Name: a preclinical model of exertional heat stroke in mice
Uploaded: 2021-07-01T14:30:00
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Questo lavoro è stato finanziato dal Dipartimento della Difesa W81XWH-15-2-0038 (TLC) e BA180078 (TLC) e dal BK and Betty Stevens Endowment (TLC). JMA è stata sostenuta da aiuti finanziari del Regno dell'Arabia Saudita. Michelle King era con l'Università della Florida al momento in cui è stato condotto questo studio. Attualmente è impiegata presso il Gatorade Sports Science Institute, una divisione di PepsiCo R&D.

Tutte le procedure sono state riviste e approvate dalla IACUC dell'Università della Florida. Per lo studio vengono utilizzati topi maschi o femmine C57BL / 6J, di età compresa tra ~ 4 mesi, di peso compreso tra 27-34 g e 20-25 g, rispettivamente.
1. Impianto chirurgico del sistema di monitoraggio telemetrico della temperatura
<ol><li>All'arrivo dal venditore, consentire agli animali di riposare nel vivaio per almeno 1 settimana prima dell'intervento chirurgico per ridurre al minimo lo stre...

<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>

Questa revisione tecnica mira a fornire linee guida per le prestazioni di un modello preclinico di EHS nei topi. Vengono forniti passaggi dettagliati e materiali necessari per l'esecuzione di un episodio EHS riproducibile di gravità variabile. È importante sottolineare che il modello imita in gran parte i segni, i sintomi e la disfunzione multiorgano osservati nelle vittime umane di EHS11,19. Inoltre, questo modello consente di esaminare il meccanismo alla base...

Il colpo di calore è caratterizzato da disfunzione del sistema nervoso centrale e successivo danno d'organo in soggetti ipertermici1. Ci sono due manifestazioni di colpo di calore. Il colpo di calore classico (CHS) colpisce soprattutto le popolazioni anziane durante le ondate di calore o i bambini lasciati in veicoli esposti al sole durante le calde giornateestive 1. Il colpo di calore da sforzo (EHS) si verifica quando vi è un'incapacità di termoregolarsi adeguatamente durante lo sforzo fisico, tipicamente, ma non sempre, a temperature ambiente elevate con conseguenti sintomi neurologici, ipertermia e successiva disfunzione e danno multiorgano2. L'EHS si verifica negli atleti ricreativi e d'élite, nonché nel personale militare e nei lavoratori con e senza disidratazione concomitante3,4. Infatti, l'EHS è la terza causa di mortalità negli atleti durante l'attività fisica5. È estremamente difficile studiare l'EHS negli esseri umani in quanto l'episodio può essere letale o portare a esiti negativi sulla salute a lungo termine6,7. Pertanto, un modello preclinico affidabile di EHS potrebbe servire come strumento prezioso per superare i limiti delle osservazioni cliniche retrospettive e associative nelle vittime di EHS umane. I modelli preclinici di CHS in roditori e suini sono stati ben caratterizzati8,9,10. Tuttavia, i modelli preclinici di CHS non si traducono direttamente in fisiopatologia EHS a causa degli effetti unici dell'esercizio fisico sul profilo termoregolatore e sulla risposta immunitaria innata11. Inoltre, i precedenti tentativi di sviluppare modelli EHS preclinici nei roditori hanno posto restrizioni significative, tra cui stimoli di stress sovrapposti indotti da scosse elettriche, inserimento di una sonda rettale e temperature corporee interne massime predefinite con alti tassi di mortalità12,13,14,15,16 che non corrispondono ai dati epidemiologici attuali. Questi rappresentano limitazioni significative che possono confondere l'interpretazione dei dati e fornire indici di biomarcatori inaffidabili. Pertanto, il protocollo mira a caratterizzare e descrivere i passaggi di un modello preclinico standardizzato, altamente ripetibile e traducibile di EHS nei topi che è in gran parte privo delle limitazioni sopra menzionate. Vengono descritti gli aggiustamenti al modello che possono portare a esiti fisiologici graduali da colpo di calore moderato a fatale. Per quanto a conoscenza degli autori, questo è l'unico modello preclinico di EHS con tali caratteristiche, che consente di perseguire la ricerca EHS pertinente in modo basato su ipotesi11,17,18.

