Summary
Kan-beyin bariyeri bozulması, beyin bazı ilaçların ulaştırılması, yardımcı olur. Mannitol fiziksel bariyer düzenini bozacak içi arterially kan damarları çevreleyen daralır hücreleri teslim.
Abstract
Bazal membran ve astrosit uç ayakları ile birlikte sıkı kavşaklar ile endotel hücreleri kan-beyin bariyerini 1 forma serebral kan damarları çevreleyen. Bariyer seçici kan ve büyüklüğüne ve yüküne dayalı beyin arasında geçmesini molekülleri dışlar. Bu fonksiyon, nörolojik bozukluklar için tedavilerin sunulmasını engelleyebilir. Kemoterapötik ilaçlar arasında bir sayı, örneğin, etkili bir şekilde tümör hücrelerini 2 ulaşmak için, kan-beyin bariyerini değildir. Bu nedenle, kan-beyin bariyerinin ötesine ilaçların ulaştırılması, iyileştirilmesi bir ilgi alanıdır.
Beyin için ilaçların ulaştırılması arttırmak için en yaygın yöntem doğrudan doğruya beyin infüzyon ve kan-beyin bariyeri bozulma 3 vardır. Tedavilerin beyine doğrudan intraserebral infüzyon olduğunu garanti eder, ancak bu yöntem ilacın 4 dağıtmak için sınırlı bir yeteneği vardır. Kan-beyin bariyeri bozulması (BBBD) alDolaşım sistemi doğrudan akış alçak ilaçların beyin içine ve böylece daha etkili dağınık tümör hücrelerine ulaşır. Bariyer kesintileri üç yöntem ozmotik bariyer kesintileri, farmakolojik bariyer kesintileri ve kabarcık ile odaklanmış ultrason içerir. Neuwelt öncülük Ozmotik bozulması, onların sıkı kavşaklar küçültmek ve bozmaya neden kan-beyin bariyerinin hücre dehydrates% 25 mannitol hipertonik bir solüsyon kullanılır. Bariyer bozulması, aynı zamanda, histamin 5 ve 6 bradikinin gibi vazoaktif bileşikleri ile farmasötik olarak gerçekleştirilebilir. Ancak bu metot, özellikle beyin tümörü bariyer 7 için seçicidir. Buna ek olarak, RMP-7, bradikinin peptid analog,% 25 mannitol 8 ile ozmotik BBBD ile kafa kafaya göre aşağı olarak tespit edilmiştir. Başka bir yöntem, mikro-kabarcık ultrason kontrast ajanları ile birlikte odaklanmış ultrason (FUS), aynı zamanda gösterilmiştirgeri dönüşümlü olarak kan-beyin bariyerini 9 açmak için kullanılır. FUS karşılaştırıldığında olsa da,% 25 mannitol bu translasyonel araştırma 10-12 için kanıtlanmış bir araçtır yapar insan hastalarda güvenliği uzun bir geçmişi vardır.
BBBD gerçekleştirmek için, manitol doğrudan doğruya beyin arteryel dolaşım içine yüksek bir oranda teslim edilmelidir. İnsanlarda, endovasküler bir kateter hızlı, direkt akım sağlanabilir beyin yönlendirilmektedir. Bu protokol modelleri insan mümkün olduğunca yakından BBBD. Bir cut-down karotis arter bifurkasyon takiben, bir kateter ECA içine retrograd eklenir ve internal karotis arter (ICA) dolaşıma doğrudan mannitol teslim etmek için kullanılır. Propofol ve N2 O anestezi bariyer bozulma 13 etkinliğini maksimize etmek için yetenekleri için kullanılır. Düzgün çalıştırılırsa, bu prosedür güvenli, etkili ve reversibl kan-beyin bariyeri ve doğaçlama açmak için yeteneği vare genellikle beyin 8,13,14 ulaşmaz ilaçların ulaştırılması.
