Name: a preclinical model of exertional heat stroke in mice
Uploaded: 2021-07-01T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Preclinical Model of Exertional Heat Stroke in Mice at JoVE.com

Dit werk werd gefinancierd door het Ministerie van Defensie W81XWH-15-2-0038 (TLC) en BA180078 (TLC) en de BK en Betty Stevens Endowment (TLC). JMA werd ondersteund door financiële hulp van het Koninkrijk Saoedi-Arabië. Michelle King was bij de Universiteit van Florida op het moment dat deze studie werd uitgevoerd. Ze is momenteel in dienst van het Gatorade Sports Science Institute, een divisie van PepsiCo R&D.

Alle procedures zijn beoordeeld en goedgekeurd door de University of Florida IACUC. C57BL /6J mannelijke of vrouwelijke muizen, ~ 4 maanden oud, met een gewicht binnen een bereik van respectievelijk 27-34 g en 20-25 g, worden gebruikt voor het onderzoek.
1. Chirurgische implantatie van het telemetrische temperatuurbewakingssysteem
<ol><li>Laat de dieren bij aankomst van de verkoper minstens 1 week voorafgaand aan de operatie in het vivarium rusten om de stress van het transport te minimalise...

<ol>
	<li>Leon, L. R., Bouchama, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+stroke.">Heat stroke.</a> Comprehensive Physiology. 5 (2), 611-647 (2015).</li><li>Laitano, O., Leon, L. R., Roberts, W. O., Sawka, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controversies+in+exertional+heat+stroke+diagnosis,+prevention,+and+treatment.">Controversies in exertional heat stroke diagnosis, prevention, and treatment.</a> Journal of Applied Physiology. 127 (5), 1338-1348 (2019).</li><li>King, M. A., 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=Influence+of+prior+illness+on+exertional+heat+stroke+presentation+and+outcome.">Influence of prior illness on exertional heat stroke presentation and outcome.</a> PLOS One. 14 (8), 0221329 (2019).</li><li>Carter, R., 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=Epidemiology+of+hospitalizations+and+deaths+from+heat+illness+in+soldiers.">Epidemiology of hospitalizations and deaths from heat illness in soldiers.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 37 (8), 1338-1344 (2005).</li><li>Howe, A. S., Boden, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat-related+illness+in+athletes.">Heat-related illness in athletes.</a> The American Journal of Sports Medicine. 35 (8), 1384-1395 (2007).</li><li>Wallace, R. F., Kriebel, D., Punnett, L., Wegman, D. H., Amoroso, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prior+heat+illness+hospitalization+and+risk+of+early+death.">Prior heat illness hospitalization and risk of early death.</a> Environmental Research. 104 (2), 290-295 (2007).</li><li>Wang, J. -. 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=The+association+between+heat+stroke+and+subsequent+cardiovascular+diseases.">The association between heat stroke and subsequent cardiovascular diseases.</a> PLOS One. 14 (2), 0211386 (2019).</li><li>Leon, L. R., Blaha, M. D., DuBose, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+course+of+cytokine,+corticosterone,+and+tissue+injury+responses+in+mice+during+heat+strain+recovery.">Time course of cytokine, corticosterone, and tissue injury responses in mice during heat strain recovery.</a> Journal of Applied Physiology. 100 (4), 1400-1409 (2006).</li><li>Leon, L. R., DuBose, D. A., Mason, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+stress+induces+a+biphasic+thermoregulatory+response+in+mice.">Heat stress induces a biphasic thermoregulatory response in mice.</a> American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 288 (1), 197-204 (2005).</li><li>Leon, L. R., Gordon, C. J., Helwig, B. G., Rufolo, D. M., Blaha, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermoregulatory,+behavioral,+and+metabolic+responses+to+heatstroke+in+a+conscious+mouse+model.">Thermoregulatory, behavioral, and metabolic responses to heatstroke in a conscious mouse model.</a> American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 299 (1), 241-248 (2010).</li><li>King, M. A., Leon, L. R., Morse, D. A., Clanton, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unique+cytokine+and+chemokine+responses+to+exertional+heat+stroke+in+mice.">Unique cytokine and chemokine responses to exertional heat stroke in mice.</a> Journal of Applied Physiology. 122 (2), 296-306 (2016).</li><li>Costa, K. A., 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=l-Arginine+supplementation+prevents+increases+in+intestinal+permeability+and+bacterial+translocation+in+Male+Swiss+mice+subjected+to+physical+exercise+under+environmental+heat+stress.">l-Arginine supplementation prevents increases in intestinal permeability and bacterial translocation in Male Swiss mice subjected to physical exercise under environmental heat stress.