<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

Il colpo di calore è la manifestazione più grave delle malattie legate al calore. Il colpo di calore classico (CHS), noto anche come colpo di calore passivo, si verifica a riposo, mentre il colpo di calore da sforzo (EHS) si verifica durante l'attività fisica. L'EHS differisce dalla CHS in eziologia, presentazione clinica e sequele di disfunzione multiorgano. Fino a poco tempo fa, solo i modelli di CHS sono stati ben consolidati. Questo protocollo mira a fornire linee guida per un raffinato modello murino preclinico di EHS che sia privo di importanti fattori limitanti come l'uso di anestesia, contenimento, sonde rettali o scosse elettriche. In questo modello sono stati utilizzati topi C57Bl/6 maschi e femmine, strumentati con sonde telemetriche di temperatura interna (Tc). Per familiarizzare con la modalità di corsa, i topi si sottopongono a 3 settimane di allenamento utilizzando ruote da corsa sia volontarie che forzate. Successivamente, i topi corrono su una ruota forzata all'interno di una camera climatica impostata a 37,5 °C e 40%-50% di umidità relativa (RH) fino a mostrare una limitazione dei sintomi (ad esempio, perdita di coscienza) a Tc di 42,1-42,5 °C, sebbene si possano ottenere risultati adeguati a temperature della camera comprese tra 34,5-39,5 °C e umidità tra il 30% e il 90%. A seconda della gravità desiderata, i topi vengono rimossi immediatamente dalla camera per il recupero a temperatura ambiente o rimangono nella camera riscaldata per una durata più lunga, inducendo un'esposizione più grave e una maggiore incidenza di mortalità. I risultati vengono confrontati con controlli di esercizio fittizi (EXC) e /o controlli ingenui (NC). Il modello rispecchia molti dei risultati fisiopatologici osservati nell'EHS umano, tra cui perdita di coscienza, grave ipertermia, danno multiorgano e rilascio di citochine infiammatorie e risposte di fase acuta del sistema immunitario. Questo modello è ideale per la ricerca basata su ipotesi per testare strategie preventive e terapeutiche che possono ritardare l'insorgenza di EHS o ridurre il danno multi-organo che caratterizza questa manifestazione.

I tipici profili termoregolatori durante l'intero protocollo EHS e il recupero precoce di un topo sono illustrati nella Figura 1A. Questo profilo comprende quattro fasi distinte che possono essere definite come la fase di riscaldamento della camera, la fase di esercizio incrementale, la fase di esercizio allo stato stazionario e una fase di recupero mediante un metodo di raffreddamento rapido (R) o severo (S)17. I principali risultati termoregolatori includono il mass...

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A Preclinical Model of Exertional Heat Stroke in Mice

Il protocollo descrive lo sviluppo di un modello standardizzato, ripetibile, preclinico di colpo di calore da sforzo (EHS) in topi privi di stimoli esterni avversi come scosse elettriche. Il modello fornisce una piattaforma per studi meccanicistici, preventivi e terapeutici.

