Summary
Cette étude démontre la technique permettant de fabriquer un modèle d'ischémie de la moelle épinière peu invasif et facilement reproductible chez les rats. Différents degrés de déficit moteur des membres postérieurs peuvent être produits en contrôlant le temps d'occlusion aortique.
Abstract
L'ischémie de la moelle épinière est une complication mortelle suite à une chirurgie de l'anévrisme aortique thoracoabdominal. Les chercheurs peuvent étudier les stratégies de prévention et de traitement de cette complication en utilisant des modèles expérimentaux d'ischémie de la moelle épinière. Le modèle décrit ici démontre des degrés variables de paraplégie liés à la longueur de l'occlusion suite à une occlusion de l'aorte thoracique dans un modèle d'ischémie de la moelle épinière de rat.
A 2-Fr. Le cathéter à ballonnet a été avancé à travers l'artère fémorale dans l'aorte thoracique descendante jusqu'à ce que la pointe du cathéter soit placée à l'artère sous-clavière gauche chez des rats Sprague-Dawley mâles anesthésiés. L'ischémie de la moelle épinière a été induite par gonflement du ballon du cathéter. Après une période d'occlusion (9, 10 ou 11 min), le ballon a été dégonflé. L'évaluation neurologique a été effectuée à l'aide de l'indice de déficit moteur à 24 h après la chirurgie et la moelle épinière a été récoltée pour un examen histopathologique.
Jove_content "> Les rats qui ont subi 9 min d'occlusion aortique ont présenté une altération motrice légère et réversible dans le membre postérieur. Des rats soumis à 10 min d'occlusion aortique présentent une altération motrice modérée mais réversible. Des rats soumis à 11 min d'occlusion aortique sont complets et persistants Paralysie. Les neurones moteurs dans les sections de la moelle épinière ont été plus conservés chez les rats soumis à une durée plus courte d'occlusion aortique.Les chercheurs peuvent obtenir un déficit moteur reproductible des membres postérieurs suite à une occlusion de l'aorte thoracique à l'aide de ce modèle d'ischémie de la moelle épinière.
Introduction
La paraplégie est une complication mortelle de la chirurgie de l'anévrisme aortique thoracoabdominal. Il résulte de la lésion de l'ischémie-reperfusion de la moelle épinière qui se produit lors du serrage et du décollage de l'aorte. 1 Plusieurs stratégies, y compris l'hypothermie systémique et le drainage céphalo-rachidien, ont été introduites pour protéger la moelle épinière, 2 , 3 , 4 mais de nombreux patients restent affectés par la blessure.
Plusieurs modèles d'ischémie de la moelle épinière ont été introduits pour étudier sa pathogenèse et élaborer des stratégies de protection contre la blessure. Dans l'étude actuelle, nous décrivons un modèle de rat d'ischémie de la moelle épinière basé sur la méthode de Taira et Marsala. 5 Le système de circulation de la colonne vertébrale chez les rats est très similaire au système vasculaire et collatéral de la moelle épinière chez les humains, bien qu'il existe des différences dans la taille etemplacement. 6 , 7 Ainsi, un rat est un animal anatomiquement approprié à utiliser pour un modèle expérimental étudiant la pathogenèse, les complications et le traitement de l'ischémie de la moelle épinière. En outre, ce modèle d'ischémie de la moelle épinière produit une occlusion aortique fiable avec une intervention minimale en utilisant une occlusion de ballon intravasculaire de l'aorte thoracique.
Dans cette étude, nous avons démontré que ce modèle de rat de l'ischémie de la moelle épinière induit des déficits moteurs reproductibles dans les membres postérieurs qui varient en fonction de la durée d'occlusion aortique.
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Protocol
Ce protocole a été approuvé par le Comité institutionnel pour les soins et l'utilisation des animaux de l'Université nationale de Séoul, l'hôpital de Bundang. Des soins et des expériences sur les animaux ont été effectués conformément au Guide national des Instituts de santé des États-Unis pour la prise en charge et l'utilisation des animaux de laboratoire.
1. Préparation chirurgicale
- Avant la chirurgie, rincer les cathéters avec une solution saline stérile pour assurer la perméabilité.
- Mettez une couverture chauffante sur la table d'opération et recouvrez la table avec un drap stérile.
- Placez des rats mâles Sprague-Dawley (270-330 g) dans un boîte acrylique avec 3,0% -4,0% d'isoflurane à 100% d'oxygène.
- Appliquer du lubrifiant sur les yeux du rat.