</a> The Journal of Nutrition. 144 (2), 218-223 (2014).</li><li>Hubbard, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+exercise+in+the+heat+on+predisposition+to+heatstroke.">Effects of exercise in the heat on predisposition to heatstroke.</a> Medicine and Science in Sports. 11 (1), 66-71 (1979).</li><li>Hubbard, R. W., 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=Rat+model+of+acute+heatstroke+mortality.">Rat model of acute heatstroke mortality.</a> Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 42 (6), 809-816 (1977).</li><li>Hubbard, R. W., 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=Diagnostic+significance+of+selected+serum+enzymes+in+a+rat+heatstroke+model.">Diagnostic significance of selected serum enzymes in a rat heatstroke model.</a> Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 46 (2), 334-339 (1979).</li><li>Hubbard, R. W., 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=Role+of+physical+effort+in+the+etiology+of+rat+heatstroke+injury+and+mortality.">Role of physical effort in the etiology of rat heatstroke injury and mortality.</a> Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 45 (3), 463-468 (1978).</li><li>Garcia, C. K., 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=Sex-dependent+responses+to+exertional+heat+stroke+in+mice.">Sex-dependent responses to exertional heat stroke in mice.</a> Journal of Applied Physiology. 125 (3), 841-849 (2018).</li><li>Garcia, C. K., 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=Effects+of+Ibuprofen+during+Exertional+Heat+Stroke+in+Mice.">Effects of Ibuprofen during Exertional Heat Stroke in Mice.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 52 (9), 1870-1878 (2020).</li><li>King, M. A., Leon, L. R., Mustico, D. L., Haines, J. M., Clanton, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomarkers+of+multi-organ+injury+in+a+pre-clinical+model+of+exertional+heat+stroke.">Biomarkers of multi-organ injury in a pre-clinical model of exertional heat stroke.</a> Journal of Applied Physiology. 118 (10), (2015).</li><li>Murray, K. O., 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=Exertional+heat+stroke+leads+to+concurrent+long-term+epigenetic+memory,+immunosuppression+and+altered+heat+shock+response+in+female+mice.">Exertional heat stroke leads to concurrent long-term epigenetic memory, immunosuppression and altered heat shock response in female mice.</a> The Journal of Physiology. 599 (1), 119-141 (2021).</li><li>Leon, L. R., DuBose, D. A., Mason, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+stress+induces+a+biphasic+thermoregulatory+response+in+mice.">Heat stress induces a biphasic thermoregulatory response in mice.</a> American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 288, 197-204 (2005).</li><li>Laitano, O., 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=Delayed+metabolic+dysfunction+in+myocardium+following+exertional+heat+stroke+in+mice.">Delayed metabolic dysfunction in myocardium following exertional heat stroke in mice.</a> The Journal of Physiology. 598 (5), 967-985 (2020).</li><li>Iwaniec, J., 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=Acute+phase+response+to+exertional+heat+stroke+in+mice.">Acute phase response to exertional heat stroke in mice.</a> Experimental Physiology. 106 (1), 222-232 (2020).</li><li>He, S. -. X., 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=Optimization+of+a+rhabdomyolysis+model+in+mice+with+exertional+heat+stroke+mouse+model+of+EHS-rhabdomyolysis.">Optimization of a rhabdomyolysis model in mice with exertional heat stroke mouse model of EHS-rhabdomyolysis.</a> Frontiers in Physiology. 11, (2020).</li><li>Lopez, J. R., Kaura, V., Diggle, C. P., Hopkins, P. M., Allen, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Malignant+hyperthermia,+environmental+heat+stress,+and+intracellular+calcium+dysregulation+in+a+mouse+model+expressing+the+p.G2435R+variant+of+RYR1.">Malignant hyperthermia, environmental heat stress, and intracellular calcium dysregulation in a mouse model expressing the p.G2435R variant of RYR1.</a> British Journal of Anaesthesia. 121 (4), 953-961 (2018).</li><li>Laitano, O., Murray, K. O., Leon, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overlapping+mechanisms+of+exertional+heat+stroke+and+malignant+hyperthermia:+evidence+vs.+conjecture.">Overlapping mechanisms of exertional heat stroke and malignant hyperthermia: evidence vs. conjecture.</a> Sports Medicine. 50 (9), 115-123 (2020).</li><li>Casa, D. J., Armstrong, L. E., Kenny, G. P., O'Connor, F. G., Huggins, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exertional+heat+stroke:+new+concepts+regarding+cause+and+care.">Exertional heat stroke: new concepts regarding cause and care.</a> Current Sports Medicine Reports. 11 (3), 115-123 (2012).</li></ol>

