Questo protocollo descrive in dettaglio un metodo chirurgico per indurre l'occlusione del deflusso venoso cerebrale nei topi mediante legatura bilaterale delle vene giugulari interne ed esterne.
Articolo metodologico
Questo protocollo descrive in dettaglio un metodo chirurgico per indurre l'occlusione del deflusso venoso cerebrale nei topi mediante legatura bilaterale delle vene giugulari interne ed esterne.
I vasi linfatici svolgono un ruolo chiave nel mantenimento dell'omeostasi dei liquidi e della sorveglianza immunitaria all'interno dei tessuti. Al bordo del cervello, le meningi durali contengono vasi linfatici strettamente vicini ai seni venosi. Nell'uomo, l'ipertensione intracranica idiopatica (IIH) è associata alla stenosi dei seni venosi durali, suggerendo che i disturbi del deflusso venoso possono influenzare la regolazione del fluido cerebrale e il drenaggio linfatico meningeo. Per esplorare questa relazione in un contesto controllato, abbiamo sviluppato un modello murino di occlusione del deflusso venoso cerebrale attraverso la legatura bilaterale delle vene giugulari interne ed esterne (JVL). Questo protocollo chirurgico è riproducibile, non invasivo e raggiunge un alto tasso di successo (98,4%) con segni postoperatori attesi come gonfiore facciale e cerebrale e rimodellamento vascolare extracranico. La venografia RM bidimensionale a tempo di volo (2D-TOF) seguita da una ricostruzione tridimensionale (3D) ha confermato la congestione venosa a monte. Questo modello consente lo studio longitudinale delle conseguenze di un alterato deflusso venoso cerebrale sull'architettura cerebrovascolare, sul rimodellamento linfatico e sulla clearance del liquido cerebrale. Manipolando i vasi al collo, JVL consente di studiare questi processi senza danneggiare le strutture intracraniche. Nonostante le differenze anatomiche tra le specie, JVL fornisce un approccio robusto e accessibile per analizzare l'interazione tra deflusso venoso, drenaggio linfatico e omeostasi dei liquidi nel cervello.
La dura madre è lo strato più esterno delle meningi che protegge il cervello e il midollo spinale. La dura madre fornisce supporto strutturale e funziona come una piattaforma immunitaria caratterizzata da reti vascolari specializzate e diverse popolazioni immunitarie 1,2. I seni venosi durali raccolgono il sangue da tutte le vene cerebrali e lo dirigono nelle vene giugulari 3,4,5. I seni venosi durali sono MLV molto vicini, con modelli conservati tra topi e esseri umani 6,7,8,9,10. Gli MLV contribuiscono al drenaggio dei fluidi cerebrali e assicurano il traffico di antigeni, macromolecole e cellule immunitarie dalle meningi ai linfonodi cervicali 2,7,9,11,12.
Il restringimento (stenosi) dei seni venosi durali provoca un alterato deflusso venoso cerebrale ed è associato a condizioni neurologiche come l'ipertensione intracranica idiopatica (IIH), una malattia che colpisce prevalentemente le giovani donne in sovrappeso ed è caratterizzata da un'elevata pressione intracranica senza una chiara causa sottostante13,14. I pazienti con IIH possono essere trattati con stent endovascolare, che ripristina sia il fisiologico deflusso venoso cerebrale che la normale pressione intracranica15.
Per comprendere meglio il ruolo del deflusso venoso nell'omeostasi del fluido cerebrale e il coinvolgimento dei MLV in questo processo, abbiamo sviluppato un modello murino di occlusione del deflusso venoso cerebrale mediante legatura bilaterale delle vene giugulari esterne e interne. Finora non è stato descritto alcun modello murino di stenosi dei seni venosi durali e i modelli che portano all'occlusione del deflusso venoso cerebrale intracranico hanno danneggiato le strutture durali di interesse 16,17,18. Inoltre, i modelli JVL utilizzati per studiare la regolazione della pressione intracranica, il drenaggio dei fluidi cerebrali e il rimodellamento vascolare durale si sono concentrati principalmente sulla legatura delle sole vene giugulari esterne, che ha portato a fenotipi lievi senza esiti significativi19,20. Studi precedenti hanno dimostrato la fattibilità di legare sia la vena giugulare esterna che quella interna; Tuttavia, i protocolli descritti prevedono la transezione completa dei vasi dopo la legatura, un passaggio che aumenta l'invasività locale e può confondere l'interpretazione degli esiti fisiologici, in particolare quelli relativi ai circuiti linfatici, date le strette relazioni anatomiche tra le vene giugulari interne e i linfatici cervicali al collo21,22.
