くも膜下出血は、ヒトにおける死亡率および罹患率の高い負担を負い続けている。状態とその病態生理学のさらなる研究を容易にするために、交叉前の単回注射モデルが提示されます。
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くも膜下出血は、ヒトにおける死亡率および罹患率の高い負担を負い続けている。状態とその病態生理学のさらなる研究を容易にするために、交叉前の単回注射モデルが提示されます。
過去数十年にわたる治療の進歩にもかかわらず、くも膜下出血(SAH)は、罹患率と死亡率の高い負担を負い続けており、主にかなり若い人口を苦しめています。SAHの背後にある病態生理学的メカニズムを調査し、薬理学的介入をテストするために、SAHのいくつかの動物モデルが開発されています。この記事で提示されたラットの交叉前の単回注射モデルは、所定の血液量を有するSAHの実験モデルである。簡単に説明すると、動物は麻酔をかけられ、挿管され、そして機械的換気下に保たれる。温度は加熱パッドで調整されます。尾動脈にはカテーテルを装着し、継続的な血圧測定や採血が可能です。大西洋後頭膜を切開し、大槽に圧力記録用のカテーテルを配置して脳内圧測定を可能にします。このカテーテルは、髄腔内治療介入にも使用できます。ラットを脳定位固定装置フレームに入れ、ブレグマの前方にバリ穴を開け、カテーテルをバリ穴に挿入して視交叉のすぐ前に配置します。自己血(0.3mL)を尾部カテーテルから抜き取り、手動で注入する。これにより、脳内圧が上昇し、脳血流が減少します。動物を30分間鎮静させ続け、皮下生理食塩水および鎮痛薬を与える。動物は抜管され、ケージに戻されます。交叉前モデルは、再現性が高く、事前に決定された血液量のために動物間の変動が限られています。人間のSAHを模倣しており、SAH研究に関連するモデルとなっています。
非外傷性くも膜下出血(SAH)は脳卒中の一種であり、全症例の約5%を占めています。非外傷性SAHの最も一般的な原因は、SAHの85%を占める動脈瘤(aSAH)の突然の破裂です。その他の原因としては、動脈静脈奇形の破裂、凝固障害、脳周囲出血における静脈の破裂などがあります1。発生率は10万人年あたり9人で、死亡率は約3人に1人、SAH 2,3後の日常生活の支援が必要です。
最初の安定化と診断の確認後、治療は出血の重症度に依存します。最も重症の患者は、脳内圧(ICP)を下げるために心室に脳室外ドレーンを挿入し、神経集中治療室に入院し、そこで綿密に監視されます。患者は血管造影を受けて(可能性のある)動脈瘤を特定し、その後、再出血を防ぐために動脈瘤をコイル状またはクリップします4。薬理学的療法の多数の試験にもかかわらず、カルシウムチャネル拮抗薬であるニモジピンだけが転帰を改善することを示しています5。現在、複数の臨床試験が進行中です。広範なリストについては、Daouらによるレビューを参照してください6。
動脈瘤の破裂は、これまでに経験した中で最悪の頭痛または雷鳴頭痛の突然の発症として説明されています。破裂により、ICPが急激に上昇し、続いて脳血流(CBF)が減少します。この減少は脳の全体的な虚血をもたらし、意識の喪失をもたらす可能性があります。このより機序的な経路は、血液の血管外漏出要素の開始された分解とともに、サイトカイン放出および自然免疫系の活性化を引き起こし、無菌の神経炎症をもたらす。さらに、血液脳関門の破壊は、脳浮腫およびイオン恒常性の乱れをもたらし、しばしば観察される。早期脳損傷(EBI)と呼ばれるこれらすべての変化は、最初の数日以内に発生し、ニューロンの喪失とアポトーシスをもたらします7。
aSAHに苦しむ患者の約1/3は、4日目から14日目の間に遅発性脳虚血(DCI)を発症します8。DCIは、発作や再出血などの他の原因が除外されている場合、焦点性、神経学的障害のデビュー、またはグラスゴー昏睡スケールで最低1時間続く最低2ポイントの低下のいずれかとして定義されます。DCIは、aSAH9後の死亡リスクの増加と機能的転帰の低下に関連しています。脳動脈の狭窄である脳血管れん縮(CVS)は、何十年にもわたってDCIに関連していることが知られており、以前はDCIの唯一の理由であると考えられていました。それ以来、CVSはDCIの発症なしに発生する可能性があることが示されており、微小血管血栓症および狭窄、皮質拡散抑制、およびEBIの炎症反応を含むより多くの要因がそれ以来同定されている10,11,12。