Protocol
1. Prosedür için Hayvan ve Ekipmanları hazırlayın
- Cerrahi başlamadan önce, cerrahi alan ve hayvan hazırlamak. PE50 boru 12 bir ucunu "içine bir 23-gauge künt iğne sokarak karotis kateter olun. Kateterin ucunu bir yaklaşık 45 ° eğim kesin. Prosedür öncesi ekipman sterilize edin. Saç kaput, cerrahi maske takın ve steril eldiven.
- Cerrahi uygulanır yüzeyi üzerinde bir ısıtma pedi yerleştirin. Bunu etkinleştirin ve ısınmasını bekleyin. Emici bir tezgah pad ile örtünüz.
- Eğer kristaller kalmadan çözüm% 25 mannitol olduğunu doğrulayın. Kristaller varsa, 80 ° C sıcak su banyosunda flakon yerleştirerek ve periyodik çalkalayarak çözeriz.
- Hayvanın kütle kaydedin.
- 0.8 mg / 0,1 ml / dak 'lık bir hızla kg / dak dağıtımı için bir propofol seyreltme edin.
- 3 dakika için indüksiyon kutu içinde sıçan yerleştirin. Ayarlar:% 5 izofluran, 2 L / dkvantilatör debi.
- Bir tek kullanımlık havlu üstüne, boyun ve hem iç uyluk tıraş.
2. Sıçan Entübe
- 3 dakika için indüksiyon kutu içinde hayvan yerleştirin.
- IV kateter ile endotrakeal tüp hazırlayın. Bu boyut ve sıçan suşu için, biz bir 18 ga kateter kullanın. Tüp zarar vermeden yeterli hava akımına izin vermek için yeterince büyük, ancak trakea içine sığacak kadar küçük olmalıdır. Plastik kateterin iğne çekin ve dikkatlice iğne yaklaşık bölünürler. Sivri ucundan 1 cm. Bunted iğne kalemi olacaktır. Iğne geri kateter içine koyun.
- Açılı yüzey üzerinde dişlerin sıçan asın.
- Hayvanın boynuna karşı doğrudan bir ışık Shine ve onun kulakları arasındaki dizilmiş.
- Küçük bir spatula yaklaşık yerleştirin. Orofarinks içine 3 cm. Yavaşça ağzından dilini dışarı çekerken yukarı doğru kaldırın.
- Trakeanın açılması gözünüzde canlandırın. Sen se olacakea küçük bir delik, her nefes ile yakın açın ve.
- Yavaşça deliğe kateter yerleştirin. Bazen plastik trakea kıkırdak girebilirsiniz hissedebilirsiniz. Trakea duyarlıdır. Kateter zorlamayın.
- 1 L / dk ve 60 bpm ve% 2 izofluran için ventilatör ayarlayın.
- Çalışma yüzeyine ventilatör ve teyp tüp kateter bağlayın.
- Hayvan ayak tutam yaparak anestezi olduğunu doğrulayın.
3. Propofol IV Anestezi Kurmak
- Çalışma yüzeyine dört bacaklarda ve kuyruk taping sıçan sabitleyin.
- Traş boyun ve klorheksidin sabun ile kasık siteleri üç kez fırçalayın. Klorheksidin üç kez durulama ile Sonra fırçalayın.
- IV uzatma seti için propofol şırınga takın. Infüzyon pompası üzerinde şırınga takın.
- Traş uyluk deri yoluyla kesmek bir neşter, kullanma. Kasın kesilmesi kaçının.
- Kuvveti ile kesi açps femoral ven görselleştirmek için.
- Damar açığa arter üzerinde doku dışarı doğru çekin.
- Damar içine 26 ga monoject veteriner IV kateter yerleştirin. Iğne ven duvarı delen, Ne zaman itmek kolay hale hissedeceksiniz. Iğne çekin ve damar içine kateter itin.
- 0,1 ml / dk propofol infüzyonu başlatın.
- 3-5 dk propofol infüzyonu başlayarak ve daha sonra,% 50 O2 ve% 50 N2 O karışımı ile anestezi gaz geçiş izofluran kapatın.
4. Ortak Karotid Arter Bifurkasyon Açığa
- Bistüri ile boyun orta hat kesi olun.