Deze technische review heeft tot doel richtlijnen te geven voor de prestaties van een preklinisch model van EHS bij muizen. Gedetailleerde stappen en materialen die nodig zijn voor de uitvoering van een reproduceerbare EHS-episode van variabele ernst worden verstrekt. Belangrijk is dat het model grotendeels de tekenen, symptomen en multi-orgaandisfunctie nabootst die worden waargenomen bij menselijke EHS-slachtoffers11,19. Bovendien maakt dit model het mogelijk o...

Hitteberoerte wordt gekenmerkt door disfunctie van het centrale zenuwstelsel en daaropvolgende orgaanschade bij hypertherme proefpersonen1. Er zijn twee manifestaties van een zonnesteek. Klassieke hitteberoerte (CHS) treft vooral oudere bevolkingsgroepen tijdens hittegolven of kinderen die tijdens warme zomerdagen in aan de zon blootgestelde voertuigen worden achtergelaten1. Exertional heat stroke (EHS) treedt op wanneer er een onvermogen is om adequaat te thermoreguleren tijdens fysieke inspanning, meestal, maar niet altijd, onder hoge omgevingstemperaturen die resulteren in neurologische symptomen, hyperthermie en daaropvolgende multi-orgaandisfunctie en schade2. EHS komt voor bij recreatieve en topsporters, maar ook bij militairen en bij arbeiders met en zonder gelijktijdige uitdroging3,4. EHS is inderdaad de derde belangrijkste doodsoorzaak bij atleten tijdens fysieke activiteit5. Het is uiterst uitdagend om EHS bij mensen te bestuderen, omdat de episode dodelijk kan zijn of kan leiden tot negatieve gezondheidsresultaten op lange termijn6,7. Daarom zou een betrouwbaar preklinisch model van EHS kunnen dienen als een waardevol hulpmiddel om de beperkingen van retrospectieve en associatieve klinische observaties bij menselijke EHS-slachtoffers te overwinnen. Preklinische modellen van CHS bij knaagdieren en varkens zijn goed gekarakteriseerd8,9,10. Preklinische modellen van CHS vertalen zich echter niet direct in EHS-pathofysiologie vanwege de unieke effecten van lichaamsbeweging op het thermoregulatorische profiel en de aangeboren immuunrespons11. Bovendien stelden eerdere pogingen om preklinische EHS-modellen bij knaagdieren te ontwikkelen aanzienlijke beperkingen, waaronder gesuperponeerde stressstimuli veroorzaakt door elektrische schokken, het inbrengen van een rectale sonde en vooraf gedefinieerde maximale kernlichaamstemperaturen met hogesterftecijfers 12,13,14,15,16 die niet overeenkomen met de huidige epidemiologische gegevens. Deze vertegenwoordigen aanzienlijke beperkingen die de interpretatie van gegevens kunnen verstoren en onbetrouwbare biomarkerindexen kunnen opleveren. Daarom is het protocol gericht op het karakteriseren en beschrijven van de stappen van een gestandaardiseerd, zeer herhaalbaar en vertaalbaar preklinisch model van EHS bij muizen dat grotendeels vrij is van de hierboven genoemde beperkingen. Aanpassingen aan het model die kunnen resulteren in graduele fysiologische uitkomsten van matige tot fatale hitteberoerte worden beschreven. Voor zover de auteurs weten, is dit het enige preklinische model van EHS met dergelijke kenmerken, waardoor het mogelijk is om relevant EHS-onderzoek op een hypothesegestuurde manier voort te zetten11,17,18.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&#160;1080P HD 4 Security Cameras 4CH Home Video Security Camera System w/ 1TB HDD 2MP Night View Cameras CCTV Surveillance Kit</td>
			<td>LaView</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-0 Coated Vicryl Violet Braided</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-0 Ethilon Nylon suture Black Monofilament</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive Surgical Drape with Povidone 12x18</td>
			<td>Jorgensen Labset al.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BK Precision Multi-Range Programmable DC Power Supplies Model 9201</td>
			<td>BK Precision</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DR Instruments&#160;Medical Student Comprehensive Anatomy Dissection Kit</td>
			<td>&#160;DR Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Energizer Power Supply</td>
			<td>Starr Life Sciences</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>G2 Emitteret al.</td>
			<td>Starr Life Sciences</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Layfayette Motorized Wheel Model #80840B</td>
			<td>Layfayette</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Patterson Veterinary Isoflurane</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platform receiveret al.</td>
			<td>Starr Life Sciences</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scientific Environmental Chamber Model 3911</td>
			<td>ThermoForma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Training Wheels</td>
			<td>&#160;Columbus Inst.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a preclinical model of exertional heat stroke in mice

Hitteberoerte is de meest ernstige manifestatie van hittegerelateerde ziekten. Klassieke hitteberoerte (CHS), ook bekend als passieve hitteberoerte, treedt op in rust, terwijl inspanningswarmteberoerte (EHS) optreedt tijdens fysieke activiteit. EHS verschilt van CHS in etiologie, klinische presentatie en gevolgen van multi-orgaandisfunctie. Tot voor kort waren alleen modellen van CHS goed ingeburgerd. Dit protocol is bedoeld om richtlijnen te bieden voor een verfijnd preklinisch muismodel van EHS dat vrij is van belangrijke beperkende factoren zoals het gebruik van anesthesie, terughoudendheid, rectale sondes of elektrische schokken. Mannelijke en vrouwelijke C57Bl/6-muizen, geïnstrumenteerd met kerntemperatuur (Tc) telemetrische sondes werden gebruikt in dit model. Om vertrouwd te raken met de loopmodus ondergaan muizen 3 weken training met zowel vrijwillige als geforceerde loopwielen. Daarna lopen muizen op een geforceerd wiel in een klimaatkamer die is ingesteld op 37,5 °C en 40%-50% relatieve vochtigheid (RV) totdat ze symptoombeperking vertonen (bijv. Bewustzijnsverlies) bij Tc van 42,1-42,5 °C, hoewel geschikte resultaten kunnen worden verkregen bij kamertemperaturen tussen 34,5-39,5 °C en vochtigheid tussen 30% -90%. Afhankelijk van de gewenste ernst worden muizen onmiddellijk uit de kamer verwijderd voor herstel bij omgevingstemperatuur of blijven ze langer in de verwarmde kamer, wat een ernstiger blootstelling en een hogere incidentie van mortaliteit veroorzaakt. De resultaten worden vergeleken met sham-matched exercise controls (EXC) en/of naïeve controls (NC). Het model weerspiegelt veel van de pathofysiologische uitkomsten die worden waargenomen bij menselijke EHS, waaronder bewustzijnsverlies, ernstige hyperthermie, schade aan meerdere organen en inflammatoire cytokine-afgifte en acute faseresponsen van het immuunsysteem. Dit model is ideaal voor hypothesegedreven onderzoek om preventieve en therapeutische strategieën te testen die het begin van EHS kunnen vertragen of de multi-orgaanschade die deze manifestatie kenmerkt, kunnen verminderen.

