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* Estes autores contribuíram igualmente
O pós-condicionamento ácido protege contra a isquemia cerebral. Aqui apresentamos dois modelos para executar a APC. Eles são obtidos, respectivamente, transferindo fatias corticostriatais para o tampão ácido após a privação de oxigênio-glicose in vitro e pela inalação de 20% de CO 2 após a oclusão da artéria cerebral média in vivo .
O acidente vascular cerebral é uma das principais causas de mortalidade e incapacidade em todo o mundo, com abordagens terapêuticas limitadas. Como uma estratégia endógena para a neuroproteção, os tratamentos pós-condicionamento provaram ser terapias promissoras contra a isquemia cerebral. No entanto, procedimentos complicados e possíveis problemas de segurança limitam sua aplicação clínica. Para superar estas desvantagens, desenvolvemos pós-condicionamento ácido (APC) como terapia para isquemia cerebral focal experimental. APC refere-se ao tratamento de acidose leve por inalação de CO 2 durante a reperfusão após isquemia. Aqui apresentamos dois modelos para executar APC in vitro e in vivo , respectivamente. O tratamento de privação de oxigênio-glicose (OGD) de camundongos e a oclusão corticostriatal e oclusão da artéria cerebral média (MCAO) de camundongos foram empregados para imitar a isquemia cerebral. APC pode ser simplesmente conseguido através da transferência de fatias de cérebro para tampão ácido borbulhado com 20% de CO 2 , oR por camundongos que inalam 20% de CO 2 . A APC mostrou efeitos protetores significativos contra a isquemia cerebral, como reflete a viabilidade do tecido e o volume do infarto cerebral.
O acidente vascular cerebral é uma das principais causas de mortalidade e incapacidade em todo o mundo. Grandes esforços foram feitos para encontrar tratamentos efetivos para AVC nas últimas décadas, no entanto, a conquista é bastante insatisfatória. O pós-condicionamento é um processo manipulado por tensões subtoxicas após um episódio isquêmico. O pós-condicionamento, incluindo o pós-condicionamento isquêmico, hipóxico, baixo teor de glicose e remoto, desencadeia mecanismos adaptativos endógenos e provou ser terapias promissoras contra a isquemia cerebral 1 , 2 , 3 , 4 . Contudo, o pós-condicionamento isquêmico pode introduzir lesões adicionais. O pós-condicionamento isquêmico remoto dos membros geralmente precisa de vários ciclos de 5 a 20 min de oclusão e reperfusão nos membros traseiros ipsilaterais ou bilaterais 5 , 6 , 7 . ºPortanto, essas manipulações pós-condicionamento são perigosas ou impraticáveis na prática clínica. Para superar essas desvantagens, desenvolvemos APC como terapia para isquemia cerebral focal em camundongos 8 . Induzido simplesmente por inalação de 20% de CO 2 , APC reduz significativamente a lesão cerebral isquêmica de uma maneira mais viável e segura. Recentemente, provamos que a APC estende a janela de reperfusão, destacando o significado da APC para terapia de AVC 9 .
Aqui apresentamos dois modelos experimentais para estudar a neuroproteção de APC contra isquemia cerebral. O primeiro é o modelo de privação de oxigênio-glicose (OGD) em fatias corticostriatais de camundongos. A rápida preparação e transferência das fatias do cérebro para um ambiente artificial, geralmente fluido cerebrospinal artificial (ASCF), pode manter a viabilidade celular e circuitos neuronais, o que possibilita o estudo da função cerebral in vitro 10 11 . OGD em ASCF imita a isquemia cerebral e induz a lesão isquêmica 12 , 13 , 14 . Após OGD, as fatias de cérebro são atualizadas em ASCF (r-ASCF) regulares para fornecer reperfusão e depois tratadas com APC usando ASCF ácido borbulhou com 20% de CO 2 . A fatia corticostriatal mantém a caracterização histológica intacta em comparação com células primárias cultivadas.
Para estudar a função cerebral in vivo , emprega-se o modelo de oclusão da artéria cerebral média (MCAO) do mouse. A artéria cerebral média é bloqueada pela inserção de um monofilamento inflamado através da artéria carótida comum. Como um dos modelos de AVC mais amplamente utilizados, o modelo MCAO mostra relevância clínica e a aplicação de um monofilamento torna mais fácil a reperfusão. Simplesmente pela inalação de gases mistos normoxicos contendo 20% de CO 2 após o início do reperfusioN, a APC mostrou efeitos protetores significativos contra a isquemia cerebral indicada por volumes reduzidos de infarto cerebral.
Todos os experimentos foram aprovados e conduzidos de acordo com as diretrizes éticas do Comitê de Experimentação Animal da Universidade de Zhejiang e estavam em completa conformidade com os Institutos Nacionais de Guia de Saúde para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório. Foram feitos esforços para minimizar qualquer dor ou desconforto, e o número mínimo de animais foi usado.
1. OGD de fatias Corticostriatal
2. MCAO
No modelo da fatia corticostriatal descrita acima, a viabilidade corticostriatal da fatia foi quantificada por meio de ensaio TTC às 1 h após a reperfusão. A conversão TTC foi calculada normalizando a absorção a 490 nm para a fatia de controle. De acordo com a conversão de TTC, a APC protegeu contra lesões de reperfusão induzidas por OGD de uma maneira dependente de tempo e de início. Em detalhes, tanto 1 quanto 3 minutos de tratamento de acidose melhoraram significativamente a viabilidade aos 5 min após 15 min OGD, enquanto que 5 min não (OGD: 0,609 ± 0,029, 5/1: 0,758 ± 0,034, 5/3: 0,821 ± 0,041, 5/5: 0,672 ± 0,053, dados reportados como média ± SEM) ( Figura 1 A ). A neuroprotecção pelo tratamento de acidose permaneceu protetora dentro de 5 minutos após a reperfusão, enquanto que 15 min não (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 ).