- Makas veya bistüri ile iki büyük tükrük bezlerinin arasındaki kesin.
- Karotis arter açığa orta hat için lateral doku uzakta teşrih. Doku katmanları açmak için forseps kullanın. Sen forseps ile sunduğunuz parçalarını çıkartın ve minimall olmak belirlemek için makas kullanabiliry damar. Gazlı bez, pamuk bezlerden ve koter Gerekirse kanama kontrol edin.
- Ağır kanama, orta olduysa 3 ml serum fizyolojik ip enjekte.
- Karotis doku çekmeye Retraktörler kullanın. Çatallanma bulun.
- Çatallanma hemen distalinde oksipital arter Açığa. Forseps arasına Dağlamak ve elektrokoter ile ayırın.
- Tam karotid bifurkasyon ve mümkün olduğunca ECA kadar maruz forseps kullanın.
- Oksipital arterin distal ECA kapalı dallanma üstün tiroid arter Açığa. Forseps arasına Dağlamak ve elektrokoter ile ayırın.
5. Eksternal Karotis Arter kateterizasyonu
- ECA altında 4/0 ipek 2 uzunlukları yerleştirin.
- Sizin hemostatla sütür 1 uzunluğu tut ve (sıçan ayakları doğru) geri kaudal ECA çekin.
- Mümkün w gibi diğer dikiş atın ve (sıçan ağzına doğru) kraniyale kadar kravatITH bir cerrahın düğüm. Bu ECA feda kalıcı bir bağ oluşturur.
- İlk hemostat (kaudal gerilim uygulayarak bir) çıkartın ve diğer sütür (ECA etrafında düğümlü olanı) kapmak ve hemostatla kraniyale nazik gerilim uygulamayın.
- Gevşek başka bir cerrahın düğüm (güvenli değil - ancak bağlı bırakın) çatallanma ve kalıcı bağ proksimal distal.
- 1% arter dinlenmek için lidokain ile yıkayınız.
- Heparinize salin ile kateteri doldurun.
- Mümkün olduğunca yakın bifürkasyonun geçici damar klip yerleştirin. Kateterizasyon için uzay maksimize etmek için bir açıyla Sıra damar klip. Klibi doğru gevşek düğüm kaydırın.
- Microscissors kullanarak bağ sadece proksimal ECA küçük bir arteriyotomi (kesim) olun. Klip ve bitişik harf güvenli olup olmadığını hiç kanama olmamalıdır.
- ECA duvarları kontrol forseps kullanarak, damar içine kateter eğimli sonuna beslemek. Gevşek dikiş düğüm ile kateter sabitleyin. Kateter etrafında arter bağla.
- Klipsini çıkarın ve pamuklu bir bezle temizleyin.
- Çatallanma distalinde yaklaşık 1 mm kateter ilerletin. Damar immobilize sağlamak için düğüm proksimalinde forseps ile arter tutun.
6. Mannitol yönetme
- Herhangi biri hava kabarcıkları yaratmadan 8 "IV uzatma grubu ve mannitol içeren bir 6 ml şırınga Dolgu 37 inkübatör içinde bu depolayın ° C. Not: çalışma hızla mannitol - bu kolayca oda sıcaklığında çözeltiden çökelebilir olacaktır..
- BBBD görselleştirmek için, Evans mavisi boya yönetmek olabilir ve bariyer kesintiye uğramış olan beyin bölgeleri girmek izlemek. Bunu yapmak için, propofol infüzyonu için bacakta üzerinde yeni bir IV sitesi üzerinden hayvan% 2 Evans Mavisi, 2 ml / kg verir.
- Filtre ve hava bub kaldırmak için mannitol ile doldurun 5 mikron ayarlanmış uzatma takınbles. Sonra, hava kabarcıkları oluşturarak olmadan musluğunu bu ekleyin.
