Summary
우리는 성인 마우스에서 대뇌 정맥 고혈압 안정적인 모델을 생성하는 방법을 설명한다. 이 모델은 광범위 래트에서 설명되고 시험되었다. 마우스에서이 새로운 상대 유전자 변형 동물을 사용할 수있는 가능성을 열어하여 모델의 애플리케이션을 넓게.
Abstract
뇌 동정맥 기형 동정맥 루의 병태 생리의 이해는 동물 모델 덕분에 개선했다. 경동맥 (CCA)와 외부 경정맥 (EJV) 사이에 인공 루를 만드는 쥐 모델은 널리 설명하고 기술적으로 가능 입증되었다. 이 구조는 일관성있는 대뇌 정맥 고혈압 (CVH)을 유발, 따라서 형성, 임상 증상, 뇌 동정맥 기형 및 경막에서 avfs의 예후에 정맥 고혈압의 기여를 공부하고있었습니다. 등가 마우스 모델은 거의 설명하지 않았습니다 및 누공의 협착에 문제를 보여 주었다. 설립 쥐 모델은 이러한 뇌 혈관 질환에 대한뿐만 아니라 병태 생리의 연구뿐만 아니라 잠재적 인 유전자 치료를 허용합니다.
우리는 마우스의 내구성 두개 내 정맥 고혈압을 생산 동정맥루의 모델을 제시한다. 미세 수술 문합 오뮤린 및 f를 CCA EJV 인해 소형의 해부학하기 어려울 수 있고, 종종 비 특허 누관을 초래한다. 이 단계별 프로토콜에서 우리는이 과정 중에 발생하는 모든 중요한 문제를 해결. 대신 봉합 11-0 10-0을 이용 노광시의 과도한 혈관 수축을 방지하고 신중하게 계획 측 단문 합을 만드는 중요한 단계 중 일부이다. 이 방법은 미세 수술 기술 진보와 쥐 당량,이 지속적으로 개발 될 수있는 더 긴 학습 곡선이 필요하지만.
이 새로운 모델은 뇌 동정맥 기형 및 경막에서 avfs을 연구하는 데 유용 입증되었습니다 이전에 확립 된 실험 시스템과 유전자 변형 마우스 기술을 통합 할 수 있도록 설계되었습니다. 트랜스 제닉 마우스를 사용할 수있는 가능성을 열어, 유효한 모델의 광범위한 스펙트럼이 달성 될 수 있고, 유전자 치료는 또한 테스트 할 수있다. 실험 구조는 또한 상기 오티의 연구에 적용 할 수있다편두통과 같은 정맥 고혈압, 과도 글로벌 기억 상실, 과도 단안 실명 등 관련 그녀의 뇌 혈관 질환
Introduction
대뇌 정맥 고혈압 동물 모델은 뇌 동정맥 기형 동정맥 루 1-7의 병태 생리에 대한 이해의 핵심 도구로 증명했다. 가장 널리 사용은 총 경동맥 (CCA) 및 래트에서 일관된 1,8-10 대뇌 정맥 고혈압 (CVH)을 유발 외부 경정맥 (EJV) 사이 인공 누공 통해 생성 쥐 모델이다. 등가 생쥐 모델은 서로 다른 트랜스 제닉 마우스 균주를 사용할 수있는 가능성을 열어,뿐만 아니라 이러한 병태 생리 아니라 뇌 혈관 질환에 대한 유전자 치료에 잠재적 인 추가 연구를 허용한다. 또한, 실험은 상기 구조물이 마우스 모델을 구축 H 편두통과 같은 정맥 고혈압, 일시적인 글로벌 건망증, 과도 단안 실명 등 (11) 그러나, 이전의 시도와 관련된 기타 뇌 혈관 질환의 연구에 적용 할 수있다아베 인해 소형의 해부학 5,12-에 누공의 개통의 어려움을 보여 주었다. 여기서 우리는 장기적인 특허 루와 마우스의 내구성 정맥 고혈압으로 변환 쥐 CCA와 EJV의 성공적인 문합을위한 단계별 프로토콜을 설명합니다.
