מאמר שיטה

הכנת מודל שונה עבור זילוח חסימת עורק מוחי אמצעי

2.8K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/67060

⸱

31 במאי 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Medicine, Foshan University, 2School of Medicine, Shaanxi University of International Trade and Commerce

במאמר זה

סיכום

פרוטוקול זה מתאר את תהליך ההכנה לרפרפוזיה של חסימת עורק המוח התיכון דרך עורק התרדמה המשותף.

תקציר

מודל MCAO/R (ראשי תיבות של Middle Cerebral Artery Totion Reperfusion) חיוני להבנת המנגנונים הפתולוגיים של שבץ מוחי ולפיתוח תרופות. עם זאת, בין שיטות המידול הנפוצות, שיטת קואיזומי עומדת לעתים קרובות בפני בדיקה בשל קשירת עורק התרדמה המשותף (CCA) וחוסר יכולתה להשיג זילוח הולם. באופן דומה, שיטת לונגה ספגה ביקורת על ניתוק וקשירת עורק התרדמה החיצוני (ECA). מחקר זה נועד להציג שיטת הכנת מודל שונה השומרת על שלמות ה- ECA, כוללת החדרת תפר ניילון מונופילמנט דרך CCA, תיקון חתך CCA קשור, ושמירה על זילוח מה- CCA. רפרפוזיה של זרימת הדם אושרה באמצעות הדמיית זרימת כתמים בלייזר. שיטות הערכה כגון סולם לונגה, ציון חומרה נוירולוגית שונה, צביעת טריפנילטטרזוליום כלוריד (TTC) ותיוג אימונופלואורסצנטי של נוירונים הראו כי גישה זו עלולה לגרום נזק עצבי איסכמי יציב. פרוטוקול מודל MCAO/R שונה זה הוא פשוט ויציב, ומספק הדרכה רבת ערך למטפלים בתחום איסכמיה מוחית.

מבוא

על פי ארגון הבריאות העולמי, שבץ מוחי נותר סיבת המוות השנייה בעולם בעשור האחרון, עם שיעור היארעות גבוה, תמותה גבוהה ושיעור נכות גבוה 1,2. ככל שאוכלוסיית העולם מזדקנת, שכיחות השבץ צפויה לעלות במדינות מתפתחות, ועלולה להפוך לגורם המוביל למוות מוקדם ונכות בקרב מבוגרים. בנוסף, קיימת מגמה של שבץ מוחי להתרחש בגיל צעיר יותר3. אובדן כוח העבודה לאחר שבץ מוחי מטיל גם נטל כבד על משפחות ועל החברה4. לכן, פיתוח טיפולים בטוחים ויעילים מציב אתגר גדול בחקר השבץ.

מודלים של בעלי חיים משמשים כלים חיוניים לחקר מניעה וטיפול במחלות אנושיות. התרגום המוצלח של אסטרטגיות טיפול בשבץ מסתמך על השחזור והאמינות של מודלים של בעלי חיים שבץ 5,6. עורק המוח האמצעי (MCA) הוא אתר נפוץ לשבץ קליני, מה שהופך את מודל MCAO למודל הקרוב ביותר לשבץ איסכמי אנושי. מודל MCAO, שהוכן בשיטת התפרים, מועדף על ידי חוקרים בשל יתרונות כגון היעדר קרניוטומיה ושליטה קלה בזמן איסכמי. הוא שימש ביותר מ-40% מהניסויים בהגנה עצבית7. עם זאת, למרות יתרונותיו הרבים, הפרטים המבצעיים של מודל זה נותרו נושא שנוי במחלוקת עבור חוקרים רבים.

עבור מודל חסימת עורק המוח האמצעי המושרה על ידי התפר (MCAO), הרפרפוזיה מתרחשת על ידי משיכת התפר. כיום משתמשים בשתי שיטות עיקריות להחדרת תפרים: שיטה8 של קואיזומי ושיטה9 של לונגה. בשיטתו של קואיזומי, התפר נכנס לעורק התרדמה הפנימי (ICA) בעיקר דרך חתך עורק התרדמה המשותף (CCA), ואילו בשיטתו של לונגה הוא עובר דרך עורק התרדמה החיצוני הקטוע (ECA) לתוך האגודה למלחמה בסרטן. במהלך הרפרפוזיה, שיטת קואיזומי דורשת קשירה קבועה של חתך CCA ומסתמכת על מעגל וויליס עבור רפרפוזיה10. עם זאת, מחקרים מסוימים מצביעים על כך שרפרפוזיה יעילה אינה יכולה להיות מושגת אך ורק באמצעות אספקת פיצוי של מעגל ויליס לאחר אובדן אספקת CCA. יתר על כן, מעגל ויליס מציג שונות אנטומית גבוהה, במיוחד בעכברי C57Bl/6, מה שמגדיל את שונות האוטם ומקטין את אמינות הנתונים הניסיוניים. כתוצאה מכך, שיטה זו נחקרה יותר ויותר על ידי חוקרים11.

