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血管性痴呆(VD)动物模型


血管性痴呆(VD)动物模型


血管性痴呆的病因是由于脑血管硬化、狭窄而导致脑部供血不足,久而久之使脑细胞功能减退、丧失而引起的记忆功能衰退,认知障碍等。动物模型主要是造成脑部供血不足,从而引起继发性的记忆障碍。常采用全脑缺血的动物模型来模拟人类的血管性痴呆。

一、 双侧颈总动脉阻断模型(Model of occlusion of bilaterial carotis communis artery)

(1)复制方法  雄性大鼠,体重为250~300g。以水合氯醛(按350~400mg/kg体重的剂量)经腹腔注射麻醉后仰卧位,剃除颈部毛发,手术区域皮肤消毒。颈部正中切口,钝性分离双侧颈总动脉,用1号线将其行长久性结扎。缝合切口后再行局部消毒,小心放回笼内(每笼一只待其完全清醒)。局部伤口缝合前,可用庆大霉素3~5滴滴入局部伤口内防止感染。术后正常饲养12周,自第13周起可开始分组给药治疗。行为学检验可采用穿梭箱法和Morris水迷宫分析系统,进行定位航行实验和空间探索试验。

(2)模型特点  术后的1~3周,陆续有动物死亡发生,其死亡率在20%~40%,因此需根据实验情况增加手术动物的总数。

(3)比较医学  该模型由于阻断了双侧颈总动脉,造成了脑部急性供血不足,随后可通过基底动脉和基底动脉环血流调节以及逐渐形成的侧支循环所改善,但海马区达不到正常脑供血水平,形成慢性大脑供血不足,模拟了人类由于血管粥样硬化使头颈动脉逐渐狭窄所致的慢性大脑供血不足。水迷宫实验显示,动物的定位航行和空间探索能力均降低,痴呆率达80%左右。该模型可用于研究痴呆脑组织的形态及病理生理变化机制,也可用于判定某些治疗手段和药物的效果。

二、 双侧颈总动脉、椎动脉阻断模型(Model of occlusion of bilaterial carotis communis artery with vertebral artery)

(1)复制方法  雄性大鼠,体重为300~350g。以水合氯醛(按350~400mg/kg体重的剂量)经腹腔注射麻醉后俯卧位固定于立体定位仪上,剃除颈部毛发,手术区域皮肤消毒。行背侧颈部正中切口,逐层钝性分离暴露双侧第1颈椎横突小孔,用直径0.5mm的电凝针烧灼双侧翼小孔内的椎动脉,造成长久性闭塞。再将大鼠仰卧位固定,行腹侧颈正中切口,钝性分离双侧颈总动脉,以4号线穿线备用。24h后乙醚麻醉,用微动脉夹夹闭双侧颈总动脉5min,间隔1h后再夹闭5min,共夹闭3次。术后连续5d经肌肉注射庆大霉素,每只2万U/d。

(2)模型特点  双侧颈总动脉夹闭后1min,大鼠翻正反射消失,意识丧失,再通1h后意识逐渐恢复,翻正反射出现。动物造模2周后其主动回避反应明显下降,海马脑片上 LTP降低,细胞的超微结构改变明显。行为学检查可采用穿梭箱法和Morris水迷宫法。术后也有动物死亡发生,因此要根据实验情况增加手术动物的总数,若出现肢体运动障碍的大鼠应予以剔除。

(3)比较医学  反复缺血再灌注和长期慢性低灌流是血管性痴呆的重要原因。该模型通过烧灼长久性闭塞了双侧椎动脉,造成长期慢性脑灌注不足;反复夹闭双侧颈总动脉造成动物脑组织的反复缺血再灌注,与临床VD的发病类似。此模型是目前国际公认的VD造模方法。它较好地模拟了VD的发病特点,且缺血后生理指标较稳定,病理改变较为充分明确,卒中指数低,无明显肢体运动障碍。

三、 多发性脑梗死性痴呆(DMI)动物模型(Model of dementia of multi-infarction in brain)

(1)复制方法  SD大鼠,雌雄不拘,体重为350~450g(10月龄以上)的老龄鼠。

1)模型制备  用以水合氯醛(按350~400mg/kg体重的剂量)经腹腔注射麻醉,剃除颈部毛发,手术区域皮肤消毒。颈正中切开皮肤,分离肌肉,暴露左侧颈总动脉及颈内、外动脉。用动脉夹暂时夹闭颈总动脉,从颈外动脉处逆行穿刺插管注入0.2~0.4ml栓塞液(取SD大鼠无菌自然干燥的血凝块,研碎分级过筛,选直径100~200目的微粒溶于生理盐水中,制成200g/L的悬浊液,即栓塞液),结扎颈外动脉。然后开放颈总动脉夹,使栓子通过颈内动脉进入颅内至大脑各动脉,造成多灶性脑梗死。局部伤口缝合前,术后连续5d肌肉注射庆大霉素,每只2万U/d。