- Placez le rat sur la table d'opération en position couchée et maintenez l'anesthésie à l'aide d'un masque facial avec administration continue d'isoflurane inhalé (1,0% -2,5% vol.).
- Placez une sonde rectale pour surveiller et maintenir la température du corps entre 37,0-38,0 ° C.
2. Cathétérisme de l'artère fémorale
- Gommage délicatement la zone inguinale droite en utilisant Betadine et 70% d'éthanol.
- Faire une incision horizontale de 2 cm avec des ciseaux dans la zone inguinale droite.
- À l'aide d'un rétracteur, exposez le champ chirurgical.
- Dissectionnez l'artère fémorale de la veine environnante et du nerf. Isoler une section de 1 cm de l'artère à l'aide d'une pince incurvée et d'une pince enfoncée.
- À l'aide d'une suture de soie noire 4.0, placez une attache lâche sur les extrémités proximale et distale de l'artère pour maximiser l'exposition.
- Faire une incision sur l'artère fémorale à l'aide de micro-ciseaux.
- Insérez un 2-Fr. Cathéter à ballonnet dans l'artère fémorale à l'aide de micro-pinces. Fixez le cathéter au récipient à environ 1 cm de la tête du cathéter avec la ligature proximale, puis attachez la ligature distale.
3. Cathétérisme de l'artère carotide
- Nettoyer le cou avant droit avec betadEt 70% d'éthanol, puis faites une incision cutanée.
- À l'aide d'un rétracteur, exposez le champ chirurgical. Isoler une section de 1 cm de l'artère et l'attacher à l'aide d'une suture de soie sur les extrémités proximale et distale de l'artère pour maximiser l'exposition.
- Pénétrer l'artère carotide à l'aide d'un cathéter intraveineux 24 G et avancer les 1 cm proximaux du cathéter vers le cœur.
- Fixez le cathéter avec la ligature proximale, puis attachez la ligature distale.
- En utilisant un robinet à 3 voies, reliez l'extrémité distale du cathéter au micro-tube rempli de solution saline et au réservoir externe.
4. Cathétérisme de l'artère de la queue
- Nettoyer la zone ventrale de la queue en utilisant de la betadine et 70% d'éthanol, et faire une incision de la peau de 2 cm.
- Dissectionnez l'artère de la queue des structures environnantes et isoler une section de 1 cm de l'artère à l'aide de pinces incurvées et de pinces émoussées.
- À l'aide d'une suture de soie noir 4.0, placez-vousAttacher à la fois les extrémités proximale et distale de l'artère pour maximiser l'exposition.
- Percez l'artère de la queue en utilisant un cathéter intraveineux 24 G et avancez le cathéter dans l'artère.
- Fixez le cathéter au vaisseau (à environ 1 cm de la tête du cathéter) avec la ligature proximale et attachez la ligature distale.
- Connectez la partie distale du cathéter au dispositif de surveillance de la pression artérielle.
5. Induction de l'ischémie de la moelle épinière
- Une fois le cathétérisme terminé, avancez le 2 Fr. Cathéter à ballonnet dans l'aorte thoracique descendante de sorte que la pointe du cathéter atteigne l'artère sous-clavière gauche.
- Insérer à une profondeur de 10 cm du site d'insertion.
- Injecter 150 unités d'héparine à une concentration de 100 unités / ml dans le cathéter carotidien.
- Gonflez le ballon du cathéter avec 0,05 ml de solution saline.
- Simultanément, égoutter le sang dans le récipient de sang extérieur du cArtérite vasculaire pour réguler la pression artérielle proximale à 80 mmHg.
- Connectez le système de surveillance de la pression artérielle à la lumière restante du robinet à 3 voies et contrôlez la quantité de drainage sanguin avec la surveillance de la pression artérielle.
- Confirmer le succès de l'occlusion aortique par une diminution abrupte et une perte continue de pression artérielle distale.
- Après une occlusion aortique de 9, 10 ou 11 min, dégonfler le ballon du cathéter Fogarty et réintroduire le sang drainé.
6. Soins post-chirurgicaux et évaluation neurologique
- Tout en surveillant la pression artérielle à travers l'artère de la queue, retirer les cathéters des artères du fémur et de la carotide et fermer les plaies avec des sutures de soie.
- Après avoir confirmé que la pression artérielle est retrouvée dans la gamme normale, retirer le cathéter de l'artère de la queue et fermer la plaie.
- Après récupération de l'anesthésie, renvoyer le rat à sa cage.
- Évaluez-moiFonction motrice des membres à 24 h après la chirurgie à l'aide de l'indice de déficit moteur ( tableau 1 ). L'indice du déficit moteur est défini comme la somme du score d'ambulation et du score réflexe placage / pas à pas. Un indice de déficit moteur de 6 indique le déficit maximal.
7. Évaluation histopathologique
- Après l'évaluation neurologique, anesthésie des rats avec de l'isoflurane administré par un masque, sacrifiez-les par perfusion transcardiaire avec 100 ml de solution saline héparinée sous anesthésie et extrayez la moelle épinière. 8
- Incorporer les sections de cordon du niveau de la vertèbre lombaire 3-5 dans la paraffine.
- Découper les coupes transversales avec de l'hématoxyline et de l'éosine (H & E).
- Observez les blessures des neurones moteurs sous un microscope. 9
8. Analyse statistique
- Effectuer une analyse statistique à l'aide de Statistical Package for the Social Sciences version 20. Le moteur defL'indice d'icit des trois groupes a été comparé en utilisant le test de Kruskal-Wallis, suivi d'un test en U de Mann-Whitney. Une valeur P <0,05 a été considérée comme statistiquement significative.
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Representative Results
Pendant une période d'ischémie de la moelle épinière, une occlusion aortique a été effectuée pendant 9 min (n = 3), 10 min (n = 3) ou 11 min (n = 3). L'indice de déficit moteur chez le rat est présenté dans le tableau 2. Les rats qui ont subi 9 min d'occlusion aortique ont montré une altération motrice légère et réversible dans le membre postérieur. Rats soumis à 10 min d'occlusion aortique présentant un déficit moteur modéré, mais pas une paralysie complète. Les rats qui ont subi 11 minutes de temps d'occlusion ont présenté une paralysie complète et persistante.
Des photographies représentatives des sections de la moelle épinière colorées avec H & E sont présentées à la figure 1 . Les neurones moteurs dans les sections de la moelle épinière ont été plus conservés chez les rats soumis à une durée plus courte d'occlusion aortique.
Figure 1 . Examen histologiqueInduction des sections de la moelle épinière
Les neurones moteurs ont été plus conservés chez les rats soumis à une durée d'occlusion aortique plus courte (grossissement original, 200X). Barre d'échelle dans toutes les images = 50 μm. Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
| Ambulation (marche avec les extrémités inférieures) | Placement / réflexe |
| 0: normal (ambulation symétrique et coordonnée) | 0: normal |
| 1: les orteils sont debout sous le corps lors de la marche mais présentent un ataxie | 1: faible |
| 2: marche à bout | 2: pas de passage |
| 3: mouvement dans les extrémités inférieures mais incapable de nouer | |
| 4: pas de mouvement, entraîne les extrémités inférieures |
Tableau 1. Évaluation de l'Ambulation et du Reflet Placing / Step.
| Temps d'occlusion aortique | 24 h après la chirurgie |
| 9 min (n = 3) | 2 (2 - 3) |
| 10 min (n = 3) | 4 (4 - 4) |
| 11 min (n = 3) | 5 (5 - 6) |
Tableau 2. Indice de déficit moteur. Les valeurs sont présentées comme médianes (intervalle interquartile).
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Discussion
Dans l'étude actuelle, nous avons démontré un modèle de rat de l'ischémie de la moelle épinière basé sur la méthode de Taira et Marsala 5 qui induit des degrés variables de déficit moteur dans le membre postérieur en fonction du temps d'occlusion aortique.
La longueur de l'occlusion aortique peut affecter le degré de déficit moteur. Si le temps d'occlusion aortique est plus long, le déficit moteur devient plus sévère. Ainsi, les chercheurs peuvent atteindre un certain déficit moteur en contrôlant le temps d'occlusion aortique dans ce modèle.