השיטה של לונגה כוללת החדרת תפר דרך ECA קטוע ולאחר מכן קשירת עורק התרדמה הפנימי (ICA) לצמיתות לאחר הוצאת התפר. זה שומר על פטנט CCA, ומאפשר זילוח דם עד 100% מערכי הבסיס. עם זאת, שיטה זו מחייבת הפרדה של עורק התרדמה החיצוני וענפי עורקים קטנים, כריתתם או אלקטרוקרישה שלהם, מה שהופך את ההליך למאתגר. זה גם משבש את מבנה זרימת הדם המלא של המוח, אשר שונה ממצבו של המטופל הקליני12. חשוב לציין, מחקרים מצביעים על כך שחיתוך או קשירה של ECA עלולים לגרום לנגעים איסכמיים בשרירים השולטים בלעיסה ובבליעה, להשפיע על תזונה של בעלי חיים ולהוביל למוות של בעלי חיים לאחר הניתוח ולנזק תחושתי ומוטורי חמור בחולדות13,14.

לפיכך, יש צורך דחוף בשיטת הכנת מודל שונה כדי לטפל בבעיות אלה. מחקר זה מציג שיטת מידול MCAO שונה המתקנת את חתך החדרת CCA ומשיגה רפרפוזיה יעילה. ההליך פשוט, מעשי וישום, גורם לנזק נוירולוגי משמעותי ונגעי אוטם הניתנים לשכפול ומספק הדרכה חשובה לחוקרי שבץ.

פרוטוקול

פרוטוקול הניסוי נערך בהתאם להנחיות הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בחיות מעבדה באוניברסיטת צ'נגדו לרפואה סינית מסורתית (מספר שיא: 2019-DL-002). כל נתוני המחקר בבעלי חיים תועדו בהתאם להנחיות ARRIVE (Animal Research: Reporting In Vivo Experiments). במחקר זה נעשה שימוש בחולדות זכרים מסוג Sprague Dawley (SD) במשקל 250 גרם ±-20 גרם ובגילאי 6-8 שבועות. הפרטים לגבי בעלי החיים, הריאגנטים והציוד המועסקים מפורטים בטבלת החומרים.

1. הכנת בעלי חיים

  1. השראת ושמירה על הרדמה עמוקה בחולדות באמצעות Zoletil 50 (50mg/kg, IM) ו-Xylazine Hydrochloride (40mg/kg, IP). ודא שטמפרטורת הגוף נשמרת על 37 ± 0.5 מעלות צלזיוס באמצעות בדיקה רקטלית המחוברת לכרית חימום לאורך כל ההליך הכירורגי. מרחו משחה וטרינרית על עיני החולדה כדי למנוע מהן להתייבש.
  2. לגלח את השיער מהראש והצוואר של החולדות. השתמש קרם depilatory כדי להסיר פרווה מן הראש והצוואר, ולאחר מכן לשטוף את הקרם עם מלוחים רגילים. לחטא את העור באתר הניתוח על ידי מריחת אתנול ופובידון-יוד שלוש פעמים באמצעות כדורי צמר גפן סטריליים.
  3. בצע חתך של 2 ס"מ באמצע ראש החולדה לאורך כיוון התפר הקשת באמצעות אזמל, והסר בזהירות את השרירים המכסים את הגולגולת.
  4. דק את הגולגולת בצד האיסכמי של החולדה באמצעות מקדח גולגולת. השתמשו במי מלח רגילים כדי לקרר ולהסיר לכלוך במהלך תהליך הטחינה. תעד את זרימת הדם הבסיסית של החולדות באמצעות הדמיית ניגוד כתמי לייזר (LSCI).
  5. החל אתנול ו povidone-יוד שלוש פעמים על העור של הצוואר באמצעות כדורי צמר גפן סטרילי. בצע חתך של 2 ס"מ לאורך קו האמצע של הצוואר באמצעות להב כירורגי. השתמש retractors כדי למשוך לרוחב את העור ואת בלוטות הרוק, לחשוף את sternocleidomastoid ואת שרירי צוואר הרחם.
  6. להפריד את שרירי sternocleidomastoid ואת צוואר הרחם כדי לחשוף את שטח התרדמה. זהה את האנטומיה של כלי הדם של עורק התרדמה המשותף (CCA), עורק התרדמה הפנימי (ICA) ועורק התרדמה החיצוני (ECA). בהתבסס על אנטומיה של כלי הדם, להפריד את CCA, כמו גם ECA נגזר CCA ו ICA15.
    הערה: המבנה האנטומי של החולדה מצביע על כך שאזור CCA מכוסה בעיקר על ידי שרירי סטרנוקלידומסטואיד וצוואר הרחם, כאשר ICA ו- ECA נגזרים מה- CCA. לאחר שההפרדה חושפת את ה-CCA, ניתן לראות מזלג בצורת Y לאורך ה-CCA, המייצג את ה-ICA וה-ECA. היזהר שלא לפגוע בעצב התועה, המקביל ל- CCA.

