Summary
Kontinuerlig arteriell blodtrycksregistrering möjliggör undersökning av effekterna av olika hemodynamiska parametrar. Denna rapport demonstrerar tillämpningen av kontinuerlig arteriell blodtrycksövervakning i en stordjursmodell av ischemisk stroke för bestämning av strokepatofysiologi, påverkan av olika hemodynamiska faktorer och bedömning av nya behandlingsmetoder.
Abstract
Kontroll av blodtrycket, både när det gäller absoluta värden och dess variabilitet, påverkar resultaten hos ischemiska strokepatienter. Det är dock fortfarande svårt att identifiera de mekanismer som leder till dåliga resultat eller utvärdera åtgärder genom vilka dessa effekter kan mildras på grund av de oöverkomliga begränsningar som är inneboende i mänskliga data. I sådana fall kan djurmodeller användas för att genomföra rigorösa och reproducerbara utvärderingar av sjukdomar. Här rapporterar vi förfining av en tidigare beskriven modell av ischemisk stroke hos kaniner som förstärks med kontinuerlig blodtrycksregistrering för att bedöma effekterna av modulering på blodtrycket. Under generell anestesi exponeras lårbensartärer genom kirurgiska nedskärningar för att placera arteriella mantlar bilateralt. Under fluoroskopisk visualisering och färdplan vägledning, en mikrokateter avanceras till en artär i hjärnans bakre cirkulation. Ett angiogram utförs genom att injicera den kontralaterala vertebrala artären för att bekräfta ocklusion av målartären. Med den ocklusiva katetern kvar på plats under en bestämd varaktighet registreras blodtrycket kontinuerligt för att möjliggöra tät titrering av blodtrycksmanipulationer, antingen genom mekaniska eller farmakologiska medel. Vid slutförandet av ocklusionsintervallet avlägsnas mikrokatetern och djuret hålls under generell anestesi under en föreskriven längd av reperfusion. För akuta studier avlivas djuret sedan och halshuggas. Hjärnan skördas och bearbetas för att mäta infarktvolymen under ljusmikroskopi och utvärderas vidare med olika histopatologiska fläckar eller rumslig transkriptomisk analys. Detta protokoll ger en reproducerbar modell som kan användas för mer grundliga prekliniska studier om effekterna av blodtrycksparametrar under ischemisk stroke. Det underlättar också effektiv preklinisk utvärdering av nya neuroprotektiva interventioner som kan förbättra vården för ischemiska strokepatienter.
Introduction
Ischemisk stroke (IS) är en ledande orsak till dödsfall och långvarig funktionshinder över hela världen, och dess prevalens förväntas öka när samhället åldras1. Medan betydande framsteg har gjorts inom akuta interventioner och sekundära förebyggande strategier, har kompletterande neuroprotektiva behandlingar inte följt i takt 2,3,4,5,6,7. Ytterligare forskning behövs om strokepatobiologi eftersom mekanismer genom vilka terapier kan eller inte kan visa sig vara effektiva är dåligt förstådda. Detta beror till stor del på den heterogena karaktären hos strokepatientpopulationen, varav många har många comorbiditeter som förvirrar analys1. En drivkraft för begränsningar i forskning är frånvaron av vävnadsnivådata - guldstandarden inom biomedicinsk forskning - på grund av den oöverkomliga sjukligheten vid provtagning av vävnad från det mänskliga centrala nervsystemet. Specifikt skulle vaskulär vävnadsskörd hos en levande människa orsaka stroke, så vaskulär vävnad erhålls vanligtvis endast vid obduktion, vilket är underrepresentativt för den allmänna befolkningen och skevar mot mer avancerad sjukdom hos äldre patienter med samtidiga diagnoser.
