连续动脉血压记录可用于研究各种血流动力学参数的影响。本报告展示了在缺血性卒中的大型动物模型中应用连续动脉血压监测,以确定卒中的病理生理机制、不同血流动力学因素的影响,以及评估新的治疗策略。
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连续动脉血压记录可用于研究各种血流动力学参数的影响。本报告展示了在缺血性卒中的大型动物模型中应用连续动脉血压监测,以确定卒中的病理生理机制、不同血流动力学因素的影响,以及评估新的治疗策略。
血压的控制,包括其绝对值和变异性,会影响缺血性卒中患者的预后。然而,由于人类数据本身存在难以克服的局限性,识别导致不良预后的机制或评估减轻这些影响的干预措施仍然具有挑战性。在这些情况下,可利用动物模型对疾病进行严谨且可重复的评估。本文报告了一种既往描述的兔缺血性卒中模型的优化方法,该模型结合了连续血压记录,以评估血压调节的影响。在全身麻醉下,通过外科切开暴露双侧股动脉,并置入动脉鞘。在透视成像和路径图引导下,将微导管送入脑后循环动脉。通过注射对侧椎动脉进行血管造影,以确认目标动脉的闭塞。在闭塞导管保持固定位置期间,持续记录血压,从而精确调控血压干预措施,无论是通过机械还是药物手段。在完成预定的闭塞时间后,撤出微导管,并在全身麻醉下维持动物进行规定时长的再灌注。对于急性研究,随后对动物实施安乐死并断头。取出脑组织,通过光学显微镜测量梗死体积,并进一步采用多种组织病理学染色或空间转录组学分析进行评估。该方案提供了一种可重复的模型,可用于更深入地开展关于缺血性卒中期间血压参数影响的临床前研究,同时也促进了对可能改善缺血性卒中患者治疗的新型神经保护干预措施的有效临床前评价。
缺血性卒中(IS)是全球范围内导致死亡和长期残疾的主要原因,随着社会老龄化,其发病率预计将进一步上升1。尽管在急性干预和二级预防策略方面已取得显著进展,但辅助性神经保护治疗的发展却相对滞后2,3,4,5,6,7。由于目前对治疗手段有效或无效的潜在机制了解甚少,因此仍需进一步深入研究卒中的病理生物学机制。这在很大程度上归因于卒中患者群体的高度异质性,其中许多患者伴有多种共病,从而干扰了研究分析1。研究受限的一个关键因素是缺乏组织层面的数据——即生物医学研究的金标准,而这主要是因为从人类中枢神经系统采样组织具有极高的致病风险。具体而言,在活体人类中采集血管组织本身就会引发卒中,因此血管组织通常仅能在尸检时获取,而这类样本无法充分代表总体人群,且倾向于偏向于高龄、病情更晚期并伴有多种并发诊断的患者。
在无法充分利用人类数据的情况下,动物模型可弥补数据空白。中风的大型动物模型较为有限,因为研究中常用的大多数大型动物均为有蹄类,其具有rete mirabile(奇网),会阻碍对脑动脉的直接血管内通路8,9,10,11,12,13,14,15,16,17。兔在心血管疾病(包括颅内病变)的研究中具有长期应用历史8,9,10,11,12,13,14,15,16,17。兔是脑血管疾病的理想模型,因其体型足够大,可进行血管内导管插入,且缺乏其他大型哺乳动物中存在的rete mirabile,从而允许颅内血管通路9,15,16,17。此前已有研究通过微导管精确且可控地闭塞颅内动脉,专门利用兔模型开展缺血性卒中(IS)的研究18。
血压(BP)控制,无论是通过调节绝对血压还是血压变异性(BPV)——即动脉血压围绕平均血压波动的程度——在近期报道显示血压或血压变异性控制不佳的缺血性卒中(IS)患者预后更差之后,已成为一个新兴的潜在治疗靶点19,20,21,22。然而,目前尚缺乏对血压变化如何导致IS患者不良预后的机制性研究。部分原因在于难以在人体中获取组织层面的数据并进行严格控制的分析。为了测试调节血压或血压变异性(BPV)的干预措施,必须借助动物模型以克服这些限制。本报告描述了一种成功结合先前已验证的兔缺血性卒中模型的方法,该模型通过可控地闭塞大脑后动脉,并结合连续的动脉内血压监测18。本文所述方法通过将一个经过验证且可重复的卒中模型应用于能够实现血压精确测量与控制的系统中,从而改进了以往对卒中病理生理学的研究手段。在此优化的模型中,可通过术后对获取脑组织进行组织病理学染色来评估梗死负荷,该组织样本还可适用于多种染色方法以及更先进的分析技术,如空间转录组学。此外,在实施存活手术后,还可选择对闭塞的大脑后循环动脉进行评估,以开展发病率相关分析。
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本方案已获得机构动物照护与使用委员会批准(犹他大学IACUC方案编号21-09021)。成熟的新西兰白兔从商业供应商处获得。
