Summary
Kontinuerlig arteriell blodtrykksregistrering tillater undersøkelse av virkninger av forskjellige hemodynamiske parametere. Denne rapporten demonstrerer anvendelsen av kontinuerlig arteriell blodtrykksovervåking i en stor dyremodell av iskemisk hjerneslag for bestemmelse av slagpatofysiologi, virkningen av forskjellige hemodynamiske faktorer og vurderingen av nye behandlingsmetoder.
Abstract
Kontroll av blodtrykk, både når det gjelder absolutte verdier og variabilitet, påvirker utfallet hos pasienter med iskemisk hjerneslag. Det er imidlertid fortsatt utfordrende å identifisere mekanismene som fører til dårlige resultater eller evaluere tiltak som disse effektene kan reduseres på grunn av de uoverkommelige begrensningene som ligger i menneskelige data. I slike tilfeller kan dyremodeller brukes til å gjennomføre strenge og reproduserbare evalueringer av sykdommer. Her rapporterer vi forbedring av en tidligere beskrevet modell av iskemisk slag hos kaniner som er forsterket med kontinuerlig blodtrykksregistrering for å vurdere virkningen av modulering på blodtrykk. Under generell anestesi blir lårarteriene eksponert gjennom kirurgiske nedskjæringer for å plassere arterielle skjeder bilateralt. Under fluoroskopisk visualisering og veikartveiledning blir et mikrokateter avansert inn i en arterie i hjernens bakre sirkulasjon. Et angiografi utføres ved å injisere den kontralaterale vertebrale arterien for å bekrefte okklusjon av målarterien. Når det okklusive kateteret forblir i posisjon i en fast varighet, registreres blodtrykket kontinuerlig for å muliggjøre tett titrering av blodtrykksmanipulasjoner, enten ved mekaniske eller farmakologiske midler. Ved fullføring av okklusjonsintervallet fjernes mikrokateteret, og dyret opprettholdes under generell anestesi i en foreskrevet reperfusjonslengde. For akutte studier blir dyret deretter avlivet og halshugget. Hjernen høstes og bearbeides for å måle infarktvolumet ved lysmikroskopi og videre utredes med ulike histopatologiske flekker eller romlig transkriptomisk analyse. Denne protokollen gir en reproduserbar modell som kan brukes til grundigere prekliniske studier på effekten av blodtrykksparametere under iskemisk slag. Det letter også effektiv preklinisk evaluering av nye nevrobeskyttende inngrep som kan forbedre omsorgen for iskemiske slagpasienter.
Introduction
Iskemisk hjerneslag (IS) er en ledende dødsårsak og langsiktig funksjonshemming over hele verden, og utbredelsen forventes å øke etter hvert som samfunnet er i alderen1. Mens det er gjort betydelige fremskritt i akutte intervensjoner og sekundære forebyggingsstrategier, har tilleggsbehandling av nevrobeskyttende behandling ikke fulgt tempo 2,3,4,5,6,7. Videre forskning er nødvendig i hjerneslag patobiologi fordi mekanismer som terapier kan eller ikke kan vise seg effektive er dårlig forstått. Dette skyldes i stor grad den heterogene karakteren til slagpasientpopulasjonen, hvorav mange har mange komorbiditeter som forvirrer analyse1. En driver for begrensninger i forskning er fraværet av data på vevsnivå - gullstandarden i biomedisinsk forskning - på grunn av den uoverkommelige sykeligheten av prøvetakingsvev fra det menneskelige sentralnervesystemet. Spesielt vil vaskulær vevshøsting i et levende menneske forårsake et slag, så vaskulært vev oppnås vanligvis bare ved obduksjon, som er underrepresentativt for befolkningen generelt og skjevheter mot mer avansert sykdom hos eldre pasienter med samtidige diagnoser.
