חסימת עורק תרדמה דו צדדית בשילוב עם ירידה בלחץ דם מערכתי מייצרת איסכמיה המוחית העולמית בחולדה, וכתוצאה מכך לנזק ליפוקמפוס בחומרה לשחזור. נושאי בעלי החיים הם לקויים עם דפוסים צפויים של נזק מוחי, הם להתאושש expediently, ושיעורי תמותה הם נמוכים יחסית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
חסימת עורק תרדמה דו צדדית בשילוב עם ירידה בלחץ דם מערכתי מייצרת איסכמיה המוחית העולמית בחולדה, וכתוצאה מכך לנזק ליפוקמפוס בחומרה לשחזור. נושאי בעלי החיים הם לקויים עם דפוסים צפויים של נזק מוחי, הם להתאושש expediently, ושיעורי תמותה הם נמוכים יחסית.
דום לב ואחריו החייאה לעתים קרובות תוצאות נזק מוחי שנגרם על ידי איסכמיה דרמטי וreperfusion הבאה של המוח. איסכמיה המוחית העולמית מייצרת נזק לאזורים ספציפיים במוח המוצגים להיות רגיש מאוד לאיסכמיה 1. יש נוירונים בהיפוקמפוס רגישות גבוהה יותר לעלבונות איסכמי בהשוואה לאוכלוסיות תאים אחרים, ובמיוחד באזור CA1 של ההיפוקמפוס הוא פגיע במיוחד לאיסכמיה / reperfusion 2.
העיצוב של התערבויות טיפוליות, או לימוד של מנגנונים המעורבים בנזק מוחי, מחייב מודל שמייצר נזק דומה למצב הקליני ובאופן שחזור. חסימת כלי דם עורק תרדמה דו צדדי עם ירידה בלחץ דם (2VOH) הוא מודל שמייצר מוח קדמי איסכמיה הפיכה, לחקות את האירועים המוחיים שיכול להתרחש בעת מעצר ובהחייאת לב. אנו מתארים מודל שונה מסמית et al. (1984) 2, כפי שהוצג לראשונה במתכונתו הנוכחית בשנת סנדרסון et al. (2008) 3, אשר מייצר פגיעה לשחזור לאזורים במוח פגיע סלקטיבי 3-6. האמינות של הדגם הזה מוכתבת על ידי שליטה מדויקת של לחץ דם תת לחץ דם מערכתי במהלך מוחל, את משך הזמן של איסכמיה, בקרת טמפרטורה קרובה, משטר הרדמה ספציפי, וטיפול שלאחר הניתוח חרוץ. עלבון איסכמי 8 דקות מייצר מוות של תאי CA1 של נוירונים בהיפוקמפוס שמתקדם לאורך המסלול של 6 עד 24 שעות של reperfusion, ואילו אזורים במוח פחות פגיעים הם חסכו. מוות של תאים מתקדמים זה הוא לכמת בקלות לאחר 7-14 ימים של reperfusion, כאובדן מוחלט כמעט של CA1 עצב ניכר בשלב זה.
בנוסף למודל פגיעה מוחית זו, אנו מציגים שיטה לכימות נזק CA1 באמצעות פשוטה, אך יסודית, מתודולוגיה. חשוב מכך, ניתן להשיג כימות באמצעות מיקרוסקופ מצלמה רכוב פשוט,(NIH) תוסף דה החופשי ImageJ תוכנה, מייתר את הצורך בתוכנות Stereology עלות אוסרני ושלב מיקרוסקופי ממונע להערכת נזק.
נזק מוחי כתוצאה ממעצר ושבץ לב הוא גורם מוביל של מוות ונכות לטווח ארוך. בעוד החייאה לנפגעי דום הלב מצליחה להשיב את הזרימה ספונטנית בכ -70,000 מטופלים בשנה בארה"ב 7,8 לפחות 60% מהחולים הללו לאחר מכן נפטרו בבית החולים כתוצאה מניזק מוחי נרחב ורק 3-10% החייאה של חולים יכול לחזור לאורח החיים הקודמים שלהם 9,10. ברור, הבנת המנגנונים שיובילו לנזק מוחי בעקבות איסכמיה המוחית העולמית ותכנון התערבויות טיפוליות כדי למזער את טראומת נוירולוגית היא בעל חשיבות קריטית.