2. הסתרה של MCA

  1. קשרו קשר קל להתיר את הסבך מעל עורק התרדמה החיצוני (ECA) ועורק התרדמה המשותף (CCA) באמצעות חוט משי 3-0 כדי לחסום זמנית את זרימת הדם. מקם אטב כלי על CCA כ 0.5 ס"מ מהקשר הראשון.
    1. צובעים את המחט של מזרק 5 מ"ל שחור. צור נקב קטן ב- CCA באמצעות המחט הצבועה בשחור וסמן את חורי הסיכה בשחור.
  2. הכנס את תפר הניילון מונופילמנט לתוך CCA דרך הסימן השחור. פתח את אטב כלי הדם והנחה את חוט הניילון לתוך עורק התרדמה הפנימי (ICA) עד שהוא נעצר עם התנגדות קלה. הדקו היטב את הקשר השני כדי לשמור על תפר הניילון מונופילמנט במקומו בתוך העורק, ולמנוע תזוזה ממצב החסימה.
  3. שימו לב לזמן האיסכמיה בשלב זה ומדדו את ערך זרימת הדם בצד האיסכמי באמצעות LSCI. לנהל טיפות של bupivacaine לפצע הצוואר עבור שיכוך כאבים וסגירת הפצע. הסירו את מסכת ההרדמה ואפשרו לחולדה להחלים.
    הערה: אם תפר הניילון מונופילמנט נתקל בקושי להיכנס לאגודה למלחמה בסרטן, יש לסגת מעט ולנסות להחדיר שוב.

3. זילוח של MCAO

  1. לאחר 90 דקות של איסכמיה, הרדימו מחדש את החולדות עם איזופלורן. למדוד את זרימת הדם במוח מהצד האיסכמי באמצעות LSCI ולוודא שתפר הניילון מונופילמנט לא זז.
  2. להתיר את הקשרים על עורק התרדמה החיצוני (ECA) כדי לאפשר זילוח דם. שחררו את הקשר בעורק התרדמה המשותף (CCA), הדקו את תפר המונופילמנט ומשכו את התפר. יש למרוח אטב כלי דם לפני תפר המונופילמנט הקבוע כדי למנוע דימום.
  3. החלף את קשר CCA הראשון עם קליפס כלי דם. השתמשו בפינצטה כדי לסובב את חתך כלי הדם לצדדים (איור 1). הדקו את החתך בפינצטה וקשרו אותו באמצעות חוט 6-0 לתיקון החתך. הסר את אטב כלי הדם, בדוק אם יש דליפות ואשר זילוח מלא (וידאו 1).
    הערה: בצע קשירה כדי לתקן את החתך כדי למנוע הידוק כלי דם מוגזם, אשר עלול להוביל להיצרות CCA.
  4. רשום ערכי זרימת דם בקליפת המוח באמצעות LSCI לאחר קשירת חתך כדי לאשר זילוח מוצלח. סגור את החתך בצוואר עם תפרים ולתת 1,00,000 יחידות של פניצילין ו 2 מ"ל של מלוחים כדי למנוע זיהום והתייבשות.
  5. שמרו על חום עד שהחולדות חוזרות להכרה. הציעו מזון רך לאחר הניתוח ועקבו אחר הסימנים החיוניים של בעלי החיים.

4. הערכת תפקוד עצבי ופגיעה איסכמית מוחית

  1. לאחר שהחולדות התעוררו במלואן, התפקוד העצבי שלהן יוערך על ידי חוקרים שאינם מודעים לקיבוץ בעלי החיים. השתמשו בסולם ציוני לונגה (טבלה 1) ובסולם ציון החומרה הנוירולוגית המתוקנת (mNSS) (טבלה 2) כדי להעריך את התפקוד הנוירולוגי של כל החולדות.
  2. לאחר 24 שעות לאחר הניתוח, יש להרדים את החולדות תחת הרדמה הנגרמת על ידי איזופלורן (4% איזופלורן בחמצן של 4 ליטר לדקה) באמצעות נקע צוואר הרחם16 (בהתאם לפרוטוקולים שאושרו במוסד). שטפו את המוח במי קרח כדי להסיר את שאריות הדם.
  3. מחלקים את רקמת המוח ל-5 חלקים ומכתימים אותם ב-TTC. צלם תמונות של שני הצדדים של פרוסות רקמת המוח, מדוד את האזור האיסכמי של הצד הקדמי והאחורי באמצעות תוכנת Image J, וחשב את קצב האוטם באמצעות הנוסחה הבאה:
    figure-protocol-1
    הערה: S1 ו-S2 מייצגים את אזור האוטם של המוח הקדמי הפרוקסימלי וצד גזע המוח הפרוקסימלי של פרוסות המוח, בהתאמה. אזור האוטם של כל פרוסת מוח מתוקן באמצעות נוסחת סוונסון, כאשר h מייצג את עובי פרוסת המוח. נוסחה זו, שתוארה בעבר על ידי המחבר במחקר קודם17, מאפשרת חישוב מדויק יותר של גודל הנגע אוטם.
  4. נתח את הנתונים באמצעות תוכנות סטטיסטיות וגרפיות כדי להעריך את שיעור ההצלחה והיציבות של המודל.
  5. השתמש בשיטת immunofluorescence כדי לתייג נוירונים קליפת המוח בחולדות, אימות נוסף את הנזק העצבי שנגרם על ידי שיטה זו. לאחר 24 שעות של איסכמיה-רפרפוזיה בחולדות, בוצע זילוח לב באמצעות PBS מקורר מראש כדי להשיג רקמת מוח.
  6. להטמיע ולהקפיא את רקמת המוח למקטעים. השתמש בנוגדנים עצביים כגון הסמן העצבי הלא בשל Doublecortin (DCX)18, סמן הגרעין העצבי Neuronal Nuclei (NeuN)18, והסמן הדנדריטי של נוירון חלבון הקשור למיקרוטובול-2 (MAP-2)19. שימו לב לביטוי של נוירונים איסכמיים באמצעות מיקרוסקופ קונפוקלי בלייזר.