Un modello preclinico di colpo di calore da sforzo nei topi

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

In precedenza, solo i modelli passivi di colpo di calore sono stati ben consolidati. Questo modello di colpo di calore da sforzo è privo di grandi limitazioni e imita più da vicino la fisiopatologia umana. Non è possibile studiare efficacemente il colpo di calore negli esseri umani perché è una condizione pericolosa per la vita.Questo modello preclinico mantiene le caratteristiche cliniche del colpo di calore da sforzo umano. Questa tecnica aiuta a testare gli effetti della velocità di raffreddamento sul recupero dal colpo di calore da sforzo, le comorbidità dall'ingestione di farmaci e le conseguenze a lungo termine dell'esposizione al colpo di calore. A dimostrare la procedura sarà Jamal Alzahrani, uno studente di dottorato senior del laboratorio del Dr.Clanton.Dopo aver anestetizzato il topo, utilizzare lubrificante per gli occhi come l'unguento veterinario per proteggere gli occhi dell'animale da danni o lesioni durante l'intervento chirurgico. Per preparare il sito chirurgico, radersi l'addome inferiore con piccoli tagliacapelli per animali o un dispositivo di rimozione dei capelli disponibile in commercio. Somministrare la prima dose di buprenorfina sottocutanea 0,1 milligrammi per chilogrammo.Strofinare l'area con tre lavaggi di povidone-iodio o clorexidina, seguiti da risciacquo con alcool isopropilico al 70%, quindi trasferire il mouse nell'area chirurgica, utilizzare un drappo adesivo per isolare il sito chirurgico sul topo. Utilizzando strumenti sterili in tecnica asettica, fare un'incisione di circa un centimetro sulla linea mediana lungo la linea alba a circa 0,5 centimetri dal margine costale, quindi separare la pelle dallo strato muscolare e fare un'incisione leggermente più piccola sulla linea alba facendo attenzione a non danneggiare l'intestino o gli organi interni. Una volta aperto lo strato muscolare, posizionare il telemetro sterile nella cavità intraperitoneale di fronte alle arterie caudali e alle vene e dorsale agli organi digestivi per consentirgli di fluttuare liberamente.Chiudere l'apertura addominale con una sutura assorbibile sterile 5-O e chiudere la pelle utilizzando un semplice punto interrotto con sutura prolina 5-O. Metti il mouse nella sua gabbia pulita con una piastra riscaldante a microonde sotto la gabbia. Monitorare il mouse ogni 15 minuti durante la prima ora di recupero dall'anestesia e quindi tornare alla struttura di stabulazione degli animali.La notte prima del protocollo di colpo di calore da sforzo, posizionare il mouse nella camera ambientale a temperatura ambiente per acclimatarsi alla camera. Utilizzare il sistema di acquisizione dati per raccogliere la temperatura interna continua o TC mediata su intervalli di 30 secondi durante la notte. La mattina del protocollo di colpo di calore da sforzo, assicurarsi che il mouse sia pari o inferiore al normale intervallo di temperatura diurna da 36 a 37,5 gradi Celsius prima di aumentare la temperatura della camera per assicurarsi che il mouse non abbia la febbre o abbia sperimentato uno stress eccessivo durante questo periodo.Una volta che il mouse è stabile e all'interno di un intervallo di normale temperatura interna a riposo, rimuovere il cibo e l'acqua e pesare l'animale. Chiudere la porta della camera e aumentare la temperatura della camera a un obiettivo di 37,5 gradi Celsius e dal 40 al 50% di umidità relativa o la temperatura e l'umidità ambientali desiderate. Verificare la temperatura e l'umidità della camera con un monitor di temperatura e umidità calibrato.Circonda la camera con una tenda oscurante per mantenere la luce e i disturbi minimi durante il protocollo. Monitorare continuamente il mouse durante il protocollo tramite telecamere ir illuminate da remoto. Focalizzare la seconda telecamera sul monitor di temperatura e umidità posizionato vicino alla ruota di marcia.Effettuare regolazioni al controller per il set point della camera ambientale per garantire letture accurate della temperatura vicino all'animale. Una volta che la camera ha raggiunto la temperatura target misurata dalla seconda telecamera sul monitor della temperatura, aprire rapidamente lo sportello della camera e posizionare il mouse nella rotella di corsa forzata. Avviare il protocollo della ruota di corsa forzata a una velocità di 2,5 metri al minuto e aumentare la velocità di 0,3 metri al minuto ogni 10 minuti fino a quando il mouse raggiunge una temperatura interna di 41 gradi Celsius.Una volta raggiunta la temperatura interna, lasciare che la velocità rimanga costante fino a quando non si verifica una limitazione dei sintomi, caratterizzata da un'apparente perdita di coscienza, una caduta all'indietro o uno svenimento e l'incapacità di continuare a correre o aggrapparsi alla ruota. Confermare il punto temporale in cui il mouse ha tre rotazioni all'indietro sulla rotellina senza segni di risposta fisica. In alternativa, identificare l'endpoint umano seguendo le regole IACUC locali per determinare quando interrompere il protocollo.Questo endpoint è leggermente