יכולה להיות מודל איסכמיה ניצול שיטות מרובות. ברוב המקרים, איסכמיה מיוצרת במכרסם ידי occluding כלי דם גדול במוח, עורק המוח האמצעי, ובכך לייצר שבץ איסכמי 11,12 מוקד. בעוד חשיבות קלינית,איסכמיה מוקד היא לא שיטה מדויקת ללמוד נזק מוחי המיוצר על ידי מעצר / החייאת לב. למודל הפרדיגמה קלינית זו את המוח כולו חייבת להתבצע איסכמי ואחרי חידוש של זרימת דם. כדי לחקות את המצגת קלינית זה מקרוב, חוקרים בניסוי לגרום דום לב ואחריו החייאה עם החייאה ודפיברילציה 13,14. מודל זה הוא רלוונטי מבחינה קלינית, פעמים החייאה אך בלתי צפויות יכולות להגדיל את השונות ועלולות להפוך את ניתוח הנתונים קשה לפרש. בנוסף, מודל זה קשור לשיעור תמותה גבוה, נוסף להגדיל את מספר בעלי החיים דרוש כדי לבדוק את השערה. חוקר את תגובת המוח לאיסכמיה העולמית ו / או בreperfusion עלבון יותר לשחזור, עולה בקנה אחד, ולשרוד עשוי להיות מועדף.
איסכמיה גלובלית יכולה להיגרם במוח תוך שמירה על כמה זרימת דם מערכתית. זה מפחית את התמותה, ובמקביל לאפשר investigation של המנגנונים של נזק לרקמות במוח 2. כדי לייצר איסכמיה המוחית הגלובלית, יש צורך להפסיק או להגביל באופן משמעותי את הזרימה בכל ארבעת כלי המספקים את המוח, עורקי הראש הפנימיים ועורקי חוליות. כלים אלה מספקים למוח את זרימת דם דרך מבנה כלי דם הנקרא מעגל ויליס, המהווה לולאת anastomotic. ארכיטקטורה זו מאפשרת לכלי דם במוח כדי לשמור זלוף במקרה של חסימת כלי דם הפרוקסימלי. לכן, כדי לגרום לאיסכמיה של המוח, זרימת הדם מלאה בכל כלי התורמים חייבת להתרחש. ניתן להשיג זאת באמצעות חסימת העורק הראשי בצוואר פולשנית הגחון חתך למטה ויישום של קליפים פרצה לתקופה רצויה. הפרעה בזרימת דם דרך העורקים בחוליות יכולה להיות קשה, כפי שהם כלוא בforamina הרוחבי של עמוד השדרה. חוקרים התייחסו לזה על ידי electrocauterizing העורקים בחוליות 24-48 שעות לפני התרדמההחסימה ואיסכמיה (4VO דגם) 15. בניגוד לגישה זו, סמית ואח'. פיתחה שיטה של גרימת איסכמיה מוח הגלובלית על ידי צמצום מתכוון לחץ דם העורקי (MAP) מערכתית עד 40 מ"מ כספית כדי להפחית זלוף דרך העורקים בחוליות לנקודה שבה זרימת דם הולכת לאיבוד או מופחתת במידה ניכרת 2 . כאשר בשילוב עם חסימת עורק תרדמה, שיטה זו מייצרת איסכמיה לאורך המוח הקדמי, וכתוצאה מדפוס של נזק מוחי שמחק באופן הדוק זה של ניצולי דום לב. בחידוד נוסף של שיטה זו, המודל שאנו מציגים כאן דורש רגולציה הדוקה מפה ב30 מ"מ כספית ± 1mHg במהלך דקות 8 השלם של איסכמיה. מצאנו שינוי זה משפר את שחזור של נזק מוחי הנגרם על ידי מודל זה תוך שמירה על שיעור התמותה הנמוך של הטכניקה המקורית שתוכננה על ידי סמית ואח'.
