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

Detta arbete finansierades av försvarsdepartementet W81XWH-15-2-0038 (TLC) och BA180078 (TLC) och BK och Betty Stevens Endowment (TLC). JMA fick stöd av ekonomiskt stöd från Saudiarabien. Michelle King var vid University of Florida när denna studie genomfördes. Hon är för närvarande anställd vid Gatorade Sports Science Institute, en division av PepsiCo R&D.

Alla procedurer har granskats och godkänts av University of Florida IACUC. C57BL/6J hanmöss, ~4 månader gamla, som väger inom ett intervall på 27-34 g respektive 20-25 g, används för studien.
1. Kirurgisk implantation av det telemetriska temperaturövervakningssystemet
<ol><li>Vid ankomsten från säljaren, låt djuren vila i vivariumet i minst 1 vecka före operationen för att minimera transportstressen.</li>
	<li>Grupphus mössen (högst 5 per bur enligt lokala IACUC-riktlinjer) fr...

<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>

Denna tekniska översyn syftar till att ge riktlinjer för utförandet av en preklinisk modell av EHS hos möss. Detaljerade steg och material som krävs för utförandet av en reproducerbar EHS episod av varierande allvarlighetsgrad anges. Viktigt är att modellen till stor del efterliknar de tecken, symtom och multiorgan dysfunktion som observerats hos mänskliga EHS-offer11,19. Dessutom möjliggör denna modell undersökning av mekanismen bakom kort- och lång...

Värmeslag kännetecknas av dysfunktion i centrala nervsystemet och efterföljande organskador hos hypertermiska ämnen1. Det finns två manifestationer av värmeslag. Klassisk värmeslag (CHS) drabbar mestadels äldre populationer under värmeböljor eller barn som lämnas i solexponerade fordon under varma sommardagar1. Ansträngningsrelaterad värmeslag (EHS) uppstår när det finns en oförmåga att termoregulera tillräckligt under fysisk ansträngning, vanligtvis, men inte alltid, under höga omgivningstemperaturer som resulterar i neurologiska symtom, hypertermi och efterföljande multiorgan dysfunktion och skada2. EHS förekommer i fritids- och elitidrottare samt militär personal och hos arbetare med och utan samtidig uttorkning3,4. EHS är faktiskt den tredje ledande dödsorsaken hos idrottare under fysisk aktivitet5. Det är extremt utmanande att studera EHS hos människor eftersom episoden kan vara dödlig eller leda till långsiktiga negativa hälsoresultat6,7. Därför kan en tillförlitlig preklinisk modell av EHS tjäna som ett värdefullt verktyg för att övervinna begränsningarna av retrospektiva och associativa kliniska observationer hos mänskliga EHS offer. Prekliniska modeller av CHS hos gnagare och grisar har kännetecknats väl8,9,10. Prekliniska modeller av CHS översätts dock inte direkt till EHS-patofysiologi på grund av de unika effekterna av fysisk träning på den termoregulatoriska profilen och medfödda immunsvar11. Dessutom utgjorde tidigare försök att utveckla prekliniska EHS-modeller hos gnagare betydande begränsningar, inklusive överlagrade stressstimuli inducerade av elektrisk stöt, införande av en rektal sond och fördefinierade maximala kärntemperaturer med hög dödlighet12,13,14,15,16 som inte överensstämmer med aktuella epidemiologiska data. Dessa representerar betydande begränsningar som kan förvirra datatolkningen och ge otillförlitliga biomarkörindex. Därför syftar protokollet till att karakterisera och beskriva stegen i en standardiserad, mycket repeterbar och översättningsbar preklinisk modell av EHS hos möss som till stor del är fri från de begränsningar som nämns ovan. Justeringar av modellen som kan resultera i graderade fysiologiska resultat från måttlig till dödlig värmeslag beskrivs. Författarnas kunskap är detta den enda prekliniska modellen av EHS med sådana egenskaper, vilket gör det möjligt att bedriva relevant EHS-forskning på ett hypotesdrivet sätt11,17,18.