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Protocol
1. 마우스를 준비
- 이소 플루 란 가스와 마우스에서 전신 마취를 유도한다. 통증 관리 복강 brupenorphine 0.15 ml를 주입한다. 마취 레벨이 마우스의 발 샤프트로 만족스러운 경우 계속하기 전에 확인합니다.
- 접착 테이프로 고정 사지와 지느러미 드러 누움에 마우스를 넣습니다. 목의 머리와 가위로 가슴 상부를 제거합니다. 피하 주사를 통해 수술 절차 동안 수화 마우스를 유지 0.9 % 식염수를 0.2 mL의 관리.
- 엄격한 멸균 방법에 따라 수술 분야를 준비합니다. 피부 절개의 면적은 90 % 알코올로 청소해야합니다.
2. 경동맥 및 외부 경정맥을 해부
- 마우스의 낮은 목 영역에서 수평 정중선 자궁 절개를합니다. 상처를 심화 한 후,에 사용하여 침샘과 자궁 경부 연부 조직을 상승raction 봉합 (그림 1). 흉쇄 근육 (SCM)에 횡 방향 오른쪽 외부 경정맥 (EJV)을 노출. 정맥 위에 과도한 견인력이 손상 및 혈전증을 유발 수 있으므로이 단계는, 현미경 하에서 수행되어야한다.
- 조심스럽게 두개골베이스에 쇄골에서 그것의 과정을 따라 오른쪽 EJV을 해부하다. 일반적으로 전기 바이폴라 집게, 응고 이상 임시 클립 배치 및 문합을 위해 적절한 길이를 준비하는 모든 분기를 나눕니다.
- SCM에 기관과 내측에 측면, 경동맥 (CCA)을 탐구한다. 그것은 신중하게 단지 외부 및 내부 경동맥 동맥으로의 분기점을 넘어 쇄골 노출되어야한다. 이 단계에서는,주의는 나중에 문합의 개통을 손상시킬 수 EJV에 과도한 마찰을 피하기 위해 다시 부여해야합니다.
3. 문합 준비
- 10-0 뉴욕으로 CCA를 결찰그 분기에 경도 단지 인접. 다음으로, 가능한 한 쇄골에 가까운 근위부 CCA를 통해 임시 클립을 적용합니다.
- 흐름이 중단되면, 그냥 분기 합자 아래에있는 동맥을 가로로 쪼개다과 루멘 내부에 남아있는 피를 씻어 식염수로 세척하십시오. 동맥 벽에 열 부상 위험에 미래 문합을 넣을 수 있기 때문에,이 단계에서 양극 응고을 피하십시오.
- EJV의 에지의 시인성을 향상시키기 위하여, 중간 벽은 계획된 venotomy의 과정을 따라 청색 마킹 펜으로 표시된다. EJV가 표시되면, 가능한 한 꼬리 등 말단부 결찰 가능한 뇌와 근위 단부에 임시 혈관 클립을 적용 10-0 봉합사를 사용한다.
- 벌금 30 G 바늘과 0.5 ml를 주사기로, EJV의 표시된 영역에 초기 구경을하고 바로 혈전 형성을 방지하기 위해 식염수로 루멘 관개. 다음으로, microscissors와 venotomy를 확장CCA 길이의 약 2-3 배의 직경까지이다. 스트레칭 폭력 피와 선명하고 깔끔한 최첨단을 유지하기 위해주의를 기울입니다.
- EJV에 CCA의 끝을 대략적인. CCA의 기증자 결국 사이드 컷 절개 venotomy 크기로 길이 (그림 2)에 직경을 조정합니다.
4. 엔드 - 투 - 측 문합
- CCA EJV 투 엔드 - 투 - 측 문합위한 11-0 나일론 모노 필라멘트 봉합사를 사용한다. craneo - 꼬리 방향으로 문합의 중간 벽을 봉합하는 초기 단계입니다. 모든 스티치는 정맥 벽에 외부-에서 첫 번째 (그림 3) 배치 및 다음 내부 아웃 동맥 벽 (그림 4)에서해야한다. 이것은 항상 (그림 5)에서 문합 혈관의 외부 표면에 매듭을 유지합니다. 중단되거나 연속 봉합사를 사용할 수 있지만, 모든 연속 봉합 마지막 단계로 조여 주어야 하나.
