我々は、共焦点レーザー顕微鏡を使用するための財政支援と医療の統合イメージング研究所のテキサスA＆M健康科学センター大学のためにスコットと白病院研究費補助金プログラムを認めます。私たちは、原稿編集のヘルプ氏グレンクライヤーを認めます。

内皮細胞の1播種<ol><li>大人のSDラットからRBMEC年代の初代培養物を得る（または商業的にそれらを得ます）。 </li><li> 100センチメートルフィブロネクチン（50μg/ mlの）ラット脳内皮細胞増殖培地を用いて被覆されたペトリ皿で​​RBMECs育成。密集度に到達するまで、2日ごとに培地を変更します。 </li><li> 80〜90％コンフルエントに達すると、穏やかに旋回を5 mlのリン酸緩衝生理食塩水（PBS）で細胞を洗浄します。次いで、細胞を37℃に平衡化した温かい0.25％トリプシン - エチレンジアミン四酢酸（EDTA）溶液1ml、それらを暴露することによって分離されます。 </li><li>細胞が剥離して分散されるまで2〜5分間、37℃で細胞をインキュベートします。 注：細胞を剥離するために培養皿をタップします。顕微鏡下で見る細胞が皿の表面から細胞を完全に剥離を確認しました。 </li><li>トリプシンを中和するためにペトリ皿に5ミリリットル完全培地を追加します。剥離した細胞を含む培地をピペット15mLの遠心分離管にそれを収集します。 。 </li><li>遠心分離媒体を5分間220×gでの内皮細胞を含みます。 </li><li>上清を吸引した後、自動細胞カウンターまたは血球計数器を用いてカウントされるピペット細胞で軽くそれを混合することにより、およびダウン3〜5ミリリットルの新鮮なラット脳内皮細胞増殖培地中にcells.Suspendにペレットを含むペレットを保存します。 </li><li>ウェルあたり10,000〜15,000細胞の間の範囲の播種密度で8ウェル滅菌チャンバースライドシステム0.7 cm 2で/ウェルをプレコートフィブロネクチンへの細胞懸濁液（50μg/ ml）を転送します。コンフルエンスが達成されるまで37℃で細胞を増殖させます 注：実験によって要求されるようにウェスタンブロットまたは他の実験を行うために、細胞を10cmの細胞培養皿または特殊皿で増殖させることができます。 </li></ol> 2.酸素およびインビトロでのグルコース欠乏、再酸素化モデル注：以下のプロトコルをスルエタらから適応されています。 1997;朱H ら。2012 8,9。 <ol><li> （ 図1参照）でRBMECsのOGD-Rの効果を研究するために、低酸素細胞培養システムを使用してください。セットアップし、製造業者の指示に従って、実験を開始する前に、低酸素細胞培養系を較正します。 </li><li> 37℃のインキュベーターからコンフルエントチャンバースライド（ステップ1.8）を取り外します。 OGD状態を表すために、37℃で2時間、脱酸素とチャンバースライドで完全培地、無グルコース、ダルベッコ改変イーグル培地（DMEM）および95％の低酸素チャンバーに入れ、N 2及び5％CO 2を交換します。 </li><li> 37℃で95％O 2、5％CO 2インキュベーターで逆に細胞を移動させ、新鮮なラット脳内皮細胞の完全な媒体を備え、37℃でさらに1時間インキュベートします。 注：このステップは、再酸素化の状況を表しています。 </li><li>免疫蛍光局在化およびローダミンファロイジン標識のためチャンバースライドを使用します（セクション3を参照）。 </li></ol> 3.免疫ZO-1の局在とローダミンファロイジンを使用したFアクチンラベリング<ol><li> OPTI-MEM /低血清培地/ウェルの1時間の100μlにRBMEC単層を含むチャンバースライドを公開します。リン酸緩衝生理食塩水（PBS、pHが7.0〜7.2）100μlのチャンバースライドを3回洗浄します。 </li><li> 15分間、PBS中の4％パラホルムアルデヒド（pHは7.0〜7.2）の100μLを使用して細胞を固定し、PBSで3回（pHは7.0〜7.2）のためのチャンバースライドを洗浄します。 </li><li>さらに15分間、PBS中0.5％トリトンX-100100μlの、（pHが7.0〜7.2）を用いて細胞を透過性。時間、PBS中の2％ウシ血清アルブミン（BSA）100μlでブロックします。 ZO-1またはF-アクチンのためのこのステップのいずれかで染色/ラベル細胞のいずれかの後に。 <ol><li>免疫STA用ining 1にZO-1に対する抗ウサギ一次抗体で細胞をインキュベートする：150、Oのために/ N 4℃にて2％BSA-PBS中で調製しました。細胞をPBS中で3回、（pHは7.0〜7.2）を洗浄します。フルオレセインイソチオシアネート（FITC）100μlでインキュベートし、室温で1時間、抗ウサギ二次抗体をタグ付き。 </li><li>ローダミンファロイジン標識のために、ブロッキングに続いて、20分間、2％BSA-PBS中で調製し、1：50希釈でローダミンファロイジンの100μlに細胞を公開します。 </li><li> （pHは7.0〜7.2）、PBS中の免疫蛍光染色およびローダミンファロイジン標識から細胞を洗浄します。 DAPIと退色防止試薬を含むマウント培地を用いてチャンバをマウントします。 </li></ol></li><li> 60 Xの水浸レンズを用いて細胞を視覚化し、細胞を共焦点顕微鏡下で単一の光学面に走査されます。 </li></ol>

