Summary
Kontinuerlig arteriel blodtryksoptagelse muliggør undersøgelse af virkningerne af forskellige hæmodynamiske parametre. Denne rapport demonstrerer anvendelsen af kontinuerlig arteriel blodtryksovervågning i en stor dyremodel af iskæmisk slagtilfælde til bestemmelse af slagtilfældepatofysiologi, virkningen af forskellige hæmodynamiske faktorer og vurdering af nye behandlingsmetoder.
Abstract
Kontrol af blodtryk, både hvad angår absolutte værdier og dets variabilitet, påvirker resultaterne hos iskæmiske slagtilfældepatienter. Det er dog fortsat en udfordring at identificere de mekanismer, der fører til dårlige resultater, eller evaluere foranstaltninger, hvormed disse virkninger kan afbødes på grund af de uoverkommelige begrænsninger, der er forbundet med humane data. I sådanne tilfælde kan dyremodeller bruges til at foretage strenge og reproducerbare evalueringer af sygdomme. Her rapporterer vi forfining af en tidligere beskrevet model af iskæmisk slagtilfælde hos kaniner, der suppleres med kontinuerlig blodtryksregistrering for at vurdere virkningerne af modulering på blodtrykket. Under generel anæstesi udsættes lårbensarterier gennem kirurgiske nedskæringer for at placere arterielle skeder bilateralt. Under fluoroskopisk visualisering og køreplansvejledning føres et mikrokateter ind i en arterie i hjernens bageste cirkulation. Et angiogram udføres ved at injicere den kontralaterale vertebrale arterie for at bekræfte okklusion af målarterien. Når det okklusive kateter forbliver på plads i en fast varighed, registreres blodtrykket kontinuerligt for at muliggøre tæt titrering af blodtryksmanipulationer, hvad enten det er mekanisk eller farmakologisk. Ved afslutningen af okklusionsintervallet fjernes mikrokateteret, og dyret opretholdes under generel anæstesi i en foreskrevet reperfusionslængde. Til akutte undersøgelser aflives dyret derefter og halshugges. Hjernen høstes og behandles for at måle infarktvolumenet under lysmikroskopi og vurderes yderligere med forskellige histopatologiske pletter eller rumlig transkriptomisk analyse. Denne protokol giver en reproducerbar model, der kan bruges til mere grundige prækliniske undersøgelser af virkningerne af blodtryksparametre under iskæmisk slagtilfælde. Det letter også effektiv præklinisk evaluering af nye neurobeskyttende interventioner, der kan forbedre plejen af iskæmiske slagtilfældepatienter.
Introduction
Iskæmisk slagtilfælde (IS) er en førende årsag til død og langvarig invaliditet over hele verden, og dens udbredelse forventes at stige som samfundet alder1. Mens der er gjort betydelige fremskridt inden for akutte interventioner og sekundære forebyggelsesstrategier, har supplerende neuroprotektive behandlinger ikke fulgt tempoet 2,3,4,5,6,7. Yderligere forskning er nødvendig i slagtilfælde patobiologi, fordi mekanismer, hvormed terapier måske eller måske ikke viser sig effektive, er dårligt forstået. Dette skyldes i høj grad den heterogene karakter af slagtilfældepatientpopulationen, hvoraf mange har adskillige comorbiditeter, der forvirrer analyse1. En drivkraft for begrænsninger i forskning er fraværet af data på vævsniveau - guldstandarden i biomedicinsk forskning - på grund af den uoverkommelige sygelighed af prøveudtagningsvæv fra det menneskelige centralnervesystem. Specifikt vil vaskulær vævshøstning hos et levende menneske forårsage et slagtilfælde, så vaskulært væv opnås typisk kun ved obduktion, som er underrepræsentativt for den generelle befolkning og skæver mod mere avanceret sygdom hos ældre patienter med samtidige diagnoser.