הפנוטיפ המדויק של מוות של תאים והיקף כולל של נזק לרקמות שנגרם על ידיהמודל המוצג כאן תלוי באופן ישיר משך 16 איסכמי. בעקבות 8 דקות של איסכמיה, CA1 נוירונים התערוכה עכבו מוות של תאים, מה שמרמז שיש חלון זמן להתערבות טיפולית בשלב reperfusion 15,17. בתחילת reperfusion, הנוירונים להחזיר במהירות תפקוד ולא מוות של תאים לזיהוי מיידי הוא 18. עם זאת עלבון זה גורם לאינדוקציה של מפלי מוות של תאים (אפופטוזיס) המגיע לשיאה בשחרורו של חלבוני apoptogenic ממיטוכונדריה, כולל ציטוכרום C, בין 4-6 שעות של reperfusion 3,19. בין 6 ל 24 שעות של reperfusion, נוירונים ביפוקמפוס CA1 התחייבו מותו של תא, ואת תכנית המוות של תאי אפופטוטיים מבוצעת 19. יש לציין שהתא פנוטיפ המוות האחראי לפגיעה איסכמית הוא שנוי במחלוקת. מחקרים מוקדמים הראו נמק הוא הפנוטיפ המוות של תאים הראשוני 20,21, בעוד שאחרים ידווחו אחרים apoptOSIS כמנגנון העיקרי 22,23. בסך הכל, ראיות נוכחי מצביעות על כך שהתאים מתים מספקטרום של פנוטיפים מוות של תאים הנעים בין קלאסי לאפופטוזיס נמק. המצב הספציפי של מוות של תאים תלוי בגורמים רבים, במידת התרומה של כל פנוטיפ בהתאם לחומרה של העלבון, בין גורמים אחרים 24,25. ב -24 שעות של reperfusion, תאים מתים בעלי גרעיני pyknotic, cytosol המרוכז עם ראיות ברורות של תוכן סלולרי מצטבר, והפסד של המיטוכונדריה מורפולוגיה פונקציונלית. תאים מתים שבורים עוד יותר למטה, נבלעו על ידי תאי מערכת חיסון כגון מקרופאגים ו / או מיקרוגלים, ופינו מאזור CA1 בהיפוקמפוס. על ידי 4-7 ימים של reperfusion, תאים מתים יוסרו, וכל מה שנשאר הם תאים דלקתיים והופעלו תאי גלייה 17,26. לכן, 7 ימים של reperfusion מייצגים זמן אופטימלי שבו ניתן לכמת CA1 מוות עצבי בהיפוקמפוס באמצעות כתמים סלולריים פשוטים, שאינם ספציפיים בcluding סגול cresyl או hemotoxylin-eosin וספר מבוססים על קריטריוני הכללה המורפולוגיים. תאים שנותרו במרווח reperfusion מאוחר זה יכול להיחשב כתאים ששרדו, ובכך לספק מדד של נזק מוחי.
אם המודל הזה הוא להיות מנוצל כדי לבדוק התערבויות טיפוליות, הוא הציע שעיצוב הניסיון לעקוב אחר קריטריוני מדרגות (תעשייה אקדמית טיפול שבץ שולחן עגול) 27. הנחיות אלה צריכה להיות מלווה בעת תכנון וביצוע מחקר, אולם הם לא נדונו כאן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנה
כל הניסויים בבעלי החיים חייבים להתאים להנחיות מוסדיות ולקבל אישור על ידי ועדה בהתאמה טיפול בבעלי חיים קודם לחניכה. כל הנהלים המוצגים כאן אושרו על ידי הטיפול בבעלי החיים המוסדי ויין סטייט ומשתמשים הוועדה ופעל בהתאם להנחיות בטיפול האתי בבעלי החיים, כפי שנקבעו במדריך לטיפול ושימוש בחי מעבדה ולעקרונות של ממשלת ארה"ב ל ניצול וטיפול של בעלי חיים בעלי חוליות בשימוש בבדיקה, מחקר והדרכה. לפני תחילת ניתוח, להכין חומר ניתוחי הכרחי וכלוב התאוששות ניתוח. הליך זה הוא ניתוח הישרדות ולכן, יש לתרגל טכניקה סטרילית.
2. הכנה כירורגית
ספראג-Dawley חולדות (300-350 גרם) משמשות במודל של איסכמיה 2VOH המוח הקדמי הגלובלית. הרדמה מושרה ומתוחזק עם isoflurane וsupplemented עם מינון תת דיסוציאטיבית של קטמין. יש לנו ציינו כי ההרדמה ומתוחזק על ידי isoflurane לבד גורמת להתרחשות מוגברת של התקף במהלך התאוששות שלאחר ניתוח. התקפים יכולים לתרום לנזק עצבי ותמותה, שישפיע על שחזור של דגם זה. השלמה עם ההרדמה קטאמין מאפשרת מינון נמוך בהרבה של isoflurane להגיע לכיתה של הרדמה כירורגית. שימוש בשמיכת תרמית homeostatic מאפשרת רגולציה קפדנית של טמפרטורת ליבה. ההליך הכירורגי כרוך בעורק הצוואר חתוך כלפי מטה ובידוד, ועורק הירך חתך למטה וcannulation.
