يتم عرض إجراء جراحي طفيف التوغل هنا ، والذي يتضمن وضع مسبار دوبلر بالليزر على الجمجمة فوق المنطقة البعيدة من الشريان الدماغي الأوسط (MCA) ، وهو موقع حول الحجاج مناسب للفئران والفئران ، لتقييم تدفق الدم أثناء انسداد MCA العابر.
مقالة منهجية
يتم عرض إجراء جراحي طفيف التوغل هنا ، والذي يتضمن وضع مسبار دوبلر بالليزر على الجمجمة فوق المنطقة البعيدة من الشريان الدماغي الأوسط (MCA) ، وهو موقع حول الحجاج مناسب للفئران والفئران ، لتقييم تدفق الدم أثناء انسداد MCA العابر.
انسداد الشريان الدماغي الأوسط (MCAO) هو الطريقة القياسية الذهبية للنمذجة قبل السريرية للسكتة الدماغية الإقفارية في القوارض. ومع ذلك ، فإن الانسداد الناجح غير مضمون حتى من قبل أمهر الأيدي الجراحية. تحدث الأخطاء في المقام الأول عندما لا يتم وضع الفتيل في العمق الصحيح وتشمل حالات عدم وجود احتشاء أو ثقب في الأوعية الدموية ، مما قد يتسبب في الوفاة. قياس تدفق دوبلر بالليزر (LDF) هو تقنية موثوقة توفر ملاحظات في الوقت الفعلي حول تدفق الدم الدماغي الموضعي (CBF) أثناء إجراء MCAO. نوضح هنا تقنية سريعة للتنسيب حول الحجاج لمسبار دوبلر ليزر لقياس CBF في كل من الفئران والجرذان. كان الأساس المنطقي لدينا هو تبسيط تنفيذ LDF ، وتشجيع الاستخدام الواسع النطاق لتحسين الموثوقية الجراحية. تلغي هذه التقنية الحاجة إلى ترقق الجمجمة والمعدات المتخصصة ، مع وضعها في المنطقة المحيطة بالحجاج بدلا من التنسيب الظهري ، مما يعزز الكفاءة وسهولة التبني. يشمل البروتوكول الموصوف هنا الاستعدادات قبل الجراحة ، ووضع مسبار دوبلر حول الحجاج ، ورعاية ما بعد الجراحة. تتضمن النتائج التمثيلية صورا مرئية للعناصر الإجرائية جنبا إلى جنب مع تتبع LDF التمثيلي الذي يوضح جراحات MCAO الناجحة ، مع حالات وضع الخيوط غير الناجحة التي تؤدي إلى مضاعفات. يوضح البروتوكول LDF في تأكيد وضع الخيوط بشكل صحيح ويقدم إجراء مبسطا مقارنة بالطرق البديلة.
تم استخدام طريقة انسداد الشريان الدماغي الأوسط (MCAO) على نطاق واسع في القوارض منذ تقديمها إلى المجتمع العلمي لتطبيقها على الفئران في عام 19861 مع تكيف Longa الموصوف في عام 19902 ، والتكيفات مع الفئران بعد فترة وجيزة3. على الرغم من عدم وصفه في منشور لونجا ، إلا أن استخدام إشارة قياس التدفق بالليزر دوبلر (LDF) لتأكيد وضع الفتيل سرعان ما تم وصفه في الأدبيات4. يظهر توظيف LDF أثناء إجراء MCAO بشكل بارز في الأدبيات ولكن تم تعيينه كخطوة اختيارية في الإجراءات التشغيلية القياسية الحالية لشبكات التقييم قبل السريري للسكتة الدماغية (SPAN) 5.
