Preclinical models of intracerebral hemorrhage are utilized to mimic certain aspects of clinical disease. Thus, mechanisms of injury and potential therapeutic strategies may be explored. In this protocol, two models of intracerebral hemorrhage are described, intrastriatal (basal ganglia) injections of autologous blood or collagenase.
Intracerebral blødning (ICH) er en vanlig form for cerebrovaskulær sykdom og er forbundet med betydelig sykelighet og dødelighet. Mangel på effektiv behandling og svikt i store kliniske studier som tar sikte på hemostase og blodpropp fjerning demonstrere behovet for ytterligere mekanisme-drevet etterforskning av ICH. Denne forskningen kan utføres gjennom de rammer som følger av prekliniske modeller. To murine modeller i populær bruk inkluderer intrastriatal (basalgangliene) injeksjon av enten autolog fullblod eller clostridial collagenase. Siden, representerer hver modell distinkt forskjellige patofysiologiske funksjoner som er relatert til ICH, kan bruken av en bestemt modell velges basert på hvilke side av sykdommen som skal studeres. For eksempel, autologt blod injeksjon representerer mest nøyaktig hjernens respons på nærværet av intraparenchymal blod, og kan nærmest replikere Lobar hemorrhage. Clostridial collage injeksjon representerer mest nøyaktig de small fartøy ruptur og hematom evolusjon karakteristisk for dype blødninger. Dermed hver modellresultater i ulike hematom dannelse, neuroinflammatory respons, cerebral ødem utvikling, og neurobehavioral utfall. Robusthet av en påstått terapeutisk intervensjon kan best vurderes ved hjelp av begge modellene. I denne protokollen, er induksjon av ICH med begge modellene, umiddelbare postoperative demonstrasjon av skader, og tidlig postoperativ behandling teknikker demonstrert. Begge modellene resultere i reproduserbare skader, hematom volumer, og neurobehavioral underskudd. På grunn av heterogeniteten av human ICH, er flere prekliniske modeller for å utforske grundig patofysiologiske mekanismer og teste potensielle terapeutiske strategier.
Intracerebral blødning (ICH) er en relativt vanlig form for cerebrovaskulær sykdom med ca 40-50% av pasienter som er rammet dø innen 30 dager en. Dessverre har liten forbedring blitt gjort i dødelighet i løpet av de siste 20 år to. Rapporter fra National Institutes of Health tre og retningslinjer fra American Heart Association fire understreket betydningen av å utvikle klinisk relevante modeller av ICH å utvide forståelsen av patofysiologien og utvikle mål for nye terapeutiske tilnærminger.
Flere modeller finnes å etterligne menneskelig ICH fem. Som forståelse av ICH patofysiologi modnes, har det blitt klart at en rekke modeller kan anvendes for å undersøke forskjellige aspekter av sykdommen. Tidligere brukte modeller inkluderer murine amyloid angiopathy 6, intraparenchymal microballoon innsetting og inflasjon 7, og direkte arteriell blodinfiltrasjon 8,9. Lobar blødning fra amyloid angiopati er blitt modellert med bruk av transgene mus og representerer en distinkt ICH subtype. Microballoon modeller etterligne akutt masseeffekt fra hematomdannelse men mislykkes i å fange hjernens cellulær respons på nærværet av blod. Endelig fag direkte arteriell blod infiltrasjon hjernen til arterielle press fra lårarterie. Dermed gjør denne modellen ligner arterielle press og tilstedeværelse av blod, men ikke utsett hjernen til mikrovaskulær skade fra små blodkar sprekker. Videre har denne modellen iboende høy variabilitet. Interessant, spontant hypertensive rotter 10 utvikle spontan ICH som de gamle. Studier av disse dyrene etter at ICH utvikling kan ligne sykdommen i nærvær av en av de store comorbidities predisponerende mennesker til ICH. Selv om disse andre modeller finnes, intrastriatal injeksjon av clostridial kollagenase 11 eller instrastiatal injeksjon av enutologous fullblod 12 er, for tiden, de to vanligste modellene som brukes i preklinisk ICH forskning.
