2血管闭塞/低血压:全脑缺血模型大鼠
June 22nd, 2013
双侧颈动脉闭塞，加上全身性低血压生产全脑缺血大鼠海马损坏，导致重复性严重。受试动物损害与脑损伤预测的模式，它们方便地恢复率和死亡率相对较低。
总体目标是在大脑中诱导短暂性脑缺血事件，以模拟心脏骤停和复苏引起的脑损伤。首先，全身性低血压是由血液从股动脉抽出引起的。接下来，阻塞颈动脉以限制血液流向大脑。
通过严格控制全身血压，大脑处于缺血状态 8 分钟。最后，取出夹子并重新引入抽出的血液。最终，可以在缺血后的不同时间点量化神经元损伤。
与心脏骤停和复苏等现有方法相比，该技术的主要优点是可以模拟脑缺血事件，而不会出现与系统性缺血相关的死亡率和合并症。这种手术的视觉演示使我们能够强调特定程序细微差别的重要性，以确保可重复性从制作血管导管开始。为此，请剪下一根 8 英寸长的聚乙烯 50 管，并将钝的 23 号针头插入一端。
将此针头固定到三向旋塞的一个端口中并放置。另一个三向旋塞阀位于对面端口。通过在整个过程中运行肝素盐水溶液来肝素化旋塞阀和导管。
接下来，将 10 毫升生理盐水注射器连接到正塞旋塞上，垂直于导管并远端。将导管远端的旋塞阀连接到压力传感器管。用盐水填充系统并去除任何气泡。
对麻醉大鼠插管以允许连续麻醉。在注射氯胺酮后，将氟的 isof 降低到 1.5%，并在整个手术过程中监测麻醉水平。麻醉后，剃掉大腿与腹部相交的颈部区域和右骨盆，将大鼠仰卧在加热的毯子上。
在眼睛上涂抹润滑剂并插入直肠温度计后，反复涂抹 Betadine 和 70% 乙醇擦洗切口区域。在大鼠身上放置一个手术区域并切孔以露出切口区域。确认适当的麻醉深度后，用手术刀沿颈部钝切开中线切口，穿过组织到达胸骨舌骨和胸骨乳突肌。
通过钝器解剖小心地分离肌肉，直到看到颈总动脉。通过在下方穿过丝缝线来隔离两侧的颈动脉。清除后肢肌肉与腹部交界处凹陷处的血管中的任何筋膜。
做第二个切口。沿着大腿肌肉解剖腹部肌肉下方，直到到达腹股沟韧带。暴露股神经血管束。
小心地将丝线缝合在下面，并锁住任何筋膜，留下 5 到 7 毫米的裸露血管。暴露后，在动脉远端打一个永久性结。在动脉的近端周围放置另一根丝线，打一个松散的结。
接下来，在近端的缝合线上施加牵引以阻塞血流，并用眼科剪刀在血管顶部做一个小切口。使用血管导引器将导管插入血管。导管就位后，在血管和导管周围打一个松散的结以固定。
将导管插入血管，越过血管切口 7 到 9 毫米，朝中线方向。从容器上移除牵引力，让它自然地排列。服用 0.3 毫升肝素后，用少量生理盐水冲洗导管中的任何血液以防止凝血。
最后，打开压力监测器并校准设备。为确保手术之间的一致性，在手术过程中详细记录核心温度、血压和其他生理变量非常重要。准备开始时，将肝素化注射器连接到垂直于导管和近端的旋塞阀。
将计时器设置为 1 分钟，然后打开旋塞，以便抽血。慢慢抽血。在 1 分钟内，应去除 7 到 9 毫米的血液。
然后 MAP 应降至 30 毫米汞柱左右，这是达到缺血的目标血压。接下来，将止血夹套在颈动脉上并启动设置为 8 分钟的计时器。如果 MAP 不在 30 毫米汞柱，请立即检查血压，缓慢输注或抽血，直到达到正确的水平。
在整个缺血过程中进行调整以保持此水平。将血液保持在 37 摄氏度，以避免在 8 分钟缺血期结束时重新输注之前冷却。取出温血，提前抽出再灌注，取出止血 eclipse 并在血液重新引入后以每分钟约 2 毫升的速度缓慢重新注入血液，从股动脉中取出套管，并在动脉切口附近固定两个独立的结。
使用带有 5.0 Vijol 缝合线的反向切割针以不连续的模式缝合切口。当伤口闭合时，关闭异氟以使大鼠脱离呼吸机并给予镇痛药。当自主呼吸恢复时。
将动物拔出管并放入加热的恢复笼中。监测动物是否有痛苦的迹象，直到在所需的时间点完全恢复。缺血后，将大脑固定在 4% 多聚甲醛中。
经心脏灌注后，将脑样本切成切片并用牙槽嵴紫图像染色。美国国立卫生研究院 （National Institutes of Health） 提供的免费程序 J.A 用于量化代表脑损伤程度的活神经元。首先，使用 cell counter 插件打开图像。
接下来，选择一种标记颜色并计算刻度边界内的神经元。根据神经元形态的简单纳入标准对条形神经元进行计数。这是一个大的副金属形状或小胶质细胞、星形胶质细胞形态或小圆形或长管状形状的排除标准。
记录神经元计数后，保存细胞计数器窗口。来自每只动物的所有图像的平均值将提供一个平均神经元计数，这是 CA 1 海马损伤的定量测量。该示例显示了再灌注后 14 天由 8 分钟的整体脑缺血造成的损伤。
在这里，假手术大鼠的海马体表现出正常的形态，包括完整的 ca 型。相反，损伤局限于海马体的 ca one 区域。在缺血和再灌注的大鼠中，此处显示的是假手术对照动物和暴露于整体脑缺血的动物的代表性计数窗口。
受伤的 CA 显示包括小胶质细胞和星形胶质细胞的染色，它们看起来很小，呈管状或泪滴状。这些可以与完整的海马神经元区分开来，后者很大，呈圆形或准金属形状。最后，该数据表明，与对照相比，缺血动物 CA 1 区域的神经元计数要低得多。
观看此视频后，您应该了解如何在大鼠中产生短暂性全面脑缺血以及如何量化相关损伤。成功需要细腻的手术技巧和对麻醉、血流动力学和生理参数的严格维护。这项技术为研究人员探索患者全面脑缺血后发生的脑事件铺平了道路。
心脏骤停后进行复苏。
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概述
本研究探讨了双侧颈动脉阻塞和全身低血压对大鼠全脑缺血的影响。所诱导的缺血事件模拟脑损伤，导致可预测的脑损伤模式，特别是在海马区，且死亡率相对较低。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 缺血性损伤
- 动物模型
背景
- 双侧颈动脉阻塞限制了大脑的血流。
- 诱导全身低血压以模拟类似心脏骤停的条件。
- 海马区特别容易受到缺血性损伤。
- 评估动物受试者的恢复模式和死亡率。
研究目的
- 在大脑中诱导短暂的缺血事件。
- 量化缺血后不同时间点的神经元损伤。
- 了解缺血性损伤后的恢复动态。
使用的方法
- 从股动脉抽取血液以诱导全身低血压。
- 阻塞颈动脉以限制脑血流。
- 通过控制血压维持缺血状态八分钟。
- 在移除阻塞后重新输入抽取的血液。
主要结果
- 在海马区观察到可预测的脑损伤模式。
- 受试者从缺血事件中迅速恢复。
- 死亡率保持相对较低。
结论
- 该模型有效模拟了脑缺血和恢复。
- 研究结果有助于理解缺血性脑损伤。
- 对缺血性条件下的治疗策略有潜在影响。
常见问题
Executive Industry Relevance
The 2-vessel occlusion/hypotension (2VOH) rat model enables reproducible simulation of global brain ischemia, closely mirroring cerebral injury following cardiac arrest and resuscitation. This model provides a robust platform for evaluating neuroprotective strategies and quantifying selective neuronal vulnerability, particularly in the hippocampal CA1 region. Its reproducibility and quantitative outputs support translational research and early-stage therapeutic hypothesis testing in neurodegeneration and ischemic injury pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of ischemia-induced neuronal death mechanisms in a controlled, disease-relevant system.
- Supports functional target validation by quantifying selective CA1 neuron loss post-ischemia.
- Facilitates predictive confidence in neuroprotective target selection and mechanistic de-risking.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo platform for screening neuroprotective compounds targeting global brain ischemia.
- Delivers standardized, quantitative neuron count outputs using accessible imaging and analysis tools.
- Enables reproducible assessment of intervention efficacy across experimental cohorts.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with clinical patterns of selective hippocampal vulnerability observed after cardiac arrest.
- Supports continuity from mechanistic discovery to preclinical validation of neuroprotective strategies.
- Allows risk-adjusted advancement of candidates based on quantitative injury endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
This model is positioned at the interface of early discovery and preclinical validation, enabling hypothesis-driven target evaluation and compound screening for ischemic brain injury.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on neuronal vulnerability and injury pathways in a clinically relevant context.
- Screening: Provides reproducible, quantitative neuron loss metrics for compound efficacy evaluation.
- Analytics: Employs standardized imaging and open-source software for robust, scalable data analysis.
- Translational Research: Bridges mechanistic findings to preclinical endpoints relevant to human ischemic injury.
- Enterprise Reuse: Offers a cost-effective, scalable model adaptable for diverse neuroprotection research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and mechanistic de-risking for neuroprotection.
- Operational Value: Standardizes injury induction and quantification, supporting reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for neuroprotective candidates based on robust, quantitative endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of therapeutic strategies targeting ischemic brain injury.
Implementation Considerations
- Requires surgical expertise for precise vascular occlusion and physiological monitoring.
- Needs access to anesthesia, hemodynamic monitoring, and basic imaging infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization of procedural variables and data analysis.
- Adaptable to different experimental timelines and intervention strategies within rodent models.
- Dependent on careful post-operative care and physiological parameter control for reproducibility.