De typische thermoregulerende profielen gedurende het geheel van het EHS-protocol en het vroege herstel van een muis worden geïllustreerd in figuur 1A. Dit profiel bestaat uit vier verschillende fasen die kunnen worden gedefinieerd als de kamerverwarmingsfase, incrementele oefenfase, steady-state oefenfase en een herstelfase door een snelle afkoeling (R) of ernstige (S) methode17. De belangrijkste thermoregulerende resultaten omvatten maximale Tc bereikt (Tc, max) en...

Watch this Scientific Journal Video about A Preclinical Model of Exertional Heat Stroke in Mice at JoVE.com

A Preclinical Model of Exertional Heat Stroke in Mice

Het protocol beschrijft de ontwikkeling van een gestandaardiseerd, herhaalbaar, preklinisch model van inspanningswarmteberoerte (EHS) bij muizen die vrij zijn van ongunstige externe stimuli zoals elektrische schokken. Het model biedt een platform voor mechanistische, preventieve en therapeutische studies.

Een preklinisch model van inspanningswarmteslag bij muizen

Heat stroke is the most severe manifestation of heat-related illnesses. Classic heat stroke (CHS), also known as passive heat stroke, occurs at rest, ...

Voorheen waren alleen passieve modellen van zonnesteek goed ingeburgerd. Dit model van inspanningswarmteberoerte is vrij van grote beperkingen en bootst de menselijke pathofysiologie beter na. Het is niet mogelijk om hitteberoerte bij mensen effectief te bestuderen omdat het een levensbedreigende aandoening is.Dit preklinische model behoudt de klinische kenmerken van een menselijke inspanningswarmteberoerte. Deze techniek helpt bij het testen van de effecten van de koelsnelheid op herstel van een hitteberoerte, comorbiditeiten van inname van geneesmiddelen, evenals langetermijngevolgen van blootstelling aan hitteberoerte. Jamal Alzahrani, een senior promovendus uit het laboratorium van Dr. Clanton, demonstreert de procedure.Gebruik na het verdoven van de muis oogglijmiddel zoals de Dierenartszalf om de ogen van het dier te beschermen tegen schade of letsel tijdens de operatie. Om de operatieplaats voor te bereiden, scheert u de onderbuik met een tondeuse voor kleine dieren of een in de handel verkrijgbare haarverwijderaar. Dien de eerste dosis subcutaan 0,1 milligram per kilogram buprenorfine toe.Schrob het gebied met drie wasbeurten van povidon-jodium of chloorhexidine, gevolgd door 70% isopropylalcoholspoeling, breng de muis vervolgens over naar het operatiegebied, gebruik een zelfklevend gordijn om de chirurgische plaats op de muis te isoleren. Gebruik steriele instrumenten in aseptische techniek, maak een incisie van ongeveer een centimeter op de middellijn langs de linea alba ongeveer 0,5 centimeter van de ribbenrand, scheid vervolgens de huid van de spierlaag en maak een iets kleinere incisie op de linea alba, voorzichtig om de darmen of inwendige organen niet te beschadigen. Zodra de spierlaag open is, plaatst u de steriele telemeter in de intraperitoneale holte voor de caudale slagaders en aderen en dorsaal naar de spijsverteringsorganen om deze vrij te laten zweven.Sluit de buikopening met een steriele 5-O absorbeerbare hechting en sluit de huid met een eenvoudige onderbroken steek met 5-O proline hechtdraad. Plaats de muis in zijn schone kooi met een knus magnetronverwarmingskussen onder de kooi. Controleer de muis elke 15 minuten tijdens het eerste uur van herstel van anesthesie en keer dan terug naar de dierenverblijvende faciliteit.Plaats de avond voor het protocol voor inspanningswarmteberoerte de muis bij kamertemperatuur in de omgevingskamer om aan de kamer te acclimatiseren. Gebruik het data-acquisitiesysteem om 's nachts continue kerntemperatuur of TC met een gemiddelde intervallen van meer dan 30 seconden te verzamelen. Zorg er op de ochtend van het protocol voor inspanningswarmteberoerte voor dat de muis zich op of onder het normale bereik van de dagelijkse temperatuur van 36 tot 37,5 graden Celsius bevindt voordat u de kamertemperatuur verhoogt om ervoor te zorgen dat de muis geen koorts heeft of onnodige stress heeft ervaren tijdens deze periode.Zodra de muis stabiel is en binnen een bereik van de normale rustkerntemperatuur, verwijdert u het voedsel en water en weegt u het dier. Sluit de kamerdeur en verhoog de kamertemperatuur tot een doel van 37,5 graden Celsius en 40 tot 50% relatieve vochtigheid of de gewenste omgevingstemperatuur en luchtvochtigheid. Controleer de kamertemperatuur en luchtvochtigheid met een gekalibreerde temperatuur- en vochtigheidsmonitor.Omring de kamer met een verduisteringsgordijn om licht en verstoringen tijdens het protocol minimaal te