このプロトコルは、内頸静脈と外頸静脈の両側結紮によってマウスの脳静脈流出閉塞を誘導するための外科的方法を詳述しています。
このプロトコルは、内頸静脈と外頸静脈の両側結紮によってマウスの脳静脈流出閉塞を誘導するための外科的方法を詳述しています。
リンパ管は、組織内の体液恒常性と免疫監視の維持に重要な役割を果たします。脳の境界では、硬膜髄膜には静脈洞に密接に隣接するリンパ管が含まれています。ヒトでは、特発性頭蓋内圧亢進症 (IIH) は硬膜静脈洞の狭窄と関連しており、静脈流出障害が脳液調節と髄膜リンパドレナージに影響を与える可能性があることを示唆しています。制御された設定でこの関係を調査するために、内頸静脈と外頸静脈 (JVL) の両方の両側結紮による脳静脈流出閉塞のマウス モデルを開発しました。この手術プロトコルは再現性があり、侵襲的ではなく、顔面や脳の腫れ、頭蓋外血管のリモデリングなどの術後兆候が予想され、高い成功率 (98.4%) を達成します。2 次元飛行時間 (2D-TOF) MR 静脈造影とそれに続く 3 次元 (3D) 再構成により、上流の静脈うっ血が確認されました。このモデルにより、脳血管構造、リンパリモデリング、および脳液クリアランスに対する脳静脈流出障害の影響の縦断的研究が可能になります。JVL は首の血管を操作することで、頭蓋内構造に損傷を与えることなくこれらのプロセスの調査を可能にします。種間の解剖学的違いにもかかわらず、JVL は、脳内の静脈流出、リンパドレナージ、体液恒常性の間の相互作用を分析するための堅実でアクセスしやすいアプローチを提供します。
硬膜は、脳と脊髄を保護する髄膜の最外層です。硬膜は構造的なサポートを提供し、特殊な血管ネットワークと多様な免疫集団を特徴とする免疫プラットフォームとして機能します1,2。硬膜静脈洞は、すべての脳静脈から血液を集め、それを頸静脈に導きます 3,4,5。硬膜静脈洞は近接するMLVであり、マウスとヒトの間で保存されたパターンを持っています6,7,8,9,10。MLVは脳液の排出に寄与し、抗原、高分子、および免疫細胞が髄膜から頸部リンパ節に輸送されるようにします2、7、9、11、12。
硬膜静脈洞の狭窄(狭窄)は、脳静脈流出障害を引き起こし、特発性頭蓋内圧亢進症(IIH)などの神経学的状態に関連しています-主に若い太りすぎの女性に影響を及ぼし、明確な根本的な原因のない頭蓋内圧の上昇を特徴とする疾患13,14.IIH 患者は、生理学的脳静脈流出と正常な頭蓋内圧の両方を回復する血管内ステント留置術によって治療できます15。
脳液の恒常性における静脈流出の役割と、このプロセスにおけるMLVの関与をよりよく理解するために、外頸静脈と内頸静脈の両側結紮による脳静脈流出閉塞のマウスモデルを開発しました。これまでのところ、硬膜静脈洞狭窄のマウスモデルは記載されておらず、頭蓋内脳静脈流出閉塞につながるモデルは、目的の硬膜構造を損傷しました16,17,18。さらに、頭蓋内圧調節、脳液ドレナージ、および硬膜血管リモデリングを研究するために使用されるJVLモデルは、主に外頸静脈の結紮のみに焦点を当てており、その結果、有意な結果のない軽度の表現型が得られました19,20。以前の研究では、外頸静脈と内頸静脈の両方を結紮することの実現可能性が実証されました。しかしながら、記載されているプロトコルは、結紮後の血管の完全な切断を含みます-局所浸潤性を高め、内頸静脈と頸部の頸部リンパ管の間の密接な解剖学的関係を考えると、生理学的転帰、特にリンパ回路に関連するものの解釈を混乱させる可能性のあるステップ21,22。
本論文では、生後6〜8週の若年成人雌C57Bl6/Jマウスにおいて脳静脈流出閉塞を誘導するためのJVLの洗練された手術プロトコルについて説明しています。私たちのアプローチは、内頸静脈結紮術と外頸静脈結紮術と手術後の複数の時点での体系的な分析を組み合わせた独自のものであり、血管リモデリングと脳液クリアランスに対する静脈圧亢進症の影響を正確に定義できます。
すべての in vivo 手順は、INSERM およびパリ脳研究所の動物ケアおよび使用委員会 (APAFIS#34974-2022012017455126) のガイドラインおよび制度ポリシーに準拠しています。
1. 動物の移送と前処理
2. 手術期
注:手順全体は、双眼拡大鏡と照明ランプの下で行われます。手順に必要なすべての機器と手術器具は、 材料表 で使用される試薬と一緒にリストされ、 図1に示されています。
3. 術後のケア
静脈結紮直後は、結紮部位の上流の血管セグメントが目に見えて拡大し、下流のセグメントが崩壊し、血流が中断されたため平らで青白く見えます(図2)。最初の結紮後の血流の方向転換により、他の3つの頸静脈が拍動的にわずかに拡張します。
