Ein Rattenmodell für den Verschluss/die Reperfusion der mittleren Hirnarterie ohne Beschädigung der anatomischen Struktur der Hirngefäße
17. Mai 2024
Das aktuelle Protokoll beschreibt ein Rattenmodell des Verschlusses/der Reperfusion der mittleren Hirnarterien, das die anatomische Struktur der Hirngefäße bewahrt, ohne Schäden zu verursachen.
In dieser Studie wird ein Rattenmodell für den Verschluss oder die Reperfusion der mittleren Hirnarterie entwickelt, das die Integration der zerebralen Gefäße aufrechterhält. Es konzentriert sich auf die Einführung einer neuen Methode zur Induktion eines ischämischen Schlaganfallmodells bei Ratten, ohne die zerebrale Gefäßanatomie zu beeinträchtigen. Das Projekt nutzt mikrochirurgische Techniken und die filamentinduzierte Ischämie.
Es wird eine Methode eingeführt, um eine Ischämie zu induzieren, ohne die Arteria carotis communis oder das externe Karotissystem zu schädigen. Im Gegensatz zu Techniken, die den Blutfluss dauerhaft beeinträchtigen oder die zerebrale Gefäßanatomie schädigen können, behält dieses Protokoll die anatomische Integrität mehrerer Gefäße bei. Es bietet einen genaueren, weniger schädlichen Ansatz zur Untersuchung des ischämischen Schlaganfalls.
Zu Beginn setzen Sie die betäubte Ratte auf eine Operationsplattform. Nach der Rasur des Fells um den Hals und den linken Halsbereich desinfizieren Sie die Operationsstelle dreimal mit Betadin und 70% Ethanol. Machen Sie einen 1,5 Zentimeter langen Mittellinienschnitt an der Bauchseite des Halses und öffnen Sie die oberflächliche Faszie.
Führen Sie eine stumpfe Dissektion durch, um die Arteria carotis externa, die Arteria carotis interna und die Arteria carotis communis freizulegen. Platzieren Sie drei 4-0-Seidennähte um die Arteria carotis communis und eine weitere Seidennaht durch die Arteria carotis externa in der Nähe der Bifurkation der Arteria carotis interna. Binden Sie einen lösbaren Schlupfknoten an der proximalen Arteria carotis.
Ziehen Sie die Naht an der distalen Arteria carotis communis mit einem Blutstiller fest, um den Blutfluss zu blockieren. Binden Sie während des Nähens einen weiteren Schlupfknoten locker um die Arteria carotis communis, um sicherzustellen, dass das Gefäß nicht verschlossen wird. Machen Sie nun mit einer Schere einen 0,5 Millimeter großen Schnitt zwischen der proximalen Seidennaht und der mittleren Naht an der Arteria carotis communis.
Führen Sie ein drei Zentimeter langes 4-0-Filament in die Halsschlagader ein. Ziehen Sie die Seidennähte um die Halsschlagader fest, um das intraluminale Filament zu sichern und Blutungen zu vermeiden. Entfernen Sie dann die Naht von der distalen Arteria carotis communis.
Führen Sie das Filament weiterhin in das Lumen der mittleren Hirnarterie ein und steuern Sie die Nähte um die Arteria carotis externa. Starten Sie einen Timer und notieren Sie den Zeitpunkt, zu dem die Okklusion beginnt. Vernähen Sie den Halsschnitt mit 3-0 Seidennähten.
Setzen Sie das Tier vorsichtig in einen Auffangkäfig. Nach der ischämischen Modellierung wird der Halsschnitt der anästhesierten Ratte wieder geöffnet. Ziehen Sie unter einem Präpariermikroskop das okkludierende Filament vorsichtig zurück, während Sie die Mikroklemme horizontal in der Nähe des intraluminalen Nahtknotens platzieren.
Ziehen Sie sich weiter zurück, bis die weiße Spitze in der Nähe des Schnitts der Arteria carotis communis deutlich sichtbar ist. Entfernen Sie dann das Filament vollständig und lösen Sie den gesicherten intraluminalen Nahtknoten. Platzieren Sie eine weitere Mikroklemme in der Nähe der Herzseite des proximalen Knotens der Arteria carotis.
Entfernen Sie anschließend den Nahtknoten um die proximale Arteria carotis. Spülen Sie die Inzisionsstelle mit Kochsalzlösung ab. Trocknen Sie den Bereich mit einem sterilen Wattebausch, um das Blut zu entfernen und ein klares Operationsfeld zu erhalten.