houden. Bewaak de muis continu tijdens het protocol via externe IR-verlichte camera's. Richt de tweede camera op de temperatuur- en vochtigheidsmonitor die dicht bij het loopwiel is geplaatst.Breng aanpassingen aan de controller voor het instelpunt van de omgevingskamer om nauwkeurige temperatuurmetingen in de buurt van het dier te garanderen. Zodra de kamer zijn doeltemperatuur heeft bereikt, zoals gemeten door de tweede camera op de temperatuurmonitor, opent u snel de kamerdeur en plaatst u de muis in het geforceerde loopwiel. Start het geforceerde loopwielprotocol met een snelheid van 2,5 meter per minuut en verhoog de snelheid elke 10 minuten met 0,3 meter per minuut totdat de muis een kerntemperatuur van 41 graden Celsius bereikt.Zodra de kerntemperatuur is bereikt, laat u de snelheid constant blijven totdat symptoombeperking optreedt, gekenmerkt door een schijnbaar bewustzijnsverlies, een achterwaartse val of flauwvallen en het onvermogen om door te gaan met rennen of vasthouden aan het wiel. Bevestig het tijdstip waarop de muis drie achterwaartse rotaties op het wiel heeft zonder tekenen van een fysieke reactie. U kunt ook een humaan eindpunt identificeren volgens de lokale IACUC-regels om te bepalen wanneer het protocol moet worden gestopt.Dit eindpunt ligt iets boven symptoombeperking bij vrijwel alle muizen. Om het snelle koelprotocol uit te voeren, stopt u het wiel zodra de muis symptoombeperking bereikt en verwijdert u de muis onmiddellijk van het geforceerde loopwiel. Weeg de muis en plaats hem terug in zijn thuiskooi om bij kamertemperatuur te herstellen.Laat gedurende deze tijd de kamerdeur open en breng het ingestelde punt van de incubator terug naar kamertemperatuur om de kamer snel te laten afkoelen, wat resulteert in meer dan 99% overleving op lange termijn. Om een ernstiger blootstelling aan een hitteberoerte uit te voeren, houdt u de kooi van het dier binnen de kamer van 37,5 graden Celsius tijdens het inspanningswarmteberoerteprotocol. Wanneer het dier symptoombeperking bereikt, laat ze dan in het loopwiel blijven totdat ze terugkeren naar het bewustzijn zoals waargenomen door de externe camera, verwijder dan snel de muis van het loopwiel en breng hem rechtstreeks terug naar zijn voorverwarmde kooi om te resulteren in een veel langzamer koelprofiel, waardoor in wezen de onderkoelde fase van de inspanningswarmteberoerte wordt geëlimineerd.Verwijder het filterblad gedurende deze tijd uit de kooi om de evenwichtsbalans met de kamer te verbeteren. Een herstelkooi die voorgekoeld is tot kamertemperatuur kan worden gebruikt om een minder ernstige alternatieve procedure uit te voeren om te resulteren in een onderdrukte onderkoelde fase met een overlevingspercentage van 100% Voor het protocol voor ernstige inspanningswarmteberoerte, controleer de muizen zorgvuldig tijdens het herstel en controleer continu op humane eindpunten, inclusief normale bewegingen tijdens herstel, zoals verzorging, normale ademhaling en likken. Controleer de kerntemperatuur gedurende deze tijd.Het is onwaarschijnlijk dat de muizen zullen herstellen als hun kerntemperatuur tijdens de herstelfase van richting verandert en uiteindelijk de 40 graden Celsius overschrijdt. Beëindig in een dergelijk geval het experiment en blijf de muis evalueren op standaard humane eindpunten. De typische thermoregulerende profielen gedurende het geheel van het inspanningswarmteslagprotocol bij vroeg herstel van een muis bestaan uit vier verschillende fasen die kunnen worden gedefinieerd als de kamerverwarmingsfase, incrementele oefenfase, steady state-oefenfase en een herstelfase door een snelle of langzame afkoelingsmethode.Voor het zware model gaf het hersteltemperatuurprofiel aan dat de kerntemperatuur gedurende de herstelperiode van twee uur boven de 37 graden Celsius bleef. Vrouwelijke muizen waren in dit model beter bestand tegen hitteberoerte en liepen bijna twee keer langere afstanden dan mannelijke muizen. Er werd geen verschil waargenomen in de tijd die nodig was om te herstellen tot 39,5 graden Celsius in de twee modellen.De tijd om af te koelen tot de omgevingstemperatuur van 37,5 graden Celsius werd echter sterk verlengd. Het belangrijkste is de zorgvuldige monitoring van de dieren te allen tijde na de operatie en na de inspanningsstage. Deze methode heeft geholpen bij het bestuderen van de langetermijneffecten van blootstelling aan hitteberoerte tot enkele maanden, en heeft ons ook in staat gesteld om de effecten van extra factoren bij hitteberoerteziekte te meten, zoals inname van niet-steroïde anti-inflammatoire geneesmiddelen en epigenetica.