I sådana fall, när tillräckliga humandata inte kan användas, kan djurmodeller överbrygga dataluckorna. Stora djurmodeller av stroke är begränsade eftersom de flesta stora djur som används i forskning är hovdjur som har en rete mirabile som förhindrar direkt endovaskulär åtkomst till hjärnartärerna 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Kaniner har en lång historia av användning för undersökning av hjärt-kärlsjukdom, inklusive intrakraniella patologier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Kaniner utgör en idealisk modell för cerebrovaskulära sjukdomar eftersom de är tillräckligt stora för endovaskulär kateterisering och saknar rete mirabile som utesluter intrakraniell åtkomst hos andra stora däggdjur 9,15,16,17. De har tidigare använts specifikt för undersökning av IS genom exakt och välkontrollerad ocklusion av en intrakraniell artär med en mikrokateter18.
Blodtryckskontroll (BP), både genom modulering av absolut BP- eller BP-variabilitet (BPV), i vilken grad arteriellt BP fluktuerar runt ett genomsnittligt BP, är ett framväxande potentiellt terapeutiskt mål för IS-patienter efter rapporter om sämre resultat hos dem med dåligt kontrollerad BP eller BPV 19,20,21,22. Mekanistisk undersökning av hur förändringar leder till dåliga resultat hos IS-patienter saknas. Detta beror delvis på svårigheten att få vävnadsnivådata och utföra välkontrollerade analyser på människor. För att testa interventioner som modulerar BP eller BPV måste djurmodeller användas för att övervinna dessa begränsningar. Denna rapport beskriver den framgångsrika parningen av en tidigare validerad kaninmodell av IS med kontrollerad ocklusion av den bakre hjärnartären i samband med kontinuerlig intraarteriell mätning av BP18. Metoden som presenteras här förbättrar de tidigare metoderna för strokepatofysiologi genom att tillämpa en validerad och reproducerbar strokemodell på ett system där exakt mätning och kontroll av BP kan uppnås. I denna förfinade modell kan infarktbördan bedömas med postprocedurell histopatologisk färgning av den skördade hjärnan, som också är mottaglig för olika fläckar och mer avancerade analyser såsom rumslig transkriptomik. Dessutom kan den ockluderade bakre cirkulationsartären också väljas för att utvärderas för morbiditetsanalys efter överlevnadsprocedurer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Detta protokoll är godkänt av Institutional Animal Care and Use Committee (University of Utah IACUC Protocol Number 21-09021). Mogna Nya Zeeland Vita kaniner erhålls från kommersiella leverantörer.
1. Anskaffning av djur
- Acklimatisera djuren under önskad tid efter ankomst enligt institutionellt protokoll, hysa djur socialt i ett vivarium med standard chow dieter. Acklimatiseringsperioden vid vår institution är 2 veckor.
2. Anestesi och övervakning
- Inducera allmän endotrakealanestesi med intramuskulär injektion av buprenorfin (0,03 mg/kg) följt cirka 30 minuter senare av en intramuskulär injektion av ketamin (25-35 mg/kg) och xylazin (3 mg/kg). Behåll anestesi med 1% -5% isofluran i syre administrerat via en endotrakealtub. Under induktion, använd 100% FiO 2 och titrera sedan ner till den lägsta FiO 2 som upprätthåller en 100% SpO2.
OBS: Oavbruten anestesi är nödvändig för att förhindra rörelse av djuret så att stroke blir den enda störningen av stroke-induktionsprocessen. Detta förhindrar också spikar i BP som skulle bero på agitation som kan uppstå från otillräcklig anestesi. Konsekvent syresättning är också viktigt att kontrollera för att uppnå jämförbara slag. Alla dessa mått redovisas i de representativa resultat som beskrivs nedan. - Bekräfta tillräckligt djup av anestesi genom att applicera skadliga stimuli på tån. Applicera veterinär ögonsalva på ögonen för att förhindra torrhet.
- Övervaka syremättnad med en pulsoximeter placerad på örat. Få intravenös åtkomst med en angiokateter i en aurikulär ven. Se till att den är säkrad med en sutur eller självhäftande transparent filmförband. För att mildra vasospasm, placera 0,25 tum transdermalt nitroglycerin på insidan av örat efter induktion av anestesi.
- Tillhandahåll underhållsvätskor med normal saltlösning med en hastighet av 1 cc/kg/h. Placera en esofageal temperatursond för att övervaka kroppstemperaturen. Behåll normotermi (33-37 °C) efter behov med värmande filtar placerade under djuret.