superiore alla limitazione dei sintomi essenzialmente in tutti i topi. Per eseguire il protocollo di raffreddamento rapido, arrestare la rotellina una volta che il mouse raggiunge la limitazione dei sintomi e rimuovere immediatamente il mouse dalla rotellina di corsa forzata. Pesare il mouse e rimetterlo nella sua gabbia di casa per recuperare a temperatura ambiente.Durante questo periodo, lasciare la porta della camera aperta e riportare il set point dell'incubatore a temperatura ambiente per consentire alla camera di raffreddarsi rapidamente, il che si traduce in una sopravvivenza a lungo termine superiore al 99%. Per eseguire un'esposizione al colpo di calore da sforzo più grave, mantenere la gabbia dell'animale all'interno della camera a 37,5 gradi Celsius durante il protocollo di colpo di calore da sforzo. Quando l'animale raggiunge la limitazione dei sintomi, permetti loro di rimanere nella ruota di corsa fino a quando non ritornano alla coscienza come osservato dalla telecamera remota, quindi rimuovi rapidamente il mouse dalla ruota di corsa e riportalo direttamente alla sua gabbia preriscaldata per ottenere un profilo di raffreddamento molto più lento, eliminando essenzialmente la fase ipotermica del colpo di calore da sforzo.Rimuovere la parte superiore del filtro dalla gabbia durante questo periodo per migliorare l'equilibrio con la camera. Una gabbia di recupero pre-raffreddata a temperatura ambiente può essere utilizzata per eseguire una procedura alternativa meno grave per provocare una fase ipotermica soppressa con un tasso di sopravvivenza del 100% Per il protocollo di colpo di calore da sforzo grave, monitorare attentamente i topi durante il recupero e controllare continuamente gli endpoint umani, compresi i normali movimenti durante il recupero, come la toelettatura, respirazione normale e leccare. Monitorare la temperatura interna durante questo periodo.È improbabile che i topi si riprendano se la loro temperatura interna inverte la direzione durante la fase di recupero, superando infine i 40 gradi Celsius. In tal caso, terminare l'esperimento e continuare a valutare il mouse per gli endpoint umani standard. I tipici profili termoregolatori durante l'intero protocollo di colpo di calore da sforzo nel recupero precoce di un topo comprendono quattro fasi distinte che possono essere definite come la fase di riscaldamento della camera, la fase di esercizio incrementale, la fase di esercizio dello stato stazionario e una fase di recupero con un metodo di raffreddamento rapido o lento.Per il modello severo, il profilo della temperatura di recupero ha indicato che la temperatura interna è rimasta superiore a 37 gradi Celsius per tutto il periodo di recupero di due ore. I topi femmina erano più resistenti al colpo di calore in questo modello e correvano distanze quasi due volte più lunghe rispetto ai topi maschi. Nessuna differenza è stata osservata nel tempo necessario per recuperare a 39,5 gradi Celsius nei due modelli.Tuttavia, il tempo di raffreddamento alla temperatura ambientale di 37,5 gradi Celsius è stato notevolmente prolungato. La cosa più importante è l'attento monitoraggio degli animali in ogni momento post-chirurgico e colpo di calore post-sforzo. Questo metodo ha aiutato a studiare gli effetti a lungo termine dell'esposizione al colpo di calore fino a diversi mesi e ci ha anche permesso di misurare gli effetti di ulteriori fattori nella malattia da colpo di calore, come l'ingestione di farmaci antinfiammatori non steroidei ed 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.

Corsa di modellazione in Mouse - Medio occlusione dell&#39;arteria cerebrale con il Modello Filament

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

Ricerca

Medicina

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.

Trasferimento Genico per insufficienza cardiaca ischemica in un modello preclinico

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.

Intraluminali occlusione dell&#39;arteria cerebrale media (MCAO) Modello per l&#39;ictus ischemico con la guida flussimetria laser Doppler in topi

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.

Un modello murino di emorragia subaracnoidea

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.

Eccitotossica stimolazione del cervello Microslices come<em&gt; In vitro</em&gt; Modello di Corsa

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.

Un preclinici Modello murino di metastasi epatiche

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.

Corsa di modellazione in Mouse: Coagulazione permanente dell&#39;arteria cerebrale media distale

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.

Un trombotica Stroke modello basato sulla transitoria cerebrale ipossia-ischemia

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.

Approccio chirurgico per occlusione dell&#39;arteria cerebrale media e riperfusione indotta ictus nei topi

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.

Imaging del Neuroinflammation utilizzando [11C] DPA-713 in un modello murino di ictus ischemico per animali

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