<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

Värmeslag är den allvarligaste manifestationen av värmerelaterade sjukdomar. Klassisk värmeslag (CHS), även känd som passiv värmeslag, uppstår i vila, medan ansträngningsrelaterad värmeslag (EHS) inträffar under fysisk aktivitet. EHS skiljer sig från CHS i etiologi, klinisk presentation och och sviter av multiorgan dysfunktion. Fram till nyligen har endast modeller av kraftvärmesystem varit väletablerade. Detta protokoll syftar till att ge riktlinjer för en raffinerad preklinisk musmodell av EHS som är fri från stora begränsande faktorer som användning av anestesi, fasthållningsanordningar, rektala sonder eller elektriska stötar. Manliga och kvinnliga C57Bl/6 möss, instrumenterade med kärntemperatur (Tc) telemetriska sonder användes i denna modell. För förtrogenhet med löpläget genomgår möss 3 veckors träning med både frivilliga och tvingade löphjul. Därefter kör möss på ett tvunget hjul inuti en klimatkammare inställd på 37,5 °C och 40%-50% relativ luftfuktighet (RH) tills de visar symptombegränsning (t.ex. medvetslöshet) vid Tc på 42,1-42,5 °C, även om lämpliga resultat kan erhållas vid kammartemperaturer mellan 34,5-39,5 °C och fuktighet mellan 30%- 9%. Beroende på önskad svårighetsgrad avlägsnas möss omedelbart från kammaren för återhämtning i omgivningstemperaturen eller förblir i den uppvärmda kammaren under en längre tid, vilket inducerar en allvarligare exponering och en högre incidens av dödlighet. Resultaten jämförs med skenmatchade övningskontroller (EXC) och/eller naiva kontroller (NC). Modellen speglar många av de patofysiologiska resultaten som observerats i mänskliga EHS, inklusive medvetslöshet, svår hypertermi, multiorganskador samt inflammatorisk cytokinfrisättning och akuta fassvar i immunsystemet. Denna modell är idealisk för hypotesdriven forskning för att testa förebyggande och terapeutiska strategier som kan fördröja uppkomsten av EHS eller minska de multiorganskador som kännetecknar denna manifestation.

De typiska termoregulatoriska profilerna under hela EHS-protokollet och tidig återhämtning av en mus illustreras i figur 1A. Denna profil omfattar fyra distinkta faser som kan definieras som kammarens uppvärmningsstadium, inkrementellt övningsstadium, steady-state-övningsstadium och ett återhämtningsstadium med antingen en snabbkylningsmetod (R) eller svår (S) metod17. De viktigaste termoregulatoriska resultaten inkluderar maximal Tc uppnådd (Tc, max) och den...

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

Protokollet beskriver utvecklingen av en standardiserad, repeterbar, preklinisk modell av ansträngningsrelaterad värmeslag (EHS) hos möss fria från negativa yttre stimuli som elektrisk stöt. Modellen ger en plattform för mekanistiska, förebyggande och terapeutiska studier.

En preklinisk modell av ansträngningsrelaterad värmeslag hos möss

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

Tidigare har endast passiva modeller av värmeslag varit väletablerade. Denna modell av ansträngningsrelaterad värmeslag är fri från stora begränsningar och efterliknar närmare den mänskliga patofysiologin. Det är inte möjligt att effektivt studera värmeslag hos människor eftersom det är ett livshotande tillstånd.Denna prekliniska modell behåller de kliniska egenskaperna hos mänsklig ansträngningsrelaterad värmeslag. Denna teknik hjälper till att testa effekterna av kylhastighet på återhämtning från ansträngningsrelaterad värmeslag, samsjuklighet från läkemedelsintag, liksom långsiktiga konsekvenser av värmeslagsexponering. Jamal Alzahrani, en senior doktorand från Dr.Clantons labb, demonstrerar proceduren.Efter bedövning av musen, använd ögonlubb som vet salva för att skydda djurets ögon från skador eller skador under operationen. För att förbereda operationsstället, raka underlivet med små djurhårklippare eller en kommersiellt tillgänglig hårborttagare. Administrera den första dosen av subkutan 0,1 milligram per kilo buprenorfin.Skrubba området med tre tvättar av povidonjod eller klorhexidin, följt av 70% isopropylalkoholsköljning, överför sedan musen till operationsområdet, använd ett självhäftande draperi för att isolera operationsstället på musen. Använd sterila instrument i aseptisk teknik, gör ett ungefär en centimeter snitt på mittlinjen längs linea alba ca 0,5 centimeter från den kostsamma marginalen, separera sedan huden från muskelskiktet och gör ett något mindre snitt på linea alba var försiktig så att du inte skadar tarmarna eller inre organ. När muskelskiktet är öppet, placera den sterila telemetern i intraperitoneal håligheten framför de kaudala artärerna och venerna och dorsala till matsmältningsorganen så att den kan flyta fritt.Stäng buköppningen med en steril 5-O absorberbar sutur och stäng huden med en enkel avbruten stygn med 5-O proline sutur. Placera musen i sin rena bur med en gosig mikrovågsugn värmeplatta under buret. Övervaka musen var 15: e minut under den första timmen av återhämtning från anestesi och återvänd sedan till djurboendet.Natten före det ansträngningsmässiga värmeslagsprotokollet, placera musen i miljökammaren vid rumstemperatur för att acklimatisera sig till kammaren. Använd datainsamlingssystemet för att samla in kontinuerlig kärntemperatur eller TC i genomsnitt över 30-sekundersintervall över natten. På morgonen av ansträngningsvärmeslagsprotokollet, se till att musen är vid eller under det normala intervallet av dygnstemperatur på 36 till 37,5 grader Celsius innan du ökar kammartemperaturen för att säkerställa att musen inte har feber eller har upplevt otillbörlig stress under denna period.När musen är stabil och inom en rad normala vilotemperaturer, ta bort maten och vattnet och väg djuret. Stäng kammardörren och öka kammartemperaturen till ett mål på 37,5 grader Celsius och 40 till 50% relativ luftfuktighet eller önskad miljötemperatur och luftfuktighet. Kontrollera kammarens temperatur och luftfuktighet med en kalibrerad temperatur- och fuktighetsmätare.Omge kammaren med en mörkläggningsgardin för att hålla ljus och störningar minimala under protokollet. Övervaka musen kontinuerligt under protokollet via fjärrkameror med IR-belysning. Fokusera den andra kameran på temperatur- och fuktighetsmätaren som placeras nära löphjulet.Gör justeringar av styrenheten för miljökammarens ställpunkt för att säkerställa korrekta temperaturavläsningar nära djuret. När kammaren har nått sin måltemperatur mätt med den andra kameran på temperaturmätaren öppnar du snabbt kammardörren och placerar musen i det framtvingade löphjulet. Initiera det påtvingade löphjulsprotokollet med en hastighet av 2,5 meter per minut och öka hastigheten med 0,3 meter per minut var 10: e minut tills musen når en kärntemperatur på 41 grader Celsius.När kärntemperaturen har uppnåtts, låt hastigheten förbli konstant tills symptombegränsning uppstår, kännetecknad av en uppenbar förlust av medvetande, ett bakåtfall eller svimning och oförmågan att fortsätta springa eller hålla fast vid hjulet. Bekräfta den tidpunkt då musen har tre bakåtrotationer på hjulet utan tecken på fysisk respons. Alternativt kan du identifiera human endpoint enligt lokala IACUC-regler för att avgöra när protokollet ska stoppas.Denna endpoint är något över symptombegränsningen hos i huvudsak alla möss. För att utföra det snabba kylprotokollet, stoppa hjulet när musen når symptombegränsning och ta bort musen omedelbart från det påtvingade löphjulet. Väg musen och placera den tillbaka i hemburen för att återhämta sig vid rumstemperatur.Under denna tid, lämna kammardörren öppen och returnera inkubatorns inställda punkt till rumstemperatur så att kammaren kan svalna snabbt, vilket resulterar i större än 99% långsiktig överlevnad. För att utföra en allvarligare ansträngningsrelaterad värmeslagexponering, håll djurets bur inom 37,5 grader Celsius kammaren under ansträngningsvärmeslagsprotokollet. När djuret når symptombegränsning, låt dem stanna kvar i löphjulet tills de återgår till medvetandet som observeras av fjärrkameran, ta sedan snabbt bort musen från löphjulet och returnera den direkt till sin förvärmda bur för att resultera i en mycket långsammare kylprofil, vilket i huvudsak eliminerar den ansträngningsmässiga värmeslag hypotermiska fasen.Ta bort filterskivan från buret under denna tid för att förbättra jämvikten med kammaren. En återhämtningsbur som är förkyld till rumstemperatur kan användas för att utföra ett mindre allvarligt alternativt förfarande för att resultera i en undertryckt hypotermisk fas med en överlevnadsgrad på 100%För det allvarliga ansträngningsmässiga värmeslagsprotokollet, övervaka noggrant mössen under återhämtning och kontrollera kontinuerligt efter humana endpoints, inklusive normala rörelser under återhämtning, såsom grooming, normal andning och slickar. Övervaka kärntemperaturen under denna tid.Mössen är osannolikt att återhämta sig om deras kärntemperatur vänder riktning under återhämtningsfasen, så småningom överstiger 40 grader Celsius. Avsluta i så fall experimentet och fortsätta att utvärdera musen för vanliga humana slutpunkter. De typiska termoregulatoriska profilerna under hela det ansträngningsmässiga värmeslagsprotokollet vid tidig återhämtning av en mus består av fyra distinkta faser som kan definieras som kammarens uppvärmningsstadium, inkrementellt träningsstadium, motionssteg i stabilt tillstånd och ett återhämtningsstadium med antingen en snabb eller långsam kylningsmetod.För den svåra modellen indikerade återhämtningstemperaturprofilen att kärntemperaturen höll sig över 37 grader Celsius under hela den två timmar långa återhämtningsperioden. Honmöss var mer resistenta mot värmeslag i denna modell och sprang nästan två gånger längre avstånd än hanmöss. Ingen skillnad observerades under den tid som krävdes för att återhämta sig till 39,5 grader Celsius i de två modellerna.Tiden att svalna till miljötemperaturen på 37,5 grader Celsius var dock kraftigt långvarig. Det viktigaste är noggrann övervakning av djuren hela tiden efter operationen och post-exertional värmeslag. Denna metod har hjälpt till att studera de långsiktiga effekterna av värmeslagsexponering upp till flera månader, och har också gjort det möjligt för oss att mäta effekterna av ytterligare faktorer vid värmeslagssjukdom, såsom intag av icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel och epigenetik.

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 hos möss - Middle Cerebral artärocklusion med glödlamporna modell

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.

Genöverföring för ischemisk hjärtsvikt I en preklinisk modell

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.

Intraluminal Middle Cerebral artärocklusion (kortex) Modell för ischemisk stroke med Laser Doppler Flowmetry Vägledning hos möss

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.

En mus modell av subaraknoidalblödning

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.

Excitotoxisk Stimulering av Brain Microslices som en<em&gt; In vitro</em&gt; Modell av stroke

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.

En Prekliniska mus modell av levermetastaser

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 hos möss: Permanent Koagulation av den distala 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 ...

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.

En trombotisk stroke modell baserad på gående cerebral hypoxi-ischemi

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.

Kirurgisk metod för Middle Cerebral artärocklusion och reperfusion inducerad Stroke hos möss

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.

PET-avbildning av Neuroinflammation använder [11C] DPA-713 i en musmodell av ischemisk Stroke

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