Summary
Continue arteriële bloeddrukregistratie maakt het mogelijk om de effecten van verschillende hemodynamische parameters te onderzoeken. Dit rapport toont de toepassing van continue arteriële bloeddrukmonitoring in een groot diermodel van ischemische beroerte voor de bepaling van beroertepathofysiologie, de impact van verschillende hemodynamische factoren en de beoordeling van nieuwe behandelingsbenaderingen.
Abstract
Controle van de bloeddruk, in termen van zowel absolute waarden als de variabiliteit ervan, beïnvloedt de uitkomsten bij patiënten met ischemische beroerte. Het blijft echter een uitdaging om de mechanismen te identificeren die tot slechte resultaten leiden of om maatregelen te evalueren waarmee deze effecten kunnen worden beperkt vanwege de prohibitieve beperkingen die inherent zijn aan menselijke gegevens. In dergelijke gevallen kunnen diermodellen worden gebruikt om rigoureuze en reproduceerbare evaluaties van ziekten uit te voeren. Hier rapporteren we verfijning van een eerder beschreven model van ischemische beroerte bij konijnen dat wordt aangevuld met continue bloeddrukregistratie om de effecten van modulatie op de bloeddruk te beoordelen. Onder algemene anesthesie worden femorale slagaders blootgesteld door chirurgische cutdowns om arteriële omhulsels bilateraal te plaatsen. Onder fluoroscopische visualisatie en routekaartbegeleiding wordt een microkatheter in een slagader van de achterste circulatie van de hersenen gebracht. Een angiogram wordt uitgevoerd door de contralaterale wervelslagader te injecteren om de occlusie van de doelslagader te bevestigen. Terwijl de occlusieve katheter gedurende een vaste duur op zijn plaats blijft, wordt de bloeddruk continu geregistreerd om een strakke titratie van bloeddrukmanipulaties mogelijk te maken, hetzij via mechanische of farmacologische middelen. Aan het einde van het occlusie-interval wordt de microkatheter verwijderd en wordt het dier onder algemene anesthesie gehouden voor een voorgeschreven duur van reperfusie. Voor acuut onderzoek wordt het dier vervolgens geëuthanaseerd en onthoofd. De hersenen worden geoogst en verwerkt om het infarctvolume te meten onder lichtmicroscopie en verder beoordeeld met verschillende histopathologische vlekken of ruimtelijke transcriptomische analyse. Dit protocol biedt een reproduceerbaar model dat kan worden gebruikt voor meer grondige preklinische studies naar de effecten van bloeddrukparameters tijdens ischemische beroerte. Het vergemakkelijkt ook een effectieve preklinische evaluatie van nieuwe neuroprotectieve interventies die de zorg voor ischemische beroertepatiënten kunnen verbeteren.
Introduction
Ischemische beroerte (IS) is wereldwijd een belangrijke doodsoorzaak en langdurige invaliditeit, en de prevalentie ervan zal naar verwachting toenemen naarmate de samenleving1 jaar oud wordt. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt in acute interventies en secundaire preventiestrategieën, hebben aanvullende neuroprotectieve behandelingen niet snel 2,3,4,5,6,7 gevolgd. Verder onderzoek is nodig naar beroertepathologie omdat mechanismen waarmee therapieën al dan niet effectief kunnen blijken slecht worden begrepen. Dit is grotendeels te wijten aan de heterogene aard van de populatie patiënten met een beroerte, van wie velen tal van comorbiditeiten hebben die analyse1 verstoren. Een aanjager van beperkingen in onderzoek is de afwezigheid van gegevens op weefselniveau - de gouden standaard in biomedisch onderzoek - vanwege de onbetaalbare morbiditeit van het bemonsteren van weefsel uit het menselijke centrale zenuwstelsel. In het bijzonder zou het oogsten van vasculair weefsel bij een levend mens een beroerte veroorzaken, dus vasculair weefsel wordt meestal alleen verkregen bij autopsie, wat ondervertegenwoordigd is voor de algemene bevolking en neigt naar meer geavanceerde ziekte bij oudere patiënten met gelijktijdige diagnoses.
In dergelijke gevallen, wanneer voldoende menselijke gegevens niet kunnen worden gebruikt, kunnen diermodellen de gegevenslacunes overbruggen. Grote diermodellen van beroerte zijn beperkt omdat de meeste grote dieren die in onderzoek worden gebruikt, hoefdieren zijn met een rete mirabile die directe endovasculaire toegang tot de hersenslagaders voorkomt 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Konijnen hebben een lange geschiedenis van gebruik voor het onderzoek van hart- en vaatziekten, waaronder intracraniale pathologieën 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Konijnen vormen een ideaal model voor cerebrovasculaire aandoeningen omdat ze groot genoeg zijn voor endovasculaire katheterisatie en de rete mirabile missen die intracraniële toegang bij andere grote zoogdieren uitsluit 9,15,16,17. Ze zijn eerder specifiek gebruikt voor het onderzoek naar IS door nauwkeurige en goed gecontroleerde occlusie van een intracraniale slagader met een microkatheter18.