a-preclinical-model-of-exertional-heat-stroke-in-mice

Research

JoVE Journal

Medicine

Modeling Stroke in Mice - Middle Cerebral Artery Occlusion with the Filament Model

Stroke is among the most frequent causes of death and adult disability, especially in highly developed countries. However, treatment options to date are very limited. To meet the need for novel therapeutic approaches, experimental stroke research frequently employs rodent models of focal cerebral ischaemia. Most researchers use permanent or transient occlusion of the middle cerebral artery (MCA) in mice or rats.
Proximal occlusion of the middle cerebral artery (MCA) via the intraluminal suture technique (so called filament or suture model) is probably the most frequently used model in experimental stroke research. The intraluminal MCAO model offers the advantage of inducing reproducible transient or permanent ischaemia of the MCA territory in a relatively non-invasive manner. Intraluminal approaches interrupt the blood flow of the entire territory of this artery. Filament occlusion thus arrests flow proximal to the lenticulo-striate arteries, which supply the basal ganglia. Filament occlusion of the MCA results in reproducible lesions in the cortex and striatum and can be either permanent or transient. In contrast, models inducing distal (to the branching of the lenticulo-striate arteries) MCA occlusion typically spare the striatum and primarily involve the neocortex. In addition these models do require craniectomy. In the model demonstrated in this article, a silicon coated filament is introduced into the common carotid artery and advanced along the internal carotid artery into the Circle of Willis, where it blocks the origin of the middle cerebral artery. In patients, occlusions of the middle cerebral artery are among the most common causes of ischaemic stroke. Since varying ischemic intervals can be chosen freely in this model depending on the time point of reperfusion, ischaemic lesions with varying degrees of severity can be produced. Reperfusion by removal of the occluding filament at least partially models the restoration of blood flow after spontaneous or therapeutic (tPA) lysis of a thromboembolic clot in humans.
In this video we will present the basic technique as well as the major pitfalls and confounders which may limit the predictive value of this model.

Filamentous occlusion of the Middle cerebral artery is a common model for studying ischemic stroke in mice.

Modellering Stroke in Muizen - midden cerebrale slagader occlusie met de gloeidraad Model

Stroke is among the most frequent causes of death and adult disability, especially in highly developed countries. However, treatment options to date are ...

Gene Transfer for Ischemic Heart Failure in a Preclinical Model

Various emerging technologies are being developed for patients with heart failure. Well-established preclinical evaluations are necessary to determine their efficacy and safety.
Gene therapy using viral vectors is one of the most promising approaches for treating cardiac diseases. Viral delivery of various different genes by changing the carrier gene has immeasurable therapeutic potential.
In this video, the full process of an animal model of heart failure creation followed by gene transfer is presented using a swine model. First, myocardial infarction is created by occluding the proximal left anterior descending coronary artery. Heart remodeling results in chronic heart failure. Unique to our model is a fairly large scar which truly reflects patients with severe heart failure who require aggressive therapy for positive outcomes. After myocardial infarct creation and development of scar tissue, an intracoronary injection of virus is demonstrated with simultaneous nitroglycerine infusion. Our injection method provides simple and efficient gene transfer with enhanced gene expression. This combination of a myocardial infarct swine model with intracoronary virus delivery has proven to be a consistent and reproducible methodology, which helps not only to test the effect of individual gene, but also compare the efficacy of many genes as therapeutic candidates.

A method of gene transfer for the treatment of ischemic heart failure is described using a swine model of myocardial infarction. Our simple and reproducible method enables us to readily evaluate the efficacy of various gene transfers with a very simple and reproducible way.

Gene Transfer voor ischemisch hartfalen in een preklinisch model

Various emerging technologies are being developed for patients with heart failure. Well-established preclinical evaluations are necessary to determine ...

Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion (MCAO) Model for Ischemic Stroke with Laser Doppler Flowmetry Guidance in Mice

Stroke is the third leading cause of death and the leading cause of disability in the world, with an estimated cost of near $70 billion 
in the United States in 20091,2. The intraluminal middle cerebral artery occlusion (MCAO) model was developed by Koizumi4 in 1986 to simulate this 
impactful human pathology in the rat. A modification of the MCAO method was later presented by Longa3. Both techniques have been widely used to identify 
molecular mechanisms of brain injury resulting from ischemic stroke and potential therapeutic modalities5. This relatively noninvasive method in rats has been 
extended to use in mice to take advantage of transgenic and knockout strains6,7. To model focal cerebral ischemia, an intraluminal suture is advanced via 
the internal carotid artery to occlude the base of the MCA. Retracting the suture after a specified period of time mimics spontaneous reperfusion, but the 
suture can also be permanently retained. This video will be demonstrating the two major approaches for performing intraluminal MCAO procedure in mice in a 
stepwise fashion, as well as providing insights for potential drawbacks and pitfalls. The ischemic brain tissue will subsequently be stained by 
2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) to evaluate the extent of cerebral infarction8.

Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion MCAO Model for Ischemic Stroke with Laser Doppler Flowmetry Guidance in Mice

The intraluminal middle cerebral artery occlusion (MCAO) model is the most frequent used model among experimental ischemic stroke models. Here we will demonstrate the entire model in detail with the guide of Laser Doppler flowmetry, and its representative results.