外科的処置は、訓練を受けたオペレーターによって行われた場合、約20分かかり、術後生存率は98.4%(128/130マウス)です。ただし、最初の実施中は、主に迷走神経圧迫 (5/130) または血管出血 (3/130) により、成功率が約 93.8% (122/130) と低くなる可能性があります。
JVL手術が成功し、長期モニタリングされたマウスのうち、77.5%(86/111)が顔と頭のびまん性腫れを発症し、手術後1日という早い時期に明らかになりました(図3)。浮腫は徐々に治まり、7日目までにマウスの15.3%(17/111)で部分的な解消が観察され、14日目までにすべての動物で完全に解消(0/111)が観察されました。
JVL 手術の前後 2 日後に実施された 2 次元飛行時間型 (2D-TOF) MR 静脈造影とそれに続く 3D 後処理を比較すると、結紮部位の上流で頭蓋外顔面静脈の静脈拡大が示され、手術が成功していることが示されます (図 4)。詳細な結果と定量分析とともに、完全な方法論は、El Kamouh et al.23 で入手できます。

図1:手術に使用される器具と試薬。 (A)ノイエスハサミ(ストレート)、(B)アイリスハサミ(ストレート)、(C)蚊栓(ストレート)、(D)湾曲ピンセット、(E)細い湾曲ピンセット、(F)細いストレートピンセット、(G)レトラクター。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図2:直接的な手術結果:頸静脈の形態学的変化。(A、B)結紮前と結紮後(B)の外頸静脈(EJV)の代表的な画像で、血管の輪郭はブラックボックスで囲まれています。結紮後、結紮部位の上流の血管のセグメントは充血し(白い矢印)、下流のセグメントは血液の流出が中断されたために無色で崩壊しているように見えます(黒い矢印)。スケールバー = 2 mm。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図3:JVL手術後の顔面腫れの経時変化。 (A)JVLマウスの術後の顔面腫れを示す代表的な画像で、赤い矢印(左パネル)で強調表示され、白い矢印で示された正常な顔面幅を超える腫れを示しています。(B) びまん性顔面腫れの発生率は、JVL 手術後の複数の時点で縦断的に評価されました。腫れ頻度は手術後 2 時間で 77.5% でピークに達し、その後 7 日目までに 15.3% に顕著に低下し (dps 7)、14 日目までに完全に解消しました (dps 14)。データは、JVL手術が成功した111匹のマウスの縦断的観察を表しています。スケールバー = 1 cm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図4:マウスMRIは、結紮後の頭蓋外顔面静脈の拡大を明らかにします。 (A、B)JVL 手術前 (A) および JVL 手術後 2 日後 (B) の脳および頭蓋/頭蓋外静脈の側面図。3D再構成は3Dスライサー(https://www.slicer.org)で生成され、11.7Tスキャナーで取得したマルチグラジエントエコー(MGE)および飛行時間(TOF)シーケンス画像の3D後処理によって実行されました。総顔面静脈 (cfv) に結合する後顔面静脈 (pfv)、前顔面静脈 (afv)、および上顎静脈 (mv) を含む頭蓋外静脈の手術後の拡大に注目してください。髄膜静脈洞:S状結腸(SVS)。スケールバー = 2 mm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
この方法論論文では、内頸静脈と外頸静脈の両側結紮によってマウスの脳静脈流出閉塞を誘導する外科的処置について説明します。雌マウスは、IIHに典型的に影響を受ける患者の性別と年齢プロファイルを反映するように選択されました。このモデルは、頭蓋内圧亢進症や脳液貯留などのIIHの主要な臨床的特徴を効果的に誘発し、脳静脈流出障害を疾患の中心的な病態生理学的特徴として強調し、このモデルの関連性を裏付けています23。ただし、代償性血管リモデリングにより、これらの機能は一過性にすぎません。したがって、JVL のマウスは IIH の病態生理学を模倣しておらず、慢性静脈障害の長期的な影響を再現しません。しかし、これらは、脳静脈流出の変化後に正常な血流と CSF ドレナージを回復するために、血液およびリンパ管系に誘発されるリモデリング プロセスを調査するための興味深いモデルを提供します。手術後数週間にわたって観察される血管表現型の動的変化により、JVLマウスは、脳血管リモデリングのメカニズムと、体液クリアランスおよび免疫監視への影響を研究するのに適したモデルになります23。現在の段階的なプロトコルは、特に熟練した開業医によって実行された場合、実験間の高レベルの一貫性を保証し、静脈流出障害の病態生理学を研究するための効果的なアプローチとなっています。さらに、このモデルは縦断的な研究の機会を提供し、研究者が静脈うっ血の進行と解消を評価できるようにします。