תוצאות

הדמיית זרימת כתמי לייזר הראתה כי לפני חסימת תפר הניילון מונופילמנט, הייתה זרימת דם בשפע באזור עורק המוח האמצעי (MCA), ונרשמו ערכי זרימת הדם הבסיסיים של החולדות. בעקבות חסימת MCA, ערך זרימת הדם בצד האיסכמי של המוח ירד במהירות. לפני משיכת התפר, ערכי זרימת הדם בצד האיסכמי נבדקו מחדש כדי לאשר אם התפר מסתיר את ה- MCA. התוצאות הצביעו על שינוי קל בלבד בזרימת הדם. עם משיכת התפר, זילוח זרימת הדם התאושש במהירות (איור 2). סרטון 1 מראה גם את דופק המילוי החזק של עורק התרדמה המשותף, מה שמרמז על כך ששיטה זו יכולה להשיג זילוח זרימת דם מספקת לאחר איסכמיה מוחית.

תוצאות ציוני התפקוד הנוירולוגי (איור 3) הראו כי בהשוואה לקבוצת ניתוחי הדמה, ציון לונגה של קבוצת המודל היה 1.80 ± 0.27 (p < 0.05), וציון mNSS היה 7.4 ± 0.89 (p < 0.05). תוצאות אלה מצביעות על כך שמודל החסימה/רפרפוזיה של עורק המוח האמצעי (MCAO/R) שהוכן בשיטה זו הוביל לנזק נוירולוגי משמעותי. סרטון 2 מדגים את ההתנהגות האופיינית של חולדות קבוצת מודל המסתובבות בזמן זחילה, סימן היכר של פציעה כתוצאה משבץ, מה שמאשר עוד יותר את תקפותה של שיטה זו.

צביעת TTC הראתה כי שיעור האוטם בחולדות קבוצת המודל היה 5.58 ± 1.79 (p < 0.05), כאשר אזור האוטם השפיע בעיקר על הסטריאטום וקליפת המוח, וגודל האוטם נותר יציב יחסית. צביעה אימונופלואורסצנטית הדגימה את אובדן תאי העצב בקליפת המוח בעקבות איסכמיה-רפרפוזיה (איור 4). ממצאים אלה מצביעים באופן קולקטיבי על כך ששיטה זו יכולה לבסס מודל MCAO/R יציב המתאים להערכת יעילות התרופות הפרה-קליניות.

figure-results-1
איור 1: דיאגרמה סכמטית של קשירת המחברים של CCA. העיגול הצהוב מציין את נקודת ההכנסה ואת אתר הקשירה של תקע התיל, ואילו מיקום הקשירה (חץ צהוב) מציין היכן נקשר עורק התרדמה המשותף (CCA) עם החוט. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
איור 2: תמונות זרימת דם מנוקדות בלייזר בזמנים של חולדות בצד האיסכמי לפני, אחרי החסימה, לפני ואחרי הרפרפוזיה. (A) תמונות זרימת דם מוחית של חולדות, שבהן אזורים כחולים מצביעים על ערכי זרימת דם נמוכים ואזורים אדומים מצביעים על ערכי זרימת דם גבוהים. פסי קנה מידה: 200 מ"מ. (B) שינויים באיסכמיה-רפרפוזיה מוחית בחולדות, מוצגים כממוצע ± סטיית תקן, עם גודל מדגם של n = 5. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: תוצאות של אזור אוטם וציוני תפקוד נוירולוגי בקבוצת הדמה ובקבוצת המודל. (A) צביעת TTC תיארה את האזורים המצולמים של רקמת המוח הן בקבוצת הדמה והן בקבוצת המודל, כאשר אזורים לבנים מציינים רקמה אוטמת ואזורים אדומים מציינים רקמה נורמלית. (B) מוצגות תוצאות כמותיות של ציוני Longa ו- mNSS, כמו גם שיעור האוטם. מובהקות סטטיסטית בהשוואה לקבוצת הדמה מסומנת על ידי *p < 0.05, עם גודל מדגם של n = 5. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: תוצאות של פגיעה בנוירונים בקליפת המוח בקבוצת דמה ובקבוצת מודל. ביטוי של NeuN (A), DCX (B) ו-MAP-2 (C) בנוירונים בקליפת המוח. פסי קנה מידה: 100 מיקרומטר. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-5
איור 5: דיאגרמה של חסימה ורפרפוזיה של MCA על-ידי קואיזומי, לונגה והשיטה שהשתנתה. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

