הפרוטוקול הנוכחי מתאר מודל חולדה של חסימה/רפרפוזיה של עורק המוח האמצעי המשמר את המבנה האנטומי של כלי המוח מבלי לגרום נזק.
מאמר שיטה
הפרוטוקול הנוכחי מתאר מודל חולדה של חסימה/רפרפוזיה של עורק המוח האמצעי המשמר את המבנה האנטומי של כלי המוח מבלי לגרום נזק.
שבץ איסכמי הוא הגורם העיקרי לנכות ותמותה ארוכת טווח בקרב מבוגרים ברחבי העולם. מודלים של בעלי חיים של שבץ איסכמי תרמו באופן משמעותי להבנת המנגנונים הפתולוגיים שלו ולפיתוח טיפולים פוטנציאליים. נכון לעכשיו, ישנן שתי שיטות נפוצות הכוללות טכניקות נימה (תפר אנדווסקולרי) כדי לגרום למודלים של בעלי חיים של איסכמיה מוחית. עם זאת, לשיטות אלו יש מגבלות מובנות, כגון זלוף דם מופחת למוח, נזק למערכת עורק הצוואר החיצונית, פגיעה בצריכת מזון ו/או מים ותפקוד לקוי של הפנים. מאמר זה מציג שיטה חדשה להשראת מודל שבץ איסכמי של חולדה מבלי לפגוע באנטומיה של כלי הדם במוח. במחקר זה נחשף עורק הצוואר המשותף (CCA) של חולדות Sprague-Dawley, ובוצע חתך. לאחר מכן הוכנס חוט דרך החתך לעורק הצוואר הפנימי כדי לחסום את עורק המוח האמצעי. לאחר שעה וחצי של איסכמיה מושרית, החוט החוסם הוסר במלואו הן מעורק הצוואר הפנימי והן מה-CCA. החתך ב-CCA נתפר לאחר מכן באמצעות תפרים מיקרו-כירורגיים 11-0 תחת מיקרוסקופ (הגדלה פי 4). באמצעות שימוש בטכניקות מיקרו-כירורגיות לתיקון CCA, מחקר זה פיתח בהצלחה שיטה ייחודית לגרימת מודל שבץ איסכמי בחולדות תוך שמירה על השלמות האנטומית של כלי הדם במוח.
שבץ מוחי, הגורם המוביל למוות ולתפקוד נוירולוגי ארוך טווח בקרב מבוגרים ברחבי העולם, מקיף סוגים שונים, כאשר שבץ איסכמי מהווה כ-81.9% מהמקרים, בעוד שדימום מוחי ודימום תת-עכבישי מהווים 14.9% ו-3.1%, בהתאמה1. שבץ איסכמי נובע לעתים קרובות מטרשת עורקים או חסימה של עורק המוח האמצעי (MCA), מה שמוביל להפחתת זרימת הדם המקומית במוח ולנזק מוחי לאחר מכן. הפחתה זו באספקת החומרים המזינים לתאים איסכמיים גורמת לדלדול אנרגיה, וגורמת לאובדן שלמות הממברנה, נפיחות תאים ובסופו של דבר ליזה. נוסף על כך, גורמים כמו עלייה בסידן תוך-תאי, שחרור חומצות אמינו מעוררות, ייצור מוגבר של רדיקלים חופשיים והפעלת תאים דלקתיים תורמים לפגיעה ברקמת המוח לאחר שבץ מוחי2.
מטרות הטיפול בשבץ איסכמי הן רב-פנים: הפחתת נזק נוירולוגי מתמשך והפחתת תמותה ונכות ארוכת טווח; מניעת סיבוכים הנובעים מחוסר תנועה ותפקוד נוירולוגי לקוי; ומזעור הסיכון להישנות שבץ מוחי. בהתחשב במורכבות הפתופיזיולוגיה של שבץ איסכמי, מודל שבץ חזק חיוני למחקר ופיתוח של טיפולים המכוונים לשבץ איסכמי.