I slike tilfeller, når tilstrekkelige menneskelige data ikke kan utnyttes, kan dyremodeller bygge bro over datahullene. Store dyremodeller av hjerneslag er begrenset da de fleste store dyr som brukes i forskning er hovdyr som har en rete mirabile som forhindrer direkte endovaskulær tilgang til cerebrale arterier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Kaniner har en lang historie med bruk for undersøkelse av kardiovaskulær sykdom, inkludert intrakranielle patologier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Kaniner presenterer en ideell modell for cerebrovaskulære sykdommer fordi de er store nok til endovaskulær kateterisering og mangler rete mirabile som utelukker intrakraniell tilgang hos andre store pattedyr 9,15,16,17. De har tidligere blitt brukt spesielt for undersøkelse av IS gjennom presis og godt kontrollert okklusjon av en intrakranial arterie med et mikrokateter18.
Blodtrykkskontroll (BP), både gjennom modulering av absolutt BP- eller BP-variabilitet (BPV), i hvilken grad arterielt BP svinger rundt et gjennomsnittlig BP, er et fremvoksende potensielt terapeutisk mål for IS-pasienter etter rapporter om verre utfall hos de med dårlig kontrollert BP eller BPV 19,20,21,22. Mekanistisk undersøkelse av hvordan endringer fører til dårlige resultater hos IS-pasienter mangler. Dette skyldes delvis vanskeligheten med å skaffe vevsnivådata og utføre velkontrollerte analyser hos mennesker. For å teste inngrep som modulerer BP eller BPV, må dyremodeller benyttes for å overvinne disse begrensningene. Denne rapporten beskriver vellykket parring av en tidligere validert kaninmodell av IS ved bruk av kontrollert okklusjon av bakre cerebrale arterie i forbindelse med kontinuerlig intraarteriell måling av BP18. Metoden som presenteres her forbedrer de tidligere tilnærmingene til slagpatofysiologi ved å anvende en validert og reproduserbar slagmodell på et system der presis måling og kontroll av BP kan oppnås. I denne raffinerte modellen kan infarktbelastningen vurderes med post-prosedyre histopatologisk farging av den høstede hjernen, som også er mottagelig for ulike flekker og mer avanserte analyser som romlig transkriptomikk. I tillegg kan den okkluderte bakre sirkulasjonsarterien også velges for å bli evaluert for sykelighetsanalyse etter overlevelsesprosedyrer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denne protokollen er godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee (University of Utah IACUC protokollnummer 21-09021). Eldre New Zealand Hvite kaniner er hentet fra kommersielle leverandører.
1. Dyr oppkjøp
- Akklimatisere dyrene i ønsket varighet etter ankomst i henhold til institusjonell protokoll, huser dyr sosialt i et vivarium med standard chow-dietter. Akklimatiseringsperioden ved vår institusjon er 2 uker.
2. Anestesi og overvåking
- Indusere generell endotrakealbedøvelse med intramuskulær injeksjon av buprenorfin (0,03 mg/kg) etterfulgt ca. 30 minutter senere med ketamin (25-35 mg/kg) og xylazin (3 mg/kg) intramuskulær injeksjon. Oppretthold anestesi med 1%-5% isofluran i oksygen administrert via en endotrakeal slange. Under induksjon, bruk 100% FiO 2, og titrer deretter ned til den laveste FiO 2 som opprettholder en 100% SpO2.
MERK: Uavbrutt anestesi er nødvendig for å forhindre bevegelse av dyret, slik at slaget vil være den eneste forstyrrelsen av slaginduksjonsprosessen. Dette forhindrer også pigger i BP som skyldes agitasjon som kan oppstå ved utilstrekkelig anestesi. Konsistent oksygenering er også viktig å kontrollere for å oppnå sammenlignbare slag. Disse tiltakene er alle redegjort for i de representative resultatene beskrevet nedenfor. - Bekreft tilstrekkelig dybde av anestesi ved å bruke skadelige stimuli til tåen. Påfør veterinær øyesalve på øynene for å forhindre tørrhet.
- Overvåk oksygenmetning med et pulsoksymeter plassert på øret. Oppnå intravenøs tilgang med et angiokateter i en auricular vene. Forsikre deg om at den er sikret med en sutur eller selvklebende gjennomsiktig filmdressing. For å redusere vasospasme, plasser 0,25 tommers transdermalt nitroglyserin på innsiden av øret etter induksjon av anestesi.
- Gi vedlikeholdsvæsker med vanlig saltvann med en hastighet på 1 cc / kg / t. Plasser en esophageal temperatursonde for å overvåke kroppstemperaturen. Oppretthold normotermi (33-37 °C) etter behov med varmetepper plassert under dyret.