Bloeddruk (BP) controle, zowel door modulatie van absolute BP of BP variabiliteit (BPV), de mate waarin arteriële BP fluctueert rond een gemiddelde BP, is een opkomend potentieel therapeutisch doelwit voor IS-patiënten na meldingen van slechtere resultaten bij mensen met slecht gecontroleerde BP of BPV 19,20,21,22. Mechanistisch onderzoek naar hoe veranderingen leiden tot slechte uitkomsten bij IS-patiënten ontbreekt. Dit is deels te wijten aan de moeilijkheid om gegevens op weefselniveau te verkrijgen en goed gecontroleerde analyses bij mensen uit te voeren. Om interventies te testen die BP of BPV moduleren, moeten diermodellen worden gebruikt om deze beperkingen te overwinnen. Dit rapport beschrijft de succesvolle koppeling van een eerder gevalideerd konijnenmodel van IS met behulp van gecontroleerde occlusie van de achterste hersenslagader in combinatie met continue intra-arteriële meting van BP18. De hier gepresenteerde methode verbetert de eerdere benaderingen van beroertepathofysiologie door een gevalideerd en reproduceerbaar slagmodel toe te passen op een systeem waarin nauwkeurige meting en controle van BP kan worden bereikt. In dit verfijnde model kan de infarctbelasting worden beoordeeld met post-procedurele histopathologische kleuring van de geoogste hersenen, die ook vatbaar is voor verschillende vlekken en meer geavanceerde analyses zoals ruimtelijke transcriptomica. Bovendien kan de afgesloten achterste circulatieslagader ook worden gekozen om te worden geëvalueerd voor morbiditeitsanalyse na overlevingsprocedures.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Dit protocol is goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee (University of Utah IACUC Protocol Number 21-09021). Volwassen Nieuw-Zeelandse witte konijnen worden verkregen van commerciële leveranciers.
1. Verwerving van dieren
- Acclimatiseer de dieren voor de vereiste duur na aankomst volgens het institutionele protocol, waarbij dieren sociaal worden gehuisvest in een vivarium met standaard chow-diëten. De acclimatisatieperiode bij onze instelling is 2 weken.
2. Anesthesie en monitoring
- Induceer algemene endotracheale anesthesie met intramusculaire injectie van buprenorfine (0,03 mg/kg) ongeveer 30 minuten later gevolgd door een ketamine (25-35 mg/kg) en xylazine (3 mg/kg) intramusculaire injectie. Handhaaf anesthesie met 1% -5% isofluraan in zuurstof toegediend via een endotracheale buis. Gebruik tijdens de inductie 100% FiO 2 en titreer vervolgens tot de laagste FiO 2 die een 100% SpO2 behoudt.
OPMERKING: Ononderbroken anesthesie is noodzakelijk om beweging door het dier te voorkomen, zodat de beroerte de enige verstoring van het beroerte-inductieproces zal zijn. Dit voorkomt ook pieken in BP die het gevolg zouden zijn van agitatie die zou kunnen voortvloeien uit onvoldoende anesthesie. Consistente oxygenatie is ook belangrijk om te controleren voor het bereiken van vergelijkbare slagen. Deze maatregelen zijn allemaal verwerkt in de hieronder beschreven representatieve resultaten. - Bevestig voldoende diepte van de anesthesie door schadelijke stimuli op de teen aan te brengen. Breng veterinaire oogzalf aan op de ogen om uitdroging te voorkomen.
- Controleer de zuurstofverzadiging door een pulsoximeter op het oor. Verkrijg intraveneuze toegang met een angiocatheter in een auriculaire ader. Zorg ervoor dat het is vastgezet met een hechtdraad of zelfklevend transparant filmverband. Om vasospasme te verminderen, plaatst u 0,25 inch transdermale nitroglycerine aan de binnenkant van het oor na inductie van anesthesie.
- Voorzie onderhoudsvloeistoffen van een normale zoutoplossing met een snelheid van 1 cc/kg/h. Plaats een slokdarmtemperatuursonde om de lichaamstemperatuur te controleren. Handhaaf normothermie (33-37 °C) indien nodig met verwarmende dekens die onder het dier worden geplaatst.
