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方法文章

在大鼠模型中通过视交叉前单次注射自体血诱导实验性蛛网膜下腔出血

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DOI:

10.3791/62567

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2021年6月18日

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本文内容

摘要

蛛网膜下腔出血在人类中仍具有较高的死亡率和致残率。为了促进对该疾病及其病理生理机制的进一步研究,本文介绍了一种视交叉前单次注射模型。

摘要

尽管过去几十年中治疗手段不断进步,蛛网膜下腔出血(SAH)仍然具有较高的发病率和死亡率,且主要影响相对年轻的群体。为研究SAH背后的病理生理机制并测试药物干预措施,已开发出多种SAH动物模型。本文介绍的是一种在大鼠中建立的经视交叉前单次注射模型,该模型可精确控制注入的血量。简要而言,动物经麻醉后进行气管插管,并接受机械通气支持。使用加热垫维持体温。在尾动脉插入导管,用于持续监测血压及采集血样。切开枕骨大孔膜,并将一根导管置入小脑延髓池,以监测颅内压;该导管也可用于鞘内治疗干预。将大鼠固定于立体定位仪上,在前囟前方钻孔,经此孔将导管插入并置于视交叉前方。从尾动脉导管采集自体血(0.3 mL),手动注入。此操作可导致颅内压升高及脑血流下降。动物维持镇静30分钟,并皮下注射生理盐水和镇痛药物。随后拔除气管插管,将动物放回笼中。由于采用预设血量,该视交叉前模型具有较高的可重复性,且个体间变异较小。该模型较好地模拟了人类SAH的病理过程,因此是SAH研究中具有相关性的实验模型。

引言

非创伤性蛛网膜下腔出血(SAH)是一种脑卒中,约占所有脑卒中病例的5%。非创伤性SAH最常见的原因是动脉瘤突然破裂(aSAH),占SAH病例的85%。其他原因包括动静脉畸形破裂、凝血功能障碍以及中脑周围出血中的静脉破裂1。其发病率为每年每10万人中有9例,死亡率约为三分之一,另有三分之一的患者在SAH后需要日常生活支持2,3。

在初步稳定并确诊后,治疗方案取决于出血的严重程度。病情最严重的患者需在脑室内植入脑室外引流管以降低颅内压(ICP),并转入神经重症监护病房进行密切监测。患者将接受血管造影以确定(可能的)动脉瘤位置,随后通过弹簧圈栓塞或夹闭动脉瘤以防止再出血4。尽管已开展多项药物治疗的临床试验,但目前仅有钙通道拮抗剂尼莫地平被证实可改善预后5。目前仍有多个临床试验正在进行中。有关详细列表,请参见Daou及其同事的综述6。

动脉瘤破裂常被描述为突然出现的前所未有的最剧烈头痛,或称为“霹雳样头痛”。破裂导致颅内压(ICP)急剧升高,继而引起脑血流(CBF)减少。这种减少可导致全脑缺血,进而引起意识丧失。这种更为机制....

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方案

本实验操作遵循欧盟关于保护用于科学目的动物的指令2010/63/EU,并已获得丹麦动物实验监察局批准(许可证号:2016-15-0201-00940)。手术尽可能采用无菌技术进行,包括使用无菌器械、手套、导管和缝合线。研究采用雄性和雌性Sprague-Dawley大鼠,体重为230–350 g,在12小时光照/12小时黑暗循环条件下群体饲养,环境温度恒定为22 °C(± 2 °C),相对湿度为55%(± 10%)。动物可自由摄取标准饲料和饮水。术后动物单笼饲养,但在颅内压探头移除后可恢复群养。本方案使用的麻醉剂为异氟烷气体,但腹腔注射氯胺酮(100 mg/mL)与赛拉嗪(20 mg/mL)按3:2比例混合液,剂量为1.5 mL/kg,同样有效21。

1. 准备工作

  1. 改造16 G外周静脉导管用于插管。改造方法:将针头缩短1 cm,并将剩余的远端1 cm向注射阀方向弯曲30°。拆除导管翼(可多次使用)。
  2. 制作ICP探针时,取一段20 mm长的聚乙烯管(内径:0.58 mm,外径:0.96 mm),将其一端加热熔化形成圆形薄片,同时保持管腔开放。在聚乙烯管周围包裹1 mm长的硅胶管(内径:1.0 mm,外径:3.0 mm),然后将一段10 mm长的硅胶管(内径:0.76 mm,外径:2.4 mm)连接至聚乙烯管的末端。
  3. 打开笔记本电脑并启动数据采集软件。根据制造商说明书校....

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结果

与男性相比,女性发生动脉瘤性蛛网膜下腔出血(aSAH)的风险更高。尽管如此,由于雌性动物动情周期的异质性可能带来实验偏倚,目前实验中仍主要使用雄性啮齿类动物。此处展示的代表性结果来自最近一项比较雌性和雄性大鼠的研究,证实该模型在雌性动物中的结果与雄性大鼠相似21。该研究共纳入34只雌性Sprague-Dawley大鼠(18只SAH模型组和16只假手术组)。假手术组未将脊髓针下降至视交叉水平,也未注射血液,其余操作均与SAH组完全相同。两组之间的所有生理参数均具有可比性。最后,研究还对既往在雄性大鼠中进行实验的数据进行了荟萃分析,并与本研究的结果进行了比较21。

旋转杆实验是一种评估粗略感觉运动功能的测试。将动物放置在一根长150 cm、直径45 mm的可旋转杆的一端,杆的转速最高可达10 rpm。实验目标是让动物到达杆的另一端,该处放置有一个笼子。与假手术组动物相比,SAH大鼠在第1天和第2天的旋转杆测试中表现显著更差(图1)。.......