I sådanne tilfælde, når tilstrækkelige humane data ikke kan udnyttes, kan dyremodeller bygge bro over datahullerne. Store dyremodeller for slagtilfælde er begrænsede, da de fleste store dyr, der anvendes i forskning, er hovdyr, der har en rete miraile, der forhindrer direkte endovaskulær adgang til cerebrale arterier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Kaniner har en lang brugshistorie til undersøgelse af hjerte-kar-sygdomme, herunder intrakranielle patologier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Kaniner præsenterer en ideel model for cerebrovaskulære sygdomme, fordi de er store nok til endovaskulær kateterisering og mangler rete mirabil, der udelukker intrakraniel adgang hos andre store pattedyr 9,15,16,17. De er tidligere blevet brugt specifikt til undersøgelse af IS gennem præcis og velkontrolleret okklusion af en intrakraniel arterie med et mikrokateter18.
Blodtrykskontrol (BP), både gennem modulering af absolut BP eller BP variabilitet (BPV), i hvilken grad arteriel BP svinger omkring en gennemsnitlig BP, er et voksende potentielt terapeutisk mål for IS-patienter efter rapporter om dårligere resultater hos dem med dårligt kontrolleret BP eller BPV 19,20,21,22. Mekanistisk undersøgelse af, hvordan ændringer fører til dårlige resultater hos IS-patienter, mangler. Dette skyldes til dels vanskeligheden ved at indhente data på vævsniveau og udføre velkontrollerede analyser på mennesker. For at teste interventioner, der modulerer BP eller BPV, skal dyremodeller bruges til at overvinde disse begrænsninger. Denne rapport beskriver den vellykkede parring af en tidligere valideret kaninmodel af IS ved hjælp af kontrolleret okklusion af den bageste cerebrale arterie i forbindelse med kontinuerlig intraarteriel måling af BP18. Metoden, der præsenteres her, forbedrer de tidligere tilgange til slagtilfældepatofysiologi ved at anvende en valideret og reproducerbar slagtilfældemodel til et system, hvor præcis måling og kontrol af BP kan opnås. I denne raffinerede model kan infarktbyrden vurderes med post-proceduremæssig histopatologisk farvning af den høstede hjerne, som også er modtagelig for forskellige pletter og mere avancerede analyser såsom rumlig transkriptomik. Derudover kan den okkluderede bageste cirkulationsarterie også vælges til at blive evalueret til sygelighedsanalyse efter overlevelsesprocedurer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denne protokol er godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee (University of Utah IACUC Protocol Number 21-09021). Ældre New Zealand hvide kaniner fås fra kommercielle leverandører.
1. Erhvervelse af dyr
- Akklimatisere dyrene i den krævede varighed efter ankomsten i henhold til institutionel protokol, opstalde dyrene socialt i et vivarium med standard chow-diæter. Akklimatiseringsperioden på vores institution er 2 uger.
2. Anæstesi og overvågning
- Inducer generel endotrakeal anæstesi med intramuskulær injektion af buprenorphin (0,03 mg/kg) efterfulgt ca. 30 minutter senere med en ketamin (25-35 mg/kg) og xylazin (3 mg/kg) intramuskulær injektion. Bevar anæstesi med 1% -5% isofluran i ilt administreret via et endotrakealt rør. Under induktion skal du bruge 100% FiO 2 og derefter titrere ned til den laveste FiO 2, der opretholder en 100% SpO2.
BEMÆRK: Uafbrudt anæstesi er nødvendig for at forhindre dyrets bevægelse, så slagtilfælde vil være den eneste forstyrrelse af slagtilfælde-induktionsprocessen. Dette forhindrer også pigge i BP, der ville skyldes agitation, der kunne opstå som følge af utilstrækkelig anæstesi. Konsekvent iltning er også vigtig at kontrollere for at opnå sammenlignelige slagtilfælde. Der er taget højde for disse foranstaltninger i de repræsentative resultater, der er beskrevet nedenfor. - Bekræft tilstrækkelig dybde af anæstesi ved at anvende skadelige stimuli til tåen. Påfør veterinær øjensalve på øjnene for at forhindre tørhed.
- Overvåg iltmætning med et pulsoximeter placeret på øret. Få intravenøs adgang med et angiokateter i en aurikulær vene. Sørg for, at den er sikret med en sutur eller klæbende gennemsigtig filmforbinding. For at mildne vasospasme skal du placere 0,25 tommer transdermal nitroglycerin på indersiden af øret efter induktion af anæstesi.
- Giv vedligeholdelsesvæsker med normal saltvand med en hastighed på 1 cc / kg / h. Placer en esophageal temperatur sonde for at overvåge kropstemperaturen. Oprethold normotermi (33-37 °C) efter behov med varmetæpper placeret under dyret.