הערה חשוב לשמור תיעוד מפורט במהלך כל הליך כירורגי פרט. שינויים בטמפרטורת ליבה, לחץ דם, או משתנה פיסיולוגיים אחרות המתרחשים לפני או במהלך הניתוח עשויים לשנות באופן דרסטי את תוצאות, ויכול להיות מנותחות רשומות על מנת להבטיח שיש עקביות הדיונית בין יחידים וקבוצות. עקביותבפרמטרים פיסיולוגיים של בעלי החיים ניתן לשפר על ידי בעלי החיים צום לפני הניתוח. אנו מעודדים את הנסיינים על מנת לקבוע את השיטה, כי תוצאות בפרמטרים המודינמיים המופעלים מראש העקביים ביותר וריכוז הגלוקוז בסרום ללימודיהם.
3. פרוטוקול איסכמיה
כאמור, ארבעה כלי זלוף לספק למוח. חסימה הפרוקסימלי של שני עורקי הראש לא תגרום לאיסכמיה המוחית בגלל עורקי החוליות יפצו באמצעות המעגל של ויליס. הוכח כי חסימת עורק תרדמה, בשילוב עם ירידה בלחץ דם מערכתי מושרה, תגביל זלוף דרך עורקי החוליות וכתוצאה מאיסכמיה. כאן אנו DescrIBE הפרוטוקול למשיכת דם כדי לייצר תת לחץ דם וכיווץ עורקי התרדמה כדי לייצר איסכמיה המבוקרת, הפיכה. ראה איור 1.
חמצן בדם ופחמן דו חמצני, ריכוז סוכר וחומציות יכולים להשתנות בין אנשים בקבוצת המדגם ולגרום לשינוי בפציעה. ניטור משתנים פיסיולוגיים אלה יכול להפחית את ההשתנות של אוטם. כאמור, טמפרטורה היא פרמטר נוסף שחשוב להסדיר, לעומת זאת טמפרטורת המוח לא יכולה מתאימות לטמפרטורת ליבה, כפי זלוף מוגבל מאוד באיסכמיה הניסיונית 28. תוצאות ההתקנה שלנו ספציפי כירורגיות בשינויי הטמפרטורה במוח ששינויים במראה בטמפרטורת הליבה במהלך איסכמיה. עם זאת, חשוב לניסוי כדי לקבוע את זה באופן אמפירי על ידי ניטור טמפרטורת מוח עם צמדים תרמיים או באמצעים אחרים לתקנון את ההליך. אם טמפרטורת ליבה אינה משקפת TEM המוחperature, חשוב כדי לשמור על טמפרטורת מוח normothermic במהלך ההליך כולו, ללא קשר לטמפרטורת ליבה.
אקראי מכתיב כי מנתח randomizes החיה לאיסכמיה או קבוצת ביקורת דמה המופעלים בשלב זה. שאם ניתוח יעברו את כל ההליכים בדיוק כמו חיות איסכמי ללא כל ירידה בלחץ דם וחסימת עורק הראשי. חשוב כי בקרות דמה המופעלים להיות תחת אותו המינון של הרדמה למשך תקופה שתואם לזה של בעלי החיים איסכמי. אם יש קבוצת טיפול נכללה, אשר דורשת הרדמה לפני או אחרי איסכמיה, זיוף וקבוצות שלא טופלו איסכמיה צריך להתאים את מינון ההרדמה ומשך קבוצת הטיפול.
4. שיכוך כאבים ושחזור
רווחת בעלי החיים היא בעדיפות במהלך התאוששות, כמו גם את ההליך הכירורגי. טיפול שלאחר הניתוח צריך לעקוב אחר ההנחיות הספציפיות של המוסד. בעלי חיים שעוברים איסכמיה המוחית העולמית מועדים להתקפים. כדי למזער את התרחשות התקף חשוב שיש חדר התאוששות גירוי מינימאלי, כלומר רעשים והפרעות ראייה. לפי פרוטוקול השימוש בבעלי החיים שלנו, אנחנו בית חיות שלאחר ניתוח עבור 72 שעות בחדר מבודד למטרה זו.
הערה כל סימנים של כאב או מצוקה היא להקל מייד עם משככי כאבים. אם sympotoms לא להקל עם מנה אחת של משככי כאבים או להתמיד לאחר המנה הרביעית ברציפות של שיכוך כאבים, בעלי החיים יהיו מורדמים ולא נכללו במחקר. וו כירורגיתunds צריך להיבדק לריפוי תקין לשמונה ימים מנותחים.