3. Chirurgische voorbereiding
- Plaats het konijn in rugligging op een fluoroscopie-compatibele operatietafel. Strek het hoofd uit omdat het de positionering optimaliseert voor latere angiografische weergaven. Konijnen hebben buitengewoon gevoelige slagaders die gevoelig zijn voor vasospasme na instrumentatie.
- Verwijder de vacht van beide liesgebieden met behulp van elektrische tondeuses. Palpeer vervolgens de bilaterale femorale arteriële pulsen om voldoende klaring te bevestigen door bilateraal te trimmen. Bereid de huid voor met scrubs van chloorhexidine en alcohol en drapeer de huid vervolgens op de gebruikelijke steriele manier.
- Dien lokale anesthesie toe door subcutaan 2 ml 1% lidocaïne te injecteren in de bilaterale inguinale regio's. Maak een chirurgische incisie van 5 cm met een mes van nummer 10 op de plaats waar lidocaïne werd geïnjecteerd. Gebruik stompe dissectie om de neurovasculaire bundel bloot te leggen (figuur 1A). Verleng indien nodig de incisie om een arterieel segment dat groot genoeg is voor toegang voldoende bloot te leggen.
- Bij isolatie van de neurovasculaire bundel, druppel enkele druppels van 1% lidocaïne op de slagader om vasospasme te voorkomen. Scheid de slagader voorzichtig van de ader en de aangrenzende zenuw met behulp van een tang. Identificeer de slagader aan de karakteristieke verschijning van de spierwand in vergelijking met de dunne wanden van de ader. De slagader zal helderder bloed hebben, terwijl de ader donkerder bloed zal bevatten.
4. Arteriële toegang
- Nadat de slagader is geïsoleerd, passeert u de haakse tang onder het vat. Pak twee vaatlussen vast met het instrument en passeer ze voorzichtig onder de slagader. Plaats er elk één aan de stroomopwaartse en stroomafwaartse uiteinden van het blootgestelde vat.
- Onderwerp de slagader aan een zachte tractie door aan de vaatlussen te trekken. Inspecteer op dit punt het vat op achtergebleven weefsel en verwijder het met zachte dissectie (figuur 1B). Dit vergroot de kans op succesvolle toegang.
- Gebruik een angiokatheter van 22 G voor toegang. Verplaats de katheter zelf iets over de binnenste naald, omdat deze vaak plakt wanneer deze volledig zit en het apparaat kan losmaken tijdens toegangspogingen.
- Na het ontleden van het vat en het voorbereiden van de angiokatheter, druppel lidocaïne opnieuw op het vat. De slagader zal zichtbaar verwijden, wat de kans op succesvolle toegang en plaatsing van een schede met behulp van de Seldinger-techniek vergroot.
- Pas zachte tractie toe op de stroomafwaartse vaatlus om de slagader te stuwen door de uitstroom te verminderen. Dit stabiliseert ook het schip voor de toegangspoging. Schuif de naald van de angiocatheter langzaam naar het midden van het blootgestelde arteriële segment (figuur 1C). Wanneer een flits van bloed wordt waargenomen in de angiocatheter en de kamer in de hub, verplaatst u de katheter over de naald in het arteriële lumen.
- Als de toegangspoging niet succesvol is, bereikt u hemostase door tractie toe te passen op de stroomopwaartse scheepslus. Spoel de angiocatheter met zoutoplossing en vervang deze op de inbrengnaald voor extra pogingen.
- Wanneer de angiocatheter met succes in het vat naar zijn hub is geplaatst, brengt u een Cope-microdraad door het angiokatheterlumen en in de aorta (figuur 1D). Verwijder de angiocatheter over de draad en vervang deze door een 5 Franse slanke hydrofiele schede (figuur 1E).
- Bevestig de terugkeer van het arteriële bloed door de zijarmslang door de driewegklep te openen. Spoel de mantel met 0,9% zoutoplossing en vergrendel de klep tijdens het spoelen.
- Bevestig de schedenaaf aan de aangrenzende huid met een extra 3-0 zijden hechtdraad. Herhaal dit proces voor de contralaterale femorale slagader. Voor het bereiken van hogere efficiënties kunnen twee operators tegelijkertijd werken terwijl ze zich elk op één slagader concentreren.
5. Cervicocerebrale angiografie en intracraniale toegang
- Onder fluoroscopische visualisatie, ga een 4 Franse glijkatheter over een 0,035-inch glijdraad ingebracht door de linker dijbeenschede. Plaats de punt van de glijkatheter in de proximale linker wervelslagader. Verwijder de draad en spoel de katheter met gehepariniseerde 0,9% zoutoplossing.