ICH modellvalg bør gjøres basert på formålet med eksperimentelle spørsmål, herunder arter utvalg og metode for å indusere dannelse av hematomer. For eksempel, griser er store dyr med relativt store hvite substansen hjernevolum sammenlignet med mus. Således blir svin-modeller egnet for å studere hvit substans patofysiologien følgende ICH. I kontrast, gnager hjerner er stort sett grå materie, men transgene systemer gjør gnagere nyttig å vurdere molekylære mekanismer for skader og restitusjon etter ICH. Hver modell har sin iboende styrker og svakheter (Tabell 1), noe som bør vurderes nøye før eksperimentering.
De følgende protokoller demonstrere autologt blod og kollagenase injeksjon modeller i mus. Disse modellene har hver blitt oversatt fra modeller som opprinnelig ble utviklet i rotter13,14 og tillate bruk av allment tilgjengelig transgen teknologi for å utforske molekylære mekanismer knyttet til celledød etter ICH. Begge representerer svært ulike skademekanismer fra menneskelig ICH, og begge har tydelig forskjellig forventet resultat i form av atferdsmessige og histologiske tiltak. Dermed kan enkelte hypoteser egner seg til en modell over den andre, men mange ideer kan kreve validering i begge modellene.
Tabell 1. Sammenligning av egenskapene til collagenase-og autologe blod injeksjon intracerebral blødning modeller.
Kollagenase Injection | Blood Injection | |
Enkel bruk | + + + | + + | Reproduserbarhet | + + | + + |
Kontroll av Blødning Size | + + | + + + |
Blood Reflux | + | + + |
Simulerer menneskelig sykdom | + | – |
Enkelhet | + + | + + |
Bruk hos flere arter | + + | + + |
Til tross for fremvoksende preklinisk forskning og resulterende store kliniske studier for lovende legemiddel 15-18, er det ingen farmakologiske intervensjoner vist seg å forbedre resultatet i ICH og omsorg fortsatt i stor grad støttende. Lister over mulige behandlingsformer kan være generert av høy gjennomstrømning teknologier, for eksempel transcriptomic og proteomikk arbeid. Mens disse teknologiene fortsetter å fremme vår kunnskap om potensielle terapeutiske mål, fremover og bakover oversettelse av…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the American Heart Association Scientist Development Grant and the Foundation for Anesthesia Education and Research (MLJ). We would like to thank Talaignair N. Venkatraman PhD for his assistance with magnetic resonance imaging.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stereotactic frame | Stoelting Co. | 51603 | |
Probe holder with corner clamp | Stoelting Co. | 51631 | |
Mini grinder | Power Glide | Model 60100002 | |
0.5 µl Hamilton syringe | Hamilton Co. | 86259 | 25 gauge needle |
50 µl Hamilton syringe | Hamilton Co | 7637-01 | |
26G Hamilton needle | Hamilton Co | 7804-03 | |
Syringe pump | KD Scientific | Model 100 | |
Heat therapy water pump | Gaymar Industries, Inc. | Model# TP650 | |
Circulating waterbed | CMS Tool & Die, Inc. | ||
Rodent ventilator | Harvard Apparatus | Model 683 | |
Isoflurane vaporizer | Drager | Vapor 19.1 | |
Air flowmeter | Cole Parmer | Model PMR1-010295 | |
Induction chamber | Self made | ||
Otoscope | Welch Allyn | 22820 | |
intravenous catheter | Becton-Dickinson | 381534 | 20-gauge, 1.16 inch Insyte-W |
Isoflurane | Baxter Healthcare Corporation | NDC10019-360-69 | |
Collagenase Type IV-S | Sigma | C1889 | |
Polyethylene tubing PE20 | Becton-Dickinson | 427406 | |
Polyethylene tubing PE10 | Becton-Dickinson | 427401 | |
30G 1 inch needle | Becton-Dickinson | 305128 | |
27G 1 1/4 inch needle | Becton-Dickinson | 305136 | |
Surgical scissors | Miltex | 21-539 | |
Forceps | Miltex | 17-307 | |
Needle holder | Boboz | RS-7840 | |
Monofilament suture | Ethicon | 8698 | Size 5-0 |
Indicating controller | YSI | 73ATD |