3. Kirurgisk förberedelse
- Placera kaninen i ryggläge på ett fluoroskopikompatibelt operationsbord. Förläng huvudet eftersom det optimerar positioneringen för efterföljande angiografiska vyer. Kaniner har utsökt känsliga artärer benägna att vasospasm efter instrumentering.
- Ta bort päls från båda inguinalområdena med hjälp av elektriska klippare. Palpera sedan de bilaterala femorala arteriella pulserna för att bekräfta adekvat clearance genom att trimma bilateralt. Förbered huden med skrubb av klorhexidin och alkohol och drapera sedan huden på vanligt sterilt sätt.
- Administrera lokalbedövning genom att subkutant injicera 2 ml 1% lidokain i de bilaterala inguinalregionerna. Gör ett 5 cm kirurgiskt snitt med ett blad nummer 10 på platsen där lidokain injicerades. Använd trubbig dissektion för att exponera det neurovaskulära buntet (figur 1A). Om det behövs, förläng snittet för att på ett adekvat sätt exponera ett arteriellt segment som är tillräckligt stort för åtkomst.
- Vid isolering av det neurovaskulära buntet droppa flera droppar 1% lidokain på artären för att förhindra vasospasm. Separera artären försiktigt från venen och den intilliggande nerven med pincett. Identifiera artären genom det karakteristiska utseendet på dess muskelvägg jämfört med venens tunna väggar. Artären kommer att ha ljusare blod, medan venen kommer att innehålla mörkare blod.
4. Arteriell åtkomst
- Efter att artären har isolerats, passera de rätvinkliga pincetten under kärlet. Ta tag i två kärlslingor med instrumentet och passera dem försiktigt under artären. Placera en var och en vid uppströms och nedströms ändarna av det exponerade kärlet.
- Utsätt artären för en mild dragkraft genom att dra i kärlslingorna. Vid denna punkt, inspektera kärlet för eventuell kvarvarande vävnad och ta bort det med mild dissektion (figur 1B). Detta ökar chanserna för framgångsrik åtkomst.
- Använd en 22 G angiokateter för åtkomst. Flytta själva katetern något över den inre nålen eftersom den ofta fastnar när den sitter helt och kan lossa enheten under åtkomstförsök.
- Efter dissekering av kärlet och förberedelse av angiokatetern, droppa lidokain på kärlet igen. Artären kommer synligt att utvidgas, vilket ökar chanserna för framgångsrik åtkomst och placering av en mantel med Seldinger-tekniken.
- Applicera mild dragkraft på nedströms kärlslingan för att uppsluka artären genom att minska utflödet. Detta stabiliserar också fartyget för åtkomstförsöket. För långsamt in angiokateterns nål i mitten av det exponerade arteriella segmentet (figur 1C). När en blixt av blod ses i angiokatetern och kammaren vid dess nav, avancera katetern över nålen in i arteriell lumen.
- Om åtkomstförsöket misslyckas, uppnå hemostas genom att applicera dragkraft på uppströms kärlslingan. Spola angiokatetern med saltlösning och sätt tillbaka den på introduktionsnålen för ytterligare försök.
- När angiokatetern framgångsrikt placeras i kärlet till dess nav, avancera en Cope-mikrotråd genom angiokateterlumen och in i aortan (figur 1D). Ta bort angiokatetern över tråden och ersätt den med en 5 fransk smal hydrofil mantel (figur 1E).
- Bekräfta återkomsten av det arteriella blodet genom sidoarmslangen genom att öppna trevägsventilen. Spola manteln med 0,9% saltlösning och lås ventilen stängd under spolning.
- Fäst mantelnavet på den intilliggande huden med ytterligare 3-0 silkesutur. Upprepa denna process för den kontralaterala femorala artären. För att uppnå högre effektivitet kan två operatörer arbeta samtidigt med fokus på en artär vardera.
5. Cervicocerebral angiografi och intrakraniell åtkomst
- Under fluoroskopisk visualisering, avancera en 4 fransk glidkateter över en 0,035-tums glidtråd införd genom vänster lårbensmantel. Placera spetsen på glidkatetern i den proximala vänstra vertebrala artären. Ta bort tråden och spola katetern med hepariniserad 0,9% saltlösning.