يؤكد استخدام LDF وضع الخيوط الصحيح أثناء إجراء MCAO ، وبالتالي يساهم في دقة تصميم الدراسة والنتائج اللاحقة ، لا سيما في التجارب المصممة لاستكشاف فعالية الدواء. يقلل استخدام LDF من الأخطاء الجراحية الناجمة عن وضع الخيط بشكل غير صحيح ، مما يؤدي إلى حالة ثنائية التفرع إما إما عدم وجود إصابة عندما لا يتم وضع الفتيل بعيدا بما فيه الكفاية أو نفوق بسبب ثقب الأوعية الدموية الذي يحدث عند إدخال الفتيل بعيدا جدا. من ناحية أخرى ، لا يرتبط استخدام LDF بتباين حجم الاحتشاء الذي يتم ملاحظته بشكل شائع بعد إجراء MCAO6. قد ينظر إلى استخدام LDF في إجراء MCAO على أنه صعب ومرهق ، خاصة في الفئران ، لأن الجمجمة أكثر سمكا من الفئران وقد تتطلب ترقق الجمجمة قبل وضع LDF7،8. أيضا ، غالبا ما يتم وصف وضع المسبار الظهري ببعض البروتوكولات التي تتطلب معدات متخصصة أو إعداد7،8،9. مع أي من هذه الحواجز ، قد لا يتم تنفيذ LDF لتأكيد وضع الفتيل.
في هذا البروتوكول ، نصف وضع مسبار دوبلر بالليزر في الجمجمة وفوق المنطقة البعيدة من الشريان الدماغي الأوسط - وهو وضع حول الحجاج - لتقييم تدفق الدم أثناء إجراء MCAO في كل من الفئران والجرذان. كان الأساس المنطقي لدينا هو تطوير إجراء له مزايا متعددة على بعض الطرق المذكورة في الأدبيات7،8،9،10 من حيث أنه طفيف التوغل وسريع ولا يتطلب ترقق الجمجمة أو معدات متخصصة تتجاوز مسبار دوبلر بالليزر.
تم استخدام الفئران والجرذان البالغة لتوضيح هذا البروتوكول (25 جم ، C57BL / 6J ، مختبرات جاكسون ؛ 250 جم ، Sprague Dawley ، Envigo). تم تنفيذ التعامل مع والإجراءات التجريبية بموافقة والامتثال للجنة رعاية المؤسسي بجامعة أريزونا والقوانين الوطنية ووفقا لمبادئ رعاية المختبر11. تم إيواء الفئران والفئران بجدول ضوئي / مظلم لمدة 12 ساعة (7 صباحا - 7 مساء) مع توفر الطعام والماء المتاح.
1. التحضير قبل الجراحة
ملاحظة: عادة ما يتم إجراء جراحة MCAO في القوارض كجراحة للبقاء على قيد الحياة ، مما يستلزم استخدام تقنية جراحية معقمة أو نصائح فقط ، كما هو موضح في بروتوكول IACUC الخاص بالمؤسسة. في هذه الحالة ، يستخدم الجراح تقنية النصائح فقط مع الأدوات والإمدادات المعقمة.
2. وضع مسبار دوبلر حول الحجاج
3. إزالة مسبار دوبلر ورعاية ما بعد الجراحة
تم تصوير وضع مسبار دوبلر بالليزر في منطقة MCA بصريا في الشكل 1 ، حيث يقدم صورة تخطيطية للأوعية الدموية ويعمل كدليل مرئي من المنظورات السهمية والظهرية. يلخص الشكل 2 الخطوات الحاسمة لوضع مسبار دوبلر بالليزر والنتائج في الماوس. يقدم الشكل 2 أ صورة لفأر مخدر ومحضر مع علامة متقطعة في موقع الشق الرأسي الضروري لوضع مسبار دوبلر بالليزر اللاحق. النافذة المحيطة بالحجاج موضحة في الشكل 2 ب.
يلخص الشكل 3 وضع مسبار دوبلر بالليزر في الفئران. تظهر صورة لفأر مخدر ومحضر مع علامة متقطعة في موقع الشق الرأسي الضروري لوضع مسبار دوبلر بالليزر اللاحق في الشكل 3 أ. لا يمكن رؤية النافذة المحيطة بالحجاج لأنها أعمق من الماوس. في هذه الحالة ، يمكن الشعور بالجمجمة ، كما هو مذكور في الخطوة 2.3. يظهر مسبار دوبلر بالليزر الموجود في المنطقة المحيطة بالحجاج في الفئران المستلقية في الشكل 3 ب.