3. Kirurgisk forberedelse
- Placer kaninen i liggende stilling på et fluoroskopi-kompatibelt operativt bord. Forlæng hovedet, da det optimerer placeringen til efterfølgende angiografiske visninger. Kaniner har udsøgt følsomme arterier, der er tilbøjelige til vasospasme efter instrumentering.
- Fjern pels fra begge lyskeområderne ved hjælp af elektriske klippere. Palperer derefter de bilaterale lårbensarteriele pulser for at bekræfte tilstrækkelig clearance ved at trimme bilateralt. Forbered huden med skrubber af chlorhexidin og alkohol, og draperer derefter huden på den sædvanlige sterile måde.
- Administrer lokalbedøvelse ved subkutant injektion af 2 ml 1% lidokain i de bilaterale lyskeregioner. Lav et 5 cm kirurgisk snit med et nummer 10 blad på det sted, hvor lidokain blev injiceret. Brug stump dissektion til at eksponere det neurovaskulære bundt (figur 1A). Hvis det er nødvendigt, skal du udvide snittet for tilstrækkeligt at eksponere et arterielt segment, der er stort nok til adgang.
- Ved isolering af det neurovaskulære bundt dryppes flere dråber 1% lidokain på arterien for at forhindre vasospasme. Adskil arterien forsigtigt fra venen og den tilstødende nerve ved hjælp af tang. Identificer arterien ved det karakteristiske udseende af dens muskelvæg sammenlignet med venens tynde vægge. Arterien vil have lysere blod, mens venen vil indeholde mørkere blod.
4. Arteriel adgang
- Efter at arterien er blevet isoleret, skal du passere de retvinklede tang under beholderen. Tag fat i to fartøjsløjfer med instrumentet og før dem forsigtigt under arterien. Der anbringes en hver i den opstrøms og nedstrøms ende af det udsatte fartøj.
- Udsæt arterien for en blid trækkraft ved at trække i fartøjets sløjfer. På dette tidspunkt skal du inspicere beholderen for eventuelt resterende væv og fjerne det med forsigtig dissektion (figur 1B). Dette øger chancerne for vellykket adgang.
- Brug et 22 G angiokateter til adgang. Før selve kateteret let over den indre nål, da dette ofte sætter sig fast, når det sidder helt ned og kan løsne enheden under adgangsforsøg.
- Efter dissekering af karret og klargøring af angiokateteret, dryp lidokain på karret igen. Arterien vil synligt udvide sig, hvilket øger chancerne for vellykket adgang og placering af en kappe ved hjælp af Seldinger-teknikken.
- Påfør blid trækkraft på nedstrøms fartøjsløjfen for at oversvømme arterien ved at reducere udstrømningen. Dette stabiliserer også fartøjet til adgangsforsøget. Før langsomt angiokateterets nål ind i midten af det eksponerede arterielle segment (figur 1C). Når der ses et blodglimt i angiokateteret og kammeret ved dets nav, føres kateteret over nålen ind i arterielt lumen.
- Hvis adgangsforsøget ikke lykkes, skal du opnå hæmostase ved at anvende trækkraft på opstrøms fartøjssløjfen. Skyl angiokateteret med saltvand og udskift det på dets introduktionsnål for yderligere forsøg.
- Når angiokateteret er placeret korrekt i beholderen til navet, føres en Cope-mikrowire gennem angiokateterets lumen og ind i aorta (figur 1D). Fjern angiokateteret over ledningen og udskift det med en 5 fransk slank hydrofil kappe (figur 1E).
- Bekræft tilbagevenden af arterielt blod gennem sidearmsslangen ved at åbne trevejsventilen. Skyl kappen med 0,9% saltvand, og lås ventilen lukket under skylning.
- Fastgør kappenavet til den tilstødende hud med en ekstra 3-0 silkesutur. Gentag denne proces for den kontralaterale lårbensarterie. For at opnå højere effektivitet kan to operatører arbejde samtidigt, mens de fokuserer på en arterie hver.
5. Cervicocerebral angiografi og intrakraniel adgang
- Under fluoroskopisk visualisering skal du føre et 4 fransk glidekateter over en 0,035 tommer glidetråd indsat gennem venstre lårbenskede. Placer spidsen af glidekateteret i den proksimale venstre vertebrale arterie. Fjern ledningen og skyl kateteret med hepariniseret 0,9% saltvand.