- Utför angiografi för hand och injicera den vänstra vertebrala artären med joderad kontrast under låg förstoring för att visualisera hela huvudet och nacken (figur 2A). Modulera injektionen av kontrastlösningen genom att börja med en lågtrycksinjektion som crescendos för att visualisera hela vaskulaturen.
OBS: Tillräcklig injektion för att visualisera återflödet ner i den högra vertebrala artären behövs, eftersom denna angiografiska bild kommer att användas för färdplan vägledning för att välja rätt ryggradsartär effektivt. Mild injektion behövs för att minimera vasospasm eller djupare skada. Dessutom kan överdriven kraft eller volym inducera övergående rörelse från djuret även under djupbedövning. - För vänster vertebral injektion, injicera 50% kontrast utspädd i normal saltlösning med ett milt crescendo från en 3 cc spruta. Att injicera 1-2 cc av den utspädda kontrasten är vanligtvis tillräckligt. Bestäm tillräcklig mängd injektion genom att kontrollera återflödet ner i den högra vertebrala artären och in i den högra subklaviska artären. Under denna injektion, notera också de bakre cerebrala och överlägsna cerebellära artärerna, varav en kommer att vara målet att ockludera med mikrokatetern.
- Förbered en 2,4 fransk flödesriktad mikrokateter med en 0,010-tums mikrotråd. Gör en c-form på spetsen av mikrotråden. Under färdplanens vägledning, avancera mikrokatetern inuti en 4 fransk glidkateter genom höger lårbensmantel och över tråden in i den högra ryggradsartären. På grund av benägenheten för kateterinducerad vasospasm, minimera enhetens manipulationstid och antalet kateterförsök som utförs.
- För fram mikrokatetern genom livmoderhalssegmentet i den högra vertebrala artären. För att bäst passera den skarpa svängen från V2 till V3-segmentet, avancera mikrokatetern ensam medan mikrotråden är tillbaka proximal till sin spets. Att leda med mikrotråden vid denna tidpunkt kommer ofta att orsaka val av små sidogrenar av ryggradsartären och kan vara källan till betydande vasospasm.
- Efter att ha passerat den skarpa svängen från V2 till V3 passerar mikrokatetern ofta lätt till den proximala basilärartären. Vid denna punkt, avancera mikrotråden och välj önskade bakre cerebrala eller överlägsna cerebellära artärer. Mikrokateterinjektioner rekommenderas inte med tanke på den bräckliga karaktären hos de intrakraniella artärerna.
- För mikrokatetern över mikrotråden in i målartären. Välj en proximal position eftersom den vanligtvis är säkrast i ryggen att kommunicera på grund av dess vinkling vid dess ursprung. En djupare position är möjlig i den överlägsna lillhjärnartären (figur 2B).
- Upprepa angiogrammet genom att injicera den vänstra vertebrala artärkatetern med hög förstoring över huvudet för att bekräfta ocklusion av målartären (figur 2B-C). För optimal bildbehandling, injicera full kontrast i 3 cc-sprutan. Vanligtvis krävs inte mer än 1 cc för adekvat opacifiering av alla intrakraniella artärer.
- Ta försiktigt bort mikrotråden från mikrokatetern under fluoroskopisk visualisering för att bekräfta en stabil position. Placera en stoppkran på mikrokateterns nav och stäng stoppkranen för att förhindra blodförlust från retrograd blodflöde. Ta bort den vänstra vertebrala katetern för att göra vänster lårbensåtkomstmantel tillgänglig.
- Under den efterföljande ocklusionsperioden, skaffa intermittenta fluoroskopiska bilder för att bekräfta en stabil position för den ocklusiva mikrokatetern. Resultat av posterior cerebral artär ocklusion perioder från 60-240 min har publicerats tidigare18.
6. Blodtrycksmätning och modulering
- Medan en femoralåtkomstplats används för den ocklusiva intrakraniella mikrokatetern, använd den kontralaterala manteln för BP-mätning.