Bei 4-facher Vergrößerung vernähen Sie nun den Schnitt an der Halsschlagader mit 11-0 mikrochirurgischen Nähten in einem unterbrochenen Muster. Entfernen Sie nach dem Nähen die Mikroklemmen an beiden Enden der Arteria carotis, um den Blutfluss wiederherzustellen. Üben Sie mit einem sterilen Wattebausch 30 Sekunden lang Druck auf die Nahtstelle der Arteria carotis communis aus.
Beobachten Sie die Halsschlagader zwei Minuten lang, um sicherzustellen, dass keine Blutungen auftreten. Nähen Sie den Halsschnitt und legen Sie die Ratte zur Wiederherstellung der Anästhesie in eine 35 Grad Celsius heiße Pflegebox. Drei Tage nach der Ischämie-Reperfusion ist das Gehirn der euthanasierten Ratte zu entfernen.
Frieren Sie das Gehirn bei minus 20 Grad Celsius für 20 Minuten ein. Schneiden Sie nach dem Einfrieren das Gehirn mit einem Skalpell in zwei Millimeter dicke Kronenschnitte. Inkubieren Sie die Gehirnabschnitte mit 2%TTC für 20 Minuten bei 37 Grad Celsius.
Nach der Inkubation werden die Gehirnabschnitte in eine kleine Petrischale überführt und 2 % TTC verworfen. Fixieren Sie dann die Gehirnabschnitte mit 10% Formalin für 30 Minuten bei Raumtemperatur. Entsorgen Sie das Formalin und spülen Sie die Gehirnabschnitte mit PBS aus.
Nehmen Sie digitale Fotos von aufeinanderfolgenden Schichten auf. Messen Sie mit der ImageJ-Software quantitativ die Infarktbereiche. Nach der TTC-Färbung wurden die Infarkte infolge einer zerebralen Ischämie sowohl im Striatum als auch im Kortex beobachtet.
Drei Tage nach dem ischämischen Schlaganfall wurde der Gesamtinfarktanteil bei etwa 30 % der Hemisphäre gemessen, mit einer Mortalitätsrate von 16,7 % nach der Operation.
Übersicht
Diese Studie entwickelt ein Rattenmodell für die Okklusion oder Reperfusion der Arteria cerebri media, das die Integrität der zerebralen Gefäße bewahrt. Im Mittelpunkt steht eine neue Methode zur Induktion eines ischämischen Schlaganfalls, ohne die anatomische Struktur des zerebralen Gefäßsystems zu beeinträchtigen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Schlaganforschung
- Chirurgische Techniken
Hintergrund
- Der ischämische Schlaganfall stellt ein bedeutendes Modell zur Untersuchung zerebraler vaskulärer Reaktionen dar.
- Herkömmliche Methoden beeinträchtigen häufig die vaskuläre Anatomie.
- Die Erhaltung der Gefäßintegrität ist entscheidend für präzise Schlaganfallforschung.
- Dieses Protokoll zielt darauf ab, einen schonenderen Ansatz für die Modellierung von Ischämie bereitzustellen.
Zweck der Studie
- Entwicklung einer weniger invasiven Methode zur Induktion eines ischämischen Schlaganfalls bei Ratten.
- Erhaltung der Architektur der zerebralen Gefäße während des Okklusionsverfahrens.
- Vermittlung praktischer Erkenntnisse für zukünftige schlaganfallbezogene Studien.
Verwendete Methoden
- Die Studie verwendet mikrochirurgische Techniken an anästhesierten Ratten.
- Wichtiges biologisches Modell: Ratten-Ischämie-Schlaganfallmodell.
- Es kam eine fadeninduzierte Methode zur Erzeugung der Ischämie unter Erhaltung der vaskulären Anatomie zum Einsatz.
- Behandelt werden unter anderem spezifische Inzisionen, Nahttechniken und Rekonvaleszenzverfahren.
- Nach der Ischämie wurden Gehirnschnitte zur Infarktanalyse mittels TTC-Färbung aufgearbeitet.
Hauptergebnisse
- Es wurde eine erhaltene anatomische Integrität der Gefäße mit minimaler Mortalität (16,7 %) beobachtet.
- Ungefähr 30 % der Hemisphäre wiesen drei Tage nach der Reperfusion einen Infarkt auf.
- Die Technik zeigte einen kontrollierten Ansatz zur Untersuchung des ischämischen Schlaganfalls.
- Die Validierung der Methoden durch Quantifizierung mit der ImageJ-Software wurde erreicht.
Schlussfolgerungen
- Die Studie demonstriert ein zuverlässiges Modell für ischämischen Schlaganfall, das vaskuläre Schäden minimiert.
- Dieser Ansatz eröffnet neue Möglichkeiten für verbesserte Methoden der Schlaganforschung.
- Das Verständnis der zerebralen Gefäßreaktionen auf Ischämie wird vertieft.
Häufig gestellte Fragen
Ausführliche Bedeutung für die Industrie
Die Erhaltung der zerebralen Gefäßanatomie in präklinischen Schlaganfallmodellen ist entscheidend für die Übertragbarkeit und die Reduzierung mechanistischer Risiken in der neurovaskulären Arzneimittelentwicklung. Dieses Rattenmodell ermöglicht eine quantitative Beurteilung des ischämischen Schadens, während vaskuläre Schädigungen, die störend wirken können, minimiert werden, wodurch das Vorhersagevertrauen bei der Validierung von Zielstrukturen in frühen Stadien gestärkt wird. Der Ansatz verbessert die Portfolio-Entscheidungsfindung, indem er ein physiologisch relevanteres System zur Bewertung neuroprotektiver und Reperfusionsstrategien bereitstellt.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung von Mechanismen neurovaskulärer Verletzungen ohne anatomische Störgrößen.
- Unterstützt die funktionelle Validierung von Zielstrukturen, indem ischämische Effekte von chirurgischen Artefakten abgegrenzt werden.
- Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Auswahl von Kandidaten für zerebrovaskuläre Indikationen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Erleichtert die Herstellung validierter In-vivo-Modelle für die Wirkstoff-Screening.
- Ermöglicht die reproduzierbare Quantifizierung von Infarkten mittels TTC-Färbung und digitaler Bildanalyse.
- Ermöglicht eine standardisierte Beurteilung neuroprotektiver Maßnahmen über verschiedene Studien hinweg.
Translationale und präklinische Forschung
- Stimmt mit der krankheitsrelevanten Pathophysiologie überein, da die Gefäßintegrität während der Ischämie erhalten bleibt.
- Ermöglicht die Kontinuität von der mechanistischen Entdeckung bis zur präklinischen Validierung therapeutischer Hypothesen.
- Verringert das translationsmedizinische Risiko durch Modellierung einer klinisch relevanten Reperfusionsverletzung.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Modell fügt sich in die Kontinuum von der frühen Entdeckung bis zur präklinischen Validierung für die Entwicklung von neurovaskulären Arzneimitteln ein und verbindet mechanistische Studien mit der testbaren Übertragbarkeit der Wirksamkeit.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht Hypothesenprüfungen zu Mechanismen ischämischer Verletzungen mit minimierten prozeduralen Störfaktoren.
- Screening: Bietet reproduzierbare, quantitative Infarktmessungen zur Evaluierung von Substanzen.
- Analysen: Ermöglicht die digitale, bildbasierte Quantifizierung der Infarktgröße mithilfe der ImageJ-Software.
- Translationale Forschung: Erhält die Gefäßanatomie, um eine Übereinstimmung mit der klinischen Schlaganfallpathophysiologie zu gewährleisten.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt eine standardisierte, wiederverwendbare in-vivo-Plattform für Neurovaskularforschungsportfolios bereit.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Validierung neurovaskulärer Zielstrukturen.
- Operativer Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit und Standardisierung präklinischer Schlaganfallmodelle.
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Einstellung von Projekten, indem physiologisch relevante Wirksamkeitsdaten bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung neurovaskulärer Entwicklungsprojekte für die Weiterentwicklung.
Durchführungsüberlegungen
- Benötigt mikrochirurgische Fachkenntnis und Zugang zu Dissektionsmikroskopen für die Reparatur von Blutgefäßen.
- Erfordert präzise Instrumente für die Einführung des Filaments und das Nähen der Blutgefäße.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen verschiedenen Teams bei chirurgischen und analytischen Protokollen.
- Die Übertragung auf andere Nagetiermodelle kann eine Optimierung der Protokolle notwendig machen.
- Mögliche Einschränkungen umfassen die Einarbeitungszeit in die chirurgische Technik sowie artspezifische Gefäßreaktionen.
Biopharma-Häufig gestellte Fragen
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:19
Ischemic Stroke Modeling Through Carotid Artery Manipulation in Rats
3:15
Microsurgical Suturing of the Common Carotid Artery and Post-Operative Brain Tissue Analysis in Rat Models of Ischemia-Reperfusion
5:45
Representative Results