EBIとDCIは病気の経過と苦しんでいる患者の転帰に大きな影響を与えるため、動物モデルは再現性を持ちながら、これらを可能な限り模倣する必要があります。研究者は、マウスから非ヒト霊長類まで、さまざまな動物でさまざまなモデルを使用して、aSAHをシミュレートしようとしました。Sprague-DawleyおよびWistar野生型ラットは現在最も一般的に使用されている実験動物であり、最も一般的なモデルは血管内穿孔モデル、システルナ-マグナ二重注入モデル、そして最後に本稿13で説明する交叉前単回注入モデルである。
交叉前の単回注入モデルは、もともと他の実験モデルの欠点のいくつかに対抗するためにPrunellらによって開発されました14。手術は、習得すると再現性が高く、動物間のばらつきを最小限に抑えます。このモデルは、血液注入後のICPの突然の上昇を含む複数の点でヒトのSAHを模倣し、CBFの低下による一時的な全体的な虚血をもたらします15,16。それは、ヒトのほとんどのaSAHが発生する前循環に影響を及ぼします17。死亡率は、研究と注入された血液の量に応じて10%〜33%の範囲です14,18。遅延細胞死および神経炎症は2日目および7日目に検出することができ、それによってEBIおよびDCIの結果を研究するための変数を提供する19,20。
この研究では、ラットにおける交叉前単回注射モデルの更新された説明と、ICPプローブを髄腔内投与のポートとして利用する方法の説明を示します。
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この手順は、科学的目的で使用される動物の保護に関する欧州連合の指令2010/63 / EUに従って行われ、デンマーク動物実験検査官によって承認されました(ライセンス番号2016-15-0201-00940)。手術は、滅菌器具、手袋、カテーテル、縫合糸など、可能な限り無菌技術を使用して行われます。この研究では、体重230〜350 gのオスとメスのSprague-Dawleyラットを使用し、12時間の明暗サイクルで飼育され、温度22°C(±2°C)、湿度55%(±10%)でした。動物には標準的な飼料と水を自由に与えられます。動物は手術後に単一のケージに収容されますが、ICPプローブが取り外されるとグループケージに戻すことができます。このプロトコルの麻酔薬はイソフルランガスですが、ケタミン(100 mg / mL)とキシラジン(20 mg / mL)の3:2腹腔内混合物の1.5 mL / kgも効果的です21。
1. 事前準備
2.麻酔
3.テールカテーテル
4. ICPプローブ
5.針とレーザードップラープローブの配置
6. SAHの導入
7.回復と目覚め
8. ICPプローブの除去(手術中に除去されない場合)
注:外科医の裁量で手術用顕微鏡を使用してください。
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女性は男性と比較してaSAHのリスクが高くなります。それにもかかわらず、雄のげっ歯類は、雌の発情周期の不均一性からの偏りの可能性があるため、主に実験に使用されます。ここに提示された代表的な結果は、雌ラットと雄ラットを比較した最近の出版物からのものであり、モデルが雄21と比較して雌動物で同様の結果を生成することを確認しています。この研究には、34匹の雌のSprague-Dawleyラット(18匹のSAHと16匹のシャム)が含まれていました。シャムは脊髄針を視交叉に下降させたり、血液を注入したりしませんでした。他のすべての手順は、SAHと同じシャムで実行されました。群間の全ての生理学的パラメータは同等であった。最後に、雄ラットに関する以前の実験からのデータのメタアナリシスが行われ、本研究の結果と比較されました21。
回転極テストは、肉眼的感覚運動機能のテストです。動物は、10rpmまで回転することができる150cm x 45mmのポールの一端に置かれる。目標は、ケージが置かれているポールの遠...
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SAHの交叉前単回注入モデルは、ICPのスパイク、CBFの減少、一過性のグローバル虚血、神経炎症マーカーのアップレギュレーション、CVS14、15、16、18、19、20など、ヒトSAHのいくつかの重要な要素を模倣しています。ICPプローブは、髄腔内投与用のポートとしても使用されました(図5)。さらに、この研究は、モデルが雄と雌の動物で同様に機能することを示しています21。このモデルには、動脈瘤の発生とその後の破裂は含まれていません。さまざまなモデルが、外科的または薬理学的に全身性高血圧を誘発し、エラスターゼ
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著者は宣言する相反する利益を持っていません。
この作業は、ルンドベック財団とルンドベック優秀助成金(番号R59-A5404)によってサポートされました。資金提供者は原稿のどの部分にも役割を果たさなかった。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 16G 末梢静脈カテーテル | BD ベンフロン | 393229 | 針が短くなり、遠位 1cm 湾曲。翼を取り外した |
| 麻酔ベル/チャンバー | 不明 | ||
| 血液ガス分析装置 | ラジオメーター | ABL80 | |
| 血圧(BP)モニター | Adinstruments | ML117 | Powerlabに接続 |
| 湾曲した鉗子、12 cm x 3 | F.S.T | 11001-12 | 麻酔用 |
| 円筒形の枕、28 cm x 4 cm | 自家製 | 手術用タオル | |
| データ収集ハードウェア | Adinstruments | ML870 Powerlab | |
| データ取得ソフトウェア | Adinstruments | LabChart 6.0 | |
| ドリル | KMD | 1189 | |
| ドリルコントローラー | Silfradent | 300 IN | |
| フレキシブルライト | ショット | KL200 | |
| 加熱パッド | ミンコ | 1135 | |
| 皮下注射針、20 G | KD Medical | 301300 | 脳定位固定装置フレームに接続 |
| ICPモニター | Adinstruments | ML117 | Powerlabに接続 |
| イソフルラン気化器 | Ohmeda | TEC3 | |
| ラップトップ | Lenovo | T410 | |
| レーザードップラーモニター | Adinstruments | ML191 | |
| レーザードップラープローブ | オックスフォードオプトロニクス | MSF100XP | レーザードップラーモニターに接続 |
| ニードルホルダー、13cm | F.S.T | 12001-13 | 麻酔用 |
| 精密注射器、0.025mL | ハミルトン | 547407 | |
| 脳定位固定装置フレーム | Kopf Instruments | M900 | |
| 手術用顕微鏡 | カールツァイ | ス F170 | |
| 縫合糸ニードル | Allgaier | 1245 | 麻酔用 |
| 温度コントローラー | CWE,INC. | TC-1000 | |
| ー×2 | Adinstruments | MLT0699 | BPおよびICPモニターに接続 |
| ベンチレーター | Ugo Basile | 7025 | |
| 獣医用クリッパー | Aesculap | GT421 | |
| 3本叉ブレア開創器 13.5cm | Agnthos | 17022--13 | |
| 鈍いアルム開創器 | F.S.T | 17008-07 | |
| 湾曲鉗子、12 cm x 2 | F.S.T | 11001-12 | |
| ニードルホルダー、13 cm | F.S.T | 12001-13 | |
| ストレートデュモン鉗子、11 cm | F.S.T | 11252-00 | |
| ストレートハルステッド-モスキート止血器 x 2 | F.S.T | 13008-12 | |
| ストレートアイリスハサミ、9 cm | F.S.T | 14090-09 | |
| ストレートバンナスハサミ、10.5 cm | F.S.T | 15018-10 | |
| アブソープブル綿棒 | Kettenbach | 31603 | |
| ブラックシルク糸、4-0、5 x 15 cm | Vömel | 14757 | |
| ボーンワックス | Aesculap | 1029754 | |
| Carbomer アイジェル 2 mg/g | パラノバ | ||
| 綿棒 | Heinz Herenz | WA-1 | |
| コットンチップアプリケーター x 4 | Selefa | 120788 | |
| 皮下注射針、23G x2 | KD メディカル | 900284 | ストップコックに接続します。遠位端の取り外し |
| 皮下注射針、23G x3 | KD メディカル | 900284 | 遠位端の取り外し 2つはストップコックに接続し、1つはシリンジに接続 |
| ICPプローブ: | 自家製 | 以下製: | |
| ポリエチレンチューブ、20mm | スミスメディカル | 800/100/200 | 内径(ID):0.58mm、外径(OD):0.96mm。 |
| シリコンチューブ、 10 mm | フィッシャー | 15202710 | ID: 0.76 mm、外径: 2.4 mm. |
| シリコンチューブ、 2 mm | フィッシャー | 11716513 | ID: 1.0 mm、外径: 3.0 mm. |
| マイクロヘマトクリットチューブブランド | 7493 11 | ||
| OPタオル、45 cm x75 cm | Mölnlycke | 800430 | |
| PinPort アダプター、22 G | Instech | PNP3F22 | |
| PinPort インジェクター | Instech | PNP3M | |
| ポリエチレンチューブ、2 x 20 cm | スミスメディカル | 800/100/200 | シリンジに接続します。ID:0.58 mm、OD:0.96 mm。 |
| ラバーバンド | 不明 | ||
| メス、10 ブレード | Kiato | 23110 | |
| 脊椎針、25 G x 3.5'' | Braun | 5405905-01 | |
| ストップコックシステム、Discofix x 2 | Braun | 16494C | トランスデューサーに接続します |
| 縫合糸、4-0、モノフィル、非吸収性 x 3 | Ethicon | EH7145H | |
| シリンジ、1 mL | BDPlastipak | 1710023 | |
| シリンジ、ルアーロック、10 mL x 4 | BD Plastipak | 305959 | トランスデューサーに接続 |
| 組織接着剤 | 3M | 1469SB | |
| 0.5% クロルヘキシジンスピリット | Faaborg Pharma | 210918 | |
| Carprofen 50 mg/mL | ScanVet | 43715 | 希釈 1:10 |
| イソフルラン | バクスター | ||
| 等張性生理食塩水 | Amgros | 16404 | |
| リドカイン-アドレナリン10 mg / 5 &g / mL | アムグロス | 16318 |
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