בדיקות מוטוריות/חזקות>נקודות
גידול חולדה בזנב3
1 כיפוף של הגפה הקדמית
1 כיפוף של הגפה האחורית
1 ראש זז > 10° לציר אנכי תוך 30 שניות
הנחת חולדה על הרצפה3
0 הליכה רגילה
1 חוסר יכולת ללכת ישר
2 סיבוב לכיוון הצד הפארטי
3 ליפול לצד הפארטי
בדיקות חושיות2
1 מבחן הצבה (מבחן חזותי ומישושי)
2 מבחן פרופריוצפטיבי (תחושה עמוקה, דחיפת הכף כנגד קצה השולחן ל
לעורר את שרירי הגפיים)
בדיקות איזון קרן6
0 איזון עם יציבה יציבה
1 אחיזה בצד הקורה
2 מחבק את הקרן ואיבר אחד נופל מהקורה
3 מחבק את הקרן ושתי גפיים נופלות מהקורה, או מסתובבות על הקרן (>60 שניות)
4 מנסה לאזן את הקורה אך נופל (>40 שניות)
5 מנסה לאזן את הקורה אך נופל (>20 שניות)
6 נפילות: אין ניסיון לאזן או להיאחז בקורה (<20 שניות)
רפלקסים נעדרים ותנועות חריגות4
1 רפלקס פינה (נענוע ראש בעת נגיעה בשרית השמיעתית)
1 רפלקס הקרנית (מצמוץ עיניים כאשר נוגעים קלות בקרנית עם כותנה)
1 רפלקס בהלה (תגובה מוטורית לרעש קצר מהצמדת נייר לוח
1 התקפים, מיוקלונוס, מיודיסטוני
מקסימום נקודות18

טבלה 1: ציון חומרה נוירולוגית שונה.

ציוני זאה-לונגה
הציוןתסמין
0 נקודותללא ליקויים נוירולוגיים
1 נקודהמתון: לא מסוגל להאריך לחלוטין את הכף הקדמית הימנית כאשר הזנב מורם
2 נקודותמתון: מעגלים ימינה/שמאלה בעת הליכה
3 נקודותחמור: נופל ימינה/שמאלה בעת הליכה
4 נקודותלא מסוגל ללכת באופן ספונטני עם אובדן הכרה

טבלה 2: ציוני זאה-לונגה.

סרטון 1: שלבים עיקריים לתיקון ליגטורה של חתך CCA במהלך רפרפוזיה בחולדות. אנא לחץ כאן כדי להוריד סרטון זה.

סרטון 2: סרטונים התנהגותיים של חולדות שעוברות MCAO/R. אנא לחץ כאן כדי להוריד סרטון זה.

דיון

מודל חסימת עורק המוח האמצעי (MCAO) המושרה על ידי תפר ניילון מונופילמנט הוא השיטה הנפוצה ביותר המשמשת להכנת דגמי MCAO. גישה זו אומצה באופן נרחב במחקרים פרה-קליניים וזכתה להכרה מצד מטפלים רבים בשל פשטותה, חוסר הצורך בקרניוטומיה, טראומה כירורגית מינימלית ויכולת להשיג רפרפוזיה.

ישנן שתי טכניקות כירורגיות קלאסיות עבור MCAO נימה תוך לומינלית: שיטת קואיזומי8 ושיטת לונגה9. ההבדל העיקרי בין שיטות אלה טמון באופן שבו התפר הוא הציג כדי להסתיר את MCA. בשיטת קואיזומי, התפר מוחדר דרך חתך עורק התרדמה המשותף (CCA) לעורק התרדמה הפנימי (ICA). הקצה הקדמי של התפר מצופה בסיליקון כדי לחסום את נקודת ההתחלה של ה-MCA. לעומת זאת, בשיטת לונגה מחדירים את התפר לאגודה למלחמה בסרטן דרך עורק התרדמה החיצוני הקטוע (ECA). הקצה הקדמי של התפר מורחב לצורה כדורית כדי לחסום את נקודת ההתחלה של ה-MCA (איור 5). במהלך הזילוח, התפר נסוג בעדינות כדי לשחזר את זרימת הדם.

שיטת לונגה כוללת החדרת התפר לעורק התרדמה הפנימי (ICA) דרך עורק התרדמה החיצוני הקטוע (ECA). תהליך זה דורש הפרדה וניתוק של ECA, כמו גם הפרדה והסרה של ענפים קטנים, אשר נחתכים לאחר מכן באמצעות עט electrocoagulation כדי למנוע דימום. כתוצאה מכך, שיטה זו דורשת פעולה זהירה ומדויקת. יתר על כן, הקצה השיורי הקצר של ECA קטוע יכול להקל על התפר להחליק במהלך ההחדרה, מה שמגדיל עוד יותר את מורכבות ההליך. אתגר זה בולט במיוחד בעת הכנת מודל עכברי של איסכמיה מוחית, שכן לעתים קרובות הוא מחייב שימוש במיקרוסקופ כדי להבטיח דיוק, ובכך להוסיף למורכבות הכוללת של הניתוח.

הדאגה העיקרית בשיטת קואיזומי נעוצה בקשירה של עורק התרדמה המשותף (CCA), שתוצאתו זילוח מפצה של רקמת המוח בצד האיסכמי אך ורק דרך מעגל וויליס. CCA הוא ענף חיוני של קשת אבי העורקים מהלב ומשמש כעורק הראשי המספק זילוח זרימת דם מוחית. לכן, מודל איסכמיה-רפרפוזיה מוחית שנוצר על ידי שיטת קואיזומי חווה לעתים קרובות מצב של hypoperfusion. היפופרפוזיה זו אינה מוגבלת לאזור עורק המוח האמצעי, אלא משתרעת על כל חצי הכדור האיסכמי באותו צד. גם לאחר 35 ימים של מידול, ערך זרימת הדם אינו חוזר לקו הבסיס, דבר המצביע על כך שיש להתייחס לשיטת קואיזומי כמודל איסכמי עם היפופרפוזיה כרונית ולא כמודל איסכמיה-רפרפוזיה10.