- Udfør angiografi ved manuelt at injicere venstre vertebrale arterie med iodineret kontrast under lav forstørrelse for at visualisere hele hoved og hals (figur 2A). Modulere injektionen af kontrastopløsningen ved at starte med en lavtryksinjektion, der crescendoer for at visualisere hele vaskulaturen.
BEMÆRK: Tilstrækkelig injektion til at visualisere tilbagesvalingen ned ad højre vertebrale arterie er nødvendig, da dette angiografiske billede vil blive brugt til køreplanvejledning for effektivt at vælge den rigtige vertebrale arterie. Skånsom injektion er nødvendig for at minimere vasospasme eller mere dybtgående skade. Derudover kan overdreven kraft eller volumen fremkalde forbigående bevægelse fra dyret selv under dyb anæstesi. - Til venstre vertebral injektion injiceres 50% kontrast fortyndet i normalt saltvand med et blidt crescendo fra en 3 cc sprøjte. Injektion af 1-2 cc af den fortyndede kontrast er typisk tilstrækkelig. Bestem den tilstrækkelige mængde injektion ved at kontrollere tilbagesvalingen ned ad højre vertebrale arterie og ind i højre subklaviske arterie. Under denne injektion skal du også notere de bageste cerebrale og overlegne cerebellære arterier, hvoraf den ene vil være målet for at okkludere med mikrokateteret.
- Forbered et 2,4 fransk flowstyret mikrokateter med en 0,010 tommer mikrotråd. Lav en c-form på spidsen af mikrotråden. Under køreplansvejledning skal du føre mikrokateteret inde i et 4 fransk glidekateter gennem højre lårbenskede og over ledningen ind i højre vertebrale arterie. På grund af tilbøjeligheden til kateter-induceret vasospasme skal du minimere enhedens manipulationstid og antallet af udførte kateterforsøg.
- Fremskynd mikrokateteret gennem livmoderhalssegmentet af højre hvirvelarterie. For bedst at passere det skarpe sving fra V2- til V3-segmentet skal du føre mikrokateteret alene, mens mikrotråden er tilbage proksimal til spidsen. Føring med mikrowire på dette tidspunkt vil ofte forårsage udvælgelse af små sidegrener af vertebralarterien og kan være kilden til betydelig vasospasme.
- Efter at have passeret den skarpe drejning fra V2 til V3, passerer mikrokateteret ofte let til den proksimale basilararterie. På dette tidspunkt skal du fremme mikrotråden og vælge de ønskede bageste cerebrale eller overlegne cerebellære arterier. Mikrokateterinjektioner anbefales ikke i betragtning af den skrøbelige karakter af de intrakranielle arterier.
- Før mikrokateteret over mikrotråden ind i målarterien. Vælg en proksimal position, da det typisk er sikreste bageste at kommunikere på grund af dets vinkling ved dets oprindelse. En dybere position er mulig i den overlegne cerebellære arterie (figur 2B).
- Angiogrammet gentages ved at injicere det venstre vertebrale arteriekateter med høj forstørrelse over hovedet for at bekræfte okklusion af målarterien (figur 2B-C). For optimal billeddannelse injiceres kontrast med fuld styrke i 3 cc sprøjten. Typisk kræves der ikke mere end 1 cc for tilstrækkelig opacifikation af alle intrakranielle arterier.
- Fjern forsigtigt mikrotråden fra mikrokateteret under fluoroskopisk visualisering for at bekræfte en stabil position. Placer en stophane på mikrokateterets nav og luk stophanen for at forhindre blodtab fra retrograd blodgennemstrømning. Fjern det venstre vertebrale kateter for at gøre venstre lårbenskede tilgængelig.
- I løbet af den efterfølgende okklusionsperiode erhverves intermitterende fluoroskopiske billeder for at bekræfte en stabil position af det okklusive mikrokateter. Resultaterne af posteriore cerebrale arterieokklusionsperioder fra 60-240 min er blevet offentliggjort tidligere18.
6. Blodtryksmåling og modulering
- Mens et lårbensadgangssted bruges til det okklusive intrakranielle mikrokateter, skal du bruge den kontralaterale kappe til BP-måling.
