Questo studio presenta un protocollo per stabilire un modello animale altamente riproducibile di trasformazione emorragica (HT) utilizzando l'occlusione/riperfusione dell'arteria cerebrale media (MCAO/R) in topi C57BL/6 con iperglicemia acuta.
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Articolo metodologico
* These authors contributed equally
Questo studio presenta un protocollo per stabilire un modello animale altamente riproducibile di trasformazione emorragica (HT) utilizzando l'occlusione/riperfusione dell'arteria cerebrale media (MCAO/R) in topi C57BL/6 con iperglicemia acuta.
La trasformazione emorragica (HT) è una grave complicanza che può verificarsi a seguito della terapia trombolitica a seguito di ictus ischemico (IS) e pone limitazioni significative all'applicazione clinica dell'attivatore del plasminogeno tissutale ricombinante (rt-PA). Purtroppo, attualmente non sono disponibili interventi efficaci per la HT nella pratica clinica. Pertanto, vi è un urgente bisogno di modelli animali sperimentali stabili e affidabili per chiarire la patogenesi dell'HT e sviluppare strategie di intervento efficaci. Questo studio ha presentato un protocollo per stabilire un modello murino di HT indotta da iperglicemia acuta combinata con ischemia focale transitoria (tMCAO). Ai topi maschi C57BL/6J è stato iniettato il 30% di glucosio per indurre iperglicemia e poi sottoposti a 60 minuti di tMCAO con riperfusione. Il volume dell'infarto, l'integrità della barriera emato-encefalica (BBB) e il grado di emorragia intracranica sono stati valutati a 24 ore dopo MCAO. I risultati hanno mostrato che l'iniezione di glucosio ha portato a iperglicemia transitoria (14,3-20,3 mmol/L), che ha aumentato significativamente sia il volume dell'infarto che l'incidenza di HT. La colorazione con ematossilina-eosina (H&E) ha indicato lesioni emorragiche significative all'interno della zona di infarto nei topi iperglicemici. Inoltre, i topi iperglicemici hanno mostrato un'alterazione aggravata della BBB, come dimostrato da una perdita più grave di blu di Evans (EB) e FITC-destrano. In conclusione, l'iperglicemia acuta ha provocato in modo affidabile e costante HT macroscopico in un modello murino di tMCAO. Questo modello riproducibile offre uno strumento prezioso per studiare i meccanismi patologici della HT e sviluppare i corrispondenti interventi terapeutici.
L'infarto cerebrale è la principale causa di disabilità e la seconda causa di morte negli adulti in tutto il mondo1. La fase acuta svolge un ruolo cruciale nella progressione dell'infarto cerebrale, fungendo da punto cruciale per il trattamento della malattia. Il ripristino precoce e tempestivo del flusso sanguigno nell'area della penombra è essenziale per prevenire un'ulteriore morte delle cellule cerebrali, con la trombolisi e la terapia interventistica che rappresentano i pilastri per il trattamento dell'infarto cerebrale acuto (ACI). Tuttavia, la trasformazione emorragica (HT) rappresenta una complicanza significativa dopo la trombolisi e la terapia interventistica, che si verifica nel 15%-30% dei pazienti con ictus ischemico, limitandone così l'applicazione in una certa misura 2,3. L'insorgenza di HT aumenta significativamente il rischio di mortalità e disabilità, influenzando la prognosi dell'ACI. Pertanto, è di grande importanza clinica indagare i meccanismi patologici della HT e identificare bersagli terapeutici efficaci.
Attualmente, l'occlusione dell'arteria cerebrale media indotta da embolia filiforme (MCAO) è frequentemente utilizzata come modello di HT nei roditori4. L'ostruzione prolungata può provocare un massiccio infarto cerebrale che coinvolge la corteccia e lo striato, portando potenzialmente a HT secondaria. Thread MCAO non richiede craniotomia, è altamente riproducibile e produce un danno cerebrale focale e HT simile a un ictus umano. Tuttavia, questo modello meccanico presenta alcuni svantaggi distinti, tra cui alti tassi di mortalità precoce e bassi tassi di sopravvivenza a lungo termine5. Un altro modello di HT frequentemente utilizzato è il modello di trombolisi, in cui la formazione di coaguli di sangue viene indotta prima nel vaso bersaglio, seguita dall'uso di farmaci trombolitici (ad es. rt-PA, warfarin) per sciogliere il coagulo, imitando il processo clinico di HT nell'ictus ischemico 6,7. Nonostante replichino in larga misura il processo patologico della terapia trombolitica clinica, i modelli animali di HT indotti da rt-PA o warfarin sono complessi da implementare e associati a un'elevata mortalità animale, nonché a un'incidenza e una localizzazione variabili del sanguinamento. Al fine di far progredire la ricerca traslazionale di base e clinica sulla HT dopo infarto cerebrale, è essenziale stabilire un modello animale riproducibile di HT che sia facile da utilizzare e offra un'elevata stabilità.