נכון לעכשיו, חסימת עורק המוח האמצעי (MCAo) היא מודל נפוץ של שבץ איסכמי3. MCAo מבוצע בדרך כלל על ידי החדרת מונופילמנט עם קצה סיליקון או קהה להבה דרך כלי צוואר הרחם עד שהוא מגיע למקור עורק המוח האמצעי (MCA). בשנת 1986, קואיזומי ועמיתיו פיתחו טכניקה הכוללת החדרת מונופילמנט בעל קצה סיליקון דרך חתך בעורק הצוואר המשותף (CCA), המאפשר לו להגיע לכניסה ל-MCA ולחסום את זרימת הדם שלו4. בשנת 1989, קבוצתו של לונגה דיווחה על שיטת MCAo נוספת שכללה החדרת מונופילמנט דרך חתך בעורק הצוואר החיצוני (ECA). לאחר מכן, המונופילמנט חוצה את ההתפצלות של עורק הצוואר הפנימי (ICA) ו-ECA לפני שהוא מגיע לנקודת ההתחלה של MCA5.
המגבלות של שתי השיטות הקיימות להשראת MCAo ניכרות. השיטה של קואיזומי מחייבת חסימה קבועה של ה-CCA המקביל, מה שמוביל להפחתת זלוף MCA מכיוון שהרפרפוזיה מסתמכת אך ורק על המעגל של Willis4. לעומת זאת, השיטה של לונגה כוללת חיתוך ה-ECA, וכתוצאה מכך נזק למערכת ה-ECA וכתוצאה מכך פגיעה בתפקוד שרירי הפנים5. נזק זה יכול להשפיע על צריכת המזון והמים, כמו גם לגרום לתפקוד תחושתי לקוי של הפנים, ולהשפיע על השיקום והערכת התפקוד הנוירולוגי לאחר שבץ איסכמי6.
הפרוטוקול הנוכחי מבקש לטפל במגבלות אלה על ידי פיתוח שיטה חדשה לגרימת מודל שבץ איסכמי מבלי לפגוע במבנה האנטומי של כלי המוח. גישה חדשנית זו משתמשת בטכניקות מיקרו-כירורגיות לתיקון ה-CCA, ובכך נמנעת מהחסרונות הקשורים לשיטות קודמות.
הליך הניסוי קיבל אישור מהוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת יאנטאי (מספר אישור: YTDX20230410) ודבק בהנחיות המכונים הלאומיים לבריאות לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. חולדות Sprague-Dawley זכרות במשקל של בין 300-350 גרם שימשו למחקר זה. רשימה מקיפה של בעלי החיים, הריאגנטים והציוד המשמשים מסופקת בטבלת החומרים.
1. הכנת בעלי חיים
2. הרדמה
3. הליך מידול איסכמי
4. תפירה מיקרוכירורגית של ה-CCA
5. צביעה עם 2,3,5-טריפנילטטרזוליום כלוריד (TTC)
6. בדיקת תפקוד נוירולוגי
הערה: התפקוד הנוירולוגי הוערך באמצעות מבחן גרסיה, בעקבות דוח קודם9.
7. ניתוח סטטיסטי
תהליך התפירה המיקרוסקופית
החוט נסוג סמוך לחתך ב-CCA עד שקצה החוט הלבן היה גלוי (איור 1A). לאחר מכן הוצבו תפסני מיקרו על ה-CCA (איור 1B). תחת מיקרוסקופ בהגדלה של 4x, נתפר החתך ב-CCA באמצעות תפרי מיקרו-כירורגיה בתבנית של תפרים נפרדים (איור 1C). לאחר מכן, הוסרו תפסני המיקרו מה-CCA, ובכך הוחזרו המבנה האנטומי וזרימת הדם (איור 1D).
צביעת TTC ושיעור התמותה
סך הכל 12 חולדות זכר בוגרות חולקו באופן אקראי לשתי קבוצות: קבוצת ביקורת (sham) וקבוצת מודל (n = 6 בכל קבוצה). לרוע המצב, חיה אחת מקבוצת הביקורת מתה עקב מינון יתר של חומר הרדמה, וחיה אחת מקבוצת המודל מתה תוך 24 h. השליליים (infarcts) שנגרמו כתוצאה מאיסכמיה מוחית נצפו הן בסטריאטום והן בקורטקס (איור 2A). 3 ימים לאחר השבץ האיסכמי, אחוז השלילי הכולל נמדד כ-29.3% ± 1.6% מהחציגולה (איור 2B), עם שיעור תמותה של 16.7% לאחר הניתוח.