<ol><li>Eltzschig, H. K., Eckle, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ischemia+and+reperfusion--from+mechanism+to+translation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Ischemia and reperfusion--from mechanism to translation.</a> Nat Med. 17 (11), 1391-1401 (2011).</li>
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<li>Gundimeda, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Green+tea+polyphenols+precondition+against+cell+death+induced+by+oxygen-glucose+deprivation+via+stimulation+of+laminin+receptor%2C+generation+of+reactive+oxygen+species%2C+and+activation+of+protein+kinase+Cepsilon%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Green tea polyphenols precondition against cell death induced by oxygen-glucose deprivation via stimulation of laminin receptor, generation of reactive oxygen species, and activation of protein kinase Cepsilon.</a> J Biol Chem. 287 (41), 34694-34708 (2012).</li>
<li>Mehta, S. L., Manhas, N., Raghubir, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+targets+in+cerebral+ischemia+for+developing+novel+therapeutics%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Molecular targets in cerebral ischemia for developing novel therapeutics.</a> Brain Res Rev. 54 (1), 34-66 (2007).</li>
<li>Alluri, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+Oxygen+Species-Caspase-3+Relationship+in+Mediating+Blood-Brain+Barrier+Endothelial+Cell+Hyperpermeability+Following+Oxygen-Glucose+Deprivation+and+Reoxygenation%5BTitle%5D)+AND+%22Microcirculation%22%5BJournal%5D)">Reactive Oxygen Species-Caspase-3 Relationship in Mediating Blood-Brain Barrier Endothelial Cell Hyperpermeability Following Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation.</a> Microcirculation. 21 (2), 187-195 (1111).</li>
<li>Sun, H., Breslin, J. W., Zhu, J., Yuan, S. Y., Wu, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rho+and+ROCK+signaling+in+VEGF-induced+microvascular+endothelial+hyperpermeability%5BTitle%5D)+AND+%22Microcirculation%22%5BJournal%5D)">Rho and ROCK signaling in VEGF-induced microvascular endothelial hyperpermeability.</a> Microcirculation. 13 (3), 237-247 (2006).</li>
<li>Doggett, T. M., Breslin, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+the+actin+cytoskeleton+in+live+endothelial+cells+expressing+GFP+actin%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Study of the actin cytoskeleton in live endothelial cells expressing GFP actin.</a> J Vis Exp. (57), (2011).</li>
</ol>

The authors have nothing to disclose.

虚血再灌流障害のためのin vitroモデルとしてOGD-Rはよくニューロン10,11を研究するために設立されました。透過性及びTJの整合9における脳内皮細胞および変更のOGDの影響を示す研究もあります。しかし、我々の研究は、虚血性脳卒中後の発生のインビボ条件における虚血再灌流障害の近い表現である、OGDの影響だけでなく、再酸素化を示しています。 低酸素性虚血性の条件は、傍細胞透過性および血管原性浮腫4を増加させることによって、破壊をBBBに至る、中枢神経系の炎症を誘発することが知られています。再灌流障害は、過剰な活性酸素種の生成がである、非常に複雑で動的なプロセスであるATP枯渇、細胞外カリウム、興奮性神経伝達物質の放出、内皮細胞および神経細胞の腫脹、免疫細胞活性化の上昇します。このターンCでBBBの完全性5,12の破壊につながる、さまざまなカスパーゼを活性化することが示されているすべてのそれらのausesの種々の炎症性経路の活性化、サイトカイン産生につながる、ヌクレアーゼおよびプロテアーゼの誘導、浮腫をもたらします。内皮細胞は、ミトコンドリアの多数の存在に起因する虚血性損傷を特に受けやすいです。隣接する内皮細胞は、タイトジャンクショ​​ンタンパク質によって維持さ密着結合によって互いに連結されています。 ZO-1は、他のタイトジャンクショ​​ンタンパク質との相互作用によってTJの完全性を維持する上で重要な役割を果たすことが示されて&#160;アクチン細胞骨格アセンブリ。また、アクチン細胞骨格の正確な調節は、細胞 - 細胞接着を含む多くの発達および生理学的プロセスに必須です。内皮細胞において、アクチンストレスファイバーの形成は、バリア機能障害および透過性亢進13,14と関連することが見出されています。ローダミンphalloiF-アクチンストレスファイバーの形成を観察するために、本研究で用いた標識法はDINは、エンドポイント試験です。ドゲットとブレスリン15で示すようにしかし、ストレスファイバー形成の動的ライブイメージングを行うこともできます。 現在の研究はすぎなかっBBBタイトジャンクショ​​ンの完全性に向かってZO-1の貢献を強調しています。ただし、クローディン5、オクルディン、接合部接着分子（JAM）のような他のタイトジャンクショ​​ン分子などが、またOGD-R以下BBBタイトジャンクショ​​ンの完全性を研究するためのマーカーとして使用することができます。本研究では、タイトジャンクショ​​ンの完全性を決定するための定性的な手法として免疫蛍光局在化およびF-アクチンの標識を使用しました。しかし、我々はまた、蛍光マーカーおよび経内皮電気抵抗（TEER）を使用して、透過性の定量的測定のようなBBBの他の重要な特性を学ぶことができます。 OGD-R技術は、使用して、この研究で提示しましたBiospherixシステムは、酸素のみの固定濃度で、低酸素/無酸素の研究のために使用することができます。しかし、我々は、内皮細胞上での酸素濃度の変化の影響を研究するため、このシステムを使用することができません。内皮細胞上の酸素の濃度を変化させ効果を研究するために私達は目的に適した他の利用可能なモデルを採用する必要があります。 この技術は、BBBの透過性亢進及びTJの整合性を調節する種々の細胞および分子事象の間の機械的な関係を研究するために使用することができます。それらを理解することは、BBB破壊および微小血管透過性を減衰させるために様々な分子戦略を開発するための洞察を提供します。