يظهر تتبع LDF النموذجي أثناء إجراء MCAO للماوس في الشكل 4 أ. إنه يوضح تحريضا ناجحا لنقص التروية كما يتضح من انخفاض واضح وفوري في تدفق الدم الدماغي النسبي (CBF) عندما يتم ربط الشريان السباتي ومرة أخرى عندما يتم تقدم الفتيل إلى نبأة MCA. يظهر بدء إعادة التروية في نهاية التتبع ، كما يتضح من زيادة مميزة وفورية في CBF النسبي عندما يكون الشريان السباتي غير مقيد ومرة أخرى عند سحب الفتيل من MCA. تظهر قراءة LDF النموذجية لنقص التروية أثناء جراحة MCAO للفئران في الشكل 4 ب ، والتي تظهر تحريضا ناجحا للإقفار متبوعا بإزالة المسبار وإعادة وضعه لقياس LDF أثناء إعادة التروية. في جراحة الفئران ، قد تكون أوقات نقص التروية أكبر من 60 دقيقة ، وقد تتعافى خلال فترة نقص التروية ويجب إعادة تخديرها لإعادة التروية. في هذه الحالة ، يتم إعادة وضع المسبار في النافذة المحيطة بالحجاج ، وتستمر تتبع LDF. يتضح نقص التروية في التتبع من خلال انخفاض واضح وفوري في CBF النسبي عندما يتم ربط الشريان السباتي وتقدم الفتيل إلى أوستيوم MCA. يتضح إعادة التروية في تتبع LDF الثاني من خلال زيادة مميزة وفورية في CBF النسبي ، وبعد ذلك يتم فك الشريان السباتي ، ومرة أخرى ، عندما يتم سحب الفتيل من أوستيوم MCA. يتم وضع دوبلر حول الحجاج فوق الفرع البعيد من MCA ، وبالتالي ، في نطاق توزيع الدم ل MCA مع انخفاض ملحوظ في CBF كما يتضح من انخفاض تدفق الدم أثناء إجراء MCAO ، كما هو موضح في الشكل 4.
نعرض تتبع LDF التي تجسد جراحات MCAO الفاشلة في الشكل 5. يلخص الشكل 5 أ تتبع LDF من جراحة الفئران مع انسداد الشريان السباتي الناجح الذي أصبح لاحقا مخففا ووضع خيوط غير ناجح ، يتميز بانخفاض بطيء في CBF النسبي. يرتبط نمط LDF هذا عادة ب MCA مثقب يمكن تأكيده بالتشريح. يسلط تتبع آخر من جراحة MCAO للفأر (الشكل 5 ب) الضوء على انسداد الشريان السباتي غير الحاسم الذي من المحتمل أن يكون قد ساهم في عدم القدرة على اكتشاف وضع الفتيل في عظمة MCA. كان يشتبه في وجود ثقب في MCA لأنه عندما تم سحب الفتيل قليلا ، أظهر CBF النسبي انتعاشا بطيئا. تسلط هذه الأمثلة الضوء على الدور الحاسم لتتبع LDF في تحديد جراحات MCAO الناجحة مقابل الناجحة غير الناجحة وتؤكد على أهمية الإجراءات والتدابير الجراحية الدقيقة للحصول على نتائج تجريبية موثوقة.

الشكل 1: رسم تخطيطي لوضع مسبار دوبلر بالليزر التقريبي فيما يتعلق ب MCA. تخطيطي لوضع مسبار دوبلر بالليزر من (أ) السهمي و (ب) العرض الظهري. تم إنشاؤه باستخدام Biorender.com ؛ KT26JWLYF6. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: رسم توضيحي لخطوات الجراحة لوضع مسبار دوبلر بالليزر في الماوس. (أ) صورة لموقع الشق الرأسي الضروري لوضع مسبار دوبلر بالليزر مع وضع الفأر في وضع الاستلقاء. (ب) صورة للنافذة المحيطة بالحجاج والجمجمة المحضرة بالملقط و / أو المقص في الماوس. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: رسم توضيحي لخطوات الجراحة لوضع مسبار دوبلر بالليزر في الفئران. (أ) صورة لموقع الشق الرأسي الضروري لوضع مسبار دوبلر بالليزر مع وجود الجرذ في وضع الاستلقاء. (ب) وضع مسبار دوبلر بالليزر في المنطقة المحيطة بالحجاج في الفئران المستلقية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: أمثلة على تتبع LDF التي تؤكد نجاح إجراء MCAO في الفأر والجرذان. (أ) قراءة LDF لمنطقة MCA أثناء إجراء MCAO للفأر. يوضح هذا التتبع تأكيد 1. انسداد الشريان السباتي مع ربطة عنق. 2. وضع