הערכה של התפקוד הנוירולוגי
ביום 1 וביום 3 לאחר שבץ איסכמי, הציונים של קבוצות המודל ירדו באופן משמעותי בהשוואה לאלו של קבוצות השם (17.8 ± 0.4 לעומת 8.2 ± 1.5, איור 3A; 17.6 ± 0.9 לעומת 9.6 ± 1.3, איור 3B, בהתאמה).

איור 1: תהליך התפירה המיקרוכירורגית. (A>) הוצאת חוט התפירה מה-CCA. חצים כחולים מצביעים על תסמיכי מיקרו-vessels. (B>) חץ שחור מצביע על החתך לאחר הסרת החוט המלאה. חצים כחולים מצביעים על תסמיכי מיקרו-vessels. (C>) תחת מיקרוסקופ (הגדלה של 4x), החתך ב-CCA נתפר באמצעות תפרי מיקרוכירורגיה בגודל 11-0 בתבנית תפרים נפרדים. חצים כחולים מצביעים על תסמיכי מיקרו-vessels. חץ שחור מצביע על החתך התפור. (D>) הסרת התסמיכים המיקרוסקופיים והחזרת זרימת הדם ב-CCA. חץ שחור מצביע על נקודת התפירה ב-CCA. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תוצאות צביעת TTC של מודל האיסכמיה. (A) תמונות מייצגות של פרוסות מוח שנצבעו ב-2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) לאחר איסכמיה מוחית. ברקמה חיה, TTC עובר חיזור אנזימטי על ידי דהידרוגנאזים ל-1,3,5-triphenylformazan, בעל צבע אדום. הרקמות באזורים נמק נשארות לבנות בשל היעדר פעילות אנזימטית זו. (B) אחוז השטח האיסכמי בחולדות 3 ימים לאחר איסכמיה מוחית. בהשוואה לקבוצת ה-Sham, **P < 0.01. הנתונים מוצגים כממוצע ± סטיית תקן. בכל קבוצה היו חמש חולדות. אנא לחצו כאן להצגת גרסה מוגדלת של איור זה.

איור 3הערכה של התפקוד הנוירולוגי. (Aציוני Garcia יום אחד לאחר איסכמיה מוחית.Bמדדי גארסיה (Garcia scores) 3 ימים לאחר איסכמיה מוחית. בהשוואה לקבוצת השם (Sham), **P < 0.01. הנתונים מוצגים כממוצע ± סטיית תקן. בכל קבוצה היו חמישה חולדות. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של איור זה.
MCAo היא שיטה בשימוש נרחב ליצירת מודלים של שבץ מוחי בבעלי חיים, המשחזרת ביעילות את תהליך השבץ שנצפה בחולים על ידי שחזור זרימת הדם לאחר איסכמיה 10,11,12. המעבדה שלנו פיתחה מודל שבץ איסכמי המאפשר רפרפוזיה מה-CCA מבלי לגרום נזק ל-ECA. לאחר השראת איסכמיה, מבוצע תיקון מיקרו-כירורגי של ה-CCA. למרות שלא נערכה מדידה ישירה של זרימת הדם CCA, הנסיינים הבחינו בפעימות כלי הדם ב-CCA לפני שהמשיכו בעירוי מחדש. טכניקה זו שומרת על השלמות האנטומית של כלי הצוואר תוך דמיון רב לתהליך השבץ בחולים. יתר על כן, הערכות של תפקוד נוירולוגי ואזור האיסכמיה המוחית אישרו את תוקף השבץ הנגרם על ידי גישה כירורגית זו.
מודלי השבץ האיסכמי שתוארו קודם לכן יכולים להיות מושפעים מגורמים שונים. בשיטה של Koizumi et al.4, רפרפוזיה בדם מסתמכת במידה רבה על המעגל של וויליס עקב קשירת ה-CCA. עם זאת, וריאציות בכלי הדם המוחיים יכולות להשפיע על נפח האוטם המוחי הסופי, מה שעלול להגדיל את שיעור התמותה של מודל השבץ עקב זלוף דם נמוך13,14. בנוסף, איסכמיה של ה-ECA עלולה לפגוע בתפקוד שרירי הפנים והעצבים, ולהשפיע על הערכת התפקודים הנוירולוגיים השונים15,16.
