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* Estos autores han contribuido por igual
El postcondicionamiento ácido protege contra la isquemia cerebral. Aquí presentamos dos modelos para ejecutar APC. Se consiguen respectivamente transfiriendo rebanadas corticostriatales a un tampón ácido después de la privación de oxígeno-glucosa in vitro e inhalando 20% de CO 2 después de la oclusión de la arteria cerebral media in vivo .
El accidente cerebrovascular es una de las principales causas de mortalidad e incapacidad en todo el mundo, con enfoques terapéuticos limitados. Como estrategia endógena para la neuroprotección, los tratamientos post-acondicionamiento han demostrado ser terapias prometedoras contra la isquemia cerebral. Sin embargo, procedimientos complicados y posibles problemas de seguridad limitan su aplicación clínica. Para superar estos inconvenientes, hemos desarrollado postcondicionamiento ácido (APC) como terapia para la isquemia cerebral focal experimental. APC se refiere al tratamiento de acidosis leve inhalando CO 2 durante la reperfusión después de la isquemia. Aquí presentamos dos modelos para ejecutar APC in vitro e in vivo , respectivamente. El tratamiento de privación de oxígeno-glucosa (OGD) de ratones y la oclusión corticostriatal y oclusión de la arteria cerebral media (MCAO) de ratones se emplearon para imitar la isquemia cerebral. APC se puede lograr simplemente transfiriendo las rebanadas de cerebro a un tampón ácido burbujeado con 20% de CO 2 , or por los ratones inhalan 20% de CO2. La APC mostró efectos protectores significativos contra la isquemia cerebral, como se refleja en la viabilidad de los tejidos y en el volumen del infarto cerebral.
El derrame cerebral es una de las principales causas de mortalidad e incapacidad en todo el mundo. Grandes esfuerzos se han hecho para encontrar tratamientos eficaces para el accidente cerebrovascular en las últimas décadas, sin embargo, el logro es bastante insatisfactorio. El postcondicionamiento es un proceso manipulado por tensiones subtóxicas después de un episodio isquémico. El postcondicionamiento, incluyendo la isquemia, la hipoxia, la baja glucosa y el postcondicionamiento isquémico remoto, desencadenan mecanismos adaptativos endógenos y han demostrado ser terapias prometedoras contra la isquemia cerebral 1 , 2 , 3 , 4 . Sin embargo, el postcondicionamiento isquémico puede introducir lesiones adicionales. El postcondicionamiento isquémico remoto de las extremidades suele necesitar varios ciclos de 5 a 20 min de oclusión y reperfusión en las extremidades posteriores ipsilaterales o bilaterales 5 , 6 , 7 . ThPor lo tanto, estas manipulaciones posteriores al acondicionamiento son peligrosas o poco prácticas en la práctica clínica. Para superar estos inconvenientes, hemos desarrollado APC como una terapia para la isquemia cerebral focal en ratones [ 8] . Inducido simplemente por la inhalación de 20% de CO 2 , APC reduce significativamente la lesión cerebral isquémica de una manera más factible y más segura. Recientemente hemos demostrado que APC extiende la ventana de reperfusión, destacando la importancia de APC para la terapia de accidente cerebrovascular [ 9] .
Aquí presentamos dos modelos experimentales para estudiar la neuroprotección de APC contra la isquemia cerebral. El primero es el modelo de privación de oxígeno-glucosa (OGD) en rodajas corticostriatales de ratones. La rápida preparación y transferencia de los cortes cerebrales en un entorno artificial, usualmente el líquido cefalorraquídeo artificial (ASCF), puede mantener la viabilidad celular y los circuitos neuronales, lo que hace posible el estudio de la función cerebral in vitro 10 , 11 . OGD en ASCF imita la isquemia cerebral e induce lesión isquémica [ 12 , 13 , 14] . Después de OGD, las rebanadas de cerebro se refrescan en ASCF regular (r-ASCF) para proporcionar reperfusión y luego se tratan con APC usando ácido ASCF burbujeado con 20% de CO 2 . La porción corticostriatal mantiene la caracterización histológica intacta en comparación con las células cultivadas primarias.
Para estudiar la función cerebral in vivo , se emplea el modelo de oclusión de la arteria cerebral media (MCAO) del ratón. La arteria cerebral media se bloquea insertando un monofilamento amortiguado por la llama a través de la arteria carótida común. Como uno de los modelos de accidente cerebrovascular más ampliamente utilizados, el modelo MCAO muestra relevancia clínica y la aplicación de un monofilamento facilita la reperfusión. Simplemente mediante la inhalación de gases mezclados normoxic que contienen 20% de CO 2 después del inicio del reperfusioN, la APC mostró efectos protectores significativos contra la isquemia cerebral indicada por volúmenes reducidos de infarto cerebral.
Todos los experimentos fueron aprobados por y conducidos de acuerdo con las directrices éticas del Comité de Experimentación Animal de la Universidad de Zhejiang y estaban en completo cumplimiento con los Institutos Nacionales de Guía de Salud para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio. Se hicieron esfuerzos para minimizar cualquier dolor o incomodidad, y se utilizó el número mínimo de animales.
1. OGD de cortes de Corticostriatal
2. MCAO
En el modelo de corte corticostriatal descrito anteriormente, la viabilidad de la corteza corticostriatal se cuantificó por ensayo de TTC a 1 h después de la reperfusión. La conversión de TTC se calculó normalizando la absorción a 490 nm a la porción de control. De acuerdo con la conversión de TTC, APC protegido contra OGD inducida por lesión de reperfusión en un tiempo de inicio y la duración dependiente de manera. En detalle, tanto 1 y 3 min de tratamiento de la acidosis mejoró significativamente la viabilidad a los 5 min después de 15 min OGD, mientras que 5 min no (OGD: 0,609 ± 0,029, 5/1: 0,758 ± 0,034, 5/3: 0,821 ± 0,041, 5/5: 0,672 pm 0,053, datos informados como media pm SEM) ( Figura 1 A ). El tratamiento de neuroprotección por acidosis siguió siendo protector en los 5 minutos siguientes a la reperfusión, mientras que 15 min no (OGD: 0,584 ± 0,044, 0/3: 0,762 ± 0,036, 5/3: 0,833 ± 0,062, 15/3: 0,627 ± 0,038) ( Figura 1 B ).
En el modelo MCAO, 5 min de tratamiento de acidosis iniciado a los 5 min después del inicio de la reperfusión rescataron la muerte celular por insulto isquémico, reflejada por volúmenes de infarto más pequeños (MCAO: 33,4 ± 4,4%, 5/5: 16,6 ± 2,7%, 50 / 5: 19,5 ± 2,1%, 100/5: 37 ± 2,1%). La neuroprotección era todavía robusta, incluso cuando el tiempo de inicio se retrasó a 50 minutos después de la reperfusión. Sin embargo, el tratamiento de acidosis iniciado a los 100 min no bloqueó las lesiones isquémicas ( Figura 2 ).
Todos los datos fueron recogidos y analizados de manera ciega. Los datos se presentan como media ± SEM. En el modelo de corte corticostriatal, cada grupo tiene 6-8 muestras. En el modelo MCAO, cada grupo tiene de 9 a 10 muestras. Se aplicó un análisis de varianza unidireccional con la diferencia menos significativa para las comparaciones múltiples.
Figura 1 . APC protege contra la lesión por reperfusión inducida por OGD en cortes corticostriatales. Las rebanadas corticostriatales se trataron con acidosis (pH 6,8) para las duraciones indicadas (A) e indicaron los períodos de recuperación (B) después de la OGD. La viabilidad celular se evaluó mediante el ensayo de bromuro de 3- [4,5-dimetiltiazol-2-il] -2,5-difeniltetrazolio a las 24 h después de la reperfusión y la viabilidad de la corteza corticostriatal se cuantificó mediante ensayo TTC a 1 h después de la reperfusión. Los valores muestran la media ± SEM. N = 6 - 8 para cada grupo; * P <0,05 y ** p <0,01 por un análisis de varianza unidireccional; R, reperfusión. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2 . APC protege contra lesiones inducidas por MCAO en ratones. Los animales se sometieron a MCAO 60 min y se trataron inhalando CO2 al 20% durante 5 min a 5, 50 o 100 min después de la reperfusión. Se cuantificó el volumen del infarto mediante tinción con clorhidrato de 2,3,5-trifeniltetrazolio a las 24 h después de la reperfusión (indicada por una línea punteada negra en el panel izquierdo). Los valores muestran la media ± SEM. N = 8 - 10 para cada grupo; * P <0,05 y ** p <0,01 por un análisis de varianza unidireccional; R, reperfusión. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Aquí presentamos dos modelos experimentales para estudiar la neuroprotección de APC contra la isquemia cerebral. En las rebanadas cerebrales, la APC se logra incubando ratones con rebanadas corticostriatales en tampón ácido burbujeado con 20% de CO 2 después del inicio de la reperfusión, mientras que en el modelo MCAO, la APC se consigue inhalando 20% de CO 2 a ratones después de la reperfusión. Ambos modelos reflejan la neuroprotección de APC contra la isquemia cerebral. La protección fue comparable con la obtenida por postcondicionamiento isquémico, pero con una ventana de tiempo más amplia. En el modelo MCAO, la ventana de tiempo podría ser tan largo como 50 min después de la reperfusión en comparación con 10 min para postcondicionamiento isquémico [ 15] . Además, el procedimiento de APC es más fácil y más seguro.
En el modelo de rebanadas corticostriatales, las operaciones suaves y rápidas son cruciales para garantizar la viabilidad de las rebanadas cerebrales al máximo. Para el desempeño de MCAO, la monitorización del flujo sanguíneo cerebral esY la fuerte disminución del flujo sanguíneo debe ser observada para asegurar la oclusión de la arteria cerebral media. Después de que los cerebros se diseccionaron para la tinción TTC, un examen cuidadoso de los cerebros es necesario para la exclusión de la hemorragia subaracnoidea.
La extensión y la duración de la acidosis son fundamentales para lograr la neuroprotección de APC. La duración prolongada del tratamiento con acidosis no es beneficiosa en el modelo de cortes corticostriáticos ( Figura 1 A ). Además, nuestro estudio anterior mostró que tanto el 10% y 20% de inhalación de CO 2 , en lugar de 30% de inhalación de CO 2 conferir neuroprotección en ratones [ 8] . Estos sugieren que la acidosis leve es crucial para la neuroprotección de APC, y por lo tanto la concentración de CO 2 y la duración de APC son indispensables para la neuroprotección de la acidosis.
Además de la tinción TTC, muchas técnicas pueden ser combinadas a sSatisfacen las diversas necesidades de investigación. Por ejemplo, la grabación eléctrica extracelular puede agregarse al paso final para observar cómo la isquemia y la acidosis afectan el potencial neuronal 16 . La solución de perfusión de la rebanada de cerebro también se puede recoger para medir el cambio de concentración de aminoácidos neurotransmisores después de APC por HPLC [ 17] . Se pueden preparar rebanadas de ciertas regiones cerebrales para estudiar las respuestas de un área particular a la isquemia y la APC. En general, se pueden introducir muchas alternativas para iluminar los impactos de la isquemia y la acidosis.
Los autores no tienen nada que revelar.
Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (81573406, 81373393, 81273506, 81221003, 81473186 y 81402907), la Fundación Provincial de Ciencias Naturales de Zhejiang (LR15H310001) y el Programa de Zhejiang Equipo Líder del Equipo de Innovación de C & T (2011R50014).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sodium chloride | Sigma | S5886 | |
Potassium chloride | Sigma | P5405 | |
Potassium phosphate monobasic | Sigma | P9791 | |
Magnesium sulfate | Sigma | M2643 | |
Sodium bicarbonate | Sigma | S5761 | |
Calcium chloride dihydrate | Sigma | C5080 | |
D-(+)-Glucose | Sigma | G7021 | |
Vibratome | Leica | VT1000 S | |
2,3,5-triphenyltetrazolium hydrochloride | Sigma | T8877 | |
Absolute Ethanol | Aladdin Industrial Corporation | E111993 | |
Dimethyl sulfoxide | Sigma | D8418 | |
Laser Doppler Flowmetry | Moor Instruments Ltd | Model Moor VMS-LDF2 | |
Diethyl ether anhydrous | Sinopharm Chemical Reagent Corporation | 80059618 | |
Trichloroacetaldehycle hydrate | Sinopharm Chemical Reagent Corporation | 30037517 | |
10% Formalin | Aladdin Industrial Corporation | F111936 | |
24-well plates | Jet Biofil | TCP-010-024 |
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