- 0.09 25 ml / sn sn mannitol Yönet. ICA proksimalinde yapılan bir noktada karotis içinde akışı ile dengeye ulaşmak için mannitol için izleyin. Bu sıçan kalp hızı ile pulse görünmelidir. Mannitol basitçe kalp aşağı doğru akar Eğer sıçan kan basıncı üstesinden geldiler. Bu hayatı tehdit eden komplikasyonlara ve yoksul BBBD neden olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Şekil 1. Evans mavisi boya ekstravazasyon yoluyla kan-beyin bariyerini bozulma görselleştirme. Evans mavisi boya albümin bağlanır ve fizyolojik koşullar altında beyin damar dışına olmayan bir pigmenttir. Beynin bir yan üzerinde, kan-beyin bariyerinin kesintisi olmayan hemisfer kesilmiş değişmeden kalırken, Evans mavisi hemisfer kesilmiş mavi girmek ve leke olanak verir. Bu nedenle, kan-beyin bariyerinin bozulma yararlı bir markeridir. Şekil 1A kan-beyin bariyeri bozulma olmadan bir beyin bir örnektir. Şekil 1B,% 25 mannitol kullanılarak ozmotik BBBD sonra beyin mavi lekeli bir örnektir. Diğer kalıntılar boyanmadan ederken bir hemisfer mavi lekeli unutmayın. Bazı mavi t kan akışının karıştırma bir sonucu olarak, medial uzunlamasına yarık yakın sol yarımküre girdiWillis o Çember.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
BBBD etkililiğini maksimize birkaç anlamı vardır. Bu cut-down aşamasında kanamayı en aza indirmek için önemlidir. Kan basıncı ve kalp hızı önemli kanama etkilenebilir ve bu faktörlerin BBBD 13 derecede etkilediği bilinmektedir. Kanama gibi üstün tiroid ve bölünmesi gerekir oksipital arterler gibi büyük gemiler, Arter için sütürler kullanılarak azaltılabilir. Ayrıca, elektrokoter gemiler bölmek ve zengin bir kan dolaşımı alanları incelemek için kullanılabilir. Özellikle karotis kateter - Bu hayvan içine yerleştirilen tüm hatları üzerinden hava ve katılar tutmak da önemlidir. Mannitol ile hızlı çalışma kristaller şırınga ya da tüp içine kurmazlar sağlamaya yardımcı olur.
Bu deneyde kullanılan sıçan boyutu ve türü açısından etkili olan bir mannitol akış oranı kullanmak için önemlidir. Mannitol infüzyon akış hızı sıçan ortak karotiko içindeki basınç eşleşmelidirBöyle d arterin hasara neden olabilir kalp ve akciğerlerin içine karotid aşağı akmadan ICA içine mannitol akımlarının yüksek konsantrasyon. Bu çalışmada kullanılan farklı bir boyut ve sıçan suşu seçiminde Araştırmacılar doğru mannitol akış hızı bulmak için deneyler yapmalıdır.
Bu yöntemin sınırlamaları biri ECA fedakarlık gerektirir olmasıdır. ECA kateterize sonra, tekrar kateterizasyonu zor ve güvenilmez hale geldi. Böylece, bu prosedür aynı yarımkürede kez gerçekleştirilemez. Ayrıca, BBBD sonrasında verilen bileşikler dikkatle nörotoksisite için test edilmelidir. Onlar kan-beyin bariyerini kez normalde güvenli Bazı ilaçlar tehlikeli olurlar.
Bu kısıtlamalara rağmen, BBBD beyin tümörleri için kemoterapi geliştirilmiş teslim 8,15-18 incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda, w, diğer terapötik uygulamalar için yararlı olabilecekbir ilaç hich etkili kan-beyin bariyerini etmez ve tatbik mannitol güvenli olduğu bilinmektedir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
Bu çalışma JB Marshall Vakfı tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Long Evans rat | Harlan Laboratories | 210-250 g, male | |
| PE 50 Tubing | Beckton-Dickinson | ||
| 18 gauge x 2.5" IV catheter | Terumo | For ET tube | |
| 30" IV extension sets | Abbott | ||
| 26 gauge veterinary IV catheter | Monoject | ||
| Evans blue dye | Sigma | E2129 | |
| Bipolar | Codman | ||
| Filter, 5 μm | Braun |
References
- Abbott, N. J., Patabendige, A. A. K., Dolman, D. E. M., Yusof, S. R., Begley, D. J.