3. Kirurgisk forberedelse
- Plasser kaninen i liggende stilling på et fluoroskopi-kompatibelt operativt bord. Forleng hodet mens det optimaliserer posisjonering for påfølgende angiografiske visninger. Kaniner har utsøkt følsomme arterier utsatt for vasospasme etter instrumentering.
- Fjern pels fra begge inngangsområdene ved hjelp av elektriske klippere. Deretter palperer de bilaterale femorale arterielle pulser for å bekrefte tilstrekkelig clearance ved å trimme bilateralt. Forbered huden med skrubber av klorhexidin og alkohol, og draper deretter huden på vanlig steril måte.
- Administrer lokalbedøvelse ved subkutan injeksjon av 2 ml 1% lidokain i de bilaterale lyskeregionene. Lag et 5 cm kirurgisk snitt med et nummer 10-blad på stedet der lidokain ble injisert. Bruk stump disseksjon for å eksponere nevrovaskulær bunt (figur 1A). Hvis nødvendig, utvide snittet for å tilstrekkelig eksponere et arterielt segment som er stort nok til tilgang.
- Ved isolering av nevrovaskulær bunt, drypp flere dråper 1% lidokain på arterien for å forhindre vasospasme. Skill arterien forsiktig fra venen og den tilstøtende nerven ved hjelp av tang. Identifiser arterien ved det karakteristiske utseendet på muskelveggen sammenlignet med de tynne veggene i venen. Arterien vil ha lysere blod, mens venen vil inneholde mørkere blod.
4. Arteriell tilgang
- Etter at arterien er isolert, pass rettvinklet tang under fartøyet. Ta tak i to fartøysløyfer med instrumentet og pass dem forsiktig under arterien. Plasser en hver i oppstrøms og nedstrøms ender av det eksponerte fartøyet.
- Utsett arterien for en mild trekkraft ved å trekke fartøyets løkker. På dette tidspunktet må du inspisere beholderen for gjenværende vev, og fjerne det med mild disseksjon (figur 1B). Dette øker sjansene for vellykket tilgang.
- Bruk et 22 G angiokateter for tilgang. Flytt kateteret litt over den indre nålen, siden dette ofte stikker når det sitter helt og kan løsne enheten under tilgangsforsøk.
- Etter å ha dissekert fartøyet og klargjort angiokateteret, drypp lidokain på fartøyet igjen. Arterien vil synlig utvide seg, noe som øker sjansene for vellykket tilgang og plassering av en skjede ved hjelp av Seldinger-teknikken.
- Påfør forsiktig trekkraft på nedstrøms fartøysløyfe for å engorge arterien ved å redusere utstrømningen. Dette stabiliserer også fartøyet for adkomstforsøket. Før langsomt nålen til angiokateteret inn i midten av det eksponerte arterielle segmentet (figur 1C). Når et glimt av blod ses i angiokateteret og kammeret ved navet, flytt kateteret over nålen inn i arteriell lumen.
- Hvis tilgangsforsøket mislykkes, oppnå hemostase ved å påføre trekkraft på oppstrøms fartøysløyfe. Skyll angiokateteret med saltvann og sett det tilbake på introduksjonsnålen for ytterligere forsøk.
- Når angiokateteret er vellykket plassert i karet til navet, fører du en Cope-mikrotråd gjennom angiokateterlumen og inn i aorta (figur 1D). Fjern angiokateteret over ledningen og erstatt det med en 5 fransk slank hydrofil kappe (figur 1E).
- Bekreft retur av arterielt blod gjennom sidearmslangen ved å åpne treveisventilen. Skyll hylsen med 0,9 % saltvann og lås ventilen lukket under spyling.
- Fest kappnavet til den tilstøtende huden med en ekstra 3-0 silkesutur. Gjenta denne prosessen for den kontralaterale lårarterien. For å oppnå høyere effektivitet kan to operatører samtidig arbeide mens de fokuserer på en arterie hver.
5. Cervicocerebral angiografi og intrakraniell tilgang
- Under fluoroskopisk visualisering, før et 4 fransk glidekateter over en 0,035-tommers glidetråd satt inn gjennom venstre lårbenskjede. Plasser spissen av glidekateteret i den proksimale venstre vertebrale arterien. Fjern ledningen og skyll kateteret med heparinisert 0,9% saltvann.
- Utfør angiografi ved å injisere venstre vertebralisarterie for hånd med jodert kontrast under lav forstørrelse for å visualisere hele hode og nakke (figur 2A). Moduler injeksjonen av kontrastløsningen ved å starte med en lavtrykksinjeksjon som crescendoer for å visualisere hele vaskulaturen.
MERK: Tilstrekkelig injeksjon for å visualisere refluksen ned i høyre vertebral arterie er nødvendig, da dette angiografiske bildet vil bli brukt til veikartveiledning for å velge riktig vertebral arterie effektivt. Lett injeksjon er nødvendig for å minimere vasospasme eller mer dyp skade. I tillegg kan overdreven kraft eller volum indusere forbigående bevegelse fra dyret selv under dyp anestesi. - For venstre vertebral injeksjon, injiser 50% kontrast fortynnet i vanlig saltvann med et lett crescendo fra en 3 cc sprøyte. Injisering av 1-2 cc av den fortynnede kontrasten er vanligvis tilstrekkelig. Bestem tilstrekkelig mengde injeksjon ved å kontrollere refluksen ned i høyre vertebralarterie og inn i høyre arteria subclavia. Under denne injeksjonen, legg også merke til de bakre cerebrale og overlegne cerebellare arteriene, hvorav den ene vil være målet for å okkludere med mikrokateteret.
- Forbered et 2,4 fransk strømningsrettet mikrokateter med en 0,010-tommers mikrotråd. Lag en c-form på tuppen av mikrotråden. Under veikartveiledning, før mikrokateteret inne i et 4 fransk glidekateter gjennom høyre lårbenskjede og over ledningen inn i høyre vertebralarterie. På grunn av tilbøyelighet til kateterindusert vasospasme, minimerer enhetens manipulasjonstid og antall utførte kateterforsøk.
- Før mikrokateteret gjennom det cervikale segmentet av høyre vertebrale arterie. For best å passere den skarpe svingen fra V2 til V3-segmentet, flytt mikrokateteret alene mens mikrotråden er tilbake proksimalt til spissen. Ledende med mikrotråd på dette punktet vil ofte føre til valg av små sidegrener av vertebralarterien og kan være kilden til betydelig vasospasme.
- Etter å ha passert den skarpe svingen fra V2 til V3, passerer mikrokateteret ofte lett til den proksimale basilaris arterien. På dette tidspunktet fremmer du mikrotråden og velger ønsket bakre cerebrale eller overlegne cerebellare arterier. Mikrokateterinjeksjoner anbefales ikke gitt den skjøre naturen til de intrakraniale arteriene.
- Før mikrokateteret over mikrotråden inn i målarterien. Velg en proksimal posisjon, da det vanligvis er tryggest i bakre å kommunisere på grunn av vinklingen ved opprinnelsen. Dypere posisjon er mulig i a. cerebellar superior (figur 2B).
- Gjenta angiografien ved å injisere venstre vertebrale arteriekateter med høy forstørrelse over hodet for å bekrefte okklusjon av målarterien (figur 2B-C). For optimal avbildning, injiser kontrast med full styrke i sprøyten på 3 cc. Vanligvis vil ikke mer enn 1 cc være nødvendig for tilstrekkelig opasifisering av alle intrakranielle arterier.
- Fjern forsiktig mikrotråden fra mikrokateteret under fluoroskopisk visualisering for å bekrefte en stabil posisjon. Plasser en stoppekran på navet til mikrokateteret og lukk stoppekranen for å forhindre blodtap fra retrograd blodstrøm. Fjern venstre vertebral kateter for å gjøre venstre lårbens tilgangshylse tilgjengelig.
- I løpet av den påfølgende okklusjonsperioden får du intermitterende fluoroskopiske bilder for å bekrefte en stabil posisjon av det okklusive mikrokateteret. Resultater fra okklusjonsperioder i posterior cerebral arterie fra 60-240 min er tidligere publisert18.
6. Blodtrykksmåling og modulering
- Mens ett lårbenssted benyttes til det okklusive intrakranielle mikrokateteret, bruk den kontralaterale kappen for BP-måling.
- Registrer kontinuerlige arterielle BP-avlesninger med en 3 fransk gauge piezoresistiv sensor, plassert gjennom en lårbenskjede og avansert til sensorspissen er i nedre thorax aorta. Koble denne sensoren til datainnsamlingsmaskinvare og visualiser målt trykk med tilhørende programvare. Observer BP i trykkvisualiseringsvinduet. BP-opptak kan eksporteres til et regneark for visualisering i statistikkprogramvaren.
- Alternativt, hvis mekanisk manipulering av BP ønskes ved hjelp av et ballongkateter, før et 4 fransk 5 mm Fogarty ballongkateter gjennom den tilgjengelige femoralkappen. Plasser ballongen i den infrarenale aorta. Bruk 0,025-tommers indre lumen for trykksporing for kontinuerlig å overvåke BP oppstrøms for ballongen og 4 franske diameteren på ballongen for en andre BP-sporingslinje som skal kobles til kappen for kontinuerlig overvåking av BP nedstrøms for ballongen.
7. Eutanasi og vevshøsting
- Fjern det okklusive mikrokateteret etter 3 timer, og fortsett deretter arteriell BP-måling og modulering i den ekstra ønskede perioden. En standard gjenopprettingsperiode på 3 timer brukes til visualisering av et fullført infarkt på etterfølgende histologi.
- Etter å ha fullført de foreskrevne okklusjons- og gjenopprettingstider, må du sørge for at dyret er i et kirurgisk anestesiplan og utføre eutanasi (perfusjonsfiksering med fosfatbufret løsning, etterfulgt av halshugging etter bekreftelse av fravær av hjerteaktivitet). Alternativt kan du utføre perfusjonsfiksering ved å infisere perfusat gjennom en lårbenskjede, og deretter transektere en halsvene, den nedre vena cava eller høyre atrium.
MERK: Perfusjon kan være å foretrekke for noen post mortem-analyser siden genuttrykk eller biomarkørverdier kan påvirkes av løsningen. Begge teknikkene har blitt utført med hell av vår gruppe. - Ved akutte prosedyrer med umiddelbar høsting av hjernen, bekreft eutanasi og halshugg dyret. Fjern calvarium på en stykkevis måte med rongeurs, start på occipital ridge og arbeid anteriort til hjernen kan høstes intakt. Plasser hjernen i formalin eller optimal skjæretemperaturløsning og flashfrysing, avhengig av hvilken type vevsanalyse du ønsker.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I de første forsøkene med denne modellen oppnådde vår gruppe det ønskede resultatet av en bakre cerebral eller overlegen cerebellar arterie okklusjon hos 12 av 14 dyr (85,7%). For forsøket ble syv menn og syv kvinner studert. Gjennomsnittlig dyrevekt var 3,6 kg (± 0,46 kg). Hos de to dyrene hvor suksess ikke ble oppnådd, utelukket uttalt kateterindusert vasospasme sikker tilgang til den intrakranielle sirkulasjonen. Hos den ene kaninen kunne intrakraniell tilgang ikke oppnås på grunn av okklusiv vasospasme, og hos det andre dyret oppstod intrakranial arteriell perforasjon under kateteriseringsforsøk, noe som sannsynligvis skyldtes forsøk på å plassere mikrokateteret for langt distalt i bakre cerebrale arterie.
Hos alle dyrene ble hjernen vellykket høstet og utsatt for histopatologisk analyse med enten hematoksylin- og eosinfarging (H&E) eller 2% trifenyltetrazoliumklorid (TTC). I tråd med tidligere publiserte resultater fra okklusjonsmodellen forekom større infarktvolum med lengre okklusjonsvarighet, som har blitt utført med suksess fra 60 til 240 min18. H&E flekkbilder etter 90 min okklusjon med 120 min reperfusjon er gitt i figur 3.
Arterielle BPer under normotension (40-60 mmHg systolisk BP) ved baseline ble observert hos alle dyrene etter induksjon av anestesi uten bruk av vasopressorer eller oppblåsing av intraaortaballong. Delvis oppblåsing av ballongen har vist umiddelbar økning i systolisk BP, med en prøve BP-sporing gitt i figur 4. Denne figuren inkluderer sporing av kort varighet for å visualisere både den nesten øyeblikkelige endringen etter oppblåsing av intraaortaballongen, samt endringene gjennom hver hjertesyklus.
Figur 1 Tilgang til arteria femoralis. (A) Kirurgisk eksponering av høyre femorale nevrovaskulære bunt før stump disseksjon. Hvite pilspisser indikerer mediale og laterale grenser til bunten som skal eksponeres med disseksjon. (B) Etter isolering blir arterien engorged når du drypper med lidokainoppløsning og påfører forsiktig trekkraft på nedstrøms karsløyfe. Karet kan rengjøres ved forsiktig disseksjon av vev (svart pil) av adventitia. (C) Ved å opprettholde mild spenning på fartøyet, føres et 22 G angiokateter inn i karet. Etter å ha sett blod blinke i angiokateteret (svart pil) og dets kammer, blir angiokateteret forsiktig avansert inn i arterien. (D) Med angiokateteret avansert i arterien til navet, føres en Cope-ledning inn i arterien gjennom angiokateteret. (E) Etter å ha fjernet angiokateteret over en Cope mikrotråd, føres en vaskulær kappe (hvit pilspiss) sammen med sin indre introduksjon over ledningen. Skjeden ses inn i arterien, hvis vegg kan ses på arteriotomistedet (hvit pil). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2 Angiografiske bilder. (A) Lav forstørrelse av digital subtraksjonsangiografi under injeksjon av a. proksimal venstre vertebralis (hvit pil) viser fylling av a. basilaris (svart pil). Legg merke til tilbakestrømningen ned i høyre vertebralarterie og inn i arteria subclavia, som kan brukes som veikart for kateterisering. Svarte pilspisser avgrenser løpet av høyre øvre cerebrale arterie som vil bli målrettet for okklusjon. Hvite pilspisser identifiserer den bakre cerebellararterien, som også kan målrettes. (B) Fluoroskopisk bilde med høyt forstørrelsespunkt viser mikrokateteret i høyre arteria cerebellar superior fra høyre vertebral tilnærming. Den hvite pilspissen indikerer den røntgentette markøren på mikrokateterspissen. (C) Digital subtraksjonsangiografi med høy forstørrelse under injeksjon av venstre vertebralarterie viser vedvarende fylling av basilaris arterie (svart pil) mens mikrokateteret går gjennom den. Ingen fylling er notert utover mid-høyre cerebellar superior, hvor spissen av mikrokateteret er indikert med den hvite pilspissen. Den svarte stjernen identifiserer ikke-perfusert territorium nedstrøms til okklusjonen i arteria cerebellar superior. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Patologibilder . (A) Fotografi av intakt høstet hjerne som viser overflaten av hjernen fra dyrets høyre side. Legg merke til det mørke utseendet til det overlegne cerebellumet som indikerer petechial blødning i det akutt infarkte vevet. Hvite pilspisser avgrenser marginen av infarktet. (B) Langakse T2-vektet magnetisk resonansbilde av den intakte hjernen i formalin. Legg merke til det økte signalet i høyre cerebellum (stjerne), i samsvar med infarktet, hvis grense er avgrenset av hvite pilehoder. (C) Lyse feltbilder av 1,5 mm tykke serielle koronale seksjoner etter farging av hematoksylin og eosin (H&E) viser infarkt i høyre lillehjerne, hvis margin er indikert med svarte pilspisser på flere skiver. Disse seksjonene ble skåret fra blokker av en høstet kaninhjerne kuttet i koronalplanet med en skjærematrise. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: BP-overvåking. BP trykksporing fra et Fogarty ballongkateter plassert i infrarenal aorta. (A) Data fra ca. 1 time med BP-overvåking viser arterielle trykkendringer i sanntid med endringer i ballonginflasjon. (B) Kortvarig sporing viser trykkendringene gjennom hjertesyklusen. I tillegg er små, raske endringer notert fra respiratorisk variabilitet, som er fysiologisk normal. En umiddelbar nær dobling av målt BP er notert etter ballongens inflasjon. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Det er gjort betydelige fremskritt i håndteringen av IS, særlig med tanke på fremskritt innen akutt intervensjon og sekundærforebyggende strategier. Imidlertid kan mer arbeid gjøres for å forbedre omsorgen for IS-pasienter. Begrenset fremgang i andre aspekter av IS-behandling, spesielt innen nevrobeskyttelse, skyldes sannsynligvis begrensningene i patofysiologisk forståelse av mekanistiske prosesser på vevs- og molekylært nivå. Virkningsfulle data fra mennesker er urealistiske og sannsynligvis umulige å skaffe seg. Under slike omstendigheter kan vevsnivådata fra dyremodeller bygge bro over kunnskapshull og påvirke meningsfull endring.
Som beskrevet ovenfor gir kaniner en optimal kombinasjon av størrelse, fysiologi og anatomi for undersøkelse av cerebrovaskulære patologier18. Mangler en rete mirabile, er det ingen strukturelle barrierer for de intrakranielle arteriene. I tillegg er de intrakraniale karene store nok til å imøtekomme endovaskulære enheter, noe som ikke er like mulig i gnagermodeller. Data fra det intrakraniale vevet kan analyseres på flere måter, enten gjennom etablerte histopatologiske og immunhistokjemiske flekker eller banebrytende metoder som endovaskulære biopsiprøver analysert med enkeltcelle RNA-sekvensering eller romlig transkriptomikk av intakt vev 9,15,16,17,18. Denne rapporterte protokollen forbedrer tidligere rapporter om kaninokklusjonsmodellen gitt dens anvendelse av flere bakre sirkulasjonsarterier og vekt på de praktiske trinnene for å redusere vasospasme eller arteriell skade18. Denne protokollen er også en forbedring av eksisterende rapporter gitt gjennomførbare og reproduserbare metoder for kontinuerlig BP-overvåking.
Mens kaniner presenterer et enormt potensial for fremskritt i den patobiologiske forståelsen av cerebrovaskulære sykdommer, presenterer de også tekniske utfordringer. Ifølge anekdotiske rapporter fra veterinærsamarbeidspartnere har kaniner et velfortjent rykte for å være hemodynamisk ustabile. Hypotensjon under anestesiinduksjon er uunngåelig. For å redusere effekten er det nødvendig med rask intubasjon etter sedasjon. Effektiv eksponering og rask tilgang til en lårarterie tillater tidlig hemodynamisk overvåking ved hjelp av BP-måling. Dette må imidlertid balanseres med grundige teknikker for å begrense blodtap under tilgang. Begrensning av blodtap må også prioriteres gjennom alle trinnene i den endovaskulære prosedyren, som kan oppnås med samordnet observasjon under enhetsutveksling og bruk av roterende hemostatiske ventiler på alle katetre. Siden hele protokollen skjer over flere timer, er det også nødvendig med intravenøse væsker for å motvirke blodtap og ufølsomme tap. Endelig er kaninarterier dypt følsomme og utsatt for vasospasme, som kan fremstilles med aktuell nitroglyserin, som beskrevet ovenfor. Minimal instrumentering kan begrense vasospasme, og dette oppnås best ved samordnet planlegging for å minimere arteriell eksponering for mekaniske stressorer. Lidokain dryppet på arterien kan motvirke denne reaksjonen, og verapamil (1 mg / ml) kan på samme måte dryppes på karet eller infunderes inn i arterien gjennom et kateter. Til slutt kan pause i noen minutter tillate vasospasme å løse.
Til tross for utfordringene kan likheten mellom kaninens anatomi og fysiologi til mennesker være nyttig for modellering av menneskelige sykdommer, og evnen til å minimere disse utfordringene gjør dem egnet for eksperimentering. Sammen med banebrytende sekvensering og bildebehandling, tilbyr kaniner en bemerkelsesverdig mulighet for å undersøke cerebrovaskulær sykdom. Spesielt tillater metodene beskrevet ovenfor den velkontrollerte studien av IS og effekten av ulike hemodynamiske parametere på patofysiologien, diagnosen og ledelsen.
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 rapportert i denne publikasjonen ble støttet av National Center for Advancing Translational Sciences fra National Institutes of Health under tildelingsnummer UL1TR002538 og KL2TR002539 og av 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).