Notre modèle implique la ligature de l'artère carotide commune et de l'artère fémorale, et la possibilité de déficits neurologiques résultant de la ligature de ces artères est une préoccupation potentielle. Cependant, les rats ont des systèmes de réseau collatéraux efficaces. Ainsi, lorsque l'artère carotide ou l'artère fémorale est ligaturée, un flux sanguin suffisant peut être fourni par le vaste réseau collatéral. Caroti Unilatéral L'occlusion de l'artère ne produit que des effets mineurs sur le flux sanguin cérébral. 10 , 11 Bien que l'occlusion de l'artère carotide unilatérale puisse produire un accident vasculaire cérébral chez les rats, cela se produit uniquement en association avec une hypoxie systémique sévère. 12 Au cours de notre expérience, aucune hypoxie systémique n'a eu lieu et aucun des rats ne présente de déficit neurologique suggérant un infarctus cérébral. En outre, lorsque l'artère fémorale des rats est ligaturée, la circulation collatérale fournit un flux sanguin suffisant aux muscles des membres postérieurs. 13 Cette circulation collatérale fournit un flux sanguin suffisant aux muscles des membres postérieurs lorsqu'ils sont en repos, mais ne fournit pas suffisamment d'écoulement pendant l'exercice. 14
En outre, la pression artérielle proximale pendant l'ischémie de la moelle épinière affecte le développement des déficits moteurs. Selon une étude antérieure,L'apport sanguin collatéral a presque disparu à la pression artérielle proximale de 40 mmHg pendant le serrage aortique dans un modèle d'ischémie spinale de rat. Ainsi, des études subséquentes ont maintenu la pression artérielle proximale à 40 mmHg pendant l'ischémie de la moelle épinière dans leurs modèles de spinelle de rat Ischémie du cordon 9 , 15 , 16 Cependant, dans ce protocole, nous avons maintenu la pression artérielle proximale à 80 mmHg pendant l'occlusion aortique car il est recommandé de maintenir la pression artérielle moyenne à 80 mmHg ou plus pour préserver une perfusion adéquate de la moelle épinière pendant la moelle épinière L'ischémie dans la pratique clinique 17, bien qu'il puisse y avoir une différence dans ce qui constitue une pression artérielle proximale adéquate entre les humains et les rongeurs.
La vascularisation de la moelle épinière et le système collatéral des rats et des humains sont similaires, 6 , 7, ce qui rend les rats un choix approprié pour un modèle expérimental d'ischémie de la moelle épinière. Cependant, il ne faut pas tenir compte du fait que les résultats peuvent être différents selon les espèces dans lesquelles se produit l'ischémie de la moelle épinière.
En conclusion, les chercheurs peuvent facilement adopter ce modèle de rat de l'ischémie de la moelle épinière et obtenir des résultats hautement reproductibles. En outre, ils peuvent modifier le temps d'occlusion aortique pour varier le degré de déficit moteur produit. En tant que tel, ce modèle peut faciliter d'autres études examinant la pathophysiologie sous-jacente des complications neurologiques suite à un anévrisme de l'aorte thoraco-abdominale et permettent le développement de stratégies neuroprotectrices contre ces complications.
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Disclosures
Les auteurs n'ont pas d'intérêts financiers concurrents. Ce travail a été soutenu par la subvention 2012R1A1A3014010 de la Fondation nationale de la recherche du gouvernement coréen.
Acknowledgments
Les auteurs n'ont aucune reconnaissance.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Fogarty Arterial Embolectomy catheter | Edward Life Sciences | 120602F | a balloon-tipped catheter inserted into the femoral artery |
| BD Insyte-N Autoguard Shielded IV catheter | BD | 381411 | 24-gauge intravenous catheter |
| 50 mL syringe | KOREA VACCINE | KOVAX-SYRINGE 50mL | Facial mask |
| 1 mL syringe | KOREA VACCINE | KOVAX-SYRINGE 1ml | |
| Recal probe | HARVARD APPARATUS | 50-7221F | Rectal probe for temperature monitoring |
| Micro dissecting spring scissor | Jeung do bio & Plant co.LTD. | JD-S-10 | Micro-scissor |
| SCISSOR (SHARP-SHARP) | Jeung do bio & Plant co.LTD. | S-51-12-S | Scissors |
| Retractor | Jeung do bio & Plant co.LTD. | JD-S-74A | Retractor |
| Micro forcep | Jeung do bio & Plant co.LTD. | JD-S-29 | Micro-forceps |
| MOSQUITO FORCEP (Curved) | Jeung do bio & Plant co.LTD. | S-44-CPK | Curved forceps |
| DRESSING FORCEP | Jeung do bio & Plant co.LTD. | S-37-16S | Blunted forceps |
| 4/0 black silk | Woori Medical | S431 | 4.0 black silk suture |
| 3-WAY STOCK | Seonwon Medcal | D-98-01 | 3-way stopcock |
| Patient monitor | PHILIPS | MP20 | The arterial pressure monitoring device. |
| Heating blanket | Self production | Heating blanket | |
| Microtube and external reservoir | Self production | Microtube and external reservoir | |
| Heparin | JW Pharmaceutical | Heparin | |
| 0.9% NS 1000ml | JW Pharmaceutical | Normal saline | |
| Isoflurane | Hana Med | Isoflurane |
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