לעומת זאת, שיטת לונגה יכולה להשיג ערך זרימת דם של 100% בבעלי חיים MCAO/R. עם זאת, חשוב לציין כי השגת התחדשות מלאה אין פירושה בהכרח שיש לזנוח את שיטת קואיזומי. כאשר שוקלים תרגום קליני, שיטת קואיזומי עשויה להתאים יותר לחולים עם חידוש איטי ספונטני לאחר חסימת עורקים. עם זאת, תופעה זו נדירה יחסית בפרקטיקה הקלינית. רק אחוז קטן מחולי שבץ איסכמי עומדים בקריטריונים של פקקת ומקבלים טיפול יעיל בחלון הזמןשל הטיפול 20,21. יתר על כן, חלק מהחולים אינם משיגים רה-וסקולריזציה מלאה גם לאחר טיפול תרומבוליטי22. לפיכך, ניתן להשתמש בשיטת קואיזומי כדי לדמות את מצבם של חולים כאלה.

מצד שני, שיטת לונגה מאפשרת לכלי הדם להתחדש במהירות לאחר החסימה, מה שהופך אותה למתאימה יותר להדמיית חולים המקבלים טיפול תרומבוליטי יעיל או טרומבקטומיה בקליניקה. להדמיית חולים שלא עברו טיפול טרומבוליטי, מודל איסכמיה מוחית קבועה שהוכן בשיטת קואיזומי עשוי להציע חסימה מלאה יותר והליך כירורגי פשוט יותר.

שיטת לונגה לגרימת חסימה/רפרפוזיה של עורק המוח האמצעי (MCAO/R) יכולה להוביל לפגיעה משמעותית יותר ברפרפוזיה על ידי שימור התחדשות כלי דם הנגזרים מעורק התרדמה המשותף (CCA)23,24. עם זאת, חשוב לציין כי עורק התרדמה החיצוני (ECA) צריך להיות מנותק וקשור לצמיתות במהלך שיטת לונגה, אשר משבשת את כל מבנה זרימת הדם של המוח ואינה עקבית עם חולים קליניים. יתר על כן, העורקים הלשוניים, המקסילריים והעורפיים הם ענפים של ECA13. לכן, חיתוך או קשירת קבוע ECA יכול לגרום להפרעות אכילה ושתייה, וכתוצאה מכך ירידה במשקל25. מחקרים קודמים הצביעו על כך שמותם של עכברים לאחר מידול MCAO נובע בעיקר מצריכת מזון או מים לא מספקת ולא מפגיעה איסכמית מוחית14,26. בנוסף, קשירה של ECA יכולה להפחית את זרימת הדם ברשתית ולגרום נזק ברשתית בצורה של מוות תאי27.

בנוסף, המדד החשוב ביותר לחקר שבץ מוחי הוא נפח אוטם; עם זאת, נפח האוטם המושרה בשיטת התפרים הוכח כבעל סטיית תקן משמעותית, גם לאחר פרוטוקולים כירורגיים ואיסוף נתונים קפדניים. בדיווחים קודמים, נפח האוטם היה קשור למידת הרפרפוזיה28, והזלוף של מודל השבץ שהוכן בשיטה של קואיזומי תלוי במחזור ויליס 29,30,31. עם זאת, הוכח כי מחזור ויליס הוא בעל שונות אנטומית גבוהה, במיוחד בעכברי C57Bl/6, שבהם 90% מבעלי החיים עשויים להיות חסרים עורק תקשורת אחורי אחד או שניים32, שהוא הגורם העיקרי לשונות גבוהה בפגיעה איסכמית33. לכן, שימור הזלוף של CCA יכול להפחית את השונות של נפח אוטם34. דווח כי מקדם השונות הממוצע בגודל האוטם בניסויי שבץ היה 29.5%31, מה שתרם לכוח הסטטיסטי הנמוך של ניסויי שבץ. זה גם מציב אתגר עצום לגילוי תרופות פוטנציאליות. זה ללא ספק מייקר את עלות הפיתוח והתרגום הקליני ויכול להוביל לכך שחוקרים יפספסו תרופות שעשויות להיות יעילות. זה גם מגדיל את מספר בעלי החיים שייכללו בניתוח הסטטיסטי של הניסוי, מה שמפר עוד יותר את עקרון 3R של אתיקה של בעלי חיים.

לכן, במחקר זה, שיטות דוגמנות שונו כדי להבטיח את שלמות רקמת המוח מבנה זרימת הדם וזילוח מספיק לאחר איסכמיה מוחית. השינויים העיקריים כוללים שני שלבים: (1) החדרת התפר לתוך CCA באמצעות מחט מזרק 5 מ"ל במקום ביצוע חתך קטן; שלב זה מפחית את החתך של CCA והוא תורם יותר לקשירת החתך; (2) משיכת התפר ושימוש בחוטי משי עדינים יותר כדי לקשור את פתח המחט של ה-CCA, מבלי להשפיע על זילוח זרימת הדם של ה-CCA. כמובן, זה דורש גם פעולה כירורגית זהירה, אבל שונה מהכנסת תפר באמצעות ECA; שיטה זו שומרת על שלמות מבנה זרימת הדם במוח תוך מתן אפשרות לזרימת הדם להיות מחודשת במלואה באמצעות CCA, מה שהופך את הליך הניתוח לפשוט יותר ומקטין את השונות של נפח אוטם. כמה חוקרים השתמשו בשיטות מחקר דומות כדי לתקן חתכים עם דבק רקמות, אבל זה יש פוטנציאל פקקת, אשר יביא השפעות בלתי נשלטות. ולוקח יותר זמן לייצב את החתך25.