השיטה הנוכחית מתמודדת עם אתגרים אלה באמצעות שלושה שלבים מרכזיים: (1) שמירה על חתך CCA קטן ככל האפשר, רק גדול מספיק להחדרת חוטים, הפחתת זמן ונזק הקשורים לתפירת כלי דם. (2) הצבת מהדקים מיקרו-וסקולריים קרוב ככל האפשר להתפצלות ה-CCA בעת הידוק ה-CCA הדיסטלי כדי למנוע הידוק קצה החוט הלבן, מה שעלול להוביל לניתוק סיליקון ופקקת. (3) התבוננות ב-CCA לחידוש פעימות והיעדר דימום משמעותי לפני תפירת חתך קו האמצע בצוואר לאחר תיקון כלי הדם.
לשיטה הנוכחית יש מספר מגבלות. ראשית, קיימת אפשרות להיווצרות תסחיפים באתר התפר, מה שעלול להוביל לאיסכמיה מוחית נוספת אם הם מתנתקים. יש לשקול ולנהל סיכון זה בזהירות בניסויים עתידיים. שנית, המחקר לא עקב אחר משקל הגוף של החולדות, מה שמקשה לקבוע אם השיטה השפיעה על צריכת המזון שלהן. צריכת מזון היא אינדיקטור ישיר ליתרונות השיטה, והערכתה יכולה לספק תובנות חשובות. לבסוף, השיטה הנוכחית דורשת מיומנות טכנית בפעולות מיקרו-כירורגיות, מה שעלול להגביל את השימוש הנרחב בה ללא הכשרה ומומחיות מתאימות.
לסיכום, בעוד ששיטת המידול MCAo מציעה רלוונטיות פיזיולוגית גבוהה ושלמות מבנית, היא מגיעה עם מגבלות שיש לטפל בהן לצורך ניסויים חזקים יותר. שמירה על השלמות האנטומית של כלי הצוואר והדמיה צמודה של תהליכי שבץ מוחי בחולים הם נקודות חוזק משמעותיות של השיטה. גישה זו ללא ספק תתרום משמעותית לחקר שבץ איסכמי, ותשפר את האמינות והדיוק של מודלים ניסיוניים. בסופו של דבר, זה עשוי להוביל לפחות קבוצות ניסוי הדרושות לבדיקת השפעות טיפוליות, וכתוצאה מכך תוצאות ניסוי אמינות יותר.
למחברים אין אינטרסים מנוגדים פוטנציאליים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט הצגת מודיעין זר במחוז הביי בשנת 2023. אנו מודים ל-Lisa Kreiner, PhD, מ-Liwen Bianji, (Edanz) (www.liwenbianji.cn), על עריכת הטקסט האנגלי של טיוטה של כתב היד הזה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 10% פורמלין | בייג'ינג Labgic טכנולוגיה ושות', בע"מ | BL913A | |
| 11-0 תפרים מיקרוכירורגיים | Ningbo תפר רפואי מחט ושות', בע"מ | 3/8 1 פעמים; | |
| 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) | SIGMA | T8877 | |
| 3-0 תפר משי | Ningbo רפואי תפר מחט ושות', בע"מ | 3-0 | |
| 4% איזופלורן | טיאנג'ין רינגפו ביו-טכנולוגיה ושות', בע"מ | ||
| 6-0 תפר משי | Ningbo רפואי תפר מחט ושות', בע"מ | 6-0 | |
| 70% אתנול | שאנדונג לירקאנג טכנולוגיה רפואית ושות', בע"מ | ||
| 20230408 | נימה Xinong טכנולוגיות בע"מ | 2838-A5 | |
| קטמין | ג'יאנגסו Hengrui פרמצבטיקה ושות', בע"מ | 230613BL | |
| זכר Sprague Dawley חולדות | ג'ינאן Pengyue גידול בעלי חיים ניסיוני ושות', בע"מ | SCXK (Lu) 20190003 | |
| Microclips | Shanghai Jinzhong Medical Device Factory | W40150 | |
| מיקרוסקופ | ZEISS | S100 OPMI pico | |
| תיבת הנקה | בייג'ינג Fuyi מכשירי חשמל ושות', בע"מ | FYL-YS-100L | |
| PHR3263 | קסילזין | SIGMA |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה