Изучение инсульта на мышах

Переливание крови спасло мышей от последствий инсульта

Ren et al. / Nature Communications, 2020

Американские биологи нашли новый способ защитить мозг мышей от инсульта: для этого они сразу после того, как наносили повреждение, меняли части крови животных на кровь здорового сородича. Даже в тех случаях, когда замена затрагивала лишь десятую часть всей крови мыши, это позволило снизить площадь повреждения мозга. Также исследователи выяснили, какое вещество вероятнее всего отвечает за развитие повреждений: это фермент для расщепления межклеточного вещества, который выделяют иммунные клетки. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Переливание крови — не только средство от острой кровопотери. В течение последних десятилетий биологи пытаются найти у него и другие целебные свойства. Например, известно, что переливание крови от молодых животных старым может сгладить течение их возрастных болезней. Однако до сих пор неясно, в чем здесь дело: значит ли это, что в молодой крови содержатся какие-то особенно полезные вещества, или же она просто нейтрализует «вредные» вещества из старой крови.

В пользу второго аргумента говорит результат недавнего исследования, авторы которого не меняли старую кровь мышей на молодую, а просто разбавили ее физиологическим раствором. Этого оказалось достаточно, чтобы мышечные волокна у животных стали толще, а клетки в мозге начали делиться быстрее. Теперь группа исследователей под руководством Джеймса Симпкинса (James Simpkins) из Университета Западной Виргинии предприняла аналогичную попытку: ученые предположили, что последствия инсульта у мышей тоже можно свести к минимуму, если вовремя удалить «вредные» вещества из организма с помощью переливания крови.

Чтобы вызвать у мышей инсульт, исследователи на полтора часа пережимали у них одну из артерий головного мозга. Затем у двух из трех групп животных часть крови заменили на кровь здорового донора: у одной группы — 250 микролитров, у другой — 500 микролитров. Объем крови у мыши среднего размера — около 2,4 миллилитра, то есть у экспериментальных животных заменили менее, чем одну десятую и одну пятую часть всей крови соответственно.

Оказалось, что, чем больше «здоровой» крови поступило в организм, тем слабее последствия ишемии: площадь пораженной зоны мозга сократилась по меньшей мере в два раза, а также стал «прочнее» гематоэнцефалический барьер (животным вводили в кровь голубую краску, чтобы отследить «утечки» в тканях мозга). Через трое суток авторы работы повторили измерения: площадь пораженной ткани у мышей, которым заменяли кровь, не выросла, а значит, процедура не откладывает, а предотвращает последствия инсульта.

Сверху – повреждение в мозге мышей, снизу – “утечка” краски сквозь гематоэнцефалический барьер. Слева направо: контроль, замена десятой части крови, замена пятой части крови.

Источник

Потенциальное лекарство от инсульта испытали на мышах

Ученые ТПУ с коллегами из США исследуют новое соединение для защиты мозга от инсульта

Ученые Лаборатории изучения механизмов нейропротекции Центра RASA при Томском политехническом университете совместно с коллегами из Центра сердечно-сосудистых исследований и Отдела кардиологии Главного госпиталя Массачусетса (Гарвардская медицинская школа, США) исследуют новое соединение, которое защитит головной мозг пациентов от инсульта после ишемии.

Ишемия – это недостаток кислорода, связанный с частичной или полной закупоркой кровеносных сосудов, снижающей их пропускную способность. Главная опасность ишемии в том, что она приводит к кислородному голоданию определенных органов и тканей организма. Так, недостаток кислорода в головном мозге называется церебральной ишемией. И чем позже происходит восстановление кровотока к головному мозгу (реперфузия), тем тяжелее последствия ишемии. В худшем случае это может привести к инсульту.

Недавно ученые США и Томского политеха открыли новое соединение, которое защищает головной мозг от последствий ишемического и реперфузионного повреждения.

Речь идет о новом оксиме, являющимся органическим соединением двойного действия: донатора оксида азота (NO) и ингибитора c-Jun N-терминальной киназы (JNK).

Введение этого соединения способствует выделению оксида азота, который играет важную роль в организме человека.

Оксид азота является важной молекулой, участвующей в процессах жизнедеятельности нашего организма. В стенках кровеносных сосудов оксид азота вырабатывается эндотелиальными клетками. «Эндотелиальный» oксид азота участвует в контролировании сосудистого тонуса, регуляции кровообращения и артериального давления в нашем организме.

«Было выявлено, что у мышей, получивших терапевтическую дозу вещества, отмечается снижение (по сравнению с мышами, не получившими “лечения”) неврологических нарушений и размеров зон некроза в пораженной части головного мозга уже через 48 часов после ишемии-реперфузии», – рассказывает Дмитрий Аточин, руководитель Лаборатории изучения механизмов нейропротекции ТПУ, научный сотрудник Центра сердечно-сосудистых исследований и Отдела кардиологии Главного госпиталя Массачусетса (Гарвардская медицинская школа).

В дальнейшем, отмечает ученый, с помощью нового вещества можно будет не только лечить последствия ишемии и инсульта, но и помогать снижать риски их возникновения у пациентов с сосудистыми заболеваниями.

Исследования свойств нового вещества его разработчики намерены продолжить в Лаборатории изучения механизмов нейропротекции на базе Научного парка Томского политеха.

«В ТПУ мощная научная база, сильный научный коллектив, принимавший участие в исследовании нового соединения. В дальнейшем, с участием ученых-физиков вуза мы намерены проверить, что вещество поступает в мозг через гематоэнцефалический барьер, с помощью химиков – планируем модифицировать и синтезировать более специфично действующее соединение, с меньшими побочными эффектами. Кроме этого, мы нацелены на то, что участие в исследованиях будут принимать ученые Томска, США, Китая и ряда других стран. Таким образом, Томский политех станет международной площадкой, на которой будут проводиться интереснейшие исследования в области изучения механизмов нейропротекции мозга», – говорит Дмитрий Аточин.

Читайте также:  Инсульт операция в уфе

Участие в разработке принимают ученые Гарвардского университета, Томского политехнического университета, НИИ фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга Томского НИМЦ РАН, Университета штата Монтана, Алтайского государственного технического университета, Балтийского федерального университета.

По результатам международных исследований опубликована научная статья в журнале Neuroscience Letters – Atochin et al., A novel dual NO-donating oxime and c-Jun N-terminal kinase inhibitor protects against cerebral ischemia-reperfusion injury in mice.

Источник

Моделирование инсульта у мышей — окклюзия средней мозговой артерии с помощью модели нити

Переписка с Ульрихом Дирнаглом по адресу ulrich.dirnagl@charite.de

Инсульт является одним из наиболее частых причин смерти и инвалидности взрослых, особенно в высокоразвитых странах. Однако варианты лечения на сегодняшний день очень ограничены. Чтобы удовлетворить потребность в новых терапевтических подходах, экспериментальное исследование инсульта часто использует модели грызунов фокальной церебральной ишемии. Большинство исследователей используют постоянную или временную окклюзию средней мозговой артерии (MCA) у мышей или крыс.

Проксимальная окклюзия средней мозговой артерии (MCA) через внутрипросветную шовную технику (так называемая модель нити или шов), вероятно, является наиболее часто используемой моделью в экспериментальных исследованиях инсульта. Внутрипросветная модель MCAO дает преимущество в том, чтобы индуцировать воспроизводимую переходную или постоянную ишемию на территории MCA относительно неинвазивным образом. Внутрипросветные подходы прерывают кровоток всей территории этой артерии. Таким образом, окклюзия нитей задерживает течения, проксимальные к лентило-стромальным артериям, которые снабжают базальные ганглии. Окклюзия нити MCA приводит к воспроизводимым повреждениям в коре и полосатом теле и может быть либо постоянным, либо временным. Напротив, модели, индуцирующие дистальный (к ветвлению лентило-строповых артерий), окклюзия MCA обычно резервируют полосатый ствол и в первую очередь включают неокортекс. Кроме того, эти модели требуют краниэктомии. В модели, продемонстрированной в этой статье, нить с покрытием из кремния вводится в общую сонную артерию и продвигается по внутренней сонной артерии в Круг Виллиса, где она блокирует происхождение средней мозговой артерии. У пациентов окклюзии средней мозговой артерии являются одними из наиболее распространенных причин ишемического инсульта. Поскольку различные ишемические интервалы могут быть выбраны свободно в этой модели в зависимости от временной точки реперфузии, могут быть получены ишемические поражения с различной степенью тяжести. Реперфузия путем удаления окклюзионной нити, по меньшей мере, частично моделирует восстановление кровотока после спонтанного или терапевтического (tPA) лизиса тромбоэмболического сгустка у людей.

В этом видео мы представим основную технику, а также основные подводные камни и помехи, которые могут ограничить прогностическое значение этой модели.

Чтобы гарантировать высокое качество и воспроизводимость, мы рекомендуем использовать стандартные рабочие процедуры (SOP). В этом видеоролике применяются опубликованные СОП, разработанные и используемые в нашей лаборатории. 1

Мышей анестезируют соответствующим режимом анестезии при консультации с ветеринарным персоналом. (Например, индукция с 1,5-2% изофлурана и поддержание 1,0-1,5% изофлурана в 2/3 N2O и 1/3 O2 с использованием испарителя). Температура тела мышей поддерживается при 36,5 ° C ± 0,5 ° C во время операции с нагревательной пластиной. Настоятельно рекомендуется использовать нагревательную подушку с контролируемой обратной связью, которая нагревается в соответствии с ректальной температурой мыши.

Дезинфицируйте кожу и окружающий мех соответствующим агентом (например, 70% этилового спирта) и затем высушите его.

Вырезан срединный разрез шеи, а мягкие ткани раздвигаются.

Левая общая сонная артерия (LCCA) тщательно рассекается без окружающих нервов (без вреда блуждающему нерву), а лигатура производится с использованием струны 6,0 / 7,0. 5.0 также можно использовать.

Затем левую внешнюю сонную артерию (LECA) разделяют, а второй узел выполняют.

Затем изолируют левую внутреннюю сонную артерию (LICA) и получают узел с нитью 6,0.

Получив хороший вид левой внутренней сонной артерии (LICA) и левой артерии крыловидной артерии (LPA), обе артерии обрезаются с использованием микрососудистого клипа.

Небольшое отверстие разрезается в LCCA, прежде чем оно разветвится на LECA и LICA. Затем в LICA вводится мононити из 8,0 нейлона, покрытого смесью кремниевого отвердителя (см. Ниже), до тех пор, пока она не остановится в зажиме. Следует обратить внимание на то, чтобы не вводить затылочную артерию. (Рисунок 1)

Обрезанные артерии открываются, в то время как нить вставляется в LICA, чтобы закрыть начало LMCA в круге Уиллиса.

Третий узел на LICA закрыт, чтобы зафиксировать нить на месте.

Мышам подкожно вводили физиологический раствор 0,5 мл в качестве пополнения объема. Для облегчения боли гель лидокаина локально применяется в ране.

Если реперфузия предназначена, мышей остается при окклюзии 30 — 90 минут в нагретой клетке, рану можно закрыть небольшим зажимным зажимом. Затем выполняется вторая анестезия, третий узел на ICA мгновенно открывается, и нить снимается.

Остальные швы укорачиваются и кожа адаптируется с хирургическим швом.

Все животные получают второе пополнение объема, как описано выше.

Животных помещают в нагретую клетку в течение двух часов для контроля температуры тела. Животных необходимо ежедневно проверять после операции на наличие признаков дискомфорта. Мыши могут показать некоторую послеоперационную потерю веса. Они получают размятую пищу в чашечке, помещенной на пол, чтобы стимулировать еду. Пища заменяется ежедневно в течение семи дней.

Для фиктивных операций филамент вставляется для закрытия LMCA и немедленно снимается для обеспечения мгновенной реперфузии (1.8). Последующая операция идентична операции, выполняемой на животных, перенесших церебральную ишемию (1,9-1,14), включая вторую анестезию.

Читайте также:  Народные средства от бессонницы при болезни последствия инсульта

Следует учитывать стерильность нити накала. Использование стерилизованного оборудования, а также надлежащее обращение с нитью впоследствии является необходимым условием для стерильной хирургии. Дезинфекция нити затруднена, поскольку многие из обычных методов стерилизации могут ухудшить качество нити. Однако применимы такие методы, как излучение, например, с УФ-светом или γ-лучами, или химическая стерилизация, например, с высокореактивными газами, такими как этиленоксид.

8.0 нейлоновая нить разрезается на длину 11 мм под микроскопом

Наконечник нити накала должен быть покрыт полностью и равномерно на длине 8 мм с помощью отверждающей смеси Xantopren M Mucosa и Activator NF Optosil

В зависимости от продолжительности ограничения кровотока, возникают различные двигательные и поведенческие дефициты. Как через 30, так и 60 минут церебральной ишемии животные в большинстве случаев демонстрируют снижение сопротивления боковым толчкам и кружить из-за нарушения локомоции. Минеральные поражения проявляются как положение сгибателей в передних конечностях. Эти легко наблюдаемые знаки могут использоваться в качестве базового показателя успеха операции.

Морфологически поражение может быть оценено с использованием либо гистологической, либо магнитно-резонансной томографии (МРТ). Шестьдесят минут окклюзия средней мозговой артерии производит тканевый паннекроз в области, включающей как стриатум, так и неокортексы, тогда как 30 минут ишемии вызывают главным образом гибель нейронов, ограниченную полосатой. 3 (Рисунок 2). По объему инфаркта мы ожидаем, что стандартное отклонение ниже 30% в совокупности операций. Смертность зависит от времени окклюзии примерно через 5% после 30 минут ишемии и 10-20% через 60 мин.

Еще одной минимальной инвазивной возможностью является использование лазерной доплеровской флоуметрии (LDF) во время операции, что позволяет напрямую контролировать ее успех. У отдельного животного снижение до 10-20% значений preocclusion ясно указывает на успешную индукцию очаговой церебральной ишемии. 4 Однако LDF не может использоваться как метод для межличностных сравнений, поскольку LDF может измерять количественные изменения (в процентах) кровотока в пределах небольшого и ограниченного объема образцов ткани. Он не дает информации о пространственной степени сокращения кровотока. 5

Существует несколько тестов для оценки поведенческих аспектов после инсульта, включая анализ походки 6,7, Rotarod 8, тест на полет 9,10, тест на удаление клея 11,12, тест лестницы 13,14, тест лестничной ступени15,16 и водный лабиринт Морриса17. Во всех этих тестах мыши, подвергнутые MCAo, выполняются менее успешно, чем контрольные животные.

Рисунок 1. Схема архитектуры судна, снабжающей мозг (изображенный в фоновом режиме) у мыши. Различные штаммы могут проявлять вариации, например, затылочная артерия иногда выходит из внутренней сонной артерии.

Рисунок 2. Схематическое изображение типичных размеров поражения после различных временных точек реперфузии в проксимальной модели MCAo. В середине изображен типичный ход функциональной активности и мозговой кровоток после MCAo. (MCAo: окклюзия центральной церебральной артерии, LDF: измерение расхода доплеровского лазерного луча)

Модель транзиторной проксимальной MCA-окклюзии 18,19, представленная здесь, имитирует один из наиболее распространенных типов ишемического инсульта у пациентов.20 На основе переменных периодов реперфузии модель предлагает различные степени повреждения от переходной ишемической атаки (TIA) до крупных инфарктов включая основные части ишемического полушария. Это позволяет исследователю изучать различные патофизиологические механизмы после инсульта. 20,21

Хирургия может быть выполнена в течение короткого периода времени и производит высоко воспроизводимые поражения. Тем не менее, это требует тщательного контроля над помехами.22 Небольшие различия в методе работы могут объяснять различные эффекты на инфаркт.23,24 Кроме того, из-за различий в мозговой анатомии сосудов различные штаммы мыши показывают другой результат.25,26 Тело температура влияет на неврологический ущерб, при гипотермии, приводящей к меньшим повреждениям27, и гипертермии к более тяжелым дефицитам.28 Соответственно, контроль температуры и поддержание в этой модели очень актуальны.29 Кроме того, артериальное давление и газы крови являются важными факторами исхода и должны быть контролируется.30,31 Рекомендуется использовать быстрые и минимальные инвазивные методы (неинвазивное измерение артериального давления, подходящие и легкодоступные места сбора крови). Выбор анестетика также очень важен, так как некоторые могут оказывать нейропротективное действие и / или быть сосудорасширяющими, как, например, изофлуран.32 Следовательно, воздействие анестезии должно быть как можно короче и стандартизировано. Мы исключаем животных, перенесших операцию более 15 мин.

Бритье на хирургическом участке производит микроабразии и воспаление и высвобождает фрагменты волос. Это может дополнительно увеличить воспаление и способствовать местной инфекции, которая может повлиять на патофизиологию инсульта. Жилищные условия, особенно использование обогащения, могут влиять на результат инсульта и должны быть стандартизированы и описаны в отчетах об исследованиях. 6,33,34 Использование экологического обогащения и его влияние на воспроизводимость являются предметом обсуждения.35 Еще одним важным фактором является риск заражения, вызванный инсультом, особенно после более продолжительных периодов ишемии36, что приводит к дополнительной заболеваемости и увеличению смертности. 37,38 Поскольку инфекции становятся симптоматическими примерно на 3-4 дня, это имеет важные последствия для долгосрочного наблюдения в таких моделях.

Для получения результатов, имеющих значение для разработки новых стратегий лечения инсульта, стандартизация и контроль качества очень важны в доклинических исследованиях трансляционного инсульта. 39 «Хорошая лабораторная практика» 40,41 мандаты:

соответствующее и подробное описание используемых животных;

расчет размера выборки и отчетность о предполагаемом размере эффекта;

критерии включения и исключения, установленные до начала исследования;

рандомизация распределения по группам;

Читайте также:  Мрт при микро инсульте

удержание сокрытия в отношении следователей;

сообщать о животных, исключенных из анализа;

ослепшая оценка результатов;

сообщая о потенциальных конфликтах интересов и финансировании исследований.

Эксперименты на животных проводились в соответствии с руководящими принципами и правилами, установленными Landesamt fuer Gesundheit und Soziales, Берлин, Германия.

Эта работа финансировалась Седьмой рамочной программой Европейского сообщества (FP7 / 2007-2013) в соответствии с грантовым соглашением № 201024 и № 202213 (Европейская инсультная сеть). Дополнительное финансирование было предоставлено Bundesministerium für Bildung und Forschung (Центр исследований инсульта в Берлине) и Deutsche Forschungsgemeinschaft (Exzellenzcluster NEUROCURE).

Авторы хотели бы поблагодарить Марейке Тильке (Dep. For Experimental Neurology, Charité Berlin) за поддержку во время операции и Elke Ludwig (Charité Video Services) за создание анимации.

Источник

Ген известный по раскритикованному эксперименту китайского ученого, открыл путь к выздоровлению после инсульта

В прошлом году, широко критиковавшийся, эксперимент позволил китайскому исследователю удалить ген у девочек-близнецов на эмбриональной стадии в попытке защитить их от ВИЧ. Новое исследование показывает, что использование препарата для удаления того же гена у людей с инсультом или черепно-мозговой травмой может помочь улучшить их выздоровление.

Новая работа показывает преимущества отключения гена у мышей, подвергнутых инсульту, с помощью препарата, уже одобренного для лечения ВИЧ. Это также сосредотачивает внимание на людях, которые естественно родились без гена. Исследователи обнаружили, что люди без гена быстрее и полнее восстанавливаются после инсульта, чем население в целом.

По словам С. Томаса Кармайкла , старшего научного сотрудника и невролога из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Медицинской школы им. Дэвида Геффена, комбинированные результаты показывают, что препарат может ускорить выздоровление у людей после инсульта или черепно-мозговой травмы . Его команда начала последующее человеческое исследование, чтобы проверить эффективность препарата.

