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 tackar Maryna Kuscheriava, Maksym Kryvonosov, Daryna Yakumenko och Evgenia Goncharyk vid institutionen för fysiologi, fakulteten för biologi, ekologi och medicin, Oles Honchar, Dnipro University, Dnipro, Ukraina för deras stöd och hjälpsamma bidrag till våra diskussioner. De erhållna uppgifterna ingår i Ruslan Kuts doktorsavhandling.

Följande förfaranden genomfördes i enlighet med rekommendationerna i Helsingfors och Tokyoförklaringen och riktlinjerna för användning av försöksdjur från Europeiska gemenskapen. Experimenten godkändes också av djurvårdskommittén vid Ben-Gurion University of the Negev.
1. Förbereda råttor för försöksförfarandet
<ol><li>Välj vuxna manliga Sprague-Dawley råttor utan overt patologi, var och en väger mellan 300 och 350 g.</li>
	<li>Håll alla råttor i rumstemperatur vid 22...

Huvudsyftet med detta protokoll var att påvisa konsekventa mätningar av tre huvudparametrar för ischemisk skada: IZ, BE och BBB permeabilitet. Tidigare studier på detta område har visat möjligheten att utföra en eller två av dessa parametrar tillsammans i samma urval. Förutom den kostnadsminskning som denna tredelad metod erbjuder ger den också en mer önskvärd bioetisk modell som begränsar antalet djur som måste opereras och därefter avlivas. Som i alla histologiska tekniker begränsas metoden av oförmåg...

En av de vanligaste orsakerna till sjuklighet och dödlighet över hela världen är stroke. Globalt representerar ischemisk stroke 68% av alla strokefall, medan ischemisk stroke i USA står för 87% avstrokefallen 1,2. Det uppskattas att den ekonomiska bördan av stroke uppgår till 34 miljarder dollar i Förenta staterna2 och 45 miljarder euro i Europeiska unionen3. Djurmodeller av stroke är nödvändiga för att studera dess patofysiologi, utveckla nya metoder för utvärdering och föreslå nya terapeutiska alternativ4.
Ischemisk stroke uppstår med ocklusion av en större cerebral artär, vanligtvis den mellersta cerebrala artären eller en av dess grenar5. Således har modeller av ischemisk stroke historiskt involverat mellersta cerebrala gatan ocklusion (MCAO)6,7,8,9,10,11,12. Efter MCAO, neurologisk skada bedöms oftast genom mätning av infarktzon (IZ) med hjälp av en 2,3,5-triphenyltetrazoliumklorid (TTC) färgningsmetod13, hjärnödem (BE) med torr eller beräkna halvklotformade volymer14,15,16, och blod hjärnbarriär (BBB) permeabilitet genom en spektroskopi teknik med Evans blå färgning17,18,19.
Den traditionella MCAO-metoden använder separata uppsättningar hjärnor för var och en av de tre hjärnmätningarna. För en stor urvalsstorlek resulterar detta i ett betydande antal avlivade djur, med ytterligare etiska och ekonomiska överväganden. En alternativ metod för att lindra dessa kostnader skulle innebära mätningar av alla tre parametrarna i en enda uppsättning efter MCAO gnagare hjärnor.
Tidigare försök har gjorts att mäta kombinationer av parametrar i samma hjärnprov. Samtidiga immunofluorescerandefärgningsmetoder 20 samt andra molekylära och biokemiska analyser21 har beskrivits efter TTC färgning i samma hjärnan prov. Vi har tidigare beräknat hjärnhalvvolymer för att bedöma hjärnan ödem och utfört TTC färgning för att beräkna infarkt zon i samma hjärna set15.
I det nuvarande protokollet presenterar vi en modifierad MCAO-teknik som mäter ischemisk hjärnskada genom att bestämma IZ, BE och BBB permeabilitet i samma uppsättning gnagare hjärnor. IZ mäts med TTC-färgning, BE bestäms genom beräkning av halvklotferisk volym och BBB permeabilitet erhålls med spektrometrimetoder19. I detta protokoll använde vi en modifierad MCAO-modell, baserad på direkt insättning och fixering av monofilamentkatetern i den inre halspulsådern (ICA) och ytterligare blockering av blodflödet till den mellersta cerebrala artären (MCA)22. Denna modifierade metod visar en minskad dödlighet och sjuklighet jämfört med den traditionella MCAO-metoden16,22.
Detta nya tillvägagångssätt ger en ekonomiskt sund och etisk modell för att mäta neurologiska skador efter MCAO. Denna bedömning av de viktigaste parametrarna för skandinaviska hjärnan skada kommer att bidra till att grundligt undersöka dess patofysiologi.

<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 vanligaste orsakerna till sjuklighet och dödlighet över hela världen är ischemisk stroke. Historiskt sett innebär en djurmodell som används för att stimulera ischemisk stroke mellersta cerebral arteriell ocklusion (MCAO). Infarktzon, hjärnödem och blod- hjärnbarriärnedbrytning (BBB) mäts som parametrar som återspeglar omfattningen av hjärnskada efter MCAO. En betydande begränsning av denna metod är att dessa mätningar normalt erhålls i olika råtthjärnprover, vilket leder till etiska och ekonomiska bördor på grund av det stora antalet råttor som behöver avlivas för en lämplig provstorlek. Här presenterar vi en metod för att noggrant bedöma hjärnskada efter MCAO genom att mäta infarkt zon, hjärnan ödem och BBB permeabilitet i samma uppsättning råtta hjärnor. Denna nya teknik ger ett effektivare sätt att utvärdera strokens patofysiologi.

Mätning av infarktzoner
Ett oberoende t-test visade att 19 råttor som genomgick permanent MCAO visade en signifikant ökning av hjärnans infarktvolym jämfört med de 16 sham-operated råttorna (MCAO= 7,49% ± 3,57 jämfört med Sham = 0,31 % ± 1,9, t(28,49) = 7,56, p < 0,01 (se figur 2A)). Uppgifterna uttrycks som en genomsnittlig procentandel av den kontralaterala ± SD.
Mätning av hjär...

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

Detta protokoll beskriver en ny teknik för att mäta de tre viktigaste parametrarna för skandinavisk hjärnskada på samma uppsättning gnagare hjärnprover. Att bara använda ett hjärnprov är mycket fördelaktigt när det gäller etiska och ekonomiska kostnader.

Mätning efter stroke cerebral ödem, infarkt zon och blod -hjärnbarriär nedbrytning i en enda uppsättning gnagare hjärnprover

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

Funktionell hjärnavbildning med ultraljud Blod-hjärnbarriären störningar och mangan-förstärkt MRT

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

Bedömning av blod - hjärnbarriären permeabilitet av intravenös Infusion av FITC-märkt Albumin i en musmodell av neurodegenerativa sjukdomar

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

En In Vivo blod - hjärnbarriären permeabilitet test på möss med Fluorescently märkt spårämnen

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

En In Vivo -bedömning av blod - hjärnbarriären störningar i en råtta modell av ischemisk Stroke

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-inducerad Neurotrauma på trycksatt gnagare mellersta cerebrala artärer

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 bänktop till den platsspecifika blodhjärnbarriäröppningen med fokuserat ultraljud i en råttmodell

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

Ett bildstyrt stereotaktiskt neuronavigation med hög genomströmning och fokuserat ultraljudssystem för öppning av blod- hjärnbarriärer hos gnagare

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

Fokuserad ultraljudsinducerad blod-hjärnbarriäröppning för att rikta in sig på hjärnstrukturer och utvärdera kemogenetisk neuromodulering

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 barriärfunktionell integritet på bEnd.3 vaskulära endotelceller via transendotelial elektrisk motståndsdetektering

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

Rekonstruktion av blod-hjärnbarriären in vitro för att modellera och terapeutiskt rikta in sig på neurologiska sjukdomar

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