虚血再灌流（IR）傷害は、脳卒中、心筋梗塞、外傷、末梢血管疾患および外傷性脳損傷1,2に関連する様々な衰弱性の合併症や死亡の頻繁な原因であることが見出されています。脳血管のIR傷害は、炎症および浮腫3につながる初期の二次的損傷です。酸化および炎症次代謝ストレスの結果として生じる重篤な合併症の一つは、恒常的なフリーラジカル形成をもたらすバランス、血液脳関門の変化（BBB）タイトジャンクション（のTJ）と微小血管透過性4,5の損失です。 現在、BBBにおけるIR傷害の影響を研究するために使用される生体内モデルにおいて 、中大脳動脈閉塞（MCAO）、微小塞栓、およびトランスジェニックまたはノックアウト動物を含みます。 Hossmann 6で説明したようにしかし、それぞれがその欠点と制限があります。 MCAOモデルはeffecを研究するために使用されますレドックスストレスのTS、BBBの接合部コミュニケーションの変化と脳と免疫細胞間の相互作用。しかし、彼らはその中に正確な顕微手順や困難の必要性など、様々な技術的な課題を提示します。脳虚血を研究するためのトランスジェニックまたはノックアウト動物の使用は、梗塞形成上の遺伝子に依存する分子の影響、血管構造の変化と変化させ、体重6のような課題を持っているかもしれないが微小塞栓は、瞬時にBBBを分解します。したがって、虚血のin vitroモデルは、薬物のための機構研究を行う際にその適用に起因する主に最近の関心を増大させる発見しました。しかし、in vitro試験の結果が完全にin vivo試験を表していない場合があり、注意6と解釈されなければなりません。 内皮細胞単層および微小血管透過性の低酸素濃度の反作用効果がありました小川7によって研究。ラット脳微小血管内皮細胞（RBMECs）はインビトロ BBBを開発するために使用されました。このプロトコルで提示酸素-グルコース欠乏と再酸素化（OGD-R）技術はスルエタらと朱ら 8,9によって研究から適応されています。我々は、0％O 2、5％CO 2及び95％N 2を含む、低酸素/無酸素チャンバー中に置くことにより、OGD-Rの脳内皮細胞を曝露しました。細胞は、後にそれぞれの免疫蛍光局在化およびローダミンファロイジンラベルを使用して、TJの整合性とストレスファイバー形成の変化について評価しました。閉鎖帯-1（ZO-1）についての免疫蛍光染色は、ZO-1と、TJの完全性を決定するために実行されることTJタンパク質に結合した重要な足場膜です。ローダミンファロイジン標識が細胞骨格に繊維状アクチン（Fアクチン ）を決定し、内皮細胞におけるアクチンストレスファイバー形成の明確な指標です。 &lt;Pクラス= &quot;jove_contentは&quot;&gt;この方法の目的は、BBB内皮細胞TJの整合性とF-アクチンストレスファイバー形成を研究するためのin vitroでの IRモデルとしてOGD-Rの開発に洞察力を提供することにあります。結果は、TJタンパク質の運命についての情報を提供し、ZO-1およびOGD-R次のストレスファイバー形成します。これらの関係を理解することはOGD-R以下のトリガされる根底にある分子メカニズムを決定し、OGD-R処理後のBBB破壊を増強する潜在的な治療戦略を開発する機会を提供します。