לסיכום, מחקר זה מספק גישה שונה להכנת מודל איסכמיה-רפרפוזיה מוחית המאפשר זילוח דם נאות לאחר נסיגה נימה ויכול לגרום לנפחי אוטם הניתנים לשחזור משמעותי ולנזק נוירולוגי. כל התוצאות לעיל מראות כי השיטה המתוקנת היא אפשרית וניתנת לשחזור ועשויה לספק התייחסות למתרגלים להכין מודלים כדי להקל על תרגום קליני יעיל של תרופות איסכמיות מוחיות.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82173781 ו -82373835), פרויקט מחקר פוסט-דוקטורט (BKS212055), פרויקט חדשנות מדע וטכנולוגיה של פושאן הלשכה למדע וטכנולוגיה (2320001007331), קרן המחקר הבסיסית והיישומית של גואנגדונג (2019A1515010806), פרויקטי שדה מרכזיים (ייצור חכם) של אוניברסיטאות כלליות במחוז גואנגדונג (2020ZDZX2057), ופרויקטי המחקר המדעי (חדשנות אופיינית) של כללי אוניברסיטאות במחוז גואנגדונג (2019KTSCX195).

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מערכת הרדמה לבעלי חייםRayward Life Technology Co., LtdR500IE
שומר טמפרטורת בעלי חייםRayward Life Technology Co., Ltd69020
Cy3 נוגדן משניWuhan Saiweier Biotechnology Co., LtdGB21303
נוגדן DAP1Wuhan Saiweier Biotechnology Co., LtdG1012
DCX נוגדןווהאן Saiweier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מGB13434
נסיוב עזיםBeyotime ביוטכנולוגיה ושות', בע"מC0265
GraphPad פריזמהGraphPad תוכנהGraphPad פריזמה 8.0
ImageJהמכונים הלאומיים לבריאותImageJ תוכנה
IsofluranRayward Life Technology Co., LtdR510-22
דם כתמי לייזר מערכת הדמיית זרימהRayward Life Technology Co., LtdPeriCam PSI NR
MAP-2 נוגדןWuhan Saiweier Biotechnology Co., LtdGB11128
מקדחת גולגולת כף יד מיניאטוריתRayward Life Technology Co., Ltd87001
תפר מונופילמנטRayward Life Technology Co., Ltd250-280 גרם
נוגדן NeuNWuhan Saiweier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מGB11138
OCT הטמעת סוכןBIOSHARPBL557A
פניצילין נתרןצ'נגדו קלונג כימיקלים ושות', בע"מ17121709-2
פתרון אחזור אנטיגן מהיר לחלקים קפואיםBeyotime ביוטכנולוגיה ושות', בע"מP0090
SD חולדותSPF (בייג'ינג) ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ250-280 גרם
טריטון X-100Beyotime ביוטכנולוגיה ושות', בע"מST795
TTCצ'נגדו קלונג כימיקלים ושות', בע"מ
2019030101