- Voer angiografie uit door de linker wervelslagader met de hand te injecteren met gejodeerd contrast onder lage vergroting om het hele hoofd en de nek te visualiseren (figuur 2A). Moduleer de injectie van de contrastoplossing door te beginnen met een lagedrukinjectie die crescendo's om de hele vasculatuur te visualiseren.
OPMERKING: Voldoende injectie om de reflux langs de rechter wervelslagader te visualiseren is nodig, omdat dit angiografische beeld zal worden gebruikt voor routekaartbegeleiding om de juiste wervelslagader efficiënt te selecteren. Zachte injectie is nodig om vasospasme of meer diepgaand letsel te minimaliseren. Bovendien kan overmatige kracht of volume voorbijgaande beweging van het dier veroorzaken, zelfs onder diepe anesthesie. - Injecteer voor de linker wervelinjectie 50% contrast verdund in normale zoutoplossing met een zacht crescendo uit een 3 cc spuit. Het injecteren van 1-2 cc van het verdunde contrast is meestal voldoende. Bepaal de juiste hoeveelheid injectie door de reflux langs de rechter wervelslagader en in de rechter subclaviaslagader te controleren. Let tijdens deze injectie ook op de achterste cerebrale en superieure cerebellaire slagaders, waarvan er één het doelwit zal zijn om af te sluiten met de microkatheter.
- Bereid een 2,4 Franse stroomgerichte microkatheter voor met een microdraad van 0,010 inch. Maak een c-vorm op de punt van de microdraad. Onder begeleiding van de routekaart, breng de microcatheter in een 4 Franse glijkatheter door de rechter dijbeenschede en over de draad naar de rechter wervelslagader. Vanwege de neiging tot katheter-geïnduceerd vasospasme, minimaliseer de manipulatietijd van het apparaat en het aantal uitgevoerde katheterpogingen.
- Beweeg de microkatheter door het cervicale segment van de rechter wervelslagader. Om de scherpe bocht van het V2- naar V3-segment het beste te passeren, gaat u alleen naar voren met de microcatheter terwijl de microdraad weer proximaal is ten opzichte van de punt. Leiden met de microdraad op dit punt zal vaak selectie van kleine zijtakken van de wervelslagader veroorzaken en kan de bron zijn van aanzienlijk vasospasme.
- Na het passeren van de scherpe bocht van V2 naar V3, gaat de microkatheter vaak gemakkelijk naar de proximale basilaire slagader. Op dit punt gaat u verder met de microdraad en selecteert u de gewenste achterste cerebrale of superieure cerebellaire slagaders. Microkatheterinjecties worden afgeraden gezien de fragiele aard van de intracraniale slagaders.
- Breng de microkatheter over de microdraad in de doelslagader. Kies een proximale positie omdat deze meestal het veiligst is in de achterste om te communiceren vanwege de hoeking bij de oorsprong. Een diepere positie is mogelijk in de superieure cerebellaire slagader (figuur 2B).
- Herhaal het angiogram door de katheter van de linker wervelslagader met hoge vergroting over het hoofd te injecteren om de occlusie van de doelslagader te bevestigen (figuur 2B-C). Voor een optimale beeldvorming injecteert u het contrast op volledige sterkte in de 3 cc spuit. Meestal is niet meer dan 1 cc nodig voor adequate opacificatie van alle intracraniale slagaders.
- Verwijder voorzichtig de microdraad uit de microkatheter onder fluoroscopische visualisatie om een stabiele positie te bevestigen. Plaats een stopkraan op de naaf van de microkatheter en sluit de stopkraan om bloedverlies door retrograde bloedstroom te voorkomen. Verwijder de linker wervelkatheter om de linker femorale toegangsmantel beschikbaar te maken.
- Verkrijg tijdens de daaropvolgende occlusieperiode intermitterende fluoroscopische beelden om een stabiele positie van de occlusieve microcatheter te bevestigen. Resultaten van posterieure cerebrale arterie occlusie perioden variërend van 60-240 min zijn eerder gepubliceerd18.
6. Bloeddrukmeting en modulatie
- Terwijl één femorale toegangsplaats wordt gebruikt voor de occlusieve intracraniële microkatheter, gebruikt u de contralaterale schede voor BP-meting.
- Neem continue arteriële BP-metingen op met een piëzoresistieve sensor met 3 Franse meters, geplaatst door een dijbeenmantel en geavanceerd totdat de sensorpunt zich in de onderste thoracale aorta bevindt. Sluit deze sensor aan op hardware voor gegevensverzameling en visualiseer de gemeten druk met de bijbehorende software. Observeer BP in het drukvisualisatievenster. BP-opnames kunnen worden geëxporteerd naar een spreadsheet voor visualisatie in de statistieksoftware.
