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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Post-Stroke Cerebral Edema, Infarct Zone and Blood-Brain Barrier Breakdown in a Single Set of Rodent Brain Samples at JoVE.com

Vi takker Maryna Kuscheriava, Maksym Kryvonosov, Daryna Yakumenko og Evgenia Goncharyk ved Institutt for fysiologi, Fakultet for biologi, økologi og medisin, Oles Honchar, Dnipro University, Dnipro, Ukraina for deres støtte og nyttige bidrag til våre diskusjoner. Dataene som er innhentet er en del av Ruslan Kuts ph.d.-avhandling.

Følgende prosedyrer ble utført i henhold til anbefalingene fra Helsingfors- og Tokyo-erklæringen og retningslinjene for bruk av eksperimentelle dyr i Det europeiske fellesskap. Eksperimentene ble også godkjent av Dyrevernskomiteen ved Ben-Gurion University of the Negev.
1. Klargjør rotter for eksperimentell prosedyre
<ol><li>Velg voksne hann Sprague-Dawley rotter uten overt patologi, hver veier mellom 300 og 350 g.</li>
	<li>Opprettholde alle rotter ved romtemperatur ved 22 °C, med 12 ...

Hovedmålet med den nåværende protokollen var å demonstrere konsistente målinger av tre hovedparametere for iskemisk skade: IZ, BE og BBB permeabilitet. Tidligere studier på dette feltet har vist muligheten for å utføre en eller to av disse parametrene sammen i samme utvalg. Foruten kostnadsreduksjonen som denne tredelte metoden tilbyr, gir den også en mer ønskelig bioetisk modell som begrenser antall dyr som må opereres på og deretter eutaniseres. Som i alle histologiske teknikker er metoden begrenset av mang...

En av de vanligste årsakene til sykelighet og dødelighet over hele verden er hjerneslag. Globalt representerer iskemisk slag 68% av alle slagtilfeller, mens i USA står iskemisk slag for 87% av hjerneslagtilfeller1,2. Det er anslått at den økonomiske byrden av hjerneslag når $ 34 milliarder i USA2 og € 45 milliarder i EU3. Dyremodeller av hjerneslag er nødvendig for å studere sin patofysiologi, utvikle nye metoder for evaluering, og foreslå nye terapeutiske alternativer4.
Iskemisk slag oppstår med okklusjon av en stor cerebral arterie, vanligvis den midterste hjernearterien eller en av dens grener5. Dermed har modeller av iskemisk slag historisk involvert midten cerebral arterie okklusjon (MCAO)6,7,8,9,10,11,12. Etter MCAO, nevrologisk skade vurderes oftest ved å måle infarktsone (IZ) ved hjelp av en 2,3,5-triphenyltetrazoliumklorid (TTC) fargingsmetode13, hjerneødem (BE) ved hjelp av tørking eller beregning av hemisfæriske volumer14,15,16,og blod hjernebarriere (BBB) permeabilitet av en spektrometri teknikk ved hjelp av Evans blå flekker17,18,19.
Den tradisjonelle MCAO-metoden bruker separate sett med hjerner for hver av de tre hjernemålingene. For en stor utvalgsstørrelse resulterer dette i et betydelig antall eutaniserte dyr, med ekstra etiske og økonomiske hensyn. En alternativ metode for å lindre disse kostnadene ville innebære målinger av alle tre parametrene i et enkelt sett med post-MCAO gnagerhjerner.
Tidligere forsøk er gjort for å måle kombinasjoner av parametere i samme hjerneprøve. Samtidige immunofluorescerende fargingsmetoder20 samt andre molekylære og biokjemiske analyser21 har blitt beskrevet etter TTC-farging i samme hjerneprøve. Vi har tidligere beregnet hjernehalvkulevolumer for å vurdere hjerneødem og utført TTC-farging for å beregne infarktsone i samme hjernesett15.
I den nåværende protokollen presenterer vi en modifisert MCAO-teknikk som måler iskemisk hjerneskade ved å bestemme IZ, BE og BBB permeabilitet i samme sett med gnagerhjerner. IZ måles ved TTC-farging, BE bestemmes ved å beregne hemisfært volum, og BBB permeabilitet oppnås ved spektrometrimetoder19. I denne protokollen brukte vi en modifisert MCAO-modell, basert på direkte innsetting og fiksering av monofilamentkateteret i den indre halspulsåren (ICA) og ytterligere blokkering av blodstrømmen til den midterste hjernearterien (MCA)22. Denne modifiserte metoden viser en redusert dødelighet og sykelighet sammenlignet med den tradisjonelle MCAO-metoden16,22.
Denne nye tilnærmingen gir en økonomisk forsvarlig og etisk modell for måling av nevrologisk skade etter MCAO. Denne vurderingen av de viktigste parametrene for iskemisk hjerneskade vil bidra til å undersøke sin patofysiologi grundig.