Il presente articolo descrive un protocollo chirurgico perfezionato per JVL per indurre l'occlusione del deflusso venoso cerebrale in giovani topi adulti femmina C57Bl6/J di età compresa tra 6 e 8 settimane. Il nostro approccio è originale in quanto combina la legatura della vena giugulare interna ed esterna con l'analisi sistematica in più punti temporali dopo l'intervento chirurgico, permettendoci di definire con precisione le conseguenze dell'ipertensione venosa sul rimodellamento vascolare e sulla clearance dei liquidi cerebrali.
Tutte le procedure in vivo sono state conformi alle linee guida e alle politiche istituzionali dell'INSERM e del Comitato per la cura e l'uso degli animali del Paris Brain Institute (APAFIS#34974-2022012017455126).
1. Trasferimento e pretrattamento degli animali
2. Fase operativa
NOTA: L'intera procedura viene eseguita sotto una lente d'ingrandimento binoculare e una lampada illuminante. Tutte le attrezzature e gli strumenti chirurgici necessari per la procedura sono elencati accanto ai reagenti utilizzati nella Tabella dei materiali e visualizzati nella Figura 1.
3. Cure postoperatorie
Immediatamente dopo la legatura venosa, il segmento del vaso a monte del sito di legatura diventa visibilmente ingrandito, mentre il segmento a valle collassa, apparendo piatto e pallido a causa dell'interruzione del deflusso sanguigno (Figura 2). Il reindirizzamento del flusso sanguigno dopo la prima legatura provoca una leggera espansione delle altre tre vene giugulari in modo pulsante.
La procedura chirurgica richiede circa 20 minuti se eseguita da un operatore addestrato, con un tasso di sopravvivenza postoperatoria del 98,4% (128/130 topi). Tuttavia, durante l'implementazione iniziale, il tasso di successo può essere inferiore - circa il 93,8% (122/130) - principalmente a causa della compressione del nervo vago (5/130) o dell'emorragia vascolare (3/130).
Tra i topi che sono stati sottoposti con successo a interventi chirurgici JVL e sono stati monitorati a lungo termine, il 77,5% (86/111) ha sviluppato gonfiore diffuso del viso e della testa, evidente già un giorno dopo l'intervento chirurgico (Figura 3). L'edema si è gradualmente attenuato, con una risoluzione parziale osservata nel 15,3% dei topi (17/111) entro il settimo giorno e una risoluzione completa in tutti gli animali entro il quattordicesimo giorno (0/111).
Il confronto tra la venografia RM bidimensionale a tempo di volo (2D-TOF) eseguita prima e due giorni dopo l'intervento JVL, seguita dalla post-elaborazione 3D, dimostra l'allargamento venoso delle vene facciali extracraniche a monte dei siti di legatura, indicando il successo dell'intervento chirurgico (Figura 4). La metodologia completa, insieme ai risultati dettagliati e alle analisi quantitative, è disponibile in El Kamouh et al.23.

Figura 1: Strumenti e reagenti utilizzati per l'intervento chirurgico. (A) Forbici Noyes (dritte), (B) Forbici dell'iride (dritte), (C) Pinze per zanzare (dritte), (D) Pinzette curve, (E) Pinzette curve fini, (F) Pinzette dritte fini, (G) Divaricatori. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Esito chirurgico diretto: cambiamenti morfologici nella vena giugulare. (A,B) Immagini rappresentative di una vena giugulare esterna (EJV) prima (A) e dopo (B) legatura, con il vaso delineato in una scatola nera. Dopo la legatura, il segmento del vaso a monte del sito di legatura è ingorgato (freccia bianca), mentre il segmento a valle appare incolore e collassato (freccia nera) a causa dell'interruzione del deflusso del sangue. Barra della scala = 2 mm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Decorso temporale del gonfiore facciale dopo l'intervento chirurgico JVL. (A) Immagini rappresentative che illustrano il gonfiore facciale postoperatorio nei topi JVL, evidenziato dalla freccia rossa (pannello di sinistra), che mostrano un gonfiore che supera la normale larghezza facciale indicata dalle frecce bianche. (B) L'incidenza di gonfiore facciale diffuso è stata valutata longitudinalmente in più punti temporali dopo l'intervento chirurgico JVL. La frequenza del gonfiore ha raggiunto il picco del 77,5% già 2 ore dopo l'intervento, seguita da un calo pronunciato al 15,3% entro il giorno 7 (dps 7) e dalla risoluzione completa entro il giorno 14 (dps 14). I dati rappresentano osservazioni longitudinali di 111 topi sottoposti con successo a un intervento chirurgico JVL. Barra della scala = 1 cm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: La risonanza magnetica dei topi rivela l'allargamento delle vene facciali extracraniche dopo la legatura. (A,B) Vista laterale del cervello e delle vene craniche/extracraniche prima (A) e 2 giorni dopo l'intervento JVL (B). La ricostruzione 3D è stata generata con 3D-Slicer (https://www.slicer.org) ed eseguita mediante post-elaborazione 3D di immagini di sequenza multi-gradient echo (MGE) e time-of-flight (TOF) acquisite con uno scanner da 11,7 T. Si noti l'ingrossamento dopo l'intervento chirurgico delle vene extracraniche, tra cui la vena facciale posteriore (pfv), la vena facciale anteriore (afv) e la vena mascellare (mv) che si unisce alla vena facciale comune (cfv). Seni venosi meningei: sigmoideo (SVS). Barra della scala = 2 mm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Questo articolo metodologico descrive la procedura chirurgica per indurre l'occlusione del deflusso venoso cerebrale nei topi attraverso la legatura bilaterale delle vene giugulari interne ed esterne. I topi femmina sono stati selezionati per riflettere il sesso e il profilo di età dei pazienti tipicamente affetti da IIH. Questo modello induce efficacemente le caratteristiche cliniche chiave dell'IIH, come l'ipertensione intracranica e la ritenzione di liquidi cerebrali, evidenziando la compromissione del deflusso venoso cerebrale come caratteristica fisiopatologica centrale della malattia e supportando la rilevanza di questo modello23. Tuttavia, a causa del rimodellamento vascolare compensatorio, queste caratteristiche sono solo transitorie. I topi con JVL non imitano quindi la fisiopatologia dell'IIH e non riproducono le conseguenze a lungo termine dei disturbi venosi cronici. Tuttavia, forniscono un modello interessante per studiare i processi di rimodellamento indotti nel sangue e nella vascolarizzazione linfatica per ripristinare il normale flusso sanguigno e il drenaggio del liquido cerebrospinale dopo l'alterazione del deflusso venoso cerebrale. I cambiamenti dinamici nel fenotipo vascolare osservati per diverse settimane dopo l'intervento chirurgico rendono i topi JVL un modello adatto per studiare i meccanismi del rimodellamento vascolare cerebrale e il suo impatto sulla clearance dei liquidi e sulla sorveglianza immunitaria23. L'attuale protocollo graduale garantisce un alto livello di coerenza tra gli esperimenti, soprattutto se eseguiti da professionisti qualificati, rendendolo un approccio efficace per lo studio della fisiopatologia dei disturbi del deflusso venoso. Inoltre, questo modello offre opportunità di studio longitudinale, consentendo ai ricercatori di valutare la progressione e la risoluzione della congestione venosa.
Il principale vantaggio e la novità della procedura chirurgica JVL risiede nella sua capacità di indurre l'occlusione del deflusso venoso cerebrale preservando l'integrità delle strutture vascolari durali. A differenza degli approcci intracranici 16,17,18, questa tecnica evita danni diretti alla dura madre e ai vasi meningei associati, consentendo un'analisi affidabile delle variazioni vascolari e della clearance dei liquidi a valle. Rispetto ad altre tecniche cervicali che prevedono la coagulazione o la doppia legatura seguita da transezione dei vasi21,22, questo metodo è meno invasivo e riduce al minimo la manipolazione dei tessuti. Evitando la cauterizzazione o le manipolazioni eccessive del vaso, riduce il rischio di danneggiare i vasi linfatici cervicali adiacenti, strutture che sono sempre più riconosciute per il loro ruolo nel drenaggio dei fluidi cerebrali e nella sorveglianza immunitaria.
Tuttavia, l'intervento rimane tecnicamente impegnativo e richiede un attento monitoraggio postoperatorio, soprattutto durante le prime 48 ore. Una delle sfide principali è la necessità di un'elevata precisione chirurgica. La procedura prevede un'attenta dissezione e legatura delle vene giugulari interne ed esterne, evitando lesioni alle strutture critiche adiacenti. Il corretto posizionamento dell'animale è fondamentale: il topo deve essere fissato in modo stabile, con gli arti anteriori estesi ad angolo retto rispetto al corpo e la testa mantenuta in estensione per ottimizzare l'esposizione cervicale. La vena giugulare interna è particolarmente delicata da isolare a causa della sua vicinanza all'arteria carotide, al nervo vago e ai vasi linfatici cervicali. È necessaria una dissezione meticolosa per evitare lesioni pericolose per la vita. La compressione o il danneggiamento del nervo vago possono provocare la morte improvvisa a causa di gravi disturbi autonomici e un sanguinamento significativo, in particolare dalla perforazione del vaso, può portare a un rapido deterioramento e alla morte se non prontamente controllato. L'anestesia deve essere attentamente monitorata durante tutta la procedura, con il livello di isoflurano regolato in base alla frequenza respiratoria e la temperatura corporea mantenuta tramite un termoforo. Anche un'adeguata idratazione è fondamentale, soprattutto in caso di sanguinamento intraoperatorio. L'uso della ketamina non è raccomandato, poiché il suo profilo anestetico è instabile e la sua durata d'azione è poco adatta alla lunghezza e alle esigenze della procedura.
Inoltre, è necessario riconoscere diverse limitazioni. Questo modello è stato convalidato solo in giovani topi femmina C57BL/6J e i risultati possono variare a seconda del sesso, dell'età o del background genetico. Inoltre, l'occlusione venosa in questo modello è extracranica, mentre l'IIH nell'uomo comporta la stenosi del seno durale intracranico. Il gonfiore facciale osservato in questo modello, derivante dall'ipertensione venosa extracranica, non si verifica nei pazienti con IIH e può limitare la rilevanza traslazionale di alcune caratteristiche periferiche. Le differenze anatomiche tra le specie limitano ulteriormente l'estrapolazione diretta alla fisiologia umana. Ad esempio, nei topi, le vene giugulari esterne contribuiscono in modo più sostanziale al drenaggio venoso cerebrale rispetto alle vene giugulari interne nell'uomo23. Inoltre, le vene vertebrali svolgono un ruolo più significativo nei topi che nell'uomo24,25. Infine, il drenaggio venoso cerebrale nell'uomo è in gran parte dipendente dalla gravità in posizione eretta, che influenza il ritorno venoso. Nei topi, le dimensioni ridotte del cervello e la postura orizzontale riducono il ruolo della gravità, che influisce meno sull'efficienza e sul meccanismo del ritorno del sangue venoso dal cervello26.
Tuttavia, questo modello offre una piattaforma solida e unica per studiare come l'alterato deflusso venoso cerebrale guidi il rimodellamento dei vasi sanguigni cerebro-meningei e dei linfatici meningei, nonché i cambiamenti nella dinamica dei fluidi cerebrali nel tempo. Nonostante i suoi limiti nell'imitare gli aspetti cronici e anatomici dei disturbi venosi umani, il modello JVL è facile da implementare e altamente riproducibile, il che lo rende uno strumento prezioso per studiare i meccanismi chiave coinvolti nella regolazione del flusso sanguigno cerebrale e nella clearance dei fluidi cerebrali.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato supportato da Venolymphatic (BBT.1300), NEIMO (FRN, Fond de Recherche Neurosciences), BrainWash (ANR-17-CE14-0005), Lymbrain (ANR-20-CE16-0027-01). Gli autori sono finanziati dalle seguenti fonti: M.-R. El Kamouh, ANR-Lymbrain; M. Spajer, BBT.1300 Venolinfatico e INCA (Institut National du Cancer); Anne-Laure Joly Marolany: NEIMO (FRN) e ANR-11-INBS-0006; R. Singabahu: BBT.1300 Venolinfatico, INCA (Institut National du Cancer); S. Lenck: Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale and Assistance Publique des Hôpitaux de Paris CIHU-2021.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Siringa da 1 mL Omnifix 100 Solo | B.Braun | Codice prodotto: 91611708V | Utilizzato per l'idratazione/diluizione |
| Bilancia KERN 400-45N | KERN & SOHN | 400-45N | Utilizzato per monitorare il peso degli animali |
| Microscopio stereotassico binoculare (Leica S6E) | Leica BIOSYSTEMS | Leica S6E | |
| Filo intrecciato | FST | 18020-60 | Utilizzato per la legatura delle vene |
| Buprenorfina (Buprecare), 0,3 mg/mL | Centravet | BUP002 | Usato per analgesia |
| Cartuccia per Inventor 2010 Scavenger (anestesia) | FIMEP | 8438025 | Usato per l'anestesia |
| Panno Medicomp | Hartmann | 411029 | Utilizzato per mantenere condizioni asettiche |
| Tamponi di cotone | Centravet | COT010 | Utilizzato per mantenere condizioni asettiche |
| Pinzette curve (modello stretto, seghettato curvo) | FIMEP | n° 11003-20 | |
| Euthasol, 400 mg/mL | Centravet | EUT003 | Utilizzato per l'eutanasia |
| Pinzette curve fini (pinza McPherson) | FIMEP | n° 11063-07 | |
| Forbici per iride dritte | FIMEP | n. 22002-10 o n. 14094-11 | |
| Pinzette dritte fini (Dumont Inox Medbio Forceps) | FIMEP | n° 11254-20 | |
| Camera di riscaldamento VET-TECH | FIMEP | HE011 | Utilizzato per mantenere la temperatura corporea a 37 gradi C |
| Sistema di monitoraggio omeotermico Thermostar RWD | FIMEP | 69027 | Utilizzato per il monitoraggio della temperatura corporea |
| Siringa da insulina 0,5 mL U-100 (0,33 mm (29 G) x 12,7 mm | BD Microfine TM+ | Rif: 324892 | Usato per analgesia |
| Isoflurano (Iso-vet), 1000 mg/g | Centravet | ISO005 | Usato per l'anestesia |
| Pinze per zanzare dritte | FIMEP | n° 13010-12 | |
| Sutura in polipropilene 5.0 non assorbente (Dafilon 5.0) | Centravet | DAF003 | Utilizzato per la sutura della pelle |
| Forbici Noyes dritte | FIMEP | n° 15012-12 | |
| Gel oftalmico (Ocrygel) | Centravet | OCR002 | Utilizzato per proteggere gli occhi da irritazioni e secchezza |
| Soluzione di iodio Povidum (Vetedina), 75 mg/mL | Centravet | VET001 | Utilizzato per mantenere condizioni asettiche |
| Povidum scrub 4% (sapone) | Centravet | POV008 | Utilizzato per mantenere condizioni asettiche |
| Divaricatori (Guthrie) | FIMEP | n° 17021-13 | |
| Rimadyl (Carprofene), 50 mg/mL | Centravet | CERCHIO012 | Usato per analgesia |
| Rasoio MOSER Germania | Bioseb | BIO-1556 | Utilizzato per la rasatura del pelo |
| Piccola scatola per anestesia a induzione | FIMEP | pas de ré fé rence | |
| Soluzione di cloruro di sodio 0,9% B.BRAUN | Centravet | CHL050 | Utilizzato per l'idratazione/diluizione |
| Cornice stereotassica KOPF | FIMEP | Codice 963076A | Utilizzato per posizionare l'animale |
| Lampada chirurgica (ré f: KL 1500 LED) | LEICA BIOSYSTEMS | KL 1500 LED | |
| Nastro chirurgico | Centravet | COL427 | Utilizzato per il fissaggio degli arti superiori e inferiori |
| Aghi TERUMO AGANI 26 G x (0,45 x 13 mm) Smusso regolare 11 ° | Terumo | AN*2613R1 | Usato per analgesia |
| Xilazina (Paxman), 20 mg/mL | Centravet | 221631 | Usato per analgesia |
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