- O중간 벽이 봉합 된 NCE, 측면 벽과 두개골에 꼬리부터 절차를 반복합니다. 이제 모든 스티치 외부-의 동맥 벽 처음부터 옆 정맥 벽 안쪽에서 바깥쪽으로 배치해야합니다. 식염수 관개 절차를 수행하는 동안 항상 볼 수 문합의 루멘을 유지하는 데 도움이됩니다.
- 문합의 모든 단계를 완료 한 후, 제 옆에있는 동맥에서 정맥에서 임시 클립을 제거합니다. 동맥혈은 문합에서 전혀 또는 거의 돌아 다니며 함께 EJV 유입 (동영상 VH 모델과 VH 모델 2 참조)합니다. 최소한의 출혈은 문합을 통해면 압축을 사용하지 않고 중지해야합니다. 이는 민감한 정맥 혈전증을 방지하기 위해서 피해야한다.
- 타악기는 문 합부를 통과하면 확인과 명백한 출혈이 관찰되지, 식염수 수술 필드를 관개하고 6-0 나일론 봉합사로 자궁 절개를 닫습니다. 마지막으로, intrap 0.15 ml를 더 관리수술 후 통증 관리 및 피하 0.9 % 식염수의 0.2 ~ 0.4 ml를위한 eritoneal brupenorphine는 수술 중에 혈액 손실을 보충합니다.
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Representative Results
모델의 성공적인 결과는 쥐의 뇌 정맥 고혈압을 유도하는 특허 동정맥루입니다. 모델을 검증하기 위해 우리는 처음 수술 후 2, 3, 4 주에 쥐의 sagital 동에있는 두개 내 정맥압을 측정 하였다. 6 다른 생쥐마다 투여군. 부비동 압력 군 8.8 ± 1.2 mmHg로는 수술 후 2 주 정도를 측정 하였다. 삼주 수술 후 측정 된 6 마우스에서, 부비동 압력은 4.7 ± 1.4 mmHg로했다. 수술은 3.9 ± 0.6 mmHg로 (도 6)의 동 압력 있었다 후 마지막 6 마우스는 4 주 측정. 수술 후 이주 부비동 압력은 3, 4 주에 동 압력 (P <0.001 모두)보다 훨씬 높았다.
그러나, 동 압력을 측정하는데 필요한 복잡한 기술은 정기적 누공 정맥 고혈압 및 개방성을 보장 할 필요가 없다. 대신, 원하는 결과는 c 수 있습니다누공의 직접 검사와 마우스에 정맥 고혈압의 임상 증상에 의해 hecked.
누공 개통 직접 두 가지 방법에 의해 수술 절차의 끝에서 검사 될 수있다. 첫 번째는 일시적이 보석상의 집게로 anastomsis 영역으로 EJV의 두개골을 방해으로 구성되어 있습니다. 이 점은 이제 CCA에서 나오는 혈액의 유일한 유출이다. 엔드 - 투 - 측면 문합이 특허이면을 문합 정맥 그래프트 원위 흡장 천천히를 비우거나 "착유"에 의해 수행되는 두 번째 방법 1. 개통 테스트 영상에 도시 된 바와 같이, 팽창성 EJV 즉시 밖으로 풍선 것 보석의 포셉 한 쌍. 개통 시험에 대한 두 번째 비디오에 나타낸 바와 같이 폐쇄가 해제되면, 특허 문합은 빠르게 비워 세그먼트를 보충해야한다.
모델이 작동하면, 마우스 눈의 확대는 수술 후 24 시간을 유의해야한다. 이 엄마y는 머리와 목의 구성 정맥 배수가 원인 일 수. 양쪽 눈은 수술 후 확대 얻을 있지만도 7에서 관찰 될 수있는 바와 같이, 현상 동작 측보다 현저하다.
