אינדוקציה של שבץ איסכמי ו איסכמיה reperfusion בעכברים באמצעות הטכניקה ויזואליזציה ספיגות עורקים התיכונים של אזור האוטם
February 2nd, 2017
אנו מתארים מודל עכבר של שבץ מוחי הנגרם על ידי חסימה של עורק המוח האמצעי באמצעות תפר מצופה סיליקון. ניתן ליישם את הפרוטוקול כדי לגרום לחסימה קבועה או איסכמיה זמנית, ואחריה רפרפוזיה.
המטרה הכוללת של הליך כירורגי זה היא לגרום באופן רשמי ומהימן לשבץ איסכמי תוך השארת עורק המוח החיצוני שלם. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום חקר שבץ מוחי, כגון השפעת הטיפול על חומרת השבץ. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שלאחר השראת שבץ מוחי, עורק המוח החיצוני נשאר זמין להזרקת טיפול ישירות לחצי הכדור הפגוע.
הנח עכבר מורדם באיזופלורן על משטח הניתוח המוכן והתאם חרוט אף למתן איזופלורן מעורבב בחמצן. ודא שקצב הנשימה הוא סביב נשימה אחת עד שתיים בשנייה מבלי להתנשף. בנוסף, ודא שהחיה אינה מפגינה תגובה לגירוי שפם או לרפלקס הדוושה.
מרחו טיפה של חומר סיכה עיניים על כל עין, בעזרת ספוגית סטרילית כדי למנוע מהם להתייבש במהלך ההליך. לאחר גילוח אזור החתך, יש לחטא היטב את אזור הניתוח באמצעות אתנול 70% ותמיסה על בסיס כלורהקסידין. שמור את החיה על משטח כירורגי חם תחת מיקרוסקופ סטריאו.
לאחר מכן, בעזרת מספריים ומלקחיים כירורגיים, בצע חתך רדוד בקו האמצע בצוואר מעל עצם החזה עד מתחת ללסת. בעזרת מלקחיים, הפרד בזהירות רקמות שומן וחיבור כדי לחשוף את קנה הנשימה. הרקמות צריכות להיפרד בקלות ובאופן טבעי משני הצדדים.
לאחר מכן הניחו כרית או חפץ עגול אחר בקוטר של כ-0.5 סנטימטרים מתחת לחלק האחורי של הצוואר כדי להאריך את הצוואר ולחשוף עוד יותר את האזור לניתוח. פתח את החתך באמצעות מפסק רקמות או ווים. לאחר מכן, בצד שמאל של קנה הנשימה, יש להפריד בזהירות את רקמת החיבור כדי לחשוף את עורק הצוואר המשותף השמאלי מבלי לפגוע בעצבים הסמוכים ובוורידים הראשיים.
לאחר מכן, הכניסו את המלקחיים המעוקלים מתחת ל-CCA כדי לנקב את רקמת החיבור ואז אפשרו להם להיפתח לאט כדי לשחרר את ה-CCA. נתק את ה-CCA מהרקמה הבסיסית וחשוף את הסתעפות ה-y העליונה של עורק המוח הפנימי ועורק המוח החיצוני. לאחר חשיפת ה-CCA, הכנס שלושה מקטעים של תפר ניילון מתחת ל-CCA.
ודא שה-CCA אינו מעוות, מכיוון שהדבר יסבך באופן דרסטי את החדרת התפר. ואז בנקודה הנמוכה ביותר האפשרית, סגור את התפר התחתון באמצעות קשר קבוע. קשרו את התפר העליון ממש מתחת להסתעפות של ה-ICA וה-ECA באמצעות קשר נשלף.
לאחר מכן, קשרו את התפר האמצעי באמצעות קשר נשלף, אך השאירו אותו פתוח לרווחה. לאחר מכן, בעזרת מספריים קפיציים של מיקרו דיסקציה, צור 0.2 מילימטר ב- CCA בין התפרים התחתונים והאמצעיים קרוב יותר לתפר התחתון. בעזרת מלקחיים, הכנס את תפר ה-MCAO לתוך חתך ה-CCA, והנח אותו לכיוון התפר העליון.
לאחר מכן הדק בעדינות את הקשר של התפר האמצעי ב-CCA כך שהוא יגביל את זרימת הדם סביב תפר ה-MCAO, אך יהיה רופף מספיק כדי לאפשר לתפר ה-MCAO לנוע בחופשיות. כעת שחרר בזהירות את התפר העליון, וודא שתפר ה-MCAO לא יחליק החוצה. הכנס את תפר ה-MCAO כמה מילימטרים לתוך ה-ICA ולאחר מכן סגור מחדש את התפר העליון עם קשר כמו קודם.