- Optag kontinuerlige arterielle BP-aflæsninger med en 3 fransk gauge piezoresistiv sensor, placeret gennem en lårbenskede og avanceret, indtil sensorspidsen er i den nedre thorax aorta. Tilslut denne sensor til dataindsamlingshardware, og visualiser målte tryk med den tilknyttede software. Overhold BP i trykvisualiseringsvinduet. BP-optagelser kan eksporteres til et regneark til visualisering i statistiksoftwaren.
- Alternativt, hvis mekanisk manipulation af BP ønskes ved hjælp af et ballonkateter, føres et 4 fransk 5 mm Fogarty-ballonkateter gennem den tilgængelige lårbenskede. Placer ballonen i infrarenal aorta. Brug det indre lumen på 0,025 tommer til tryksporing til kontinuerligt at overvåge BP opstrøms for ballonen og ballonens 4 franske diameter til en anden BP-sporingslinje, der skal forbindes til kappen til kontinuerlig overvågning af BP nedstrøms for ballonen.
7. Eutanasi og vævshøstning
- Fjern det okklusive mikrokateter efter 3 timer, og fortsæt derefter arteriel BP-måling og modulering i den yderligere ønskede periode. En standard genopretningsperiode på 3 timer anvendes til visualisering af et afsluttet infarkt på efterfølgende histologi.
- Efter at have afsluttet de foreskrevne okklusions- og genopretningstider, skal du sørge for, at dyret er i et kirurgisk anæstesiplan og udføre eutanasi (perfusionsfiksering med fosfatbufret opløsning efterfulgt af halshugning efter bekræftelse af fravær af hjerteaktivitet). Alternativt kan du udføre perfusionsfiksering ved at infusere perfusat gennem en lårbenskede og derefter transektere en jugular vene, den ringere vena cava eller højre atrium.
BEMÆRK: Perfusion kan være at foretrække til nogle post mortem-analyser, da genekspression eller biomarkørværdier kan påvirkes af opløsningen. Begge teknikker er blevet udført med succes af vores gruppe. - I akutte procedurer med øjeblikkelig høst af hjernen skal du bekræfte eutanasi og halshugge dyret. Fjern calvarium stykkevis med rongeurs, startende ved den occipitale højderyg og arbejder anteriort, indtil hjernen kan høstes intakt. Placer hjernen i formalin eller optimal skæretemperaturopløsning og lynfrysning, afhængigt af den ønskede type vævsanalyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I de indledende forsøg med denne model opnåede vores gruppe med succes det ønskede resultat af en posterior cerebral eller overlegen cerebellar arterieokklusion hos 12 ud af 14 dyr (85,7%). Til eksperimentet blev syv mænd og syv kvinder undersøgt. Den gennemsnitlige dyrevægt var 3,6 kg (± 0,46 kg). Hos de to dyr, hvor succes ikke blev opnået, udelukkede dyb kateterinduceret vasospasme sikker adgang til det intrakranielle kredsløb. Hos den ene kanin kunne intrakraniel adgang ikke opnås på grund af okklusiv vasospasme, og hos det andet dyr forekom intrakraniel arteriel perforation under forsøg på kateterisering, hvilket sandsynligvis skyldtes forsøg på at placere mikrokateteret for langt distalt i den bageste cerebrale arterie.
I alle dyrene blev hjernen med succes høstet og udsat for histopatologisk analyse med enten hæmatoxylin og eosin (H&E) farvning eller 2% triphenyltetrazoliumchlorid (TTC). I overensstemmelse med tidligere offentliggjorte resultater af okklusionsmodellen forekom større infarktvolumener med længere okklusionsvarighed, som med succes er blevet udført fra 60 til 240 min18. H&E-pletbilleder efter 90 minutters okklusion med 120 minutters reperfusion er vist i figur 3.
Baseline arterielle BP'er under normotension (40-60 mmHg systolisk BP) blev observeret hos alle dyrene efter induktion af anæstesi uden brug af vasopressorer eller inflation af en intra-aortaballon. Delvis oppustning af ballonen har vist øjeblikkelig stigning i systolisk BP, med en prøve BP-sporing vist i figur 4. Denne figur inkluderer sporing af kort varighed for at visualisere både den næsten øjeblikkelige ændring efter inflation af intra-aortaballonen såvel som ændringerne gennem hver hjertecyklus.