Intraluminale midden cerebrale slagader Occlusie (MCAO) Model voor ischemische beroerte met Laser Doppler Flowmetry Begeleiding in Muizen

Stroke is the third leading cause of death and the leading cause of disability in the world, with an estimated cost of near $70 billion 
in the United ...

A Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage

In this video publication a standardized mouse model of subarachnoid hemorrhage (SAH) is presented. Bleeding is induced by endovascular Circle of Willis perforation (CWp) and proven by intracranial pressure (ICP) monitoring. Thereby a homogenous blood distribution in subarachnoid spaces surrounding the arterial circulation and cerebellar fissures is achieved. Animal physiology is maintained by intubation, mechanical ventilation, and continuous on-line monitoring of various physiological and cardiovascular parameters: body temperature, systemic blood pressure, heart rate, and hemoglobin saturation. Thereby the cerebral perfusion pressure can be tightly monitored resulting in a less variable volume of extravasated blood. This allows a better standardization of endovascular filament perforation in mice and makes the whole model highly reproducible. Thus it is readily available for pharmacological and pathophysiological studies in wild type and genetically altered mice.

A standardized mouse model of subarachnoid hemorrhage by intraluminal Circle of Willis perforation is described. Vessel perforation and subarachnoid bleeding are monitored by intracranial pressure monitoring. In addition various vital parameters are recorded and controlled to maintain physiologic conditions.

Een muizenmodel van subarachnoïdale bloeding

In this video publication a standardized mouse model of subarachnoid  hemorrhage (SAH) is presented. Bleeding is induced by endovascular Circle of  Willis ...

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As such, primary or &#39;neuronal-like&#39; cell culture systems are commonly utilized. While&#160;these systems are relatively easy to work with, and are useful model systems in which various functional outcomes (such as cell death) can be readily quantified, the examined outcomes and pathways in cultured immature neurons (such as excitotoxicity-mediated cell death pathways) are not necessarily the same as those observed in mature brain, or in intact tissue. Therefore, there is the need to develop models in which cellular mechanisms in mature neural tissue can be examined. We have developed an in vitro technique that can be used to investigate a variety of molecular pathways in intact nervous tissue. The technique described herein utilizes rat cortical tissue, but this technique can be adapted to use tissue from a variety of species (such as mouse, rabbit, guinea pig, and chicken) or brain regions (for example, hippocampus, striatum, etc.). Additionally, a variety of stimulations/treatments can be used (for example, excitotoxic, administration of inhibitors, etc.). In conclusion, the brain slice model described herein can be used to examine a variety of molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

We have developed a brain slice model which can be used to examine molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.&#160;This technique generates viable mature brain tissue and reduces animal numbers required for experimentation, whilst keeping the neuronal circuitry, cellular interactions, and postsynaptic compartments partly intact.

Excitotoxische Stimulatie van Hersenen Microslices als<em&gt; In vitro</em&gt; Model van een beroerte

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

A Preclinical Murine Model of Hepatic Metastases

Numerous murine models have been developed to study human cancers and advance the understanding of cancer treatment and development. Here, a preclinical, murine pancreatic tumor model of hepatic metastases via a hemispleen injection of syngeneic murine pancreatic tumor cells is described. This model mimics many of the clinical conditions in patients with metastatic disease to the liver. Mice consistently develop metastases in the liver allowing for investigation of the metastatic process, experimental therapy testing, and tumor immunology research.

A preclinical, murine model of hepatic metastases performed via a hemispleen injection technique.

Een preklinisch muizenmodel van levermetastasen

Numerous murine models have been developed to study human cancers and advance the understanding of cancer treatment and development. Here, a preclinical, ...

Modeling Stroke in Mice: Permanent Coagulation of the Distal Middle Cerebral Artery

Stroke is the third most common cause of death and a main cause of acquired adult disability in developed countries. Only very limited therapeutical options are available for a small proportion of stroke patients in the acute phase. Current research is intensively searching for novel therapeutic strategies and is increasingly focusing on the sub-acute and chronic phase after stroke because more patients might be eligible for therapeutic interventions in a prolonged time window. These delayed mechanisms include important pathophysiological pathways such as post-stroke inflammation, angiogenesis, neuronal plasticity and regeneration. In order to analyze these mechanisms and to subsequently evaluate novel drug targets, experimental stroke models with clinical relevance, low mortality and high reproducibility are sought after. Moreover, mice are the smallest mammals in which a focal stroke lesion can be induced and for which a broad spectrum of transgenic models are available. Therefore, we describe here the mouse model of transcranial, permanent coagulation of the middle cerebral artery via electrocoagulation distal of the lenticulostriatal arteries, the so-called &#8220;coagulation model&#8221;. The resulting infarct in this model is located mainly in the cortex; the relative infarct volume in relation to brain size corresponds to the majority of human strokes. Moreover, the model fulfills the above-mentioned criteria of reproducibility and low mortality. In this video we demonstrate the surgical methods of stroke induction in the &#8220;coagulation model&#8221; and report histological and functional analysis tools.

Various murine models of middle cerebral artery occlusion (MCAO) are widely used in experimental brain research. Here, we demonstrate the model of transcranial permanent distal MCAO which produces consistent cortical infarction of a size corresponding to damage imposed by the majority of human ischemic strokes.