- Smith, Q. R.
- Kroll, R. A., Neuwelt, E. A. Outwitting the blood-brain barrier for therapeutic purposes: osmotic opening and other means. Neurosurgery. 42, 1083 (1998).
- Kroll, R. A., Pagel, M. A., Muldoon, L. L., Roman-Goldstein, S., Neuwelt, E. A. Increasing volume of distribution to the brain with interstitial infusion: dose, rather than convection, might be the most important factor. Neurosurgery. 38, 746-754 (1996).
- Butt, A. M., Jones, H. C. Effect of histamine and antagonists on electrical resistance across the blood-brain barrier in rat brain-surface microvessels. Brain research. 569, 100-105 (1992).
- Inamura, T., Black, K. L. Bradykinin selectively opens blood-tumor barrier in experimental brain tumors. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 14, 862-870 (1994).
- Matsukado, K., et al. Enhanced tumor uptake of carboplatin and survival in glioma-bearing rats by intracarotid infusion of bradykinin analog, RMP-7. Neurosurgery. 39, 125 (1996).
- Kroll, R. A., et al. Improving drug delivery to intracerebral tumor and surrounding brain in a rodent model: a comparison of osmotic versus bradykinin modification of the blood-brain and/or blood-tumor barriers. Neurosurgery. 43, 879 (1998).
- Kinoshita, M., McDannold, N., Jolesz, F. A., Hynynen, K. Noninvasive localized delivery of Herceptin to the mouse brain by MRI-guided focused ultrasound-induced blood-brain barrier disruption. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103, 11719-11723 (2006).
- Neuwelt, E. A., Dahlborg, S. A. Chemotherapy administered in conjunction with osmotic blood-brain barrier modification in patients with brain metastases. Journal of neuro-oncology. 4, 195-207 (1987).
- Doolittle, N. D., et al. Safety and efficacy of a multicenter study using intraarterial chemotherapy in conjunction with osmotic opening of the blood-brain barrier for the treatment of patients with malignant brain tumors. Cancer. 88, 637-647 (2000).
- Guillaume, D. J., et al. Intra-arterial chemotherapy with osmotic blood-brain barrier disruption for aggressive oligodendroglial tumors: results of a phase I study. Neurosurgery. 66, 48 (2010).
- Remsen, L. G., et al. The influence of anesthetic choice, PaCO2, and other factors on osmotic blood-brain barrier disruption in rats with brain tumor xenografts. Anesthesia & Analgesia. 88, 559-559 (1999).
- Nilaver, G., et al. Delivery of herpesvirus and adenovirus to nude rat intracerebral tumors after osmotic blood-brain barrier disruption. Proceedings of the National Academy of Sciences. 92, 9829 (1995).
- Fortin, D., McCormick, C. I., Remsen, L. G., Nixon, R., Neuwelt, E. A. Unexpected neurotoxicity of etoposide phosphate administered in combination with other chemotherapeutic agents after blood-brain barrier modification to enhance delivery, using propofol for general anesthesia, in a rat model. Neurosurgery. 47, 199 (2000).
- Neuwelt, E. A., et al. Primary CNS lymphoma treated with osmotic blood-brain barrier disruption: prolonged survival and preservation of cognitive function. Journal of clinical oncology. 9, 1580 (1991).
- Remsen, L. G., Trail, P. A., Hellström, I., Hellström, K. E., Neuwelt, E. A. Enhanced delivery improves the efficacy of a tumor-specific doxorubicin immunoconjugate in a human brain tumor xenograft model. Neurosurgery. 46, 704 (2000).
- Neuwelt, E. A., Pagel, M. A., Kraemer, D. F., Peterson, D. R., Muldoon, L. L. Bone marrow chemoprotection without compromise of chemotherapy efficacy in a rat brain tumor model. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 309, 594-599 (2004).
