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第二章實驗材料方法
1.實驗動物
本實驗使用 long evans 品系的大鼠(訂購於國家動物中心),年紀為兩個 月大的公鼠,體重約 275–300g。飼養於 12:12 小時晝夜循環(上午七點開始到 晚上七點為白晝),溫度維持於 23℃,濕度維持於 60%,給予充足的飼料和水。
實驗人員對動物福祉的規範均遵守行政院農委會(1998)動物保護法相關規定。
2.腎上腺摘除手術(Adrenalectomy)
等待老鼠三個月大後進行腎上腺摘除手術,手術前先測量體重,手術後每一 個禮拜測量體重直到第十週,以最後一次測量體重扣除術前體重之增加重量作為 初步判斷 ADX 是否成功。
手術前 30 分鐘打開高溫玻璃珠滅菌器預熱,到手術開始時將手術器具放入 高溫玻璃珠內 10 秒後取出達到滅菌效果。準備吸入性全身麻醉藥-愛沙氟倫
(Isoflurane,Halocarbon products corporation,USA)置於氣麻機,開啟氧氣 控制閥將氧氣與氣麻藥一同送到壓克力盒(此時給予較高濃度麻藥),當壓克力 盒充滿麻藥時將老鼠放入盒中進行麻醉。待老鼠進入深沈麻醉狀態時,把老鼠從 壓克力盒中取出放置在乾淨的擦手紙上;首先老鼠平躺背部向上開始剃毛(腎上 腺位於脊椎與肋骨的交接處附近,左右各一顆),剃毛完成後清理手術檯面鋪上 保溫滅菌的布將老鼠平躺背部向上,接著轉調節氣體流向的三向閥門,把氣體送 至訂製的動物面罩,面罩戴上老鼠口鼻,此時打開氣體回收桶避免實驗者吸入。
以打耳洞方式作為標記區分不同隻老鼠,從左方腎上腺開始摘除,將老鼠朝左側 躺手術處朝上,為避免在手術過程中受感染,我們會換上手術專用滅菌手套。當 手術處已乾淨後使用大剪開皮,再將肌肉打開,當腎上腺成功移除後,使用可吸 收縫線(UNIK Surgical Sutures MFG.CO,Taiwan)縫合。右邊摘取如同左邊步
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驟。手術後,將老鼠移至乾淨無墊料的籠子恢復,替老鼠蓋上乾淨紗布避免失溫。
當老鼠甦醒後,為了讓 ADX 的老鼠保持離子濃度的平衡我們會給予 0.9%的 Sodium hydrochloride(Sigma,USA)作為飲用水。手術後隔天將老鼠放回有墊料的籠子以 及給予充足的飼料和 Saline。
ADX 的對照組-Sham 組手術步驟除了未將腎上腺摘除外,其餘與 ADX 組一樣,
而術後給予充足的飼料和水。
3.在手術前一天準備埋管的材料
本實驗使用 2001 型 mini-osmotic pump(連續打入七天,流速 1.0 µl/hr,
可放入 200 µl 液體,Alzet,CA),搭配 Brain Infusion Kit2 (Alzet,CA)使用。
因為直接打入腦內,所以物質都溶在自行配製的人工腦脊髓液(Artificial cerebrospinal fluid-aCSF 配方:NaCl-8.66g、KCl-0.224g、CaCl2-2HOH-0.206g、
MgCl2-6HOH-0.163g、Na2HPO4、NaH2PO4-0.0235g),會事先使用细胞做 aCSF 滲 透壓測試,每一次取 aCSF 時會過濾,確保此 aCSF 為無菌。
整個 priming 的動作都在無菌操作檯(Laminar flow)操作,操作前開啟紫 外燈照射 30 分鐘滅菌並開啟抽氣裝置,之後以 70% 酒精擦拭無菌操作檯面,換 上滅菌手套確保整個 priming 過程不受到污染。首先把 Brain Infusion Kit 2 的透明管和含不鏽鋼管的帽子結合,使用 pump 專用針頭吸取液體,將液體緩緩 打入 pump 與透明管中,最後取 pump 與透明管連接的帽子將兩物結合,完成液體 置入 pump 的動作。將 pump 泡在 aCSF 中放置 4℃冰箱,priming 的動作即完成,
埋管前半小時取出回溫。
本實驗打入的液體內容物分兩種:
(1) SHH+Brdu+aCSF+0.1%BSA:將 Brdu 溶在 aCSF 中用來標的新生成的細胞,
SHH 溶在 aCSF 中用來刺激神經細胞增生,其中 0.1%BSA 是要穩定 SHH protein。
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(2) Brdu+aCSF+0.1%BSA:將 BrdU 溶在 aCSF 中用來標的新生成的細胞,其中 0.1%BSA 是要與第一組一樣,都加 BSA 避免有不必要的差異。
4.立體定位手術(Stereotaxic surgery)與埋管
為了讓老鼠先適應埋管後所待的環境,當老鼠做完 ADX 手術後八週會將老鼠 移至埋管後將待的環境,待 ADX 手術後十週開始進行埋管手術。
手術前 30 分鐘打開高溫玻璃珠滅菌器預熱,到手術開始時將手術器具放入 高溫玻璃珠內 10 秒後取出達到滅菌效果。準備吸入性全身麻醉藥-愛沙氟倫
(Isoflurane,Halocarbon products corporation,USA)置於氣麻機,開啟氧氣 控制閥將氧氣與氣麻藥一同送到壓克力盒,當壓克力盒充滿麻藥時將老鼠放入盒 中進行麻醉。待老鼠進入深沈麻醉狀態時,把老鼠從壓克力盒中取出放置在乾淨 的擦手紙上;用手抬起老鼠頭部開始剃頭部毛(剃眼中到耳中的區域),剃毛完成 後清理手術檯面。
前置動作完成後,接著轉調節氣體流向的三向閥門,此時氣體從門牙固定桿
(Tooth bar)上的面罩送出,此時打開氣體回收桶避免實驗者吸入。當氣體轉 換到面罩後,將老鼠門牙固定於門牙固定桿(標高為-2.4mm),頭部固定於立體 定位儀(Stereotaxic instrument)上,此時要確認老鼠頭部前後左右是否有平衡。
為避免在手術過程中受感染,我們會換上手術專用滅菌手套,接著將手術處做清 潔。當手術處已乾淨後以手術刀劃開頭皮,以止血鉗將肌膜與頭皮固定於四方位 讓頭骨露出;將頭骨清理乾淨後明顯觀察到前囪(Bregam)位置,即可進行座標 定位。依據大鼠腦部定位圖譜,以前囪位置為原點,定出後方 0.9mm、左側 1.8mm、
深度 4mm 為左側腦室的位置,利用電鑽鑽孔。接下來將準備好的 pump 取出,將 管子埋入固定。為了加強埋管的穩固,在頭骨上會鎖上一根螺絲,再以牙科粉將 帽子與螺絲連接固定於頭骨上。當 pump 成功埋入後,使用可吸收縫線(UNIK Surgical Sutures MFG.CO,Taiwan)將頭皮縫合。手術後,將老鼠移至乾淨無墊
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料的籠子恢復,替老鼠蓋上乾淨紗布避免失溫。手術後隔天將老鼠放入豐富環境 的老鼠公寓或者有墊料的籠子以及給予充足的飼料和 saline 或水;老鼠直到犧 牲後才將整個 pump 裝置拆除。
5.埋管後飼養環境
(1) 豐富環境(Environmental enrichment):
a. 平行式鼠公寓:自己裁 60 公分 x 90 公分 x160 公分木板組合成的老鼠 公寓,內面使用 PP 板黏貼避免老鼠啃咬,上方使用網子覆蓋。
b. 直立式鼠公寓:訂做 60 公分 x 90 公分 x180 公分不鏽鋼的老鼠公寓。
每日更新老鼠公寓內的物品(紙箱、木板、紙袋、木棒、鐵盒、鐵棒、管 子……等),每隔三天兩公寓的老鼠會互換環境,增加環境上的刺激。
(2) 一般鼠籠環境(Cage):
平時飼養老鼠的透明壓克力籠子。
6.給予 Corticosterone(CORT)
當腎上腺摘除後的老鼠不會產生 CORT,會影響海馬迴的神經細胞,使其細 胞大量死亡。本實驗我們觀察海馬迴腦區所新生成的神經細胞,所以必須恢復海 馬迴腦區原本有 CORT 的環境,我們採用口服方式每天下午四點給予 CORT。而 Sham 組則給予 300ul DMSO 加到 25ml 純大豆油,每天每一隻 Sham 老鼠給予的量為 0.25ml 加至四分之一大的餅乾(半徑約 2.5 公分圓餅)。
在埋管前一週開始訓練老鼠吃餅乾,並且給予 CORT 或 DMSO,先讓海馬迴恢 復有 CORT 的環境(避免埋管液體打入開始作用而無 CORT 環境下影響實驗)。
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7.行為測試-物品與情境聯合試驗(Object-context association)
當埋管後將老鼠放入老鼠公寓或一般飼養籠子,經過十週飼養後進行行為實 驗(其中在第八週先 Handle 老鼠直到做行為實驗,讓老鼠適應被抓取感覺)。
實驗分成兩個房間進行:A 房間為亮白燈,使用 60 公分 x 60 公分 x 60 公 分的正方型白色行為箱;B 房間為 12 瓦(W)黃燈,使用高 60 公分的半徑 30 公 分黑色圓柱箱行為箱。箱子底部放老鼠墊料,每一次老鼠進入行為箱後產生的氣 味以 20% 酒精去除(清理行為箱與測試物品),若有排泄物產生也立即清除,以 免影響行為實驗準確度。
物品與情境聯合試驗行為測試分三階段:適應階段(habituation session), 訓練階段(training session),記憶階段(retention session)。行為實驗於 早上十一點開始,總共分成四天進行:(1)第一天與第二天為適應階段,將老鼠 放進有乾淨墊料的籠子,運送至行為房,第一天進入其中一個行為箱 10 分鐘,
第二天換至另一個行為箱適應 10 分鐘,確定老鼠都有探索過不同環境與行為箱。
(2)第三天也是適應階段(讓老鼠習慣第四天的行為流程),以 A-B 或 B-A 的 交替方式讓老鼠在一天內進入兩個行為箱,每次進入時間為 5 分鐘,中間間隔也 要清理行為箱,此時老鼠放回籠子在行為房外等待。當結束第二個行為箱的探索 後,將老鼠放回籠子在行為房外等待七分鐘再放回原本的生活環境。(3)第四天 分為訓練階段和記憶階段,老鼠會進入行為箱三次(A-B-A, B-A-B, A-B-B, B-A-A),前兩次為訓練階段。在訓練階段時,A 箱會擺上兩個一樣的 x 物品,B 箱則為兩個一樣的 y 物品,讓老鼠記憶 A 箱與 B 箱的環境對應 xx 和 yy 物品,探 索時間為五分鐘。第三次為記憶階段,老鼠最後要進去的行為箱將其中一個物品 換成另一個不是對應此行為箱的物品(行為箱內物品:xy),所以有一個是原本 環境對應的物品(matched object)和一個非對應的物品(mismatched object),
探索三分鐘。老鼠生性好奇,對於原來不是放在那個箱子的物品會比較有興趣,
而探索時間相對於原本的物品高。當結束行為測試後,將老鼠放回籠子在動物房
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等候,一個半小時後犧牲。
Day1 or
Day2 or
Day3
Day4
8.腦組織的灌流製備與切片
行為實驗後一個半小時進行犧牲灌流,首先對老鼠以腹腔注射過量 chloral hydrate (300-450mg/kg, Sigma,USA)。在老鼠心跳停止前(但失去知覺),將老 鼠移至抽氣櫃流裡臺,以大剪剪開胸腔及橫隔膜,心臟露出後採血(取 3c.c,
馬上以 10000rpm 離心十五分鐘,將血清取出冰至-80℃冰箱,之後以 ELISA 測血 清中 CORT 濃度)。以止血鉗夾住下循環的動脈(只灌頸部以上區域),取 18 號針 頭插入左心室,以止血鉗夾將針頭與心臟夾緊,使用泵浦機(Major science, USA)
進行灌流。取 1X phosphate buffer saline (PBS) 灌入左心室將血液清除(在 右心房開小洞讓液體流出)約 300C.C,待確定流出的液體為透明後再灌入固定 液(4% Paraformaldehyde,PFA,Sigma,USA)約 200C.C,待確定頸部以上已僵硬,
即可將腦取出浸泡在固定液中 24 小時,再浸泡於 30% sucrose(J.T.Baker,USA)
中脫水,其中 sucrose 配於 PBS 中,內含 0.02% sodium azide(Amresco,USA),
直到腦沉在容器底部即可進行冷凍切片。
直到腦沉在容器底部即可進行冷凍切片。