L'iperglicemia è un fattore significativo per la HT in seguito a ischemia/riperfusione cerebrale (I/R)8. Diversi studi retrospettivi hanno analizzato i dati clinici dei pazienti sottoposti a trombectomia meccanica, rivelando che livelli elevati di glucosio nel sangue al momento del ricovero sono legati a una maggiore incidenza di HT3 spontanea. Nei pazienti con ictus diabetico, l'iperglicemia aumenta significativamente il rischio di HT e porta a deficit neurologici più gravi 9,10. I ricercatori hanno sviluppato modelli HT inducendo I/R cerebrale in modelli animali diabetici attraverso MCAO. Tuttavia, il modello diabete-MCAO ha una lunga durata sperimentale, una procedura complessa e costi elevati 11,12. Un modello affidabile di HT può essere stabilito inducendo iperglicemia acuta attraverso l'iniezione intraperitoneale di glucosio e integrandolo con un modello I/R cerebrale generato dalla tecnica di sutura. Questo metodo è facilmente eseguibile con una posizione di sanguinamento costante e imita efficacemente le caratteristiche cliniche dell'iperglicemia post-ictus. Tuttavia, ci sono differenze significative in condizioni cruciali come il tempo ischemico e la concentrazione di glucosio; inoltre, la stabilità del modello e l'incidenza di HT sono incoerenti in diverse letterature.
Il nostro gruppo di ricerca ha ampiamente utilizzato il metodo dell'iperglicemia acuta-MCAO per stabilire un modello HT. Inoltre, abbiamo condotto una serie completa di esperimenti per esplorare la relazione tra tempo ischemico, concentrazione di glucosio nel sangue, tasso di incidenza di HT e mortalità animale. Questi esperimenti hanno infine portato all'identificazione delle condizioni ottimali per la creazione di un modello HT post-infarto cerebrale. Questo studio presenta un protocollo dettagliato per stabilire un modello HT indotto da iperglicemia acuta utilizzando l'iniezione intraperitoneale di glucosio al 30% combinata con MCAO embolico.
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Il protocollo sperimentale è stato approvato dal Comitato Istituzionale per la Cura e l'Uso degli Animali dell'Università di Jianghan (JHDXLL2024-080) e condotto in conformità con le Linee Guida Etiche per gli Animali Sperimentali emesse dal Centro per il Controllo delle Malattie della Cina. In questo studio sono stati utilizzati topi maschi adulti C57BL/6J del peso di 21-26 g. I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.
1. Raggruppamento animale e iperglicemia acuta
2. Preparazione preoperatoria
NOTA: Tutti i topi sperimentali hanno digiunato per 12 ore prima dell'intervento chirurgico.
3. Misurazione del flusso sanguigno cerebrale di base
4. Procedura chirurgica MCAO
NOTA: La MCAO viene eseguita utilizzando un metodo di occlusione del filo modificato, come precedentemente descritto da Chiang et al.13.
5. Rimozione e riperfusione del monofilamento
6. Misurazione della glicemia
NOTA: I livelli di glucosio nel sangue sono stati misurati nei seguenti punti temporali: (1) appena prima dell'intervento chirurgico MCAO (basale), (2) immediatamente dopo l'inserimento del monofilamento (15 minuti dopo l'iniezione di glucosio), (3) immediatamente dopo il ritiro del monofilamento immediatamente dopo l'inserimento del monofilamento (75 minuti dopo l'iniezione di glucosio).
7. Colorazione con cloruro di 2,3,5-trifeniltetrazolio (TTC)
8. Osservazione di Gross
9. Colorazione con ematossilina ed eosina (H&E)
10. Determinazione del lekage Evans Blue (EB)
NOTA: Per i dettagli su questa procedura, fare riferimento a Wang et al.17.
11. Determinazione della perdita di FITC-destrano
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La procedura sperimentale di questo studio è illustrata nella Figura 1. In breve, i topi sono stati sottoposti a MCAO indotta dall'occlusione del filo per 60 minuti, seguita da riperfusione. Il glucosio (30% in soluzione fisiologica normale, 7,2 ml/kg di peso corporeo) è stato somministrato per via intraperitoneale 15 minuti prima dell'MCAO. I livelli di glucosio nel sangue sono stati misurati al basale (prima dell'iniezione di glucosio), immediatamente dopo l'MCAO e al mome...