- Registrera kontinuerliga arteriella BP-avläsningar med en 3 fransk gauge piezoresistiv sensor, placerad genom en lårbensmantel och avancerad tills sensorspetsen är i nedre bröstaortan. Anslut den här sensorn till datainsamlingsmaskinvara och visualisera uppmätta tryck med tillhörande programvara. Observera BP i tryckvisualiseringsfönstret. BP-inspelningar kan exporteras till ett kalkylblad för visualisering i statistikprogrammet.
- Alternativt, om mekanisk manipulation av BP önskas med hjälp av en ballongkateter, avancera en 4 fransk 5 mm Fogarty ballongkateter genom den tillgängliga lårbensmanteln. Placera ballongen i infrarenal aorta. Använd 0,025-tums inre lumen för tryckspårning för att kontinuerligt övervaka BP uppströms ballongen och ballongens 4 franska diameter för en andra BP-spårningslinje som ska anslutas till manteln för kontinuerlig övervakning av BP nedströms ballongen.
7. Eutanasi och vävnadsskörd
- Ta bort den ocklusiva mikrokatetern efter 3 timmar och fortsätt sedan arteriell BP-mätning och modulering under ytterligare önskad period. En standardåterhämtningsperiod på 3 timmar används för visualisering av ett avslutat infarkt vid efterföljande histologi.
- Efter att ha slutfört de föreskrivna ocklusions- och återhämtningstiderna, se till att djuret befinner sig i ett kirurgiskt anestesiplan och utför eutanasi (perfusionsfixering med fosfatbuffrad lösning, följt av halshuggning efter bekräftelse av frånvaro av hjärtaktivitet). Alternativt kan du utföra perfusionsfixering genom att infusera perfusat genom en lårbensmantel och sedan transektera en halsven, den underlägsna vena cava eller det högra atriumet.
OBS: Perfusion kan vara att föredra för vissa postmortemanalyser eftersom genuttryck eller biomarkörvärden kan påverkas av lösningen. Båda teknikerna har utförts framgångsrikt av vår grupp. - Vid akuta förfaranden med omedelbar skörd av hjärnan, bekräfta eutanasi och halshugga djuret. Ta bort calvarium på ett bitvis sätt med rongeurs, börja vid occipital åsen och arbeta framåt tills hjärnan kan skördas intakt. Placera hjärnan i formalin eller optimal skärtemperaturlösning och blixtfrysning, beroende på vilken typ av vävnadsanalys som önskas.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I de första experimenten med denna modell uppnådde vår grupp framgångsrikt det önskade resultatet av en bakre cerebral eller överlägsen cerebellär artärocklusion hos 12 av 14 djur (85,7%). För experimentet studerades sju män och sju honor. Den genomsnittliga djurvikten var 3,6 kg (± 0,46 kg). Hos de två djur där framgång inte uppnåddes förhindrade djup kateterinducerad vasospasm säker tillgång till den intrakraniella cirkulationen. Hos en kanin kunde intrakraniell åtkomst inte erhållas på grund av ocklusiv vasospasm, och hos det andra djuret inträffade intrakraniell arteriell perforering under försök till kateterisering, vilket sannolikt berodde på försök att placera mikrokatetern för långt distalt i den bakre cerebrala artären.
I alla djuren skördades hjärnan framgångsrikt och utsattes för histopatologisk analys med antingen hematoxylin och eosin (H &E) färgning eller 2% trifenyltetrazoliumklorid (TTC). I linje med tidigare publicerade resultat från ocklusionsmodellen inträffade större infarktvolymer med längre ocklusionsdurationer, vilka framgångsrikt har utförts från 60 till 240 min18. H&E-fläckbilder efter 90 minuters ocklusion med 120 minuters reperfusion finns i figur 3.
Baslinjearteriella BP under normotension (40-60 mmHg systoliskt BP) noterades hos alla djur efter induktion av anestesi utan användning av vasopressorer eller uppblåsning av en intraaortaballong. Partiell inflation av ballongen har visat omedelbar ökning av systoliskt BP, med ett prov BP-spårning som tillhandahålls i figur 4. Denna siffra inkluderar spårning av kort varaktighet för att visualisera både den nästan momentana förändringen efter inflation av den intraaorta ballongen samt förändringarna under varje hjärtcykel.
