小鼠心脏骤停模型用于缺血及复苏期间的脑成像与脑生理监测

摘要

本方案展示了一种独特的窒息性心脏骤停小鼠模型，该模型在复苏过程中无需胸外按压。该模型可用于监测和成像心脏骤停及复苏期间脑生理学的动态变化。

摘要

大多数心脏骤停（CA）幸存者会出现不同程度的神经功能缺损。为了阐明CA所致脑损伤的潜在机制，并进一步开发有效的治疗方法，开展实验性CA研究至关重要。为此，目前已建立了一些小鼠CA模型。在大多数模型中，小鼠需保持仰卧位，以便实施胸外按压进行心肺复苏（CPR）。然而，这种复苏操作使得在CA及复苏期间对脑生理学进行实时成像或监测变得困难。为了获取此类关键信息，本方案介绍了一种无需胸外按压CPR步骤的小鼠窒息性CA模型。该模型可用于研究从CA前基线状态到CA后早期再灌注阶段脑血流、血管结构、电位活动以及脑组织氧合的动态变化。尤为重要的是，该模型适用于老年小鼠。因此，这一小鼠CA模型有望成为解析CA对脑生理影响的关键工具。

引言

心脏骤停（CA）仍然是全球公共卫生领域的重大危机¹。仅在美国，每年就报告超过35.6万例院外和29万例院内心脏骤停病例，且大多数心脏骤停患者年龄超过60岁。值得注意的是，幸存者中普遍存在心脏骤停后神经系统功能障碍，这对心脏骤停的临床管理构成了主要挑战^2,3,4,5。为了理解心脏骤停后脑部的病理变化及其对神经功能预后的影响，已在患者中应用了多种神经生理监测和脑组织监测技术^{6,7,8,9,10,11,12}。利用近红外光谱技术，已在心脏骤停大鼠模型中开展实时脑部监测，以预测其神经功能预后¹³

方案

本研究中所述所有操作均遵循美国国立卫生研究院（NIH）关于实验动物护理与使用的指南进行，并经杜克大学动物护理与使用委员会（IACUC）批准。本研究采用8至10周龄的C57BL/6雄性和雌性 小鼠。

1. 手术准备

1. 使用电子天平称量小鼠体重，并将其放入一个 4 英寸 × 4 英寸 × 7 英寸的亚克力麻醉诱导箱中。
2. 将麻醉蒸发器调节至 5% 异氟烷，氧气流量计调节至 30，氮气流量计调节至 70（参见材料表）。
3. 当小鼠呼吸频率降至每分钟 30–40 次时，将其从诱导箱中取出，并仰卧置于手术台上。
4. 用钝头镊子拉出舌头，并用非优势手固定。使用优势 手持喉镜（参见材料表）插入小鼠口腔，观察声带。
5. 用非优势 手将导丝和 20 G 静脉导管插入口腔，轻柔地将导丝插入气管。
6. 将导管推入气管，直至导管的翼状部分与鼻尖齐平。
   注意：切勿对未完全麻醉的小鼠进行插管，以免损伤气管并导致气道出血。
7. 将插管后的小鼠连接至小型动物呼吸机（参见材料表），并将异氟烷浓度降低至 1.5%。
8. 将小鼠体重输入呼吸机控制面板，以确定潮气量和呼吸频率。
9. 将小鼠....

结果

为诱导心脏骤停（CA），小鼠采用1.5%异氟烷麻醉，并通入100%氮气进行通气。该条件下，小鼠在45秒内出现严重心动过缓（图1）。在缺氧2分钟后，心率显著下降（图2），血压降低至20 mmHg以下，脑血流完全停止（图1）。当关闭异氟烷后，不再控制体温，体温在心脏骤停结束时逐渐下降至约32 °C（图1）。

在心脏停搏8分钟后，立即启动呼吸机，并为小鼠提供100%氧气。通过动脉导管将血液复苏混合液注入循环系统。via注入血液复苏混合液后不久，心脏功能开始恢复。经过短暂间隔后，全身和脑部血流得以恢复，并实现自主循环恢复（ROSC）。在我们实验室中，ROSC的成功率接近100%。该模型已在年轻和老年小鼠中成功建立。

利用该模型，本研究采用了两种成像方式——激光散斑血流成像（LSCI.......

讨论

在实验性心脏骤停（CA）研究中，曾采用窒息、氯化钾注射或电流诱导的心室颤动等方法来诱发CA^{16,17,18,19,20,21,22,23}。通常情况下，这些CA模型（尤其是小鼠模型）需要心肺复苏（CPR）进行抢救。我们已配制出一种复苏混合物，可在小鼠窒息性CA后实现自主复苏。省去CPR步骤为利用现有成像技术在CA及复苏期间监测脑生理活动提供了更多机会。

这种复苏鸡尾酒储备液包含碳酸氢钠、肝素、氧合动脉血和肾上腺素。众所周知，心脏骤停（CA）可同时引发代谢性.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
肾上腺素	Par制药	NDC 42023-159-01
酒精棉片	BD	326895
动物生物放大器	ADInstruments	FE232
血压换能器	ADInstruments	MLT0699
桥式放大器	ADInstruments	FE117
肝素钠注射液，USP	Fresenius Kabi	NDC 63323-540-05
异氟烷	Covetrus	NDC 11695-6777-2
激光多普勒血流监测仪	Moor Instruments	moorVMS-LDF1
激光散斑成像系统	真实世界数据	RFLSI III
润滑性眼膏	博士伦	339081
微型夹子	Roboz	RS-5431
小鼠直肠探针	Physitemp	RET-3
针电极	ADInstruments	MLA1213	29 号针头，1.5 毫米套管
氮	Airgas	UN1066
光学塑料光纤	Moor Instruments	POF500
耳镜	韦尔查林	728	2.5 mm 阴道窥器
氧气	Airgas	UN1072
PE-10 导管	BD	427401	聚乙烯管
聚维酮碘	绒毛膜绒毛取样术	955338
PowerLab 8/35	ADInstruments
瑞马度（卡洛芬）	硕腾	6100701	可注射用 50 mg/ml
小型动物呼吸机	Kent Scientific	RoVent Jr.
温度控制器	Physitemp	TCAT-2DF
三联抗生素 &镇痛与疼痛缓解	绒毛膜绒毛取样术	NDC 59770-823-56
蒸发器	真实世界数据	R583S
0.25% 布比卡因	Hospira	NDC 0409-1159-18
0.9% 氯化钠	ICU Medical	NDC 0990-7983-03
1 mL 塑料注射器	BD	309659
4-0 丝线缝合线	看	SP116	黑色编织丝绸
6-0 尼龙缝线	Ethilon	1698G
8.4% 碳酸氢钠注射液，USP	Hospira	NDC 0409-6625-02
20 G IV 导管	BD	381534	20GA 1.6 英寸
30 G PrecisionGlide 针头	BD	305106	30 G × 1/2