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L'attuale protocollo è progettato per creare un modello animale affidabile di trasformazione emorragica a seguito di ictus ischemico, in grado di replicare gli effetti dannosi della rivascolarizzazione dei vasi in condizioni iperglicemiche. Tra i vari fattori di rischio per l'ictus ischemico, il livello di glucosio nel sangue entro 24 ore dall'insorgenza dell'ictus è correlato positivamente con l'esacerbazione del danno cerebrale e l'aumento della mortalità 3...
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Gli autori non hanno interessi contrastanti da rivelare.
La Figura 1 è stata creata con il software BioRender (https://www.biorender.com/). Questo studio è stato sostenuto da sovvenzioni del progetto guida della Natural Science Foundation della provincia di Hubei (n. 2022CFC057).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 2,3,5-Trifeniltetrazolio cloruro (TTC) | Sigma-Aldrich | 108380 | Il colorante per la colorazione TTC Piastra di |
| coltura a 24 pozzetti | Corning Incorporated | CLS3527 | Il recipiente per la colorazione TTC |
| Iniezione di glucosio al 30% | Kelun Pharmaceutical | H42021188 | Induzione di iperglicemia acuta |
| 4% paraformaldeide | Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd. | G1101 | Fissazione tissutale |
| 5.0 Sutura assorbibile con acido poliglicolico | Jinhuan Medical Co., Ltd | KCR531 | Attrezzatura per chirurgia |
| Piastra di coltura a 96 pozzetti | Corning Incorporated | CLS3596 | Macchina per anestesia per misurazione del contenuto EB |
| Midmark Corporation Midmark Corporation | VMR | Asta per animale | |
| Mezzo di montaggio antisbiadimento con DAPI | Beyotime Biotech | P0131 | Supporto per sezioni di tessuto |
| Automazione-disidratazione dei tessuti Macchina | Leica Biosystems | TP1020 | Disidratare i tessuti |
| Microscopia confocale | Leica Biosystems | STELLARIS 5 | Acquisizione di immagini |
| Diclofenac gel di sodio | MaYinglong Pharmaceutical | H10950214 | Analgesia per animali |
| di colorazione dell'eosina | Servicebio Technology | G1001 | Il colorante per H& Colorazione |
| E Evans Blue | Aladdin | E104208 | Colorazione EB |
| Gel per occhi | Guangzhou H44023098 farmaceutica | Materiale per la chirurgia | |
| Fitc-destrano | Sigma-Aldrich | 60842-46-8 | Valutazione della permeabilità BBB |
| Microscopio a fluorescenza | Olympus | BX51 | Acquisizione di immagini |
| Microtomo congelato | Leica Biosystems | CM1900 | Utilizzare per sezioni congelate |
| Glucometro | YuWell | 580 | Misurazione della glicemia |
| Ematossilina Soluzione di colorazione | Servicebio | G1004 | Il colorante per H& Colorazione E |
| Iodio | Lircon | 20020059 | Materiale per chirurgia |
| Isoflurano | Rwd Life Science | R510-22-10 | Anestesia per animali |
| Misuratore di flusso sanguigno Laser doppler | di Moor | moorVMS | Monitoraggio del flusso sanguigno |
| MCAO Suture | Rwd Life Science | 907-00023-01 | Materiale per chirurgia |
| Meloxicam | Boehringer-Ingelheim J20160020 | Analgesia per animali | |
| Kit di strumenti microchirurgici | Rwd Life Science | SP0003-M | Attrezzatura per chirurgia |
| Microtomo | Thermo Fisher Scientific | HM325 | Produzione di sezioni di tessuto |
| Lama per microtomo | Leica Biosystems | 819 | Produzione di sezioni di tessuto |
| Unguento alla mupirocina | GlaxoSmithKline | H10930064 | Anti-infezione per balsamo neutro animale |
| Absin Bioscience | abs9177 | Sigillo per H & E colorazione Centro di | |
| inclusione della paraffina | Thermo Fisher Scientific | EC 350 | Produrre blocchi di paraffina |
| Pentobarbital sodico | Sigma-Aldrich | P3761 | Eutanasia per soluzione salina tamponata con |
| fosfato | Beyotime Biotech | C0221A | Risciacquo per sezione tissutale |
| Scanner | EPSON | V330 | Rasoio |
| per scansione tissutaleFornitore verificato - Shenzhen Codos Electrical Appliances Co., Ltd. | CP-9200 | Apparecchiature per chirurgia | |
| Spettrofotometro | Thermo Fisher Scientific | 1510-02362 | Misurazione del contenuto di EB |
| Soluzione di saccarosio | Shanghai Macklin Biochemical | 57-50-1 | Disidratazione per tessuti |
| Tissue-Tek O.C.T. Compound | Sakura | 4583 | Mezzo di inclusione tissutale |
| Acido tricloroacetico | Sigma-Aldrich | T6399 | EB Misurazione del contenuto |
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This corrects the article 10.3791/67371