			<td></td>
			<td>Flammable liquid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Evans blue 2%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>314-13-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane, USP 100%</td>
			<td>Piramamal Critical Care, Inc</td>
			<td>NDC 66794-017</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring post-stroke cerebral edema, infarct zone and blood-brain barrier breakdown in a single set of rodent brain samples

L’une des causes les plus courantes de morbidité et de mortalité dans le monde est l’AVC ischémique. Historiquement, un modèle animal utilisé pour stimuler l’AVC ischémique implique l’occlusion cérébrale moyenne d’artère (MCAO). La zone infarctus, l’oedème cérébral et la dégradation de la barrière céphalo-cérébrale (BBB) sont mesurés comme paramètres qui reflètent l’étendue des lésions cérébrales après mcao. Une limitation significative à cette méthode est que ces mesures sont normalement obtenues dans différents échantillons de cerveau de rat, menant aux fardeaux éthiques et financiers dus au grand nombre de rats qui doivent être euthanasiés pour une taille appropriée d’échantillon. Ici nous présentons une méthode pour évaluer avec précision des dommages de cerveau suivant MCAO en mesurant la zone d’infarctus, l’oedème de cerveau et la perméabilité de BBB dans le même ensemble de cerveaux de rat. Cette nouvelle technique fournit un moyen plus efficace d’évaluer la pathophysiologie de l’AVC.

Mesure de la zone infarctus
Un t-test indépendant a indiqué que 19 rats qui ont subi mcao permanent ont démontré une augmentation significative du volume d’infarctus de cerveau comparé aux 16 rats sham-operated (MCAO=7.49% ± 3.57 vs. Sham = 0,31% ± 1,9, t(28,49) = 7,56, p < 0,01 (voir figure 2A)). Les données sont exprimées en pourcentage moyen de l’hémisphère contralatéral ± SD.
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Measuring Post-Stroke Cerebral Edema, Infarct Zone and Blood-Brain Barrier Breakdown in a Single Set of Rodent Brain Samples

Ce protocole décrit une nouvelle technique de mesure des trois paramètres les plus importants des lésions cérébrales ischémiques sur le même ensemble d’échantillons de cerveau de rongeurs. L’utilisation d’un seul échantillon de cerveau est très avantageuse en termes de coûts éthiques et économiques.

Mesure de l’œdème cérébral post-AVC, de la zone infarctus et de la dégradation de la barrière céphalo-cérébrale dans un seul ensemble d’échantillons de cerveaux de rongeurs

One of the most common causes of morbidity and mortality worldwide is ischemic stroke. Historically, an animal model used to stimulate ischemic stroke ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Utilisation de neuro-imagerie fonctionnelle par ultrasons rupture de la barrière hémato-encéphalique et le manganèse-IRM

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Recherche

Neurosciences

Assessment of Blood-brain Barrier Permeability by Intravenous Infusion of FITC-labeled Albumin in a Mouse Model of Neurodegenerative Disease

Évaluation de la perméabilité de la barrière hémato - encéphalique par perfusion intraveineuse d’albumine marquée FITC dans un modèle murin de la maladie neurodégénérative

Disruption of blood-brain barrier (BBB) integrity is a common feature for different neurological and neurodegenerative diseases. Although the interplay ...

An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers

An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers

Un test In Vivo barrière hémato - encéphalique perméabilité chez la souris à l’aide de fluorescent marqué traceurs

Blood-brain barrier (BBB) is a specialized barrier that protects the brain microenvironment from toxins and pathogens in the circulation and maintains ...

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

Une évaluation In Vivo de la perturbation de la barrière hémato - encéphalique dans un modèle de Rat d’accident vasculaire cérébral ischémique

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier ...

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

Effets de neurotraumatologie induite par le souffle sur les rongeurs sous pression du milieu des artères cérébrales

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

A Benchtop Approach to the Location Specific Blood Brain Barrier Opening using Focused Ultrasound in a Rat Model

Une approche benchtop à l’ouverture spécifique de barrière de cerveau de sang d’emplacement utilisant l’ultrason focal dans un modèle de rat

Stereotaxic surgery is the gold standard for localized drug and gene delivery to the rodent brain. This technique has many advantages over systemic ...

A High-Throughput Image-Guided Stereotactic Neuronavigation and Focused Ultrasound System for Blood-Brain Barrier Opening in Rodents

Un système de neuronavigation stéréotaxique et d’ultrasons focalisés guidé par image à haut débit pour l’ouverture de la barrière hémato-encéphalique chez les rongeurs

The blood-brain barrier (BBB) has been a major hurdle for the treatment of various brain diseases. Endothelial cells, connected by tight junctions, form a ...

Focused Ultrasound Induced Blood-Brain Barrier Opening for Targeting Brain Structures and Evaluating Chemogenetic Neuromodulation

Ouverture de la barrière hémato-encéphalique induite par ultrasons focalisés pour cibler les structures cérébrales et évaluer la neuromodulation chimiogénétique

Acoustically Targeted Chemogenetics (ATAC) allows for the noninvasive control of specific neural circuits. ATAC achieves such control through a ...

Transendothelial Resistance Measurement to Assess Cell Barrier Integrity

Barrier Functional Integrity Recording on bEnd.3 Vascular Endothelial Cells via Transendothelial Electrical Resistance Detection

Applications of TEER Detection to Assess Cell Barrier Integrity (Video) | JoVE

Enregistrement de l’intégrité fonctionnelle de la barrière sur les cellules endothéliales vasculaires bEnd.3 via la détection de résistance électrique transendothéliale

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic physiological structure composed of microvascular endothelial cells, astrocytes, and pericytes. By coordinating ...

A 3D Blood-Brain Barrier Model Derived from Human Pluripotent Stem-Cells

Reconstruction of the Blood-Brain Barrier In Vitro to Model and Therapeutically Target Neurological Disease

A Personalized Approach Towards Investigating Alzheimer's Disease Using an In Vitro Blood-Brain Barrier Model (Video) | JoVE

Reconstruction de la barrière hémato-encéphalique in vitro pour modéliser et cibler thérapeutiquement les maladies neurologiques

The blood-brain barrier (BBB) is a key physiological component of the central nervous system (CNS), maintaining nutrients, clearing waste, and protecting ...