- Als alternatief, als mechanische manipulatie van BP gewenst is met behulp van een ballonkatheter, schuift u een 4 Franse 5 mm Fogarty-ballonkatheter door de beschikbare dijbeenschede. Plaats de ballon in de infrarenale aorta. Gebruik het 0,025-inch binnenlumen voor druktracering om BP stroomopwaarts van de ballon continu te bewaken en de 4 Franse diameter van de ballon voor een tweede BP-traceerlijn die op de mantel moet worden aangesloten voor continue monitoring van BP stroomafwaarts van de ballon.
7. Euthanasie en weefseloogst
- Verwijder de occlusieve microkatheter na 3 uur en ga vervolgens door met arteriële BP-meting en modulatie gedurende de extra gewenste periode. Een standaard herstelperiode van 3 uur wordt gebruikt voor visualisatie van een voltooid infarct op latere histologie.
- Na het voltooien van de voorgeschreven occlusie- en hersteltijden, zorg ervoor dat het dier zich in een chirurgisch anesthesievlak bevindt en voer euthanasie uit (perfusiefixatie met fosfaatgebufferde oplossing, gevolgd door onthoofding na bevestiging van afwezigheid van hartactiviteit). Als alternatief kunt u perfusiefixatie uitvoeren door perfusaat door een femorale schede te laten stromen en vervolgens een halsader, de inferieure vena cava of het rechteratrium te transecteren.
OPMERKING: Perfusie kan de voorkeur hebben voor sommige postmortale analyses, omdat genexpressie of biomarkerwaarden door de oplossing kunnen worden beïnvloed. Beide technieken zijn door onze groep met succes uitgevoerd. - In acute procedures met onmiddellijke oogst van de hersenen, euthanasie bevestigen en het dier onthoofden. Verwijder calvarium stukje bij beetje met rongeurs, beginnend bij de achterhoofdskam en anterieur werkend totdat de hersenen intact kunnen worden geoogst. Plaats de hersenen in formaline of optimale snijtemperatuuroplossing en bevries flash, afhankelijk van het gewenste type weefselanalyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
In de eerste experimenten met dit model bereikte onze groep met succes het gewenste resultaat van een posterieure cerebrale of superieure cerebellaire arterie-occlusie bij 12 van de 14 dieren (85,7%). Voor het experiment werden zeven mannetjes en zeven vrouwtjes bestudeerd. Het gemiddelde diergewicht was 3,6 kg (± 0,46 kg). Bij de twee dieren waarbij geen succes werd geboekt, sloot diepgaand kathetergeïnduceerd vasospasme een veilige toegang tot de intracraniale circulatie uit. Bij het ene konijn kon intracraniale toegang niet worden verkregen vanwege occlusief vasospasme en bij het andere dier trad intracraniële arteriële perforatie op tijdens een poging tot katheterisatie, wat waarschijnlijk te wijten was aan een poging om de microkatheter te ver distaal in de achterste hersenslagader te plaatsen.
Bij alle dieren werden de hersenen met succes geoogst en onderworpen aan histopathologische analyse met hematoxyline en eosine (H &E) kleuring of 2% trifenyltetrazoliumchloride (TTC). In overeenstemming met eerder gepubliceerde resultaten van het occlusiemodel, traden grotere infarctvolumes op met langere occlusieduur, die met succes zijn uitgevoerd van 60 tot 240 min18. H&E-kleurbeelden na 90 minuten occlusie met 120 minuten reperfusie zijn weergegeven in figuur 3.
Baseline arteriële BP's onder normotensie (40-60 mmHg systolische BP) werden opgemerkt bij alle dieren na inductie van anesthesie zonder gebruik van vasopressoren of inflatie van een intra-aorta ballon. Gedeeltelijke inflatie van de ballon heeft een onmiddellijke toename van systolische BP aangetoond, met een steekproef BP-tracering in figuur 4. Deze figuur omvat het traceren van een korte duur om zowel de bijna onmiddellijke verandering na inflatie van de intra-aorta ballon als de veranderingen gedurende elke hartcyclus te visualiseren.