Figur 1: Adgang til lårbensarterien . (A) Kirurgisk eksponering af højre femorale neurovaskulære bundt før stump dissektion. Hvide pilespidser angiver de mediale og laterale grænser for bundtet, der skal eksponeres med dissektion. (B) Efter isolering bliver arterien opslugt, når den drypper med lidokainopløsning og påfører blid trækkraft på nedstrøms beholdersløjfen. Karret kan rengøres ved skånsom dissektion af væv (sort pil) ud for adventitia. (C) For at opretholde en mild spænding på beholderen føres et 22 G angiokateter ind i beholderen. Efter at have set blod blinke i angiokateteret (sort pil) og dets kammer, føres angiokateteret forsigtigt ind i arterien. (D) Med angiokateteret avanceret i arterien til navet, føres en Cope-ledning ind i arterien gennem angiokateteret. (E) Efter fjernelse af angiokateteret over en Cope-mikrotråd føres en vaskulær kappe (hvid pilespids) sammen med dens indre introduktion over ledningen. Kappen ses ind i arterien, hvis væg kan ses på arteriotomistedet (hvid pil). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Angiografiske billeder. (A) Lav forstørrelsesvisning af digital subtraktionsangiografi under injektion af den proksimale venstre vertebrale arterie (hvid pil) viser fyldning af basilararterien (sort pil). Bemærk tilbagesvalingen tilbage ned ad højre vertebrale arterie ind i den subklaviske arterie, som kan bruges som en køreplan til at guide kateterisering. Sorte pilespidser afgrænser forløbet af den højre overordnede cerebrale arterie, der vil blive målrettet mod okklusion. Hvide pilespidser identificerer den bageste cerebellære arterie, som også kan målrettes. (B) Fluoroskopisk billede med høj forstørrelse viser mikrokateteret i den højre overordnede cerebellararterie fra en højre vertebral tilgang. Den hvide pilespids angiver radiomarkør ved mikrokateterspidsen. (C) Digital subtraktionsangiografi med høj forstørrelse under injektion af venstre vertebrale arterie viser vedvarende fyldning af basilararterien (sort pil), mens mikrokateteret løber gennem det. Der er ikke noteret fyld ud over den midterste højre overordnede cerebellararterie, hvor spidsen af mikrokateteret er angivet med den hvide pilespids. Den sorte stjerne identificerer ikke-perfuseret territorium nedstrøms til okklusionen i den overordnede cerebellære arterie. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Patologiske billeder . (A) Fotografi af intakt høstet hjerne, der viser hjernens overflade fra dyrets højre side. Bemærk det mørkede udseende af det overlegne cerebellum, der indikerer petechial blødning i det akut infarktvæv. Hvide pilespidser afgrænser infarktets margen. (B) Langakset T2-vægtet magnetisk resonansbillede af den intakte hjerne i formalin. Bemærk det øgede signal i højre cerebellum (stjerne), i overensstemmelse med infarktet, hvis kant er afgrænset af hvide pilespidser. (C) Lyse feltbilleder af 1,5 mm tykke serielle koronale sektioner efter hæmatoxylin og eosin (H&E) farvning viser infarkt i højre lillehjerne, hvis margen er angivet med sorte pilespidser på flere skiver. Disse sektioner blev skåret fra blokke af en høstet kaninhjerne skåret i koronalplanet med en skærematrix. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: BP-overvågning. BP tryksporing fra et Fogarty ballonkateter placeret i infrarenal aorta. (A) Data fra ca. 1 times BP-overvågning viser ændringer i arterielt tryk i realtid med ændringer i ballonoppumpning. (B) Korttidssporing viser trykændringerne gennem hele hjertecyklussen. Derudover bemærkes små, hurtige ændringer fra respiratorisk variabilitet, hvilket er fysiologisk normalt. En øjeblikkelig næsten fordobling af målt BP bemærkes efter ballonens inflation. Klik her for at se en større version af denne figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Der er gjort betydelige fremskridt i forvaltningen af IS, navnlig i betragtning af fremskridtene inden for akut intervention og sekundære forebyggelsesstrategier. Der kan dog gøres mere arbejde for at forbedre plejen af IS-patienter. Begrænsede fremskridt inden for andre aspekter af IS-behandling, især inden for neurobeskyttelse, skyldes sandsynligvis begrænsningerne i patofysiologisk forståelse af mekanistiske processer på vævs- og molekylært niveau. Virkningsfulde data fra mennesker er urealistiske og sandsynligvis umulige at erhverve. Under sådanne omstændigheder kan data på vævsniveau fra dyremodeller bygge bro over videnshuller og påvirke meningsfulde ændringer.