JVL 外科手術の主な利点と目新しさは、硬膜血管構造の完全性を維持しながら脳静脈流出閉塞を誘発できることにあります。頭蓋内アプローチ16、17、18とは異なり、この技術は硬膜および関連する髄膜血管への直接的な損傷を回避し、下流の血管および体液クリアランスの変化の信頼性の高い分析を可能にします。凝固または二重結紮とそれに続く血管切断を伴う他の子宮頸部技術と比較して21,22、この方法は侵襲性が低く、組織操作を最小限に抑えます。血管の焼灼や過度の操作を避けることで、隣接する頸部リンパ管(脳液ドレナージと免疫監視における役割がますます認識されている構造)に損傷を与えるリスクが軽減されます。
ただし、手術は依然として技術的に要求が厳しく、特に最初の 48 時間は術後の綿密なモニタリングが必要です。主な課題の 1 つは、高い手術精度の必要性です。この手順には、隣接する重要な構造への損傷を避けながら、内頸静脈と外頸静脈の両方を慎重に解剖し、結紮することが含まれます。動物の適切な位置が不可欠です:マウスは安定して固定され、前肢は体に対して直角に伸び、頭は伸びて頸部への露出を最適化する必要があります。内頸静脈は、頸動脈、迷走神経、頸部リンパ管に近いため、隔離するのが特にデリケートです。生命を脅かす怪我を避けるために、綿密な解剖が必要です。迷走神経の圧迫や損傷は、重度の自律神経障害による突然死につながる可能性があり、特に血管穿孔による重大な出血は、迅速に制御しないと急速な悪化や死に至る可能性があります。麻酔は、イソフルランレベルを呼吸数に合わせて調整し、温熱パッドを介して体温を維持しながら、処置全体を通して注意深く監視する必要があります。特に術中出血の場合には、適切な水分補給も重要です。ケタミンの使用は、その麻酔プロファイルが不安定であり、その作用持続時間が処置の長さと要求にあまり適していないため、推奨されません。
さらに、いくつかの制限事項を認識する必要があります。このモデルは若い雌のC57BL/6Jマウスでのみ検証されており、結果は性別、年齢、または遺伝的背景によって異なる場合があります。さらに、このモデルの静脈閉塞は頭蓋外ですが、ヒトの IIH は頭蓋内硬膜洞狭窄を伴います。このモデルで観察された顔面の腫れは、頭蓋外静脈圧亢進症に起因しますが、IIH 患者では発生せず、特定の末梢機能の翻訳関連性を制限する可能性があります。種間の解剖学的差異は、人間の生理学への直接の外挿をさらに制限します。たとえば、マウスでは、外頸静脈はヒトの内頸静脈よりも脳静脈ドレナージに大きく寄与します23。さらに、椎骨静脈はヒトよりもマウスでより重要な役割を果たします24,25。最後に、ヒトの脳静脈ドレナージは、直立姿勢での重力に大きく依存し、静脈還流に影響を与えます。マウスでは、脳のサイズが小さく、水平姿勢が大きいほど重力の役割が減少し、脳からの静脈血の戻りの効率とメカニズムへの影響が少なくなります26。
それにもかかわらず、このモデルは、脳静脈流出障害が脳髄膜血管と髄膜リンパ管のリモデリング、および時間の経過に伴う脳流体力学の変化をどのように促進するかを調査するための堅牢でユニークなプラットフォームを提供します。JVL モデルは、ヒトの静脈疾患の慢性的および解剖学的側面を模倣するという限界があるにもかかわらず、実装が簡単で再現性が高いため、脳血流調節と脳液クリアランスに関与する主要なメカニズムを研究するための貴重なツールとなっています。
著者らは開示するものは何もない。
この研究は、Venolymphatic (BBT.1300)、NEIMO (FRN、Fond de Recherche Neurosciences)、BrainWash (ANR-17-CE14-0005)、Lymbrain (ANR-20-CE16-0027-01) によってサポートされました。著者は、次の情報源から資金提供を受けています。エル・カムー、ANR-リンブレイン;M. Spajer、BBT.1300 静脈リンパおよび INCA (国立がん研究所);アン・ローレ・ジョリー・マロラニー:NEIMO(FRN)およびANR-11-INBS-0006;R. Singabahu: BBT.1300 静脈リンパ、INCA (Institut National du Cancer);S. レンク: Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale and Assistance Publique des Hôpitaux de Paris CIHU-2021。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1 mLシリンジ Omnifix 100 Solo | B.ブラウン | 品番 91611708V | 水和/希釈に使用 |
| テンプ KERN 400-45N | カーン&株式会社孫 | 400-45N | 動物の体重の追跡に使用 |
| 双眼定位顕微鏡(ライカS6E) | ライカバイオシステムズ | ライカS6E | |
| 編み糸 | FSTの | 18020-60 | 静脈結紮に使用 |
| ブプレノルフィン(Buprecare)、0.3 mg / mL | セントラベ | BUP002 | 鎮痛に使用 |
| Inventor 2010 スカベンジャー用カートリッジ(麻酔) | フィメップ | 8438025 | 麻酔に使用 |
| 布メディコンプ | ハルトマン | 411029 | 無菌状態の維持に使用 |
| 綿棒 | セントラベ | COT010 | 無菌状態の維持に使用 |
| 湾曲ピンセット(Narrow Pattern Curved serrated) | フィメップ | 第11003-20号 | |
| ユータソール、400 mg/mL | セントラベ | EUT003 | 安楽死に使用 |
| 細い湾曲ピンセット(マクファーソン鉗子) | フィメップ | 第11063-07号 | |
| ファインアイリスハサミストレート | フィメップ | 第22002-10号または第14094-11号 | |
| 細いストレートピンセット(Dumont Inox Medbio鉗子) | フィメップ | 第11254-20号 | |
| 加熱チャンバー VET-TECH | フィメップ | HE011 | 体温を37度以上に維持するために使用されます。C |
| 恒温モニタリングシステム Thermostar RWD | フィメップ | 69027 | 体温のモニタリングに使用 |
| インスリンシリンジ 0.5 mL U-100 (0.33 mm (29 G) x 12.7 mm | BDマイクロファインTM+ | 参照 324892 | 鎮痛に使用 |
| イソフルラン(Iso-vet)、1000 mg / g | セントラベ | ISO005認証取得 | 麻酔に使用 |
| 蚊用鉗子ストレート | フィメップ | 第13010-12号 | |
| 非吸収性5.0ポリプロペン縫合糸(Dafilon 5.0) | セントラベ | ダフ003 | 皮膚縫合に使用 |
| ノイエスはさみストレート | フィメップ | 第15012-12号 | |
| オフタルミックゲル(オクリゲル) | セントラベ | OCR002 | 刺激や乾燥から目を守るために使用されます |
| ポビダムヨウ素溶液(ベテジン)、75 mg/mL | セントラベ | VET001 | 無菌状態の維持に使用 |
| ポビダムスクラブ4%(石鹸) | セントラベ | POV008 | 無菌状態の維持に使用 |
| リトラクター(ガスリー) | フィメップ | 第17021-13号 | |
| リマジル(カルプロフェン)、50 mg / mL | セントラベ | リム012 | 鎮痛に使用 |
| シェーバー モーザー ドイツ | ビオセブ | バイオ-1556 | 毛皮の剃毛に使用 |
| 小型麻酔ボックス導入 | フィメップ | pas de réféレンス | |
| 塩化ナトリウム溶液 0.9% B.BRAUN | セントラベ | CHL050 | 水和/希釈に使用 |
| 定位固定フレーム KOPF | フィメップ | 963076A | 動物の位置を決めるために使用されます |
| 手術用ランプ(réf:KL 1500 LED) | ライカバイオシステムズ | KL 1500 LED | |
| サージカルテープ | セントラベ | コル427 | 上肢と下肢の固定に使用 |
| テルモ アガニ 針 26 G x (0.45 x 13 mm) レギュラーベベル 11> | テルモ | アン*2613R1 | 鎮痛に使用 |
| キシラジン(Paxman)、20 mg / mL | セントラベ | 221631 | 鎮痛に使用 |
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