그림 1 :. 피부 절개 마우스와 침샘의 부드러운 견인의 낮은 목 영역에 걸쳐 수평 중간 라인 자궁 절개는 오른쪽 외부 경정맥 (EJV)를 제공합니다. 섬세한 정맥에 어떤 부상을 방지하기 위해주의 피부 절개를 보증 EJV의 표면 위치를 확인합니다.
그림 2 :. 문합 준비가 EJV의 내측 벽은 계획 venotomy의 과정을 따라 파란색 선이 표시되어 있습니다. 사이드 컷 INCICCA의 도너 결국 시온 venotomy에 길이 동맥의 직경을 조정하기 위해 수행된다.
그림 3 :. 외부-에서 문합의 내측 벽을 먼저 정맥 벽에 외부-에서 배치 11-0 스티치 craneo - 꼬리 방향으로 봉합되고있다.
그림 4 :. 인사이드 아웃 바늘은 문합의 외부 표면에 매듭을 유지하기 위해 적절한 방법으로 중간 벽에 봉합을 완료하는 내부 아웃 동맥 벽에서 이곳으로 구동된다.
그림 5 : 외부 매듭을 유지 호 참고.이 경우 선택된 중단 봉합사의 매듭 w 누공 폐색 것이라고 혈전 형성을 방지하기 위해 용기의 외측 루멘 유지.
도 6 :. 압박감 분석이 바트 차트 그래픽 수술 후 2, 3 및 4 주째 mmHg로 측정 두개 부비동 압력의 차이를 표시한다.
그림 7 :. 수술 후 안구 돌출 어느 날, 두 눈은 확대하지만 (수술 동측) 오른쪽 눈의 확대가 더 눈에 띄는입니다.
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Discussion
지속적인 뇌 정맥 고혈압이 밀접하게 더 심한 임상 증상 및 경막에서 avfs 뇌 동정맥 기형 (3) 환자의 불량한 예후와 관련이있다. CVH의 이러한 효과는 널리 쥐 모델 1,2,8에서 연구되고있다. 마우스에 상당 모델 궁극적 정맥 고혈압의 병인 및 경막 AVF 뇌 AVM와의 관계에 관련된 분자 경로의 분석을 허용하는 유전자 변형 동물의 사용을 허용한다.
여기서, 우리는 엔드 - 투 - 사이드 경동맥 경정맥 루 통해 성인 마우스에서 대뇌 정맥 고혈압을 생성하는 방법을보고한다. 이 새로운 모델은 마우스로 번역하여 분자 경로 및 유전자 치료 조사의 전술 가능성을 허용함으로써 쥐에서 잘 설명 경동맥 - 경정맥 루 모델을 향상시킵니다.
일반적인 발생하는 문제 및 제안
또 다른 일반적인 프로blem는 과정을 따라 과도한 견인, 압축, 또는 박리 정맥 손상된다. 따라서, 노광 EJV 신중 해부의 적절한 평면을 식별하는 현미경 하에서 수행되어야한다. 그것으로 배수 모든 작은 나뭇 가지도 확인되고 응고되어야한다. 이것은 혈관의 압축을 필요로 통제되지 않은 출혈을 방지하며 과도한 장력을 피하기 위해 충분한 리던던시를 제공 할 것이다.
그것은 임시 클립을 제거한 후 누공의 기능이 열악한 것은 드물지 않다. 이 경우, 제 1 단계는 CCA 긴장 또는 만곡 가능한 점을보고해야한다. 동맥 또는 흉쇄 근육의 부분 절제술의 추가 해부는이 문제를 해결합니다. 가난한 기능이 기동 한 후 계속 경우, 문 합부의 혈전증이 의심해야합니다. 이 경우, 대신에 문 합부를 재개하고 혈전을 제거하는, 우리는 새로운 추천을 수행이전에 두개골 문합. 우리의 경험에 의하면, 세 번째 문합이 불가능하다. 이 EJV의 충분한 길이가 아닌 마우스가 시간 등 오랜 기간 동안 마취를 용납하지 않습니다.