Figur 1: Tillgång till lårbensartären . (A) Kirurgisk exponering av höger femoral neurovaskulär bunt före trubbig dissektion. Vita pilspetsar indikerar de mediala och laterala gränserna för bunten som ska exponeras med dissektion. (B) Efter isolering blir artären uppsvälld när den droppas med lidokainlösning och applicerar mild dragkraft på nedströms kärlslingan. Kärlet kan rengöras genom mild dissektion av vävnad (svart pil) från adventitia. (C) För att bibehålla mild spänning på kärlet avanceras en 22 G angiokateter in i kärlet. Efter att ha sett blod blinka i angiokatetern (svart pil) och dess kammare, är angiokatetern försiktigt avancerad in i artären. (D) Med angiokatetern avancerad i artären till dess nav, avanceras en Cope-tråd in i artären genom angiokatetern. (E) Efter avlägsnande av angiokatetern över en Cope-mikrotråd avanceras en vaskulär mantel (vit pilspets) tillsammans med dess inre introducerare över tråden. Manteln ses komma in i artären, vars vägg kan ses på arteriotomiplatsen (vit pil). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Angiografiska bilder. (A) Låg förstoringsvy av digital subtraktionsangiografi under injektion av den proximala vänstra vertebrala artären (vit pil) visar fyllning av basilärartären (svart pil). Observera återflödet tillbaka ner i den högra vertebrala artären i den subklaviska artären, som kan användas som en färdplan för att styra kateterisering. Svarta pilspetsar avgränsar kursen för den högra överlägsna cerebrala artären som kommer att riktas mot ocklusion. Vita pilspetsar identifierar den bakre cerebellära artären, som också kan riktas. (B) Fluoroskopisk bild med hög förstoringspunkt visar mikrokatetern i den högra övre lillhjärnartären från en höger vertebral strategi. Den vita pilspetsen indikerar den röntgentäta markören vid mikrokateterspetsen. (C) Digital subtraktionsangiografi med hög förstoring under injektion av vänster ryggradsartär visar ihållande fyllning av basilärartären (svart pil) medan mikrokatetern löper genom den. Ingen fyllning noteras utöver den mellersta högra övre lillhjärnartären, där mikrokateterns spets indikeras av den vita pilspetsen. Den svarta asterisken identifierar icke-perfuserat territorium nedströms till ocklusionen i den övre lillhjärnartären. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Patologiska bilder . (A) Fotografi av intakt skördad hjärna som visar hjärnans yta från djurets högra sida. Observera det mörka utseendet på det överlägsna cerebellumet som indikerar petechial blödning i den akut infarktvävnaden. Vita pilspetsar avgränsar infarktets marginal. (B) Långaxlad T2-vägd magnetisk resonansbild av den intakta hjärnan i formalin. Observera den ökade signalen i höger cerebellum (asterisk), i överensstämmelse med infarkten, vars gräns avgränsas av vita pilspetsar. (C) Ljusfältsbilder av 1,5 mm tjocka seriella koronalsektioner efter hematoxylin och eosin (H&E) färgning visar infarkt i höger cerebellum, vars marginal indikeras av svarta pilspetsar på flera skivor. Dessa sektioner skivades från block av en skördad kaninhjärna skuren i koronalplanet med en skärmatris. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Övervakning av BP. BP-tryckspårning från en Fogarty-ballongkateter placerad i infrarenal aorta. (A) Data från cirka 1 timmes BP-övervakning visar förändringar i artärtrycket i realtid med förändringar i ballonginflationen. (B) Korttidsspårning visar tryckförändringarna under hela hjärtcykeln. Dessutom noteras små, snabba förändringar från andningsvariabilitet, vilket är fysiologiskt normalt. En omedelbar nästan fördubbling av uppmätt BP noteras efter ballongens inflation. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Betydande framsteg har gjorts i hanteringen av informationssamhället, särskilt med tanke på framstegen inom akuta insatser och sekundära förebyggande strategier. Mer arbete kan dock göras för att förbättra vården för IS-patienter. Begränsade framsteg i andra aspekter av IS-behandling, särskilt inom neuroprotektion, beror sannolikt på begränsningarna i patofysiologisk förståelse av mekanistiska processer på vävnads- och molekylär nivå. Effektfulla data från människor är orealistiska och sannolikt omöjliga att förvärva. Under sådana omständigheter kan vävnadsnivådata från djurmodeller överbrygga kunskapsluckor och påverka meningsfull förändring.