Modellering Stroke in Muizen: Permanente Coagulatie van de distale midden cerebrale slagader

Stroke is the third most common cause of death and a main cause of acquired adult disability in developed countries. Only very limited therapeutical ...

A Thrombotic Stroke Model Based On Transient Cerebral Hypoxia-ischemia

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA thrombolysis) rarely produces benefits in mechanical occlusion-based experimental models, which dominate preclinical stroke research. This split between the bench and bedside suggests the need to employ tPA-responsive models in preclinical stroke research. To this end, a simple and tPA-reactive thrombotic stroke model is invented and described here. This model consists of transient occlusion of the unilateral common carotid artery and delivery of 7.5% oxygen through a face mask in adult mice for 30 min, while maintaining the animal rectal temperature at 37.5 &#177; 0.5 &#176;C. Although reversible ligation of the unilateral carotid artery or hypoxia each suppressed cerebral blood flow only transiently, the combination of both insults caused lasting reperfusion deficits, fibrin and platelet deposition, and large infarct in the middle cerebral artery-supplied territory. Importantly, tail-vein injection of recombinant tPA at 0.5, 1, or 4 hr post-tHI (10 mg/kg) provided time-dependent reduction of the mortality rate and infarct size. This new stroke model is simple and can be standardized across laboratories to compare experimental results. Further, it induces thrombosis without craniectomy or introducing pre-formed emboli. Given these unique merits, the tHI model is a useful addition to the repertoire of preclinical stroke research.

Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.

Een Trombotische Stroke model op basis van Transient Cerebrale hypoxie-ischemie

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA ...

Surgical Approach for Middle Cerebral Artery Occlusion and Reperfusion Induced Stroke in Mice

Stroke is a leading cause of death worldwide and continues to be one of the major causes of long-term adult disabilities. About 87% of strokes are ischemic in origin and occur in the territory of the middle cerebral artery (MCA). Currently the only Food and Drug Administration (FDA) approved drug for the treatment of this devastating disease is tissue plasminogen activator (tPA). However, tPA has a small therapeutic window for administration (3 - 6 hr), and is only effective in 4% of the patients who actually receive it. Current research focuses on understanding the pathophysiology of stroke in order to find potential therapeutic targets. Thus, reliable models are crucial, and the MCA occlusion (MCAo) model (also termed the intraluminal filament or suture model) is deemed to be the most clinically relevant surgical model of ischemic stroke, and is fairly non-invasive and easily reproducible. Typically the MCAo model is used with rodents, especially with mice due to all the genetic variations available for this species. Here we describe (and present in the video) how to successfully perform the MCAo model (with reperfusion) in mice to generate reliable and reproducible data.

In order to understand the pathophysiology of stroke, it is important to use reliable models. This paper will describe one of the most frequently used stroke models in mice, termed the middle cerebral artery occlusion (MCAo) model (also termed the intraluminal filament or suture model) with reperfusion.

Chirurgische Aanpak voor midden cerebrale slagader occlusie en reperfusie Induced Stroke in Muizen

Stroke is a leading cause of death worldwide and continues to be one of the major causes of long-term adult disabilities. About 87% of strokes are ...

PET Imaging of Neuroinflammation Using [11C]DPA-713 in a Mouse Model of Ischemic Stroke

Neuroinflammation is central to the pathological cascade following ischemic stroke. Non-invasive molecular imaging methods have the potential to provide critical insights into the temporal dynamics and role of certain neuroimmune interactions in stroke. Specifically, Positron Emission Tomography (PET) imaging of translocator protein 18 kDa (TSPO), a marker of activated microglia and peripheral myeloid-lineage cells, provides a means to detect and track neuroinflammation in vivo. Here, we present a method to accurately quantify neuroinflammation using [11C]N,N-Diethyl-2-[2-(4-methoxyphenyl)-5,7-dimethylpyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl]acetamide ([11C]DPA-713), a promising second generation TSPO-PET radiotracer, in distal middle cerebral artery occlusion (dMCAO) compared to sham-operated mice. MRI was performed 2 days post-dMCAO surgery to confirm stroke and define the infarct location and volume. PET/Computed Tomography (CT) imaging was carried out 6 days post-dMCAO to capture the peak increase in TSPO levels following stroke. Quantitation of PET images was conducted to assess the uptake of [11C]DPA-713 in the brain and spleen of dMCAO and sham mice to assess central and peripheral levels of inflammation. In vivo [11C]DPA-713 brain uptake was confirmed using ex vivo autoradiography.

PET Imaging of Neuroinflammation Using [11C]DPA-713 in a Mouse Model of Ischemic Stroke

Positron Emission Tomography (PET) imaging of translocator protein 18 kDa (TSPO) provides a non-invasive means to visualize the dynamic role of neuroinflammation in the development and progression of brain diseases. This protocol describes TSPO-PET and ex vivo autoradiography to detect neuroinflammation in a mouse model of ischemic stroke.

HUISDIER beeldvorming van Neuroinflammation met behulp van [11C] DPA-713 in een muismodel van ischemische beroerte

Neuroinflammation is central to the pathological cascade following ischemic stroke. Non-invasive molecular imaging methods have the potential to provide ...