<table><tbody><tr><td>Proox model 110</td><td>Biospherix</td><td>Model 110</td><td></td></tr><tr><td>DMEM, no glucose</td><td>Gibco, Life technologies</td><td>11966-025</td><td></td></tr><tr><td>Rhodamine Phalloidin</td><td>Life technologies</td><td>R415</td><td></td></tr><tr><td>ZO-1 Rabbit Polyclonal Antibody</td><td>Life technologies</td><td>617300</td><td></td></tr><tr><td>Nunc Lab Tek II-CC 8&amp;nbsp;well sterile, glass&amp;nbsp;slides&amp;nbsp;</td><td>Thermo scientific</td><td>177402</td><td></td></tr><tr><td>FITC-tagged anti-rabbit secondary antibody&amp;nbsp;</td><td>Santa cruz</td><td>sc-2090</td><td></td></tr><tr><td>DPBS 1X</td><td>Thermo scientific</td><td>SH 30028.03</td><td>Any other PBS available can be used</td></tr></tbody></table>

oxygen-glucose deprivation and reoxygenation as an in vitro ischemia-reperfusion injury model for studying blood-brain barrier dysfunction

虚血再灌流（IR）傷害は、虚血性脳卒中に関連する罹患率および死亡率に大きく寄与することが知られています。虚血性脳血管障害は、すべてのストロークの80％を占めています。 IR傷害の一般的な原因は、血液の急性/慢性閉塞次流体、栄養素、フリーラジカルの形成を誘発する組織への酸素の迅速な流入です。 虚血性脳卒中は、血液脳関門（BBB）機能不全および血管原性脳浮腫が続きます。構造的には、内皮細胞間のタイトジャンクショ​​ン（のTJ）は、血液脳関門（BBB）の完全性を維持する上で重要な役割を果たしています。 IR傷害は、非特異的、炎症反応を引き起こす早期二次損傷です。炎症次酸化および代謝ストレスがBBBの透過性とタイトジャンクショ​​ン（TJ）の完全性の破壊などの二次的脳損傷を誘発します。 我々のプロトコルは、in vitroでの提示します&lt;/ em&gt;のラット脳内皮細胞TJの整合性とストレスファイバー形成の酸素 - グルコース欠乏と再酸素化（OGD-R）の例。現在、in vivoモデルでいくつかの実験は、IR傷害の影響を研究するために使用されます。しかしそれらは、手術、遺伝子依存性分子の影響とメカニズムの関係を研究することの困難を行う際に技術的な問題など、いくつかの制限があります。しかし、in vitroモデルは、これらの制限の多くを克服するのを助けることができます。提示されたプロトコルは、潜在的な治療戦略を提供するために、様々な分子機構と機械的な関係を研究するために使用することができます。しかし、in vitro試験の結果は、in vivo試験で 、標準と異なる場合があり、注意して解釈されるべきです。

フィブロネクチンプレコートヌンクIIチャンバースライド上で培養した細胞はBiospherix ProOxモデル110チャンバー内に配置することにより、OGD-Rに供しました。ローダミンファロイジン染色ラベルを使用して、Fアクチンストレスファイバーの形成を示す図2及び細胞骨格の組み立てに示すように、図3に示すように、OGD-Rの細胞を施した後、それらは、免疫蛍光技術を使用してZO-1接合部染色のために処理した。あった対照細胞をOGD-Rに供内皮細胞がTJインテグリティ図2の消失を示し、不連続な接合を示したOGD-Rを受けないで継続的な接合部の完全性を示さなかった。OGD-R処理を行わなかった対照細胞は、全くまたは最小限のFアクチンストレスファイバーを示しました。形成OGD-Rにかけた内皮細胞は、アクチン細胞骨格の組み立て図3の変化を示す増加Fアクチンストレスファイバー形成を実証している間、代表<html>リファレンス＃13からの許可を得てRINT <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/52699/52699fig1.jpg" /> 低酸素システムProOxモデル110の図1.標準的な構成 。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52536/52536fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/52699/52699fig2.jpg" /> 図タイトジャンクションタンパク質（TJP）RBMECsでOGD-Rを以下のタイトジャンクションのZO-1実証破壊の2免疫蛍光局在化、白矢印で示すように、スケールバー=10μmである。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52536/52536fig2large.jpg" target="_blank">これの拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください図。</a> &quot;&gt; <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52699/52699fig3.jpg" /> 白矢印で示すようRBMECsでOGD-Rに続いて細胞骨格アセンブリの変化を実証するFアクチンストレスファイバー形成、図3.ローダミンファロイジンラベリング。スケールバー=10μmである。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52536/52536fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a>

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Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation as an In Vitro Ischemia-Reperfusion Injury Model for Studying Blood-Brain Barrier Dysfunction

Ischemia-Reperfusion (IR) injury is associated with a high rate of morbidity and mortality. The goal of the in vitro model of oxygen-glucose deprivation and reoxygenation (OGD-R) described here is to assess the effects of ischemia reperfusion injury on a variety of cells, particularly in blood-brain barrier (BBB) endothelial cells.

などの酸素グルコース欠乏および再酸素化<em&gt;インビトロ</em&gt;虚血再灌流傷害モデル血液脳関門の機能障害を研究するための

Ischemia-Reperfusion (IR) injury is known to contribute significantly to the morbidity and mortality associated with ischemic strokes. Ischemic ...

oxygen-glucose-deprivation-reoxygenation-as-an-vitro-ischemia

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation as an In Vitro Ischemia-Reperfusion Injury Model for Studying Blood-Brain Barrier Dysfunction

17.9K ビュー.  Texas A&M University Health Science Center College of Medicine. Ischemia-Reperfusion (IR) injury is associated with a high rate of morbidity and mortality. The goal of the in vitro model of oxygen-glucose deprivation and reoxygenation (OGD-R) described here is to assess the effects of ischemia reperfusion injury on a variety of cells, particularly in blood-brain barrier (BBB) endothelial cells. 