Som beskrivits ovan ger kaniner en optimal kombination av storlek, fysiologi och anatomi för undersökning av cerebrovaskulära patologier18. Saknar en rete mirabile, det finns inga strukturella hinder för de intrakraniella artärerna. Dessutom är de intrakraniella kärlen tillräckligt stora för att rymma endovaskulära anordningar, vilket inte är lika genomförbart i gnagarmodeller. Data från de intrakraniella vävnaderna kan analyseras på flera sätt, antingen genom etablerade histopatologiska och immunhistokemiska fläckar eller avancerade metoder såsom endovaskulära biopsiprover analyserade med encells RNA-sekvensering eller rumslig transkriptomik av intakta vävnader 9,15,16,17,18. Detta rapporterade protokoll förbättrar tidigare rapporter om kaninocklusionsmodellen med tanke på dess tillämpning av flera bakre cirkulationsartärer och betoning på de praktiska stegen för att mildra vasospasm eller arteriell skada18. Detta protokoll är också en förbättring av de befintliga rapporterna med tanke på de genomförbara och reproducerbara metoderna för kontinuerlig övervakning av BP.
Medan kaniner presenterar enorm potential för framsteg i den patobiologiska förståelsen av cerebrovaskulära sjukdomar, presenterar de också tekniska utmaningar. Enligt anekdotiska rapporter från veterinärkollaboratörer har kaniner ett välförtjänt rykte för att vara hemodynamiskt instabila. Hypotension under anestesiinduktion är oundviklig. För att mildra effekterna behövs snabb intubation efter sedering. Effektiv exponering och snabb åtkomst av en lårbensartär möjliggör tidig hemodynamisk övervakning genom BP-mätning. Detta måste dock balanseras med noggranna tekniker för att begränsa blodförlusten under åtkomst. Begränsning av blodförlust måste också prioriteras under alla steg i det endovaskulära förfarandet, vilket kan uppnås med samordnad observation under utbyte av enheter och användning av roterande hemostatiska ventiler på alla katetrar. Eftersom hela protokollet sker under flera timmar behövs också ersättande intravenösa vätskor för att motverka blodförlust och okänsliga förluster. Slutligen är kaninartärer djupt känsliga och benägna att vasospasm, som kan förberedas med aktuell nitroglycerin, som beskrivits ovan. Minimal instrumentering kan begränsa vasospasm, och detta uppnås bäst genom samordnad planering för att minimera arteriell exponering för mekaniska stressfaktorer. Lidokain droppas på artären kan motverka denna reaktion, och verapamil (1 mg / ml) kan på samma sätt droppas på kärlet eller infunderas i artären genom en kateter. Slutligen kan paus i några minuter tillåta vasospasm att lösa.
Trots utmaningarna kan likheten mellan kaninanatomi och fysiologi till människor vara användbar vid modellering av mänskliga sjukdomar och förmågan att minimera dessa utmaningar gör dem lämpliga för experiment. Tillsammans med banbrytande sekvensering och avbildning erbjuder kaniner en anmärkningsvärd möjlighet att undersöka cerebrovaskulär sjukdom. I synnerhet tillåter de ovan beskrivna metoderna en välkontrollerad studie av IS och effekterna av olika hemodynamiska parametrar på dess patofysiologi, diagnos och hantering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
MDA, GH och MAJ är konsulter för Certus Critical Care, Inc. MDA är konsult för Johnson & Johnson.
Acknowledgments
Forskningen som rapporteras i denna publikation stöddes av National Center for Advancing Translational Sciences vid National Institutes of Health under Award Numbers UL1TR002538 och KL2TR002539 och av Transformational Grant 19TPA34910194 från 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).