לאחר מכן, הנח את תפר ה-MCAO לאזור החסימה, תחילה על ידי ניתובו לתוך ה-ICA מעבר ל-ECA, ולאחר מכן על ידי הבטחה שהתפר נשאר ב-ICA, תוך עקיפת עורק הפטריגופלטין. ההחדרה מוצלחת אם יש מעט זרימת דם חוזרת מהחתך CCA ואם סימן תשעה המילימטר הכסוף ממוקם בין חתך ה-CCA לבין ההסתעפות של ה-ICA וה-ECA. לאחר חסימה מוצלחת, קושרים היטב את התפר האמצעי והעליון ואז מכניסים את התפרים לאזור החתך.
לאחר הסרת המחזיר או ווי הטישו והכרית, נקו את אזור התפר באמצעות מי מלח סטריליים על צמר גפן. ואז סוגרים את העור בתפר ניילון. הנח את העכבר בכלוב נקי הממוקם על כרית מחוממת כדי למנוע היפותרמיה ולאפשר גישה אד ליביטום למים ולמזון מרוכך.
עקוב אחר החיה לאיתור סימני שבץ מוחי למשך חמש עד 10 דקות לפחות. בהתאם לפרוטוקול הרפרפוזיה של איסכמיה, השאר את תפר ה-MCAO במקומו בין 30 דקות ל-120 דקות או יותר. לאחר הרדמת החיה כמו קודם והסרת התפרים הסוגרים את הפצע, השתמש במלקחיים ובמפרידי רקמות כדי לפתוח מחדש את החתך ולחשוף את ה-CCA.
לאחר מכן הסר בזהירות את התפר העליון ומשוך בעדינות את תפר ה-MCAO עד שהחלק המצופה סיליקון ממוקם בקשר האמצעי. בצע מחדש את תפר הקשר העליון כדי למנוע זרימת דם מעבר לתפר MCAO. לאחר מכן שחרר בזהירות את הקשר האמצעי ומשוך את תפר ה-MCAO מעבר לקשר העליון, והשאר אותו בתוך ה-CCA.
סגור היטב את הקשר העליון כדי לחסום את זרימת הדם בעורקים. לאחר מכן, משוך לחלוטין את תפר ה-MCAO וסגור היטב את הקשר האמצעי. סגור את הפצע והעניק טיפול לאחר הניתוח כמו קודם.
סכימה זו מציגה את אזור החסימה הנובע מההליך המודגם בסרטון זה בכחול. אזור הניתוח ממוקם בתחתית הדמות, מסומן על ידי הצורה הסגלגלה, ומיקום התפרים מסומן בקווים שחורים. התמונות הבאות מראות את עמידת TTC של מקטעי המוח.
תמונה זו מייצגת צביעה אופיינית לאחר הכנסת דמה. התמונה מייצגת את הנזק לרקמות שנגרם על ידי MCAO של 60 דקות, ואחריו 90 דקות של רפרפוזיה. נזק גדול יותר לרקמות נראה לאחר 24 שעות של עירוי מחדש, לאחר MCAO של 60 דקות.
צביעה אימונו-פלואורסצנטית עבור הסמן העצבי MAP2 מאפשרת אובדן עצבי מ-60 דקות של חסימה, ולאחר מכן 23 שעות של רפרפוזיה, כדי לראות בבירור בתמונה מימין. אסטרוגליוזיס נראית לאחר צביעה אימונו-פלואורסצנטית עם GFAP. בתמונה מימין, האסטרוגליה מרוכזת באזור הסמוך לנזק לרקמות במוח הרפרפוזיה של איסכמיה, ואילו טפיחה מפוזרת של צביעה נראית בביקורת שניתנה לבושה.
בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לעקוב אחר רווחת בעלי החיים וזמן החסימה. לאחר הליך זה, ניתן לבצע טכניקות אחרות כגון ניתוח התנהגות מוזרה ואימונופלואורסצנציה כדי לענות על שאלות נוספות על פגיעה ברקמות והתאוששות.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
מאמר זה מתאר הליך כירורגי לגרימת שבץ איסכמי במודל עכבר על ידי חסימת העורק המוחי האמצעי. השיטה מאפשרת לעורק המוחי החיצוני להישאר שלם, ומקלה על החדרת טיפול ישיר לחצי הכדור המושפע.
רכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- מדעי המוח
- מחקר שבץ מוחי
- מודלי בעלי חיים
רקע
- שבץ איסכמי הוא תחום קריטי למחקר במדעי המוח.
- הבנת השפעות הטיפול על חומרת השבץ היא חיונית.