מקורות

  1. Paul, S., Candelario-Jalil, E. Emerging neuroprotective strategies for the treatment of ischemic stroke: An overview of clinical and preclinical studies. Exp Neurol. 335, 113518(2021).
  2. Feigin, V. L., Owolabi, M. O. Pragmatic solutions to reduce the global burden of stroke: a World Stroke Organization-Lancet Neurology Commission. Lancet Neurol. 22 (12), 1160-1206 (2023).
  3. Putaala, J. Ischemic Stroke in Young Adults. Continuum (Minneapolis, Minn). 26 (2), 386-414 (2020).
  4. Girotra, T., Lekoubou, A., Bishu, K. G., Ovbiagele, B. A contemporary and comprehensive analysis of the costs of stroke in the United States. J Neurol Sci. 410, 116643(2020).
  5. Howells, D. W., et al. Different strokes for different folks: The rich diversity of animal models of focal cerebral ischemia. JCBFM. 30 (8), 1412-1431 (2010).
  6. Matur, A. V., et al. Translating animal models of ischemic stroke to the human condition. Transl Stroke Res. 14 (6), 842-853 (2023).
  7. O'Collins, V. E., et al. 1,026 experimental treatments in acute stroke. Ann Neurol. 59 (3), 467-477 (2006).
  8. Koizumi, J., Yoshida, Y., Nakazawa, T., Ooneda, G. Experimental studies of ischemic brain edema 1. A new experimental model of cerebral embolism in rats in which recirculation can be introduced in the ischemic area. Nosotchu. , 1-7 (1986).
  9. Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
  10. Faber, J. E., Moore, S. M., Lucitti, J. L., Aghajanian, A., Zhang, H. Sex differences in the cerebral collateral circulation. Transl Stroke Res. 8 (3), 273-283 (2017).
  11. Justić, H., et al. Redefining the Koizumi model of mouse cerebral ischemia: A comparative longitudinal study of cerebral and retinal ischemia in the Koizumi and Longa middle cerebral artery occlusion models. J Cereb Blood Flow Metab. 42 (11), 2080-2094 (2022).
  12. Li, Y., et al. Comparison of cerebral microcirculation perfusion in rat models of middle cerebral artery occlusion prepared through common carotid artery insertion and external carotid artery insertion. CJTER. 27 (11), 1683-1691 (2023).
  13. Dittmar, M., Spruss, T., Schuierer, G., Horn, M. External carotid artery territory ischemia impairs outcome in the endovascular filament model of middle cerebral artery occlusion in rats. Stroke. 34 (9), 2252-2257 (2003).
  14. Trueman, R. C., et al. A critical re-examination of the intraluminal filament MCAO model: impact of external carotid artery transection. Transl Stroke Res. 2 (4), 651-661 (2011).
  15. Ziegler, K. A., et al. Local sympathetic denervation attenuates myocardial inflammation and improves cardiac function after myocardial infarction in mice. Cardiovasc Res. 114 (2), 291-299 (2018).
  16. Pitoulis, F. G., et al. Remodelling of adult cardiac tissue subjected to physiological and pathological mechanical load in vitro. Cardiovasc Res. 118 (3), 814-827 (2022).
  17. Ma, R., et al. Animal models of cerebral ischemia: A review. Biomed Pharmacother. 131, 110686(2020).
  18. Belayev, L., et al. Docosanoids promote neurogenesis and angiogenesis, blood-brain barrier integrity, penumbra protection, and neurobehavioral recovery after experimental ischemic stroke. Mol Neurobiol. 55 (8), 7090-7106 (2018).
  19. Guo, H., et al. Carthamin yellow improves cerebral ischemia-reperfusion injury by attenuating inflammation and ferroptosis in rats. Int J Mol Med. 47 (4), 52(2021).
  20. Chia, N. H., et al. Determining the number of ischemic strokes potentially eligible for endovascular thrombectomy: a population-based study. Stroke. 47 (5), 1377-1380 (2016).
  21. Henninger, N., Fisher, M. Extending the time window for endovascular and pharmacological reperfusion. Transl Stroke Res. 7 (4), 284-293 (2016).
  22. Zhang, P. L., et al. Use of Intravenous thrombolytic therapy in acute ischemic stroke patients: evaluation of clinical outcomes. Cell Biochem Biophys. 72 (1), 11-17 (2015).
  23. Morris, G. P., et al. A comparative study of variables influencing ischemic injury in the Longa and Koizumi methods of intraluminal filament middle cerebral artery occlusion in mice. PLOS One. 11 (2), e0148503(2016).
  24. Smith, H. K., Russell, J. M., Granger, D. N., Gavins, F. N. Critical differences between two classical surgical approaches for middle cerebral artery occlusion-induced stroke in mice. J Neurosci Methods. 249, 99-105 (2015).
  25. Dittmar, M. S., et al. The role of ECA transection in the development of masticatory lesions in the MCAO filament model. Exp Neurol. 195 (2), 372-378 (2005).
  26. Lourbopoulos, A., et al. Inadequate food and water intake determine mortality following stroke in mice. J Cereb Blood Flow Metab. 37 (6), 2084-2097 (2017).
  27. Ogishima, H., et al. Ligation of the pterygopalatine and external carotid arteries induces ischemic damage in the murine retina. Invest Ophth Vis Sci. 52 (13), 9710-9720 (2011).
  28. Irvine, H. J., et al. Reperfusion after ischemic stroke is associated with reduced brain edema. J Cereb Blood Flow Metab. 38 (10), 1807-1817 (2018).
  29. Carmichael, S. T. Rodent models of focal stroke: Size, mechanism, and purpose. NeuroRx. 2 (3), 396-409 (2005).
  30. Dirnagl, U., Dirnagl, U. Bench to bedside: The quest for quality in experimental stroke research. J Cereb Blood Flow Metab. 26 (12), 1465-1478 (2006).
  31. Ingberg, E., Dock, H., Theodorsson, E., Theodorsson, A., Ström, J. O. Method parameters' impact on mortality and variability in mouse stroke experiments: A meta-analysis. Sci Rep. 6, 21086(2016).
  32. McColl, B. W., Carswell, H. V., McCulloch, J., Horsburgh, K. Extension of cerebral hypoperfusion and ischaemic pathology beyond MCA territory after intraluminal filament occlusion in C57Bl/6J mice. Brain Res. 997 (1), 15-23 (2004).
  33. Kitagawa, K., et al. Cerebral ischemia after bilateral carotid artery occlusion and intraluminal suture occlusion in mice: Evaluation of the patency of the posterior communicating artery. J Cereb Blood Flow Metab. 18 (5), 570-579 (1998).
  34. Trotman-Lucas, M., Kelly, M. E., Janus, J., Fern, R., Gibson, C. L. An alternative surgical approach reduces variability following filament induction of experimental stroke in mice. Dis Model Mech. 10 (7), 931-938 (2017).

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

reperfusion MCAOTTC

מאמרים קשורים