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2-Vessel Occlusion/Hypotension: A Rat Model of Global Brain Ischemia

Cardiac arrest followed by resuscitation often results in dramatic brain damage caused by ischemia and subsequent reperfusion of the brain. Global brain ischemia produces damage to specific brain regions shown to be highly sensitive to ischemia 1. Hippocampal neurons have higher sensitivity to ischemic insults compared to other cell populations, and specifically, the CA1 region of the hippocampus is particularly vulnerable to ischemia/reperfusion 2.
The design of therapeutic interventions, or study of mechanisms involved in cerebral damage, requires a model that produces damage similar to the clinical condition and in a reproducible manner. Bilateral carotid vessel occlusion with hypotension (2VOH) is a model that produces reversible forebrain ischemia, emulating the cerebral events that can occur during cardiac arrest and resuscitation. We describe a model modified from Smith et al. (1984) 2, as first presented in its current form in Sanderson, et al. (2008) 3, which produces reproducible injury to selectively vulnerable brain regions 3-6. The reliability of this model is dictated by precise control of systemic blood pressure during applied hypotension, the duration of ischemia, close temperature control, a specific anesthesia regimen, and diligent post-operative care. An 8-minute ischemic insult produces cell death of CA1 hippocampal neurons that progresses over the course of 6 to 24 hr of reperfusion, while less vulnerable brain regions are spared. This progressive cell death is easily quantified after 7-14 days of reperfusion, as a near complete loss of CA1 neurons is evident at this time.
In addition to this brain injury model, we present a method for CA1 damage quantification using a simple, yet thorough, methodology. Importantly, quantification can be accomplished using a simple camera-mounted microscope, and a free ImageJ (NIH) software plugin, obviating the need for cost-prohibitive stereology software programs and a motorized microscopic stage for damage assessment.

Bilateral carotid occlusion coupled with systemic hypotension produces global brain ischemia in the rat, resulting in damage to the hippocampus with reproducible severity. Animal subjects are impaired with predictable patterns of brain damage, they recover expediently, and mortality rates are comparatively low.

2血管閉塞/低血圧：グローバル脳虚血のラットモデル

Cardiac arrest followed by resuscitation often results in dramatic brain damage caused by ischemia and subsequent reperfusion of the brain. Global brain ...

医学

Setting-up an In Vitro Model of Rat Blood-brain Barrier (BBB): A Focus on BBB Impermeability and Receptor-mediated Transport

The blood brain barrier (BBB) specifically regulates molecular and cellular flux between the blood and the nervous tissue. Our aim was to develop and characterize a highly reproducible rat syngeneic in vitro model of the BBB using co-cultures of primary rat brain endothelial cells (RBEC) and astrocytes to study receptors involved in transcytosis across the endothelial cell monolayer. Astrocytes were isolated by mechanical dissection following trypsin digestion and were frozen for later co-culture. RBEC were isolated from 5-week-old rat cortices. The brains were cleaned of meninges and white matter, and mechanically dissociated following enzymatic digestion. Thereafter, the tissue homogenate was centrifuged in bovine serum albumin to separate vessel fragments from nervous tissue. The vessel fragments underwent a second enzymatic digestion to free endothelial cells from their extracellular matrix. The remaining contaminating cells such as pericytes were further eliminated by plating the microvessel fragments in puromycin-containing medium. They were then passaged onto filters for co-culture with astrocytes grown on the bottom of the wells. RBEC expressed high levels of tight junction (TJ) proteins such as occludin, claudin-5 and ZO-1 with a typical localization at the cell borders. The transendothelial electrical resistance (TEER) of brain endothelial monolayers, indicating the tightness of TJs reached 300 ohm&#183;cm2 on average. The endothelial permeability coefficients (Pe) for lucifer yellow (LY) was highly reproducible with an average of 0.26 &#177;&#160;0.11 x 10-3 cm/min. Brain endothelial cells organized in monolayers expressed the efflux transporter P-glycoprotein (P-gp), showed a polarized transport of rhodamine 123, a ligand for P-gp, and showed specific transport of transferrin-Cy3 and DiILDL across the endothelial cell monolayer. In conclusion, we provide a protocol for setting up an in vitro BBB model that is highly reproducible due to the quality assurance methods, and that is suitable for research on BBB transporters and receptors.

Setting-up an In Vitro Model of Rat Blood-brain Barrier BBB: A Focus on BBB Impermeability and Receptor-mediated Transport

The aim of the present study was to validate the reproducibility of an in vitro BBB model involving a rat syngeneic co-culture of endothelial cells and astrocytes. The endothelial cell monolayer presented high TEER and low LY permeability. Expression of specific TJ proteins, functional responses to inflammation and functionality of transporters and receptors were assessed.