Figuur 1: Toegang tot de femorale slagader . (A) Chirurgische blootstelling van de rechter femorale neurovasculaire bundel vóór stompe dissectie. Witte pijlpunten geven de mediale en laterale grenzen aan van de bundel die met dissectie moet worden belicht. (B) Na isolatie raakt de slagader opgezwollen wanneer deze druipt met lidocaïne-oplossing en zachte tractie uitoefent op de stroomafwaartse vaatlus. Het vat kan worden gereinigd door zachte dissectie van weefsel (zwarte pijl) van de adventitia. (C) Met behoud van een zachte spanning op het vat, wordt een angiokatheter van 22 G in het vat gebracht. Na het zien van bloedflitsen in de angiocatheter (zwarte pijl) en zijn kamer, wordt de angiocatheter voorzichtig in de slagader gebracht. (D) Met de angiokatheter in de slagader naar zijn hub gebracht, wordt een Cope-draad via de angiocatheter in de slagader gebracht. (E) Na het verwijderen van de angiocatheter over een Cope-microdraad, wordt een vasculaire schede (witte pijlpunt) samen met de binnenste inbrenger over de draad geschoven. De schede wordt gezien in de slagader, waarvan de wand te zien is op de arteriotomieplaats (witte pijl). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Angiografische beelden. (A) Lage vergrotingsweergave van digitale subtractieangiografie tijdens injectie van de proximale linker wervelslagader (witte pijl) toont vulling van de basilaire slagader (zwarte pijl). Let op de reflux terug langs de rechter wervelslagader in de subclaviaslagader, die kan worden gebruikt als een routekaart om katheterisatie te begeleiden. Zwarte pijlpunten bakenen het verloop af van de rechter superieure hersenslagader die zal worden gericht op occlusie. Witte pijlpunten identificeren de achterste cerebellaire slagader, die ook kan worden gericht. (B) Hoge vergrotingsvlek fluoroscopisch beeld toont de microkatheter in de rechter superieure cerebellaire slagader vanuit een rechter wervelbenadering. De witte pijlpunt geeft de radiopaque marker aan op de punt van de microkatheter. (C) Hoge vergroting digitale aftrekkingangiografie tijdens injectie van de linker wervelslagader toont aanhoudende vulling van de basilaire slagader (zwarte pijl) terwijl de microkatheter er doorheen loopt. Er wordt geen vulling opgemerkt voorbij de middelste rechter superieure cerebellaire slagader, waar de punt van de microkatheter wordt aangegeven door de witte pijlpunt. Het zwarte sterretje identificeert niet-doordrenkt gebied stroomafwaarts van de occlusie in de superieure cerebellaire slagader. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Pathologiebeelden . (A) Foto van intact geoogste hersenen die het oppervlak van de hersenen vanaf de rechterkant van het dier laten zien. Let op het donkere uiterlijk van het superieure cerebellum dat wijst op een petechiale bloeding in het acuut infarctweefsel. Witte pijlpunten bakenen de marge van het infarct af. (B) T2-gewogen magnetische resonantiebeeld met lange as van de intacte hersenen in formaline. Let op het verhoogde signaal in het rechter cerebellum (sterretje), consistent met het infarct, waarvan de rand wordt afgebakend door witte pijlpunten. (C) Heldere veldopnamen van 1,5 mm dikke seriële coronale secties na hematoxyline en eosine (H &E) kleuring tonen een infarct in het rechter cerebellum, waarvan de marge wordt aangegeven door zwarte pijlpunten op meerdere plakjes. Deze secties werden gesneden uit blokken van een geoogst konijnenbrein gesneden in het coronale vlak met een snijmatrix. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: BP-monitoring. BP-druktracering van een Fogarty-ballonkatheter die in de infrarenale aorta is geplaatst. (A) Gegevens van ongeveer 1 uur BP-monitoring tonen real-time arteriële drukveranderingen met veranderingen in balloninflatie. (B) Kortetermijntracering toont de drukveranderingen gedurende de hartcyclus. Bovendien worden kleine, snelle veranderingen opgemerkt door respiratoire variabiliteit, die fysiologisch normaal is. Een onmiddellijke bijna-verdubbeling van de gemeten BP wordt opgemerkt na de inflatie van de ballon. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Er is aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het beheer van IS, met name gezien de vooruitgang op het gebied van acute interventie en secundaire preventiestrategieën. Er kan echter meer worden gedaan om de zorg voor IS-patiënten te verbeteren. Beperkte vooruitgang in andere aspecten van IS-behandeling, met name op het gebied van neuroprotectie, is waarschijnlijk het gevolg van de beperkingen in pathofysiologisch begrip van mechanistische processen op weefsel- en moleculair niveau. Impactvolle gegevens van mensen zijn onrealistisch en waarschijnlijk onmogelijk te verkrijgen. In dergelijke omstandigheden kunnen gegevens op weefselniveau van diermodellen kennislacunes overbruggen en zinvolle verandering beïnvloeden.