双侧多发性梗死性痴呆模型制作时,两侧颈外动脉同时注入栓塞液,方法剂量同上。

2)检测指标

①行为学症状  术后24h观察动物的活动并进行神经分级。0级:动物肢体活动无明显障碍;1级:提起鼠尾头垂向患侧,前肢下垂;2级:动物行走出现追尾现象;3级:动物行走障碍。

②学习记忆障碍测试  采用穿梭箱法和Morris水迷宫法对动物的记忆功能进行检测。

③病理标本制作  分别于第10日、20日测定后处死动物。一半动物取脑标本做成脑切片,用三苯四唑(TTC)染色,观察梗塞面积及病理变化。另一半动物取脑标本固定于10%甲醛液内,作3个冠状切面,同时取小脑、中脑、桥脑、延髓制成切片,HE染色光学显微镜下检查。

(2)模型特点  单侧栓塞动物手术后的死亡率在20%~25%,双侧栓塞动物术后的死亡率高达40%~50%。动物麻醉清醒后能站立,但大多数有不同程度的跛行(尤以后肢明显);病理学检测发现,注入的微球大部分集中在手术同侧脑半球,少数在异侧,梗死区多分布在同侧大脑中动脉和前动脉区,少数分布在异侧前动脉区。TTC染色见,正常脑组织呈深橙红色,脑缺血区不着色或着色浅。单侧多发性脑梗死鼠脑内病灶为3~5个。双侧脑栓塞脑内病灶可达6~8个;显微镜检查可见,栓死区软脑膜及脑血管充血扩张,血管周围间隙增宽,脑内红细胞堆积,神经细胞呈局部缺血性改变,胞体不同程度的缩小,核固缩呈三角形或杆状。梗死灶中常见单核细胞、巨噬细胞、胶质细胞增生和纤维蛋白聚集。海马区AChE阳性神经元数量明显减少。

(3)比较医学  与大脑中动脉局灶性脑缺血、双侧颈总动脉结扎致前脑缺血、四血管闭塞致全脑缺血等模型相比, DMI模型较好地模拟了临床DMI的行为症状和病理形态学改变,更接近于人类自然栓塞现象。且已被证实该法造模与人类VD的病因病理基本相似。DMI模型大鼠可出现明显的学习记忆障碍,造模成功率高,手术创伤小,是迄今为止用来评价抗VD药物作用及探讨药物作用机制较为常用的动物模型。DMI模型亦存在着诸多不足:①DMI模型大鼠存活时间较短,*长也未能超过30d,与临床病程相差甚远。②翼突腭动脉是颈内动脉的分支,故在造模过程中,栓子进入颈内动脉的同时,也会流入翼突腭动脉,导致颅外梗塞。③术后结扎了颈外动脉,阻断了部分脑血供。④颈外动脉较细,压力高,注入栓子困难,进针时易刺穿甚至挑断血管,造成血液外流。尽管如此,截至目前,DMI动物模型仍不失为一个常用的较好VD模型。

四、 小鼠反复脑缺血再灌注模型(Ischemia and reperfusion in mice)

(1)复制方法  雌性、雄性小鼠皆可,体重为25~30g。术前10h禁食不禁水。小鼠经腹腔注射乌拉坦(按1.0g/kg体重的剂量)使其麻醉,待翻正反射消失后,仰位固定。颈部皮肤消毒,行正中切口,钝性分离双侧颈总动脉,38℃下行10min夹闭、20min再通,如此反复3次,并使动物失血5%~10%的血容量。术中注意颈部创面点滴2~3滴(2.50×10000U/kg体重)庆大霉素。术后24h、48h进行学习、记忆的行为学检测。手术期间注意给动物保温。

(2)模型特点与比较医学  术后3~30d神经病理学与行为学动态观察发现,模型小鼠的大脑皮质变薄,额叶皮质锥体细胞核固缩,局限性神经元数目减少,胶质细胞增生,形成多处结节。海马CA1区细胞缺失和排列不规则,且随时间推移逐渐加重,至术后30d,海马CA1区细胞几乎完全脱失,胶质细胞大量增生,CA2、CA3区细胞也严重脱失,呈现海马硬化。与此同时模型小鼠表现出显著的缺血性学习记忆障碍。该模型的优势在于其方法简便可靠,且小鼠价廉,适合于药物的初筛。




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