設定アップ<em&gt;体外</emラット血液脳関門の&gt;モデル（BBB）：BBB不透過性および受容体媒介輸送に注力

The blood brain barrier (BBB) specifically regulates molecular and cellular flux between the blood and the nervous tissue. Our aim was to develop and ...

The Analysis of Neurovascular Remodeling in Entorhino-hippocampal Organotypic Slice Cultures

Ischemic brain injury is among the most common and devastating conditions compromising proper brain function and often leads to persisting functional deficits in the affected patients. Despite intensive research efforts, there is still no effective treatment option available that reduces neuronal injury and protects neurons in the ischemic areas from delayed secondary death. Research in this area typically involves the use of elaborate and problematic animal models. Entorhino-hippocampal organotypic slice cultures challenged with oxygen and glucose deprivation (OGD) are established in&#160;vitro models which mimic cerebral ischemia. The novel aspect of this study is that changes of the brain blood vessels are studied in addition to neuronal changes and the reaction of both the neuronal compartment and the vascular compartment can be compared and correlated. The methods presented in this protocol substantially broaden the potential applications of the organotypic slice culture approach. The induction of OGD or hypoxia alone can be applied by rather simple means in organotypic slice cultures and leads to reliable and reproducible damage in the neural tissue. This is in stark contrast to the complicated and problematic animal experiments inducing stroke and ischemia in vivo. By broadening the analysis to include the study of the reaction of the vasculature could provide new ways on how to preserve and restore brain functions. The slice culture approach presented here might develop into an attractive and important tool for the study of ischemic brain injury and might be useful for testing potential therapeutic measures aimed at neuroprotection.

A protocol for entorhino-hippocampal organotypic slice cultures, which allows reproducing many aspects of ischemic brain injury, is presented. By studying changes of the neurovasculature in addition to changes in the neurons, this protocol is a versatile tool to study plastic changes in neural tissue after injury.

Entorhino海馬器官型スライス培養における神経血管リモデリングの解析

Ischemic brain injury is among the most common and devastating conditions compromising proper brain function and often leads to persisting functional ...

神経科学

A Triple Primary Cell Culture Model of the Human Blood-Brain Barrier for Studying Ischemic Stroke In Vitro

Ischemic stroke is a major cause of death and disability worldwide with limited therapeutic options. The neuropathology of ischemic stroke is characterized by an interruption in blood supply to the brain leading to cell death and cognitive dysfunction. During and after ischemic stroke, blood-brain barrier (BBB) dysfunction facilitates injury progression and contributes to poor patient recovery. Current BBB models primarily include endothelial monocultures and double co-cultures with either astrocytes or pericytes.
Such models lack the ability to fully imitate a dynamic brain microenvironment, which is essential for cell-to-cell communication. Additionally, commonly used BBB models often contain immortalized human endothelial cells or animal-derived (rodent, porcine, or bovine) cell cultures that pose translational limitations. This paper describes a novel well-insert-based BBB model containing only primary human cells (brain microvascular endothelial cells, astrocytes, and brain vascular pericytes) enabling the investigation of ischemic brain injury in vitro. 
The effects of oxygen-glucose deprivation (OGD) on barrier integrity were assessed by passive permeability, transendothelial electrical resistance (TEER) measurements,and direct visualization of hypoxic cells. The presented protocol offers a distinct advantage inmimicking the intercellular environment of the BBB in vivo, serving as a more realistic in vitro BBB model for developing new therapeutic strategies in the setting of ischemic brain injury.

A Triple Primary Cell Culture Model of the Human Blood-Brain Barrier for Studying Ischemic Stroke In Vitro

Here, we describe the method for establishing a triple cell culture model of the blood-brain barrier based on primary human brain microvascular endothelial cells, astrocytes, and pericytes. This multicellular model is suitable for studies of neurovascular unit dysfunction during ischemic stroke in vitro or for the screening of drug candidates.

虚血性脳卒中をin vitroで研究するためのヒト血液脳関門のトリプル初代細胞培養モデル

Ischemic stroke is a major cause of death and disability worldwide with limited therapeutic options. The neuropathology of ischemic stroke is ...

生化学

Quantification of Neurovascular Protection Following Repetitive Hypoxic Preconditioning and Transient Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Experimental animal models of stroke are invaluable tools for understanding stroke pathology and developing more effective treatment strategies. A 2 week protocol for repetitive hypoxic preconditioning (RHP) induces long-term protection against central nervous system (CNS) injury in a mouse model of focal ischemic stroke. RHP consists of 9 stochastic exposures to hypoxia that vary in both duration (2 or 4 hr) and intensity (8% and 11% O2). RHP reduces infarct volumes, blood-brain barrier (BBB) disruption, and the post-stroke inflammatory response for weeks following the last exposure to hypoxia, suggesting a long-term induction of an endogenous CNS-protective phenotype. The methodology for the dual quantification of infarct volume and BBB disruption is effective in assessing neurovascular protection in mice with RHP or other putative neuroprotectants. Adult male Swiss Webster mice were preconditioned by RHP or duration-equivalent exposures to 21% O2 (i.e. room air). A 60 min transient middle cerebral artery occlusion (tMCAo) was induced 2 weeks following the last hypoxic exposure. Both the occlusion and reperfusion were confirmed by transcranial laser Doppler flowmetry. Twenty-two hr after reperfusion, Evans Blue (EB) was intravenously administered through a tail vein injection. 2 hr later, animals were sacrificed by isoflurane overdose and brain sections were stained with 2,3,5- triphenyltetrazolium chloride (TTC). Infarcts volumes were then quantified. Next, EB was extracted from the tissue over 48 hr to determine BBB disruption after tMCAo. In summary, RHP is a simple protocol that can be replicated, with minimal cost, to induce long-term endogenous neurovascular protection from stroke injury in mice, with the translational potential for other CNS-based and systemic pro-inflammatory disease states.

This protocol describes repetitive hypoxic preconditioning, or brief exposures to systemic hypoxia that reduce infarct volumes and blood-brain barrier disruption following transient middle cerebral artery occlusion in mice. It also details dual quantification of infarct volume and blood-brain barrier disruption after stroke to assess the efficacy of neurovascular protection.

マウスにおける反復低酸素プレコンディショニングと過渡中大脳動脈閉塞後に神経血管保護の定量

Experimental animal models of stroke are invaluable tools for understanding stroke pathology and developing more effective treatment strategies. A 2 week ...

Monitoring Astrocyte Reactivity and Proliferation in Vitro Under Ischemic-Like Conditions

Ischemic stroke is a complex brain injury caused by a thrombus or embolus obstructing blood flow to parts of the brain. This leads to deprivation of oxygen and glucose, which causes energy failure and neuronal death. After an ischemic stroke insult, astrocytes become reactive and proliferate around the injury site as it develops. Under this scenario, it is difficult to study the specific contribution of astrocytes to the brain region exposed to ischemia. Therefore, this article introduces a methodology to study primary astrocyte reactivity and proliferation under an in vitro model of an ischemia-like environment, called oxygen glucose deprivation (OGD). Astrocytes were isolated from 1-4 day-old neonatal rats and the number of non-specific astrocytic cells was assessed using astrocyte selective marker Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) and nuclear staining. The period in which astrocytes are subjected to the OGD condition can be customized, as well as the percentage of oxygen they are exposed to. This flexibility allows scientists to characterize the duration of the ischemic-like condition in different groups of cells in vitro. This article discusses the timeframes of OGD that induce astrocyte reactivity, hypertrophic morphology, and proliferation as measured by immunofluorescence using Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA). Besides proliferation, astrocytes undergo energy and oxidative stress, and respond to OGD by releasing soluble factors into the cell medium. This medium can be collected and used to analyze the effects of molecules released by astrocytes in primary neuronal cultures without cell-to-cell interaction. In summary, this primary cell culture model can be efficiently used to understand the role of isolated astrocytes upon injury.

Monitoring Astrocyte Reactivity and Proliferation in Vitro Under Ischemic-Like Conditions

Ischemic stroke is a complex event in which the specific contribution of astrocytes to the affected brain region exposed to oxygen glucose deprivation (OGD) is difficult to study. This article introduces a methodology to obtain isolated astrocytes and study their reactivity and proliferation under OGD conditions.

反応性アストロ サイトと増殖の in Vitro虚血のような条件下での監視

Ischemic stroke is a complex brain injury caused by a thrombus or embolus obstructing blood flow to parts of the brain. This leads to deprivation of ...

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier (BBB). Rats with induced ischemic stroke were established and used as in vivo models to investigate the functional integrity of the BBB. Spectrophotometric detection of Evans blue (EB) in the brain samples with ischemic injury could provide reliable justification for the research and development of novel therapeutic modalities. This method generates reproducible results, and is applicable in any laboratory without a need for special equipment. Here, we present a visualized and technical guideline on the detection of the extravasation of EB following induction of ischemic stroke in rats.

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

The overall goal of this procedure is to provide a highly reproducible technique for in vivo assessment of the blood-brain barrier disruption in rat models of ischemic stroke.

虚血性脳卒中のモデルラットの血液脳関門の破壊のIn Vivo評価

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier ...

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) models based on pBECs in mono-culture (MC), MC with astrocyte-conditioned medium (ACM), and non-contact co-culture (NCC) with astrocytes of porcine or rat origin. pBECs were isolated and cultured from fragments of capillaries from the brain cortices of domestic pigs 5-6 months old. These fragments were purified by careful removal of meninges, isolation and homogenization of grey matter, filtration, enzymatic digestion, and centrifugation. To further eliminate contaminating cells, the capillary fragments were cultured with puromycin-containing medium. When 60-95% confluent, pBECs growing from the capillary fragments were passaged to permeable membrane filter inserts and established in the models. To increase barrier tightness and BBB characteristic phenotype of pBECs, the cells were treated with the following differentiation factors: membrane permeant 8-CPT-cAMP (here abbreviated cAMP), hydrocortisone, and a phosphodiesterase inhibitor, RO-20-1724 (RO). The procedure was carried out over a period of 9-11 days, and when establishing the NCC model, the astrocytes were cultured 2-8 weeks in advance. Adherence to the described procedures in the protocol has allowed the establishment of endothelial layers with highly restricted paracellular permeability, with the NCC model showing an average transendothelial electrical resistance (TEER) of 1249 &#177; 80 &#937; cm2, and paracellular permeability (Papp) for Lucifer Yellow of 0.90 10-6 &#177; 0.13 10-6 cm sec-1 (mean &#177; SEM, n=55). Further evaluation of this pBEC phenotype showed good expression of the tight junctional proteins claudin 5, ZO-1, occludin and adherens junction protein p120 catenin. The model presented can be used for a range of studies of the BBB in health and disease and, with the highly restrictive paracellular permeability, this model is suitable for studies of transport and intracellular trafficking.

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

The aim of the protocol is to present an optimized procedure for the establishment of an in vitro blood-brain barrier (BBB) model based on primary porcine brain endothelial cells (pBECs). The model shows high reproducibility, high tightness, and is suitable for studies of transport and intracellular trafficking in drug discovery.

体外血液脳関門ブタ脳血管内皮細胞に基づくモデルの確立のための改良法

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) ...

A Cell Culture Model for Studying the Role of Neuron-Glia Interactions in Ischemia

Ischemic stroke is a clinical condition characterized by hypoperfusion of brain tissue, leading to oxygen and glucose deprivation, and the consequent neuronal loss. Numerous evidence suggests that the interaction between glial and neuronal cells exert beneficial effects after an ischemic event. Therefore, to explore potential protective mechanisms, it is important to develop models that allow studying neuron-glia interactions in an ischemic environment. Herein we present a simple approach to isolate astrocytes and neurons from the rat embryonic cortex, and that by using specific culture media, allows the establishment of neuron- or astrocyte-enriched cultures or neuron-glia cultures with high yield and reproducibility.
To study the crosstalk between astrocytes and neurons, we propose an approach based on a co-culture system in which neurons cultured in coverslips are maintained in contact with a monolayer of astrocytes plated in multiwell plates. The two cultures are maintained apart by small paraffin spheres. This approach allows the independent manipulation and the application of specific treatments to each cell type, which represents an advantage in many studies.
To simulate what occurs during an ischemic stroke, the cultures are subjected to an oxygen and glucose deprivation protocol. This protocol represents a useful tool to study the role of neuron-glia interactions in ischemic stroke.

Here, we present a simple approach using specific culture media that allows the establishment of neuron- and astrocyte-enriched cultures, or neuron-glia cultures from the embryonic cortex, with high yield and reproducibility.

虚血におけるニューロングリア相互作用の役割を研究するための細胞培養モデル

Ischemic stroke is a clinical condition characterized by hypoperfusion of brain tissue, leading to oxygen and glucose deprivation, and the consequent ...

<meta charset="utf8"></head><body>蛍光色素を用いたマウスの血液脳関門破壊の可視化

Evaluation of Blood-Brain Barrier Breakdown in a Mouse Model of Mild Traumatic Brain Injury

Fluorescent dyes are used to determine the extent of dye extravasation that occurs due to blood-brain barrier (BBB) breakdown. Labeling with these dyes is a complex process influenced by several factors, such as the concentration of dyes in the blood, permeability of brain vessels, duration of dye extravasation, and reduction in dye concentration in the tissue due to degradation and diffusion. In a mild traumatic brain injury model, exposure to blast-induced shock waves (BSWs) triggers BBB breakdown within a limited time window. To determine the precise sequence of BBB breakdown, Evans blue, and fluorescein isothiocyanate-dextran were injected intravascularly and intracardially into mice at various time points relative to BSW exposure. The distribution of dye fluorescence in brain slices was then recorded. Differences in the distribution and intensity between the two dyes revealed the spatiotemporal sequence of BBB breakdown. Immunostaining of the brain slices showed that astrocytic and microglial responses correlated with the sites of BBB breakdown. This protocol has broad potential for application in studies involving different BBB breakdown models.

<meta charset="utf8"></head><body>軽度外傷性脳損傷のマウスモデルにおける血液脳関門破壊の評価

A method was developed to visualize dye extravasation due to blood-brain barrier (BBB) breakdown by administering two fluorescent dyes to mice at different time points. The use of glycerol as a cryoprotectant facilitated immunohistochemistry on the same sample.

軽度外傷性脳損傷のマウスモデルにおける血液脳関門破壊の評価

Fluorescent dyes are used to determine the extent of dye extravasation that occurs due to blood-brain barrier (BBB) breakdown. Labeling with these dyes is ...

などの酸素グルコース欠乏および再酸素化

要約

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2血管閉塞/低血圧：グローバル脳虚血のラットモデル

設定アップ

Entorhino海馬器官型スライス培養における神経血管リモデリングの解析

虚血性脳卒中をin vitroで研究するためのヒト血液脳関門のトリプル初代細胞培養モデル

マウスにおける反復低酸素プレコンディショニングと過渡中大脳動脈閉塞後に神経血管保護の定量

反応性アストロサイトと増殖の in Vitro虚血のような条件下での監視

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などの酸素グルコース欠乏および再酸素化

要約

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設定アップ

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