Zoals hierboven beschreven, bieden konijnen een optimale combinatie van grootte, fysiologie en anatomie voor het onderzoek van cerebrovasculaire pathologieën18. Bij gebrek aan een rete mirabile zijn er geen structurele barrières voor de intracraniale slagaders. Bovendien zijn de intracraniale vaten groot genoeg om endovasculaire apparaten te huisvesten, wat niet op dezelfde manier haalbaar is in knaagdiermodellen. Gegevens van de intracraniale weefsels kunnen op meerdere manieren worden geanalyseerd, hetzij door middel van gevestigde histopathologische en immunohistochemische vlekken of geavanceerde methoden zoals endovasculaire biopsiemonsters geanalyseerd met eencellige RNA-sequencing of ruimtelijke transcriptomica van intacte weefsels 9,15,16,17,18. Dit gerapporteerde protocol verbetert eerdere rapporten van het konijnenocclusiemodel gezien de toepassing van meerdere achterste circulatieslagaders en de nadruk op de praktische stappen om vasospasme of arterieel letsel te verminderen18. Dit protocol is ook een verbetering ten opzichte van de bestaande rapporten gezien de haalbare en reproduceerbare methoden voor continue BP-monitoring.
Hoewel konijnen een enorm potentieel bieden voor vooruitgang in het pathobiologische begrip van cerebrovasculaire ziekten, vormen ze ook technische uitdagingen. Volgens anekdotische rapporten van veterinaire medewerkers hebben konijnen een welverdiende reputatie als hemodynamisch onstabiel. Hypotensie tijdens anesthesie-inductie is onvermijdelijk. Om de effecten te verminderen, is snelle intubatie na sedatie nodig. Efficiënte blootstelling en snelle toegang tot een dijbeenslagader maken vroege hemodynamische monitoring mogelijk dankzij BP-meting. Dit moet echter in evenwicht worden gebracht met zorgvuldige technieken om bloedverlies tijdens toegang te beperken. Het beperken van bloedverlies moet ook een prioriteit zijn in alle stappen van de endovasculaire procedure, wat kan worden bereikt met gecoördineerde observatie tijdens het uitwisselen van apparaten en met behulp van roterende hemostatische kleppen op alle katheters. Omdat het hele protocol zich over meerdere uren uitstrekt, zijn vervangende intraveneuze vloeistoffen ook nodig om bloedverlies en ongevoelige verliezen tegen te gaan. Ten slotte zijn konijnenslagaders zeer gevoelig en vatbaar voor vasospasme, dat kan worden voorbereid met actuele nitroglycerine, zoals hierboven beschreven. Minimale instrumentatie kan vasospasme beperken, en dit wordt het best bereikt door gecoördineerde planning om arteriële blootstelling aan mechanische stressoren te minimaliseren. Lidocaïne gedruppeld op de slagader kan deze reactie tegengaan en verapamil (1 mg / ml) kan op dezelfde manier op het vat worden gedruppeld of via een katheter in de slagader worden toegediend. Ten slotte kan een pauze van enkele minuten vasospasme in staat stellen om op te lossen.
Ondanks de uitdagingen kan de gelijkenis van konijnenanatomie en fysiologie met mensen nuttig zijn bij het modelleren van menselijke ziekten en het vermogen om deze uitdagingen te minimaliseren maakt ze geschikt voor experimenten. In combinatie met geavanceerde sequencing en beeldvorming bieden konijnen een opmerkelijke kans voor het onderzoeken van cerebrovasculaire aandoeningen. In het bijzonder maken de hierboven beschreven methoden de goed gecontroleerde studie van IS en de effecten van verschillende hemodynamische parameters op de pathofysiologie, diagnose en behandeling mogelijk.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
MDA, GH en MAJ zijn consultants voor Certus Critical Care, Inc. MDA is een consultant voor Johnson & Johnson.
Acknowledgments
Het onderzoek dat in deze publicatie wordt gerapporteerd, werd ondersteund door het National Center for Advancing Translational Sciences van de National Institutes of Health onder awardnummers UL1TR002538 en KL2TR002539 en door Transformational Grant 19TPA34910194 van de American Heart Association.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3-0 Silk Suture | Ethicon | A184H | |
| Buprenorphine | Sigma-Aldrich | B9275 | |
| Catheter | Terumo | CG415 | 4F glide catheter |
| Endovascular Pressure Sensor | Millar | SPR-524 | |
| Euthasol | Virbac | PVS111 | |
| Guidewire | Terumo | GR1804 | |
| Iohexol | ThermoFisher | 466651000 | Iodinated Contrast |
| Ketamine | Biorbyt | orb61131 | |
| LabChart Software | ADInstruments | ||
| Lidocaine | Spectrum | LI102 | |
| Microcatheter | Medtronic | EV3 105-5056 | Marathon Microcatheter |
| Microwire | Medtronic | EV3 103-0608 | Mirage Microwire |
| PowerLab | ADInstruments | ||
| Rabbit Brain 2mm Coronal Cutting Matrix | Ted Pella | 15026 | |
| Saline | FisherScientific | 23-535435 | |
| Sheath | Merit Medical | PSI-5F-11 | |
| Xylazine | ThermoFisher | J61430.14 |
References
- the American Heart Association. Heart Disease and Stroke Statistics-2022 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 145 (8), 153 (2022).