5. אוסף רקמות ועיבוד
המוח הוא קבוע על ידי עירוי של Transcardial paraformaldehyde. לאחר חתך וcryoprotection גולמי, אנחנו הצמד להקפיא את המוח ואת הקטע על cryostat. אלו חלקים במוח מגואלות סגול cresyl וצלמו במיקרוסקופ אור.
6. כימות נזק מוחית
ImageJ, תכנית חינם המוצעת על ידי המכון הלאומי לבריאות, ניתן להשתמש בו כדי לספור ולכמת את הנוירונים קיימא, אשר מייצגים את מידת נזק מוחי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מודל 2VOH של איסכמיה / reperfusion הגלובלית גורם למוות עצבי באזור CA1 של ההיפוקמפוס. איור 2 מייצג את פגיעה המיוצרת על ידי 8 דקות של איסכמיה המוחית העולמית, מעובד 14 ימים לאחר reperfusion. איורים 2 א ו -2 להשוות hippocampi מאחיזת העיניים ו מוחות פוסט איסכמי, מוכתמים עם סגול cresyl. 2A איור מראה מההיפוקמפוס חולדת דמה המופעלים אשר מציגה מורפולוגיה נורמלית, כולל CA1 ללא פגע. איור 2 מדגים את נושא ההיפוקמפוס לאיסכמיה / ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המודל שתואר כאן מייצר עלבון איסכמי למוח, אשר יכול להתרחש כתוצאה ממעצרו וההחייאה, מתן פציעה דומה לזו שנמצאה בבני אדם. שיטה זו להפקת איסכמיה המוח הגלובלית היא אחד מפרוטוקולים מרובים. אנו משתמשים בפרוטוקול זה ובראשונה לשיעורה הנמוך comparably התמותה, התאוששות מהירה, ותוצאות לשחזור. מודל המעצר / החייאת הלב הוא לטעון את המודל הכי הרלוונטי מבחינה קלינית, לעומת זאת מבחינה טכנית הקשה ביותר להתרבות כל הזמן. מודל 4VO של איסכמיה המוחית העולמית הוא עוד פרוטוקול נפוץ, רב ערך בעובדה שכל ארבעת כ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש החוקרים אין סכסוכים כספיים של עניין.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>שם החומר | |||
| 5-0 VICRYL תפר, חיתוך הפוך | Ethicon | J391H | |
| אזמל, מס' 10 | Swann-Morton | 6601 | |
| ספוגי גזה | פישר | 22-362-178 | |
| 18G x 1 ½ במחט | BD | 305201 | |
| 23G x 1 במחט | BD | 305145 | |
| 26 גרם x 3/8 במחט | BD | 305110 | |
| 18 גרם x 1 & #188; קטטר | EXEL | 26735 | |
| 1 מ"ל מזרק | BD | 309659 | |
| 10 מ"ל | מזרק BD | 309604 | |
| 60 מ"ל מזרק | BD | 309653 | |
| Surgilube | Henry Schein | 1152666.9 | |
| % מי מלח, פלסטיק IV תיק | הנרי שיין | 1537468 | |
| תפר 3-0 משי | הנרי שיין | 1007842 | |
| משחת עיניים Puralube | הנרי שיין | 3390017 | |
| בטדין | הנרי שיין | 6903564 | |
| מגבת סטרילית וילון | Moore Medical | 14170 | |
| צינורות פוליאתילן, 50 | 427411 | אינטרמדיקי | |
| Stopcock, 3 way | Smiths medical | MX9311L | |
| שם התרופה | |||
| AERRANE (isoflurane) | Henry Schein | 2091966 | |
| Mapap Liquid (Tylenol) | Major Pharmaceuticals | 1556 | |
| Kedavet (ketamine) | Ketathesia Butney | NDC 50989-996-06 | |
| Butorphic (butorphanol) | Lloyd Labs | 4881 | |
| Heparin | APP Pharmaceuticals | 504011 | |
| שם כימי | |||
| Paraformaldehyde prills | Elecron Microscopy Sci. | 19202 | |
| 2-מתילבוטן | סיגמא | 270342 | |
| קרזיל סגול אצטט | סיגמא | C5042 | |
| סוכרוז | סיגמא | S9378 | |
| <חזק>תוכנה | |||
| ImageJ | NIH |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.