- שמירת העורק המוחי החיצוני במהלך חסימה היא יתרון.
- מודל זה יכול לשמש הן לחסימה קבועה והן לאיסכמיה זמנית.
מטרת המחקר
- להשריש באופן אמין שבץ איסכמי בעכברים.
- לחקור את ההשפעות של טיפולים שונים על תוצאות השבץ.
- לספק מודל לחקר מנגנוני שבץ וטיפולים.
שיטות ששימשו
- הרדמת עכברים עם איזופלורן וחמצן.
- הנחת תפר מצופה סיליקון לחסימת העורק.
- ניטור קצב הנשימה והרפלקסים במהלך הניתוח.
- חדרת טיפול לאחר השבץ דרך העורק המוחי החיצוני.
תוצאות עיקריות
- ההליך השריש בהצלחה שבץ איסכמי.
- העורק המוחי החיצוני נשאר שלם להחדרת טיפול.
- פוטנציאל למחקר נוסף על טיפולים בשבץ.
- השיטה הוכיחה את עצמה באמינות וניתנותה לשחזור.
מסקנות
- מודל זה הוא כלי חשוב למחקר שבץ.
- הוא מאפשר החדרת טיפול ישיר לאחר החסימה.
- מחקרים נוספים יכולים לבנות על הטכניקה הבסיסית הזו.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
The middle cerebral artery occlusion (MCAO) model in mice provides a reliable and reproducible system for inducing focal ischemic stroke, enabling preclinical evaluation of neuroprotective and thrombolytic therapies. By preserving the external cerebral artery, this technique supports localized treatment delivery, enhancing mechanistic insight into stroke pathology and recovery pathways. The model’s compatibility with genetic variants and standardized behavioral assays strengthens its utility in target validation and lead identification efforts within neuroscience drug discovery pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in a defined ischemic lesion, supporting pathway clarification and biological de-risking of stroke targets.
- Operational Value: Facilitates consistent infarct induction across studies, improving reproducibility in target engagement and functional validation assays.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable tissue injury metrics via TTC staining and immunofluorescence, enabling dose-response analysis of candidate compounds.
- Operational Value: Supports standardized reperfusion timing and suture-based occlusion, allowing scalable screening of stroke therapeutics in controlled surgical conditions.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models ischemia-reperfusion injury with temporal control, enabling evaluation of delayed treatment effects and biomarker alignment (e.g., MAP2, GFAP) for translational relevance.
- Operational Value: Permits post-occlusion treatment infusion via the intact external cerebral artery, mimicking clinical delivery routes and supporting preclinical continuity.
Pipeline & Workflow Integration
The MCAO model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly when assessing neuroprotective agents or reperfusion therapies.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on ischemic mechanisms and pathway modulation in a focal injury model with reproducible lesion topology.
- Screening: Enables quantitative assessment of compound effects on infarct size and neurological deficit when combined with behavioral and histological readouts.
- Analytics: Provides measurable outputs including infarct area (TTC), neuronal loss (MAP2), and astrogliosis (GFAP) for comparative analysis across treatment groups.
- Translational Research: Models clinically relevant ischemia-reperfusion sequences, allowing evaluation of therapeutic windows and biomarker-driven patient stratification approaches.
- Enterprise Reuse: Represents a standardized surgical platform applicable across multiple therapeutic modalities and target classes in cerebrovascular drug development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence by modeling focal ischemia with preserved arterial access for treatment delivery, reducing mechanistic ambiguity in stroke pathophysiology.
- Operational Value: Delivers procedural standardization through suture-based occlusion and reperfusion timing controls, improving inter-study comparability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions by enabling early assessment of treatment impact on stroke severity and recovery trajectories.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of neuroscience candidates through reliable modeling of ischemic injury and therapeutic response.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgical techniques, including vessel isolation and suture manipulation under stereo microscopy.
- Depends on specialized instrumentation such as microdissection spring scissors, forceps, and suture materials for precise MCAO suture placement.
- Necessitates standardized anesthesia and physiological monitoring protocols (e.g., respiratory rate, reflex absence) to ensure consistent surgical outcomes.
- Involves adaptation considerations across mouse strains and genetic models to maintain occlusion fidelity and infarct reproducibility.
- Includes practical limitations such as suture slippage risk and variability in reperfusion efficacy, which must be managed through procedural training and validation.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:37
Dissection of the Common Carotid Artery and Internal/External Branching
2:53
Preparation of the CCA for the MCAO Suture Insertion
3:51
Middle Cerebral Artery Occlusion
5:59
Reperfusion
7:07
Results: Characteristics of Brain Tissue Following Ischemia-Reperfusion
8:38
Conclusion