- Jadhav, A. P., Campbell, B. C. V. Ongoing advances in medical and interventional treatments of large vessel occlusion stroke. Stroke. 52 (3), 1115-1117 (2021).
- Caprio, F. Z., Sorond, F. A. Cerebrovascular disease: Primary and secondary stroke prevention. The Medical Clinics of North America. 103 (2), 295-308 (2019).
- Kleindorfer, D. O., et al. Guideline for the prevention of stroke in patients with stroke and transient ischemic attack: A guideline from the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke. 52 (7), 364 (2021).
- Kitagawa, K. Blood pressure management for secondary stroke prevention. Hypertension Research: Official Journal of the Japanese Society of Hypertension. 45 (6), 936-943 (2022).
- Buchan, A. M., Pelz, D. M. Neuroprotection in acute ischemic stroke: A brief review. The Canadian Journal of Neurological Sciences. 49 (6), 741-745 (2021).
- Paul, S., Candelario-Jalil, E. Emerging neuroprotective strategies for the treatment of ischemic stroke: An overview of clinical and preclinical studies. Experimental Neurology. 335, 113518 (2021).
- Zabriskie, M., et al. New Zealand White rabbits fed high cholesterol diets develop morbid systemic diseases before intracranial atherosclerosis is detected. Journal of Veterinary Science & Medical Diagnosis. 8 (3), (2019).
- McNally, J. S., et al. Rabbit models of intracranial atherosclerotic disease for pathological validation of vessel wall MRI. The Neuroradiology Journal. 34 (3), 193-199 (2020).
- Brousseau, M. E., Hoeg, J. M. Transgenic rabbits as models for atherosclerosis research. Journal of Lipid Research. 40 (3), 365-375 (1999).
- Ji, D., Zhao, G., Songstad, A., Cui, X., Weinstein, E. J. Efficient creation of an APOE knockout rabbit. Transgenic Research. 24 (2), 227-235 (2015).
- Abela, G. S., et al. Triggering of plaque disruption and arterial thrombosis in an atherosclerotic rabbit model. Circulation. 91 (3), 776-784 (1995).
- Aliev, G., Burnstock, G. Watanabe rabbits with heritable hypercholesterolaemia: a model of atherosclerosis. Histology and Histopathology. 13 (3), 797-817 (1998).
- Brinjikji, W., Ding, Y. H., Kallmes, D. F., Kadirvel, R. From bench to bedside: Utility of the rabbit elastase aneurysm model in pre-clinical studies of intracranial aneurysm treatment. Journal of Neurointerventional Surgery. 8 (5), 521-525 (2016).
- Zabriskie, M. S., Wang, C., Wang, S., Alexander, M. D. Apolipoprotein E knockout rabbit model of intracranial atherosclerotic disease. Animal Models and Experimental Medicine. 3 (2), 208-213 (2020).
- Zabriskie, M. S., Cooke, D. L., Wang, C., Alexander, M. D. Spatially resolved transcriptomics for evaluation of intracranial vessels in a rabbit model: Proof of concept. bioRxiv. , (2022).
- Alexander, M. D., Darflinger, R. D., Sun, Z., Cooke, D. L. Assessment of cell yield among different devices for endovascular biopsy to harvest endothelial cells. Biotechniques. 66 (1), 34-36 (2017).
- English, J. D., et al. A novel model of large vessel ischemic stroke in rabbits: microcatheter occlusion of the posterior cerebral artery. Journal of Neurointerventional Surgery. 7 (5), 363-366 (2015).
- Peng, T. J., Ortega-Gutiérrez, S., de Havenon, A., Petersen, N. H. Blood pressure management after endovascular thrombectomy. Frontiers in Neurology. 12, 723461 (2021).
- Nepal, G., Shrestha, G. S., Shing, Y. K., Muha, A., Bhagat, R. Systolic blood pressure variability following endovascular thrombectomy and clinical outcome in acute ischemic stroke: A meta-analysis. Acta Neurologica Scandinavica. 144 (4), 343-354 (2021).
- Bennett, A. E., et al. Increased blood pressure variability after endovascular thrombectomy for acute stroke is associated with worse clinical outcome. Journal of Neurointerventional Surgery. 10 (9), 823-827 (2018).
- de Havenon, A., et al. Increased blood pressure variability contributes to worse outcome after intracerebral hemorrhage. Stroke. 49 (8), 1981-1984 (2018).