기술의 한계
이 기술의 주요 제한 사항은 다음과 같습니다 : (1) 선박의 소형 해부학 고급 미세 수술 기술과 쥐에서 해당 모델에 대한보다 더 긴 학습 곡선이 필요합니다; (2) 문합의 개통은 종종이 문제를 해결하는 하나의 추가 시도를 수 혈전 형성 및 마우스 EJV의 길이에 의해 손상; (3) 수술은 긴 마취 기간에 마우스를 노출, 최대 3 시간이 걸릴 수 있습니다. 그러나, 전술 한 기술 제안 제안 절차 동안 따뜻한 수화 마우스를 유지 후, CCA 투 EJV 특허는 성공적으로 수행하고 경험 달성 동물의 생존율이 높은 수있다.
마우스의 신뢰성과 내구성이 뇌 정맥 고혈압 모델은 뇌 혈관 연구 13-16에서 목적의 넓은 번호를 제공 할 수있는 중요한 도구입니다. 형질 전환 마우스의 녹아웃 기술을 추가함으로써,이 새로운 모델은 대뇌 정맥 고혈압과 관련된 모든 병변에 대한 추가 유전자 관련 생체 연구를 촉진해야한다.
이전에 다른 저자는 쥐의 정맥 고혈압 모델을 설명하고 경막 동정맥루 뇌 AVM 4,5,8,9의 병태 생리를 연구하는 데 사용했다. 우리는 성공적 따라서 유전자 치료 시험의 모든 종류의 잠재적 인 응용 프로그램을 열고, 마우스에이 같은 모델을 변환하는 방법을 설명합니다.
결론
우리는 성인 마우스의 특허 CCA - 투 - EJV 문합을 달성하기 위해 여기 프로토콜을 보여줍니다. 이 누공 제공내구성 뇌 정맥 고혈압 래트에서 다른 뇌 혈관 질병 모델을 개발하기 위해 유용한 도구되었는지. 마우스에서 그와 같은 모델을 개발하기위한 초기 단계를 제공함으로써 이들 뇌 혈관 질환에 대한 유전자 치료의 테스트 가능성을 연다.
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Disclosures
실험실 동물 실험 절차는 캘리포니아 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회, 샌프란시스코 (UCSF)에 의해 승인되었다.
저자는이 절차에 사용되는 약물과 재료에 관한 관심의 잠재적 인 충돌이 없습니다.
Acknowledgments
이 프로젝트는 부분적으로 윌리엄 L.Young, 윌리엄 L.Young과 후아 수, 후아 SU에 R21 NS070153에 P01의 NS44155에 에스 펜 워커 NIH T32 GM008440, R01 NS27713에 의해 후아 수에 미국 심장 협회 (American Heart Association) AHA 10GRNT3130004에 의해 지원됩니다. 박사 아나 로드리게스 - 에르난데스는 "Obra는 사회 La Caixa는"의 연구비 지원
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 10-0 Sterile Microsuture | Arosurgical Ic. | VT5A010Q10 | |
| 11-0 Sterile Microsuture | Arosurgical Ic | VT4A00N07 | |
| DUROTIP Scissors | Aesculap | BC210R | |
| Micro-Adson Tissue Forceps | Aesculap | BD510R | |
| Microscissors | Aesculap | OC496R | |
| Micro Forceps #5 Jewelers | Aesculap | BD331R | |
| Angled Jewelers Forceps | Aesculap | BD329R | |
| Micro Suture Forceps | Aesculap | BD338R | |
| DUROGRIP Needle Holder | Aesculap | BM009R |
References
- Bederson, J. B., Wiestler, O. D., Brüstle, O., Roth, P., Frick, R., Yaşargil, M. G. Intracranial venous hypertension and the effects of venous outflow obstruction in a rat model of arteriovenous fistula. Neurosurgery. 29, 341-350 (1991).
- Gao, P., Zhu, Y., Ling, F., Shen, F., Lee, B., Gabriel, R. A., Hao, Q., Yang, G. Y., Su, H., Young, W. L. Nonischemic cerebral venous hypertension promotes a pro-angiogenic stage through HIF-1 downstream genes and leukocyte-derived MMP-9. J. Cereb. Blood Flow Metab. 29, 1482-1490 (2009).