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讨论

脑池前单次注射SAH模型模拟了人类SAH的多个重要特征,包括颅内压(ICP)急剧升高、脑血流(CBF)减少、短暂性全脑缺血、神经炎症标志物上调以及脑血管痉挛(CVS)14,15,16,18,19,20。ICP探针还被用作鞘内给药的通道(图5)。此外,研究显示该模型在雄性和雌性动物中的表现相似21。该模型不包含动脉瘤的形成及其随后破裂的过程。已有多种模型尝试通过手术或药物诱导全身性高血压,并结合使用弹性蛋白酶削弱动脉壁,以产生动脉瘤破裂所致的SAH25,

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披露

作者声明无利益冲突。

致谢

本工作由伦德贝克基金会和伦德贝克卓越资助(编号:R59-A5404)支持。资助方在手稿的任何部分均未发挥任何作用。

....

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
16 G 外周静脉导管BD Venflon393229针头缩短,远端 1 cm 弯曲,翼片已去除
麻醉罩/麻醉室未知
血气分析仪RadiometerABL80
血压(BP)监测仪AdinstrumentsML117连接至 Powerlab
弯头镊子,12 cm × 3F.S.T11001-12用于麻醉
圆柱形垫枕,28 cm × 4 cm自制由手术巾制成
数据采集硬件AdinstrumentsML870 Powerlab
数据采集软件AdinstrumentsLabChart 6.0
钻机KMD1189
钻机控制器Silfradent300 IN
柔性光源SchottKL200
加热垫Minco1135
皮下注射针头,20 GKD Medical301300连接至立体定位仪
颅内压(ICP)监测仪AdinstrumentsML117连接至 Powerlab
异氟烷蒸发器OhmedaTEC3
笔记本电脑LenovoT410
激光多普勒监测仪AdinstrumentsML191
激光多普勒探头Oxford OptronicsMSF100XP连接至激光多普勒监测仪
持针器,13 cmF.S.T12001-13用于麻醉
精密注射器,0.025 mLHamilton547407
立体定位仪Kopf InstrumentsM900
手术显微镜Carl ZeissF170
缝合针Allgaier1245用于麻醉
温度控制器CWE,INC.TC-1000
换能器 × 2AdinstrumentsMLT0699连接至血压和颅内压监测仪
呼吸机Ugo Basile7025
兽用剪毛器AesculapGT421
三齿 Blair 拉钩,13.5 cmAgnthos17022--13
钝头 Alm 拉钩F.S.T17008-07
弯头镊子,12 cm × 2F.S.T11001-12
持针器,13 cmF.S.T12001-13
直头 Dumont 镊子,11 cmF.S.T11252-00
直头 Halsted-Mosquito 止血钳 × 2F.S.T13008-12
直头 Iris 剪,9 cmF.S.T14090-09
直头 Vannas 剪,10.5 cmF.S.T15018-10
可吸收棉片Kettenbach31603
黑色丝线,4-0,5 × 15 cmVömel14757
骨蜡Aesculap1029754
卡波姆眼用凝胶 2 mg/gParanova
棉签Heinz HerenzWA-1
棉签头涂抹器 × 4Selefa120788
皮下注射针头,23 G × 2KD Medical900284连接至三通阀,去除远端
皮下注射针头,23 G × 3KD Medical900284去除远端,2 个连接至三通阀,1 个连接至注射器
颅内压(ICP)探头:自制由以下材料制成:
聚乙烯管,20 mmSmiths medical800/100/200内径(ID):0.58 mm,外径(OD):0.96 mm
硅胶管,10 mmFisher15202710ID:0.76 mm,OD:2.4 mm
硅胶管,2 mmFisher11716513ID:1.0 mm,OD:3.0 mm
微量压积管Brand7493 11
手术巾,45 cm × 75 cmMölnlycke800430
PinPort 接头,22 GInstechPNP3F22
PinPort 注射器InstechPNP3M
聚乙烯管,2 × 20 cmSmiths medical800/100/200连接至注射器,ID:0.58 mm,OD:0.96 mm
橡胶圈未知
手术刀,10 号刀片Kiato23110
脊髓穿刺针,25 G × 3.5''Braun5405905-01
三通阀系统,Discofix × 2Braun16494C连接至换能器
缝线,4-0,单股,不可吸收 × 3EthiconEH7145H
注射器,1 mLBD Plastipak1710023
注射器,鲁尔锁接头,10 mL × 4BD Plastipak305959连接至换能器
组织粘合胶3M1469SB
0.5% 氯己定乙醇溶液Faaborg Pharma210918
卡洛芬 50 mg/mLScanVet43715稀释 1:10
异氟烷Baxter
等渗盐水Amgros16404
利多卡因-肾上腺素 10 mg/5 µg/mLAmgros16318

参考文献

  1. van Gijn, J., Kerr, R. S., Rinkel, G. J. Subarachnoid haemorrhage. Lancet. 369 (9558), London, England. 306-318 (2007).
  2. de Rooij, N. K., Linn, F. H. H., vander Plas, J. A., Algra, A., Rinkel, G. J. E. Incidence of subarachnoid haemorrhage: ....

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