الفتيل في MCA ؛ 3. إزالة الخيوط بعد 60 دقيقة من نقص التروية المستمر. و 4. إعادة التروية عندما يكون الشريان السباتي غير مقيد. يوضح العنصران أ. و ب. كيف يبدو تتبع دوبلر عندما يتم فك الشريان السباتي وربطه مرة أخرى أثناء القراءة. يمكن استخدام هذه التقنية لتأكيد وضع المسبار. (ب) قراءات LDF لمنطقة MCA أثناء إجراء MCAO للفئران. مثل الماوس ، يوضح هذا التتبع تأكيد 1. انسداد الشريان السباتي مع ربطة عنق و 2. وضع الخيوط في MCA. في إجراء MCAO للفئران ، غالبا ما تتم إزالة مسبار دوبلر ، ويقضي وقت نقص التروية الكامل مستيقظا ومتحركا. لإعادة التروية ، يتم إعادة إنشاء LDF قبل إعادة التروية: 3. يؤكد إزالة الخيوط و 4. يؤكد أن الشريان السباتي غير مرتبط بإعادة التروية الكاملة. في كل من إجراءات MCAO للفئران والجرذان ، يتم استخدام وضع المسبار الناجح لتصور وضع الخيوط الصحيح ويشار إليه عندما يظهر التتبع انخفاضين متميزين ومفاجئين في LDF (لنقص التروية) متبوعا بزيادتين متميزتين ومفاجئتين في LDF (إعادة التروية). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: أمثلة على تتبع قياس تدفق دوبلر بالليزر التي تشير إلى إجراءات MCAO غير الناجحة في الفأر والجرذ. (أ) مثال على تتبع LDF الذي يشير إلى وضع خيوط غير حاسم في الفئران. بينما كان الشريان السباتي مرتبطا (1.) ، وأصبح فضفاضا (2.) ، ثم ربطه مرة أخرى (3.) ، هناك انخفاض غير واضح وبطيء ، بدلا من انخفاض مفاجئ في LDF عندما كان الفتيل في MCA Ostia. قد يشير هذا التتبع إلى ثقب MCA ، وقد لا ينجو أول 24 ساعة من إعادة التروية. يمكن تأكيد ثقب الفتيل بالتشريح. (ب) مثال على تتبع LDF الذي يشير إلى وضع خيوط غير حاسمة في الماوس. في هذا التتبع ، يكون الدليل على التعادل السباتي غير حاسم (1.) ، يليه انخفاض غير واضح في LDF مع وضع خيوط في عظمة MCA (2.). بالإضافة إلى ذلك ، عندما تم سحب الفتيل قليلا ، زاد تدفق الدم الدماغي النسبي ببطء (3). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
MCAO هو الإجراء القياسي الذهبي لنمذجة انسداد الشريان الدماغي وإعادة التروية في القوارض وكان حجر الزاوية في أبحاث السكتة الدماغية قبل السريرية ، مما مكن من تحريض نقص التروية البؤري في القوارض لتقليد الفيزيولوجيا المرضية للسكتة الدماغية البشرية. إنه إجراء جراحي صارم مع تباين كبير بين الجراحين وحتى داخله. في حين لا يوجد دليل على أن تطبيق LDF يقلل من التباين ، إلا أنه قد يحسن الدقة العلمية ونتائج الدراسة في بعض التصميمات. يتم تحقيق ذلك لأن LDF يتحقق من صحة وضع الخيوط ويوفر معلومات في الوقت الفعلي عن CBF أثناء الجراحة ، مما يؤكد ما إذا كان انسداد MCA قد حدث. ما يقرب من 75٪ من دراسات الفئران تصف استخدام مسبار دوبلر بالليزر12،13 ، في حين أن هذه لم تكن معلمة تم الإبلاغ عنها في التحليل التلوي لدراسات الفئران14. البديل الأكثر استخداما ل LDF هو قياس إدخال الفتيل (على سبيل المثال ، 18-20 مم من تشعب الشريان السباتي المشترك في الفئران) باستخدام خيوط ملحوظة أو لقياس الفتيل المتبقي البارز من نقطة الإدخال (على سبيل المثال ، 10 مم)10. ومع ذلك ، فإن هذا البديل أدنى من LDF لأن العمق الدقيق لإدخال الفتيل قد يختلف قليلا اعتمادا على عوامل مثل حجم ووزن الفئران ، بالإضافة إلى البروتوكول المحدد المستخدم في التجربة. هذه الاختلافات هي اعتبارات أساسية لقابلية تكرار جراحة MCAO ، نظرا لخطر انثقاب الأوعية الدموية أو انسداد غير مكتمل - وكلاهما نتائج جراحية سلبية.
على الرغم من أن LDF هي طريقة للتحقق من صحة وضع الخيوط ويدعمها SPAN ، إلا أنها ليست خطوة مطلوبة في SPAN-SOP5 المنشور. يتغلب البروتوكول الموصوف على الحواجز مثل استخدام معدات خاصة وصعوبة وضع المسبار على الأجزاء الظهرية من الجمجمة عندما يتم تنفيذ الإجراء الرئيسي على ضعيف. غالبا ما تطيل هذه العوامل أوقات الجراحة. في المقابل ، يستخدم هذا البروتوكول مسبارا ومراقبا ليزريا واحدا مستقيما ، وموقع التنسيب حول الحجاج ، وعدم ترقق الجمجمة. عند دمجها ، تؤدي هذه الخطوات إلى إجراء مبسط وقصير إلى حد كبير (غالبا أقل من 5 دقائق) - وهو تحسن كبير من الطرق المماثلة ولكن البديلة الموضحة في الأدبيات7،8،9،10. يمكن أيضا تكييف هذا البروتوكول من قبل الجراحين حسب الحاجة. قد يتطلب استكشاف الأخطاء وإصلاحها للتقنيات الموصوفة ويشمل إعادة وضع المسبار ، خاصة إذا لم يلاحظ انخفاض في تدفق الدم في الخطوة 2.8.
يقتصر استخدام LDF على تأكيد وضع الخيوط ولم يرتبط بتباين حجم الاحتشاء ، والذي يمكن أن يكون >20٪ في طرق الفئران والجرذان12،14. كان تقلب الاحتشاء مشكلة طويلة الأمد في أبحاث السكتة الدماغية قبل السريرية. في حين أن هذا التباين المتزايد قد يحاكي تنوع أحجام الاحتشاء التي لوحظت في الحالةالبشرية 13 ، عندما لا يتم حسابها بشكل صحيح ، قد يؤدي التباين المرصود إلى دراسات لا يتم تشغيلها بشكل صحيح. على الرغم من عدم وجود عامل واحد يتنبأ بتباين الطريقة ، فإن تأكيد التنسيب يعد عاملا مهما لدراسات فعالية الدواء. البروتوكول الموصوف هنا ، على الرغم من أنه من المحتمل استخدامه بالفعل في إجراءات MCAO للفأر ، قد يكون غير مستغل بشكل كاف في الفئران ، بالنظر إلى الأوصاف الأكثر تكرارا للتنسيب الظهري في الأدبيات9. نعتقد أن هذا الوصف لوضع مسبار دوبلر بالليزر المبسط يساهم في تحسين منهجيات البحث في السكتة الدماغية قبل السريرية ، بهدف زيادة الدقة التجريبية والأهمية الانتقالية.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تم تمويل هذا البحث من قبل NINDS 1R41NS124450. بيورندر: KT26JWLYF6
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مقص زنبركي منحني | ملقط Castroviejo | 1501710 | |
| # 5 | أدوات العلوم الدقيقة | 11250-20 | |
| ملقط # 5/45 | أدوات العلوم الدقيقة | 1151-35 | |
| Forcepts أداة الكي | Conmed | M18019-01 | |
| شريط مختبر | شريط وضع العلامات Fisherbrand | 15-950 | |
| مراقب دوبلر ليزر | مور انسترومنتس | برنامج MOORVMS-LDF | |
| LDF | Perisoft لنظام التشغيل Windows أو moorSOFT | NA | |
| Mouse Clippers | Philips Norelco | MG7910 | |
| Periflux System 4000 ، مسبار 407 | لم تعد المعدات | المهددة | |
| غلاف بلاستيكي | Glad | press n seal | |
| Rat Cclippers | oster | A5 أو ما شابه | |
| تخدير القوارض الصغيرة | JD طبي | طلب | |
| مقص صغير | excelta | 362 Sissors أو نظام مراقبة درجة الحرارة المماثل | |
| مع مسبار | Physitemp | TCAT-2AC Controller |
This corrects the article 10.3791/66839