Сочетание исследований на мышах и использования генетических данных людей для подтверждения актуальности целей, связанных с препаратами, делает новое исследование «знаковым моментом», говорит Джин-Му Ли , со-директор Еврейской больницы Барнс – Еврейского университета и Центра инсульта и цереброваскулярных заболеваний Вашингтонского университета. в Сент-Луисе, который не был связан с работой.

В конце 2018 года Хе Цзянькуй , тогда в Южном университете науки и техники в Китае, сказал, что он редактировал гены CCR5 девочек-близнецов на эмбриональной стадии, пытаясь защитить их от ВИЧ-инфекции. Первым в своем роде результатом были, по-видимому, здоровые девочки-близнецы, рожденные без CCR5 , сказал он.

Кармайкл и другие провели годы, ища гены и другие биологические пути, которые могли бы привести к лекарствам, чтобы помочь мозгу восстановить себя после удара или травмы головного мозга. Некоторые эксперты утверждают, что CCR5 является первым таким кандидатом, продемонстрировавшим реальные перспективы. Для пациентов, перенесших инсульт и черепно-мозговую травму, «я верю, что это начало надежды», – говорит Альчино Силва , нейробиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который работал с Кармайклом над новым исследованием.

Препарат, используемый для блокирования активности CCR5 , выпускается на рынок с 2007 года и одобрен в качестве средства для замедления прогрессирования ВИЧ и СПИДа. Кармайкл дал лекарство, названное maraviroc, мышам, подвергнутым инсульту. Снижение активности гена в моторных нейронах мозга «оказало огромное влияние на восстановление», говорит он. Исследование показало, что лекарство нелегко преодолевает гематоэнцефалический барьер, но достаточно, чтобы его можно было сохранить, чтобы сохранить мозговые связи, участвующие в химической передаче сигналов, и увеличить связь между областями мозга.

Что касается компонента исследования человека, группа исследовала 68 человек без генов CCR5 , а также 446 обычных. Те, кто перенес инсульт, а также имели естественную делецию генов, быстрее восстанавливали двигательные способности и имели меньше когнитивных нарушений через несколько месяцев после инсульта, чем пациенты с интактным CCR5 . Точный механизм результата неизвестен. У здоровых людей CCR5 считается, что ген способствует обучению и памяти, выступая в качестве сигнала «остановки», говоря нейронам, что нужно принимать только одну память и удерживать ее, вместо того, чтобы продолжать получать и удерживать каждый поступающий сигнал, говорит Кармайкл . По его словам, сразу после инсульта или черепно-мозговой травмы ген помогает уменьшить возбудимость нейронов, помогая ограничить повреждение. Но если ген продолжает выкачивать сигналы «остановки», это также влияет на способность мозга создавать новые связи и восстанавливать повреждения, добавляет он.

Подход Кармайкла состоит в том, чтобы отключить эти сигналы, заставляя людей принимать препарат примерно через пять-семь дней после инсульта и продолжать в течение примерно трех месяцев, что дает мозгу больше шансов на выздоровление. В текущем клиническом исследовании участники также проходят интенсивную физиотерапию для восстановления движения. Этот двусторонний подход к лечению важен, говорит Стивен Крамер , эксперт по восстановлению после инсульта в Калифорнийском университете в Ирвине, который не принимал участия в исследовании. Медикаментозная терапия может открыть дверь для изменения мозговых цепей, но восстановление также требует индивидуальных усилий – так же, как изучение задачи в первую очередь, – отмечает он. «То, что вы разбрызгиваете волшебную пыльцу на мозг, не означает, что вы решаете проблему», – говорит он. «Вы должны соединить это с практическим обучением».

По словам Крамера , он считает, что лечение анти- CCR5- препаратами может стать «одним из главных столпов» терапевтических достижений в восстановлении после инсульта.

Не забывайте подписываться и ставить лайки. Этим вы даете жизнь новым статьм!

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector