この研究は、急性高血糖のC57BL/6マウスにおける中大脳動脈閉塞/再灌流(MCAO/R)を使用した出血性形質転換(HT)の再現性の高い動物モデルを確立するためのプロトコルを提示します。
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方法論記事
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この研究は、急性高血糖のC57BL/6マウスにおける中大脳動脈閉塞/再灌流(MCAO/R)を使用した出血性形質転換(HT)の再現性の高い動物モデルを確立するためのプロトコルを提示します。
出血性形質転換 (HT) は、虚血性脳卒中 (IS) 後の血栓溶解療法の結果として発生する可能性のある重篤な合併症であり、組換え組織プラスミノーゲン活性化因子 (rt-PA) の臨床応用に大きな制限をもたらします。残念ながら、現在、臨床診療でHTに利用できる効果的な介入はありません。そのため、HTの病因を解明し、効果的な介入戦略を開発するためには、安定的で信頼性の高い実験動物モデルが急務となっています。この研究では、一過性局所性虚血と組み合わせた急性高血糖症(tMCAO)によって誘発されるHTのマウスモデルを確立するためのプロトコルを提示しました。雄のC57BL/6Jマウスに30%グルコースを注射して高血糖を誘導した後、再灌流を伴う60分間のtMCAOを行った。梗塞の体積、血液脳関門 (BBB) の完全性、および頭蓋内出血の程度は、MCAO の 24 時間後に評価されました。その結果、グルコース注射により一過性の高血糖(14.3-20.3 mmol/L)が引き起こされ、梗塞容積とHTの発生率が有意に増加したことが示されました。さらに、高血糖マウスは、エバンスブルー(EB)とFITC-デキストランのより深刻な漏出によって示されるように、悪化したBBB破壊を示しました。結論として、急性高血糖は、tMCAOのマウスモデルにおいて、信頼性的かつ一貫して巨視的HTをもたらしました。この再現可能なモデルは、HTの病理学的メカニズムを調査し、対応する治療介入を開発するための貴重なツールを提供します。
脳梗塞は、障害の主な原因であり、世界中の成人の死因の第2位です1。急性期は、脳梗塞の進行に重要な役割を果たし、疾患治療の要点となります。脳細胞のさらなる死を防ぐためには、半影領域の血流を早期かつ早期に回復させることが不可欠であり、血栓溶解療法とインターベンション療法は急性脳梗塞(ACI)治療の主力です。しかし、出血性形質転換 (HT) は、血栓溶解および介入療法後に重大な合併症を引き起こし、虚血性脳卒中の患者の 15% から 30% に発生するため、その適用はある程度制限されます 2,3。HTの発生は、死亡および障害のリスクを著しく増加させ、ACIの予後に影響を及ぼします。したがって、HTの病理学的メカニズムを調査し、有効な治療標的を特定することは、臨床的に非常に重要です。
現在、糸塞栓症による中大脳動脈閉塞症(MCAO)は、げっ歯類のHTのモデルとして頻繁に利用されています4。閉塞が長引くと、皮質と線条体が関与する大規模な脳梗塞を引き起こす可能性があり、二次的なHTにつながる可能性があります。ただし、この機械的モデルには、早期死亡率が高く、長期生存率が低いなど、いくつかの明確な欠点があります5。また、よく使われるHTモデルは血栓溶解モデルで、まず標的血管に血栓形成が誘導され、続いて血栓溶解薬(rt-PA、ワルファリンなど)を用いて血栓を溶解し、虚血性脳卒中におけるHTの臨床過程を模倣しています6,7。臨床血栓溶解療法の病理学的プロセスを大幅に再現しているにもかかわらず、rt-PAまたはワルファリンによって誘導されるHT動物モデルは、実装が複雑であり、高い動物死亡率、および出血の発生率と場所の変動に関連しています。脳梗塞後のHTに関する基礎的および臨床的トランスレーショナルリサーチを進めるためには、操作が容易で安定性の高い再現可能なHT動物モデルを確立することが不可欠です。
高血糖は、脳虚血/再灌流 (I/R) 後の HT に大きく寄与します8。いくつかのレトロスペクティブ研究により、機械的血栓摘出術を受けている患者の臨床データが分析され、入院時の血糖値の上昇が自然発生的なHT3の発生率が高いことに関連していることが明らかになりました。糖尿病性脳卒中患者では、高血糖はHTのリスクを著しく増加させ、より深刻な神経学的欠損につながります9,10。研究者らは、MCAOを通じて糖尿病動物モデルに脳I/Rを誘導することにより、HTモデルを開発しました。ただし、糖尿病-MCAOモデルは、実験期間が長く、手順が複雑で、コストが高い11,12。グルコースの腹腔内注射により急性高血糖を誘発し、縫合技術によって生成された脳I/Rモデルと統合することで、HTの信頼性の高いモデルを確立できます。この方法は、一貫した出血位置で簡単に実行でき、脳卒中後の高血糖の臨床的特徴を効果的に模倣します。ただし、虚血時間やグルコース濃度などの重要な条件には大きな違いがあります。さらに、モデルの安定性とHTの発生率は、異なる文献で一貫性がありません。
私たちの研究グループでは、急性高血糖-MCAO法を広く活用してHTモデルを確立しました。さらに、虚血時間、血糖値、HT発生率、および動物の死亡率との関係を調査するために、包括的な一連の実験を実施しました。これらの実験は、最終的に脳梗塞後のHTモデルを作成するための最適な条件を特定することにつながりました。この研究は、塞栓性MCAOと組み合わせた30%グルコースの腹腔内注射を使用して、急性高血糖誘発性HTモデルを確立するための詳細なプロトコルを提示します。
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この実験プロトコルは、江漢大学の動物施設管理委員会(JHDXLL2024-080)によって承認され、中国疾病管理センターが発行した実験動物倫理ガイドラインに従って実施されました。この研究では、体重21〜26 gの成体雄C57BL/6Jマウスを使用しました。使用した試薬や機器の詳細は 、資料表に記載されています。
1.動物のグループ化と急性高血糖の誘発
2. 術前準備
注:すべての実験マウスは、手術前に12時間絶食しました。
3. ベースライン時の脳血流測定
4. MCAOの外科的処置
注:MCAOは、Chiangらによって以前に説明されたように、修正されたスレッドオクルージョン法を使用して実行されます13。
5.モノフィラメントの除去と再灌流
6. 血糖値測定
注: 血糖値は、(1) MCAO 手術の直前 (ベースライン)、(2) モノフィラメント挿入直後 (グルコース注射の 15 分後)、(3) モノフィラメントの抜去直後 モノフィラメント挿入直後 (グルコース注射の 75 分後) で測定されました。
7. 2,3,5-トリフェニルテトラゾリウムクロリド(TTC)染色
8.Gロス観測
9. ヘマトキシリンおよびエオシン(H&E)染色
10. エバンスブルー(EB)レカゲの決定
注:この手順の詳細については、Wang et al.17を参照してください。
11. FITC-デキストラン漏洩の判定
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この研究の実験手順を図1に示します。簡単に説明すると、マウスは糸閉塞誘発性MCAOを60分間受け、続いて再灌流されました。グルコース(生理食塩水で30%、体重7.2 mL / kg)をMCAOの15分前に腹腔内投与しました。.血糖値は、ベースライン時(グルコース注射前)、MCAO直後、および再灌流時に測定されました。24時間の再灌流後、マウスを安楽死させ、梗塞容積、血液脳関門漏出、および組織病理学の分析のために脳組織を採取した。図2に示すように、4つのグループすべてが同様のベースライン血糖値を示しました。しかし、グルコース注射を受けたマウスは、生理食塩水群のマウスと比較して血糖値が有意に上昇しました。
図3Aに示すように、Sham + 生理食塩水群またはSham + グルコース群の脳切片には目に見える梗塞は観察されませんでしたが、顕著な...
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現在のプロトコルは、虚血性脳卒中後の出血性形質転換の信頼性の高い動物モデルを作成するように設計されており、高血糖条件下での血管血行再建術の有害な影響を再現できます。虚血性脳卒中のさまざまな危険因子の中で、脳卒中発症後24時間以内の血糖値は、脳損傷の悪化および死亡率の増加と正の相関があります3,18。また、脳卒中後の高血糖は、HTや神経学的転帰の悪化の最も重要な危険因子の1つであることが、数多くの臨床研究で実証されています19。現在のプロトコルでは、20匹のマウスのうち19匹が急性高血糖下でHTにうまく誘導され、約95%のモデリングが成功しました。残念ながら、MCAO手術後24時間以内に4匹のマウスが重度の脳血腫で死亡したため、さらなる分析から除外されました。
高血糖誘発性HT動物モデルは、最近の前臨床研究で利用されています。Wonらは、tPA脳卒中治療...
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著者らには、開示すべき対立する利益はありません。
図1はBioRenderソフトウェア(https://www.biorender.com/)で作成しました。本研究は、湖北省自然科学基金会の指導プロジェクト(No.2022CFC057)の助成を受けて行われました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 2,3,5-トリフェニルテトラゾリウム塩化物 (TTC) | Sigma-Aldrich | 108380 | TTC 染色用色素 |
| 24 ウェル培養プレート | Corning Incorporated | CLS3527 | TTC 染色用容器 |
| 30% グルコース注射用 | Kelun Pharmaceutical | H42021188 | 急性高血糖誘発 |
| 4% パラホルムアルデヒド | 武漢 Servicebio Technology Co., Ltd. | G1101 | 組織固定 |
| 5.0 ポリグリコール酸吸収性縫合糸 | Jinhuan Medical Co., Ltd | KCR531 | 手術用機器 |
| 96 ウェル培養プレート | Corning Incorporated | CLS3596 | EB 含有量測定 |
| 麻酔装置 | Midmark Corporation | VMR | 用麻酔 |
| DAPI による退色防止接入剤 | Beyotime Biotech | P0131 | 組織切片用マウント |
| 組織脱水 機 | ライカバイオシステム | TP1020 | 脱水組織 |
| 焦点顕微鏡 | ライカバイオシステム | STELLARIS 5 | 画像取得 |
| ジクロフェナクナトリウムゲル | MaYinglong 医薬品 | H10950214 | 動物用鎮痛 |
| オシン染色液 | Servicebio Technology | G1001 | H&用染料E染色 |
| Evans Blue | Aladdin | E104208 | EB染色 |
| アイジェル | 広州 医薬品 | H44023098 | 手術用材料 |
| Fitc-デキストラン | Sigma-Aldrich | 60842-46-8 | BBB透過性評価 |
| 光顕微鏡 | オリンパス | BX51 | 画像取得 |
| ミクロトーム | ライカバイオシステムズ | CM1900 | 凍結切片用 |
| グルコメーター | YuWell | 580 | 測定 |
| ヘマトキシリン染色液 | Servicebio | G1004 | H&用染料E 染色 |
| ヨウ素 | Lircon | 20020059 | 手術用材料 |
| ソフルラン | Rwd ライフサイエン | R510-22-10 | 動物用麻酔 |
| レーザードップラー血流量計 | ムーアインスツルメンツ | moorVMS | 血流モニタリング |
| MCAO 縫合糸 | Rwd ライフサイエンス | 907-00023-01 | 手術用材料 |
| メロキシカム | ベーリンガーインゲルハイム | J20160020 | 動物用鎮痛 |
| マイクロサージカル器具キット | Rwd Life Science | SP0003-M | 手術用機器 |
| ミクロトーム | サーモフィッシャーサイエンティフィック | HM325 | 組織切片製造 |
| ミクロトームブレード | ライカバイオシステムズ | 819 | 組織切片製造 |
| ムピロシン軟膏 | グラクソ・スミスクライン | H10930064 | 動物用抗感染 |
| トラルバルサム | Absin Bioscience | abs9177 | H& 用シールE染色パラ |
| フィン包埋センター | Thermo Fisher Scientific | EC 350 | パラフィンブロックの生成 |
| ペントバルビタールナトリウム | Sigma-Aldrich | P3761 | 動物の安楽死 |
| 酸緩衝生理食塩水 | Beyotime Biotech | C0221A | 組織切片用リンス |
| キャナー | EPSON | V330 | 組織スキャン |
| ーバー | 深センコドス電気器具有限公司 | CP-9200 | 手術用機器 |
| 分光光度計 | Thermo Fisher Scientific | 1510-02362 | EB 含有量測定 |
| スクロース溶液 | Shanghai Macklin Biochemical | 57-50-1 | 組織の脱水 組織用脱水- |
| Tek OCT コンパウンド | さくら | 4583 | 組織包埋培地 |
| トリクロロ酢酸 | Sigma-Aldrich | T6399 | EB含有量測定 |
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This corrects the article 10.3791/67371