Som beskrevet ovenfor giver kaniner en optimal kombination af størrelse, fysiologi og anatomi til undersøgelse af cerebrovaskulære patologier18. Mangler en rete mirabile, er der ingen strukturelle barrierer for de intrakranielle arterier. Derudover er de intrakranielle kar store nok til at rumme endovaskulære anordninger, hvilket ikke er tilsvarende muligt i gnavermodeller. Data fra det intrakranielle væv kan analyseres på flere måder, hvad enten det er gennem etablerede histopatologiske og immunhistokemiske pletter eller banebrydende metoder såsom endovaskulære biopsiprøver analyseret med enkeltcelle RNA-sekventering eller rumlig transkriptomik af intakte væv 9,15,16,17,18. Denne rapporterede protokol forbedrer tidligere rapporter om kaninokklusionsmodellen i betragtning af dens anvendelse af flere bageste cirkulationsarterier og vægt på de praktiske trin til at afbøde vasospasme eller arteriel skade18. Denne protokol er også en forbedring i forhold til de eksisterende rapporter i betragtning af de mulige og reproducerbare metoder til kontinuerlig BP-overvågning.
Mens kaniner udgør et enormt potentiale for fremskridt inden for den patobiologiske forståelse af cerebrovaskulære sygdomme, udgør de også tekniske udfordringer. Ifølge anekdotiske rapporter fra veterinære samarbejdspartnere har kaniner et velfortjent ry for at være hæmodynamisk ustabile. Hypotension under anæstesiinduktion er uundgåelig. For at afbøde virkningerne er hurtig intubation efter sedation nødvendig. Effektiv eksponering og hurtig adgang til en lårbensarterie muliggør tidlig hæmodynamisk overvågning i kraft af BP-måling. Dette skal dog afbalanceres med omhyggelige teknikker for at begrænse blodtab under adgang. Begrænsning af blodtab skal også være en prioritet i alle trin i den endovaskulære procedure, hvilket kan opnås med samordnet observation under enhedsudvekslinger og ved hjælp af roterende hæmostatiske ventiler på alle katetre. Da hele protokollen sker over flere timer, er udskiftning intravenøse væsker også nødvendige for at modvirke blodtab og ufølsomme tab. Endelig er kaninarterier dybt følsomme og tilbøjelige til vasospasme, som kan fremstilles med topisk nitroglycerin, som beskrevet ovenfor. Minimal instrumentering kan begrænse vasospasme, og dette opnås bedst ved samordnet planlægning for at minimere arteriel eksponering for mekaniske stressorer. Lidokain dryppet på arterien kan modvirke denne reaktion, og verapamil (1 mg / ml) kan ligeledes dryppes på karret eller infunderes i arterien gennem et kateter. Endelig kan pause i få minutter tillade vasospasme at løse.
På trods af udfordringerne kan ligheden mellem kaninanatomi og fysiologi til mennesker være nyttig til modellering af menneskelige sygdomme, og evnen til at minimere disse udfordringer gør dem velegnede til eksperimentering. Sammen med banebrydende sekventering og billeddannelse tilbyder kaniner en bemærkelsesværdig mulighed for at undersøge cerebrovaskulær sygdom. Især tillader de ovenfor beskrevne metoder den velkontrollerede undersøgelse af IS og virkningerne af forskellige hæmodynamiske parametre på dets patofysiologi, diagnose og ledelse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
MDA, GH og MAJ er konsulenter for Certus Critical Care, Inc. MDA er konsulent for Johnson & Johnson.
Acknowledgments
Forskningen rapporteret i denne publikation blev støttet af National Center for Advancing Translational Sciences fra National Institutes of Health under Award Numbers UL1TR002538 og KL2TR002539 og af Transformational Grant 19TPA34910194 fra 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).