- Kim, H., Su, H., Weinsheimer, S., Pawlikowska, L., Brain Young, W. L. arteriovenous malformation pathogenesis: a response-to-injury paradigm. Acta Neurochir. Suppl. 111, 83-92 (2011).
- Lawton, M. T., Arnold, C. M., Kim, Y. J., Bogarin, E. A., Stewart, C. L., Wulfstat, A. A., Derugin, N., Deen, D., Young, W. L. Radiation arteriopathy in the transgenic arteriovenous fistula model. Neurosurgery. 62, 1129-1138 (2008).
- Lawton, M. T., Stewart, C. L., Wulfstat, A. A., Derugin, N., Hashimoto, T., Young, W. L. The transgenic arteriovenous fistula in the rat: an experimental model of gene therapy for brain arteriovenous malformations. Neurosurgery. 54, 1463-1471 (2004).
- Schaller, B., Graf, R., Sanada, Y., Tolnay, M., Rosner, G., Wienhard, K., Heiss, W., D, Hemodynamic changes after occlusion of the posterior superior sagittal sinus: an experimental PET study in cats. AJNR Am J Neuroradiol. 24, 1876-1880 (2003).
- Zhu, Y., Lawton, M. T., Du, R., Shwe, Y., Chen, Y., Shen, F., Young, W. L., Yang, G. Y. Expression of hypoxia-inducible factor-1 and vascular endothelial growth factor in response to venous hypertension. Neurosurgery. 59, 687-696 (2006).
- Herman, J. M., Spetzler, R. F., Bederson, J. B., Kurbat, J. M., Zabramski, J. M. Genesis of a dural arteriovenous malformation in a rat model. J. Neurosurg. 83, 539-545 (1995).
- Terada, T., Higashida, R. T., Halbach, V. V., Dowd, C. F., Tsuura, M., Komai, N., Wilson, C. B., Hieshima, G. B. Development of acquired arteriovenous fistulas in rats due to venous hypertension. J. Neurosurg. 80, 884-889 (1994).
- Yassari, R., Sayama, T., Jahromi, B. S., Aihara, Y., Stoodley, M., Macdonald, R. L. Angiographic, hemodynamic and histological characterization of an arteriovenous fistula in rats. Acta Neurochir (Wien). 146, 495-504 (2004).
- Solheim, O., Skeidsvoll, T. Transient global amnesia may be caused by cerebral vein thrombosis. Med. Hypotheses. 65, 1142-1149 (2005).
- Yang, B., Shergill, U., Fu, A. A., Knudsen, B., Misra, S. The mouse arteriovenous fistula model. J Vasc Interv Radiol. 20, 946-950 (2009).
- Choi, E. J., Choi, E. J., Walker, E. J., Shen, F., Oh, S. P., Arthur, H. M., Young, W. L., Su, H. Minimal Homozygous Endothelial Deletion of Eng with VEGF Stimulation Is Sufficient to Cause Cerebrovascular Dysplasia in the Adult Mouse. Cerebrovascular diseases. 33, 540-547 (2012).
- Hao, Q., Su, H., Marchuk, D. A., Rola, R., Wang, Y., Liu, W., Young, W. L., Yang, G. Y. Increased tissue perfusion promotes capillary dysplasia in the ALK1-deficient mouse brain following VEGF stimulation. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 295, H2250-H2256 (2008).
- Su, H., Hao, Q., Shen, F., Zhu, Y., Lee, C. Z., Young, W. L., Yang, G. Y. Development of a cerebral microvascular dysplasia model in rodents. Acta Neurochir. Suppl. 105, 185-189 (2008).
- Walker, E. J., Su, H., Shen, F., Degos, V., Jun, K., Young, W. L. Bevacizumab Attenuates VEGF-Induced Angiogenesis and Vascular Malformations in the Adult Mouse Brain. Stroke; a journal of cerebral circulation. , (2012).