<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

En av de vanligste årsakene til sykelighet og dødelighet over hele verden er iskemisk slag. Historisk, en dyremodell som brukes til å stimulere iskemisk slag innebærer midten cerebral arterie okklusjon (MCAO). Infarct sone, hjerneødem og blod-hjernebarriere (BBB) sammenbrudd måles som parametere som gjenspeiler omfanget av hjerneskade etter MCAO. En betydelig begrensning til denne metoden er at disse målingene normalt oppnås i forskjellige rottehjerneprøver, noe som fører til etiske og økonomiske byrder på grunn av det store antallet rotter som må eutaniseres for en passende prøvestørrelse. Her presenterer vi en metode for å nøyaktig vurdere hjerneskade etter MCAO ved å måle infarct sone, hjerneødem og BBB permeabilitet i samme sett av rottehjerner. Denne nye teknikken gir en mer effektiv måte å evaluere patofysiologien til hjerneslag.

Måling av infarktsone
En uavhengig t-test med en uavhengig prøve indikerte at 19 rotter som gjennomgikk permanent MCAO viste en signifikant økning i hjernens infarktvolum sammenlignet med de 16 sham-opererte rotter (MCAO = 7,49% ± 3,57 vs. Sham = 0,31 % ± 1,9, t(28,49) = 7,56, p < 0,01 (se figur 2A)). Dataene uttrykkes som en gjennomsnittlig prosentandel av den kontralaterale halvkule ± SD.
<stro...

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Post-Stroke Cerebral Edema, Infarct Zone and Blood-Brain Barrier Breakdown in a Single Set of Rodent Brain Samples at JoVE.com

Measuring Post-Stroke Cerebral Edema, Infarct Zone and Blood-Brain Barrier Breakdown in a Single Set of Rodent Brain Samples

Denne protokollen beskriver en ny teknikk for å måle de tre viktigste parametrene for iskemisk hjerneskade på samme sett med gnagerhjerneprøver. Bruk av bare én hjerneprøve er svært fordelaktig når det gjelder etiske og økonomiske kostnader.

Måling av post-stroke cerebralt ødem, infarktsone og blod-hjernebarrieresammenbrudd i ett enkelt sett med gnagerhjerneprøver

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

Funksjonell Bildediagnostiske Bruke Ultrasonic blod-hjerne barrieren avbrudd og mangan forbedret MR

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

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

Vurdering av blod - hjerne barrieren permeabilitet av intravenøs infusjon av FITC-merket Albumin i en musemodell av nevrodegenerative sykdommer

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

I Vivo blod - hjerne barrieren permeabilitet analysen mus med Fluorescently merket Tracers

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

Bedømme i Vivo blod - hjerne barrieren avbrudd i en rotte modell av iskemiske hjerneslag

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

Effekter av Blast-indusert Biografiske filmer på trykksatt gnager midt Cerebral arterier

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

En benchtop tilnærming til plasseringen spesifikke blod hjernebarriere åpning ved hjelp av fokusert ultralyd i en rotte modell

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

Et høygjennomstrømningsbildestyrt stereotaktisk nevronavigering og fokusert ultralydsystem for blod-hjernebarriereåpning hos gnagere

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

Fokusert ultralydindusert blod-hjernebarriereåpning for å målrette hjernestrukturer og evaluere kjemogenetisk nevromodulering

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

Registrering av barrierefunksjonell integritet på bEnd.3 Vaskulære endotelceller via deteksjon av transendotelial elektrisk motstand

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

Rekonstruksjon av blod-hjernebarrieren in vitro for å modellere og terapeutisk målrette nevrologisk sykdom

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