Stroke is the leading cause of disability and the second leading cause of mortality worldwide. However, due to the brain's intrinsic complexity and its poor accessibility, no effective treatments have been established to block secondary reperfusion injury and restore the brain functions after cerebral ischemia, necessitating the development of novel therapeutic strategies. For that, it is crucial to construct an appropriate experimental model that accurately recapitulates the pathophysiological events in cerebral ischemia while facilitating intuitive and rapid assessments. 3D spheroids composed of brain cells have emerged as a promising model to mimic the normal and pathological brain. It provides greater experimental simplicity than animal models and represents more densely packed neurons and close cell-cell interactions amongst various constituent cells of the 3D brain than 2D models. Nevertheless, a spheroidal brain-disease model of cerebral ischemia has not been reported to date. In this study, we aimed to investigate an ultra-low attachment (ULA) surface-mediated formation of 3D cortical spheroids using primary rat cortical cells to recapitulate the cerebral ischemic responses in stroke by oxygen-glucose deprivation-reoxygenation (OGD-R) treatment.
The primary principle of existing cerebral ischemia therapies is the reperfusion of the ischemic brain tissue that remains salvageable. Accordingly, there is a lack of clinically approved therapies to block secondary reperfusion injury in cerebral ischemia. Hypoxic postconditioning (HPC) has been reported to protect the brain against secondary reperfusion injury and enhance long-term functional recovery under various protocols. However, the complete mechanisms underlying brain protection by HPC are far from clear. Notably, the role of astrocytes and microglia in mediating the neuroprotective effect of HPC remains elusive. In this study, we aim to investigate the optimal protocols for HPC in the established 3D cortical stroke model using cortical spheroids and ultimately unravel the effect of HPC on the activation status of astrocytes and microglia and their potential crosstalk.
뇌졸중은 장애의 주요 원인이며 전 세계적으로 사망의 두 번째 주요 원인입니다. 그러나 뇌 고유의 복잡성과 낮은 접근성으로 인해 2차 재관류에 의한 손상을 차단하고 뇌 기능을 회복시키는 효과적인 치료법이 확립되어 있지 않아 새로운 치료 전략의 개발이 필요합니다. 이를 위해, 직관적이며 신속한 평가를 용이하게하면서 대뇌 허혈의 병태 생리학적 사건을 정확하게 재현할 수 있는 적절한 실험 모델을 구성하는 것이 중요합니다. 최근 뇌 세포로 구성된 3D 스페로이드가 정상 뇌와 병리학적 뇌를 모방하는 유망한 모델로 등장했습니다. 그것은 동물 모델에 비해 더 많은 실험적 단순성을 제공함과 동시에 2D 모델보다 3D 구조의 생체 내 뇌의 다양한 구성 세포 사이에서 더 조밀하게 포장 된 뉴런과 밀접한 세포-세포 상호 작용을 모사할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 대뇌 허혈의 스페로이드 뇌 질환 모델은 현재까지 보고되지 않았습니다. 이 연구에서 우리는 산소-포도당 박탈-재산 소화 (OGD-R) 처리에 의한 뇌졸중에서 뇌 허혈 반응을 모사하기 위해 일차 배양 쥐 피질 세포를 사용하여 3D 피질 스페로이드의 ultra-low attachment (ULA) 표면 매개 형성을 조사하는 것을 목표로했습니다.
기존의 뇌 허혈 치료의 주요 원리는 구제 가능한 상태로 남아있는 허혈성 뇌 조직의 재관류입니다. 따라서 대뇌 허혈에서 2차 재관류 손상을 차단하기위한 임상 적으로 승인 된 치료법이 부족합니다. Hypoxic postconditioning(HPC)은 2차 재관류 손상으로부터 뇌를 보호하고 다양한 프로토콜 하에서 장기 기능 회복을 향상시키는 것으로 보고되었습니다. 그러나 HPC에 의한 뇌 보호의 기본 메커니즘은 명확하지 않습니다. 특히, HPC의 신경 보호 효과를 매개하는 성상 세포와 미세 아교 세포의 역할은 아직 파악되지 않았습니다. 이 연구에서 우리는 피질 스페로이드를 사용하여 확립된 3D 피질 뇌졸중 모델에서 HPC에 대한 최적의 프로토콜을 조사하고 궁극적으로 성상 세포와 미세 아교 세포의 활성화 상태 및 잠재적 상호작용에 대한 HPC의 효과를 밝히는 것을 목표로합니다.