1. 动物获取
2. 麻醉与监测
3. 手术准备
4. 动脉通路
5. 颈脑血管造影与颅内介入通路
6. 血压测量与调节
7. 安乐死与组织采集
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在使用该模型的初期实验中,本团队成功在14只动物中的12只(85.7%)实现了预期的后脑动脉或小脑上动脉闭塞效果。实验共研究了7只雄性和7只雌性动物。动物平均体重为3.6千克。± 0.46 千克)。在两只未成功完成手术的动物中,导管诱发的严重血管痉挛阻碍了安全进入颅内循环。其中一只兔子因闭塞性血管痉挛而无法建立颅内通路;另一只动物则在尝试插管过程中发生颅内动脉穿孔,这很可能是由于试图将微导管置于大脑后动脉过于远端的位置所致。
在所有动物中,大脑均被成功采集,并采用苏木精-伊红(H&E)染色法进行了组织病理学分析。&E) 染色或 2% 氯化三苯基四氮唑 (TTC)。与先前发表的血管闭塞模型结果一致,闭塞持续时间越长,梗死体积越大,该模型已成功实现 60 至 240 分钟的闭塞时长。18。&E 染色图像(闭塞 90 分钟后,再灌注 120 分钟)如下所示。 图 3.
所有动物在麻醉诱导后、未使用血管...
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在缺血性卒中(IS)的管理方面已取得显著进展,尤其是在急性干预和二级预防策略方面。然而,在改善IS患者治疗方面仍有进一步提升的空间。在IS治疗的其他方面,特别是神经保护领域,进展有限,这可能源于对组织和分子水平上机制过程的病理生理学理解尚不充分。获取人类具有重大影响的数据既不现实,也几乎不可能。在这种情况下,来自动物模型的组织水平数据可以弥补知识空白,并推动产生实质性改变。
如上所述,兔子在体型、生理和解剖结构方面为脑血管病理学研究提供了理想的组合18。由于缺乏rete mirabile,其颅内动脉不存在结构上的阻碍。此外,颅内血管足够粗大,可容纳血管内介入装置,这一点在啮齿类动物模型中难以实现。对颅内组织的分析可通过多种方式进行,无论是通过成熟的组织病理学和免疫组织化学染色,还是通过前沿技术方法,例如利用单细胞RNA测序分析血管内活检样本,或对完整组织进行空间转录组学分析9,15,
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MDA、GH 和 MAJ 是 Certus Critical Care, Inc. 的顾问。MDA 是强生公司(Johnson & Johnson)的顾问。
本出版物中报告的研究由美国国立卫生研究院转化科学促进国家中心资助,资助编号为 UL1TR002538 和 KL2TR002539,以及由美国心脏协会转化资助项目 19TPA34910194 提供支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 3-0 丝线缝合线 | Ethicon | A184H | |
| 布托啡诺 | Sigma-Aldrich | B9275 | |
| 导管 | Terumo | CG415 | 4F 滑导导管 |
| 血管内压力传感器 | Millar | SPR-524 | |
| 安乐死溶液 | Virbac | PVS111 | |
| 导丝 | Terumo | GR1804 | |
| 碘海醇 | ThermoFisher | 466651000 | 含碘造影剂 |
| 氯胺酮 | Biorbyt | orb61131 | |
| LabChart 软件 | ADInstruments | ||
| 利多卡因 | Spectrum | LI102 | |
| 微导管 | Medtronic | EV3 105-5056 | Marathon 微导管 |
| 微导丝 | Medtronic | EV3 103-0608 | Mirage 微导丝 |
| PowerLab | ADInstruments | ||
| 兔脑 2 mm 冠状切片模具 | Ted Pella | 15026 | |
| 生理盐水 | FisherScientific | 23-535435 | |
| 鞘管 | Merit Medical | PSI-5F-11 | |
| Xylazine | ThermoFisher | J61430.14 |
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