No modelo MCAO, 5 minutos de tratamento de acidose iniciados aos 5 minutos após o início da reperfusão resgataram a morte celular causada por insulto isquêmico, refletida por menores volumes de infarto (MCAO: 33,4 ± 4,4%, 5/5: 16,6 ± 2,7%, 50 / 5: 19,5 ± 2,1%, 100/5: 37 ± 2,1%). A neuroproteção ainda era robusta, mesmo quando o tempo de início foi adiado para 50 minutos após a reperfusão. Contudo, o tratamento de acidose iniciado a 100 min não bloqueou as lesões isquêmicas ( Figura 2 ).
Todos os dados foram coletados e analisados de forma cega. Os dados são apresentados como média ± SEM. No modelo da fatia corticostriatal, cada grupo possui 6-8 amostras. No modelo MCAO, cada grupo possui 9 a 10 amostras. A análise de variância unidirecional com diferença menos significativa foi aplicada para comparações múltiplas.
Figura 1 . APC protege contra lesões de reperfusão induzidas por OGD em fatias Corticostriatal. As fatias corticostriatais foram tratadas com acidose (pH 6,8) para as durações indicadas (A) e indicaram períodos de recuperação (B) após OGD. A viabilidade celular foi avaliada pelo ensaio de brometo de 3- [4,5-dimetiltiazol-2-il] -2,5-difeniltetrazólio a 24 h após a reperfusão e a viabilidade da fatia corticostriatal foi quantificada por ensaio TTC às 1 h após a reperfusão. Os valores mostram média ± SEM. N = 6 - 8 para cada grupo; * P <0,05 e ** p <0,01 por análise de variância unidirecional; R, reperfusão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2 . APC protege contra lesão induzida por MCAO em ratos. Os animais foram submetidos a 60 minutos de MCAO e tratados por inalação de 20% de CO2 durante 5 min a 5, 50 ou 100 minutos após a reperfusão. O volume de infarto foi quantificado pela coloração de cloridrato de 2,3,5-trifeniltetrazólio a 24 h após a reperfusão (indicado por linha pontilhada preta no painel esquerdo). Os valores mostram média ± SEM. N = 8-10 para cada grupo; * P <0,05 e ** p <0,01 por análise de variância unidirecional; R, reperfusão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Aqui apresentamos dois modelos experimentais para estudar a neuroproteção de APC contra isquemia cerebral. Em fatias de cérebro, a APC é conseguida através da incubação de fatias corticostriatais de camundongos em tampão ácido borbulhado com 20% de CO 2 após o início da reperfusão, enquanto que no modelo MCAO, a APC é conseguida inalando 20% de CO 2 para ratos após reperfusão. Ambos os modelos refletem a neuroproteção da APC contra a isquemia cerebral. A proteção foi comparável à alcançada pelo pós-condicionamento isquêmico, mas com uma janela de tempo mais larga. No modelo MCAO, a janela de tempo pode ser até 50 minutos após a reperfusão em comparação com 10 minutos para o pós-condicionamento isquêmico 15 . Além disso, o procedimento da APC é mais fácil e seguro.
No modelo das fatias corticostriatais, operações suaves e rápidas são cruciais para garantir a viabilidade das fatias do cérebro na máxima extensão. Para o desempenho do MCAO, o monitoramento do fluxo sangüíneo cerebral éRequerido, e o declínio acentuado do fluxo sanguíneo deve ser observado para garantir a oclusão da artéria cerebral média. Depois que os cérebros foram dissecados para a coloração TTC, um exame cuidadoso dos cérebros é necessário para a exclusão da hemorragia subaracnóidea.
A extensão e a duração da acidose são críticas para a neuroproteção da APC. A duração prolongada do tratamento de acidose não é benéfica no modelo de fatias corticostriatal ( Figura 1 A ). Além disso, nosso estudo anterior mostrou que tanto 10% como 20% de inalação de CO 2 , em vez de 30% de inalação de CO 2 conferem neuroproteção em camundongos 8 . Estes sugerem acidose leve é crucial para a neuroproteção da APC e, portanto, a concentração de CO 2 e a duração da APC são indispensáveis para a neuroproteção de acidose.
Além da coloração TTC, muitas técnicas podem ser combinadas para sSatisfazer diversas necessidades de pesquisa. Por exemplo, a gravação elétrica extracelular pode ser adicionada ao passo final para observar como isquemia e acidose afetam o potencial neural 16 . A solução de perfusão de fatia de cérebro também pode ser coletada para medir a mudança de concentração de neurotransmissores de aminoácidos após APC por HPLC 17 . Fatias de certas regiões cerebrais podem ser preparadas para estudar as respostas de uma determinada área à isquemia e APC. No geral, muitas alternativas podem ser introduzidas para iluminar os impactos da isquemia e acidose.
Os autores não têm nada a revelar.
Este trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (81573406, 81373393, 81273506, 81221003, 81473186 e 81402907), Fundação Provincial de Ciências Naturais de Zhejiang (LR15H310001) e o Programa para a equipe líder de Zhejiang da equipe de inovação S & 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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