マウスにおけるモデリングのストローク - フィラメントモデルと中大脳動脈閉塞
January 6th, 2011
中大脳動脈の糸状閉塞は、マウスでは虚血性脳卒中を研究するための一般的なモデルです。
この手順の全体的な目標は、管腔内糸で中大脳動脈を塞ぐことにより、限局性脳虚血のマウスモデルを作成することです。これは、頸部の正中線を切開し、総頸動脈を視覚化することによって達成されます。次のステップは、総頸動脈の周りに結紮糸を結ぶことであり、外部頸動脈クランプを使用してそれらを所定の位置に保ち、出血を防ぎます。
手順の最後のステップは、フィラメントをウィリスの円に導入することです。これにより、中大脳動脈の枝がブロックされ、最終的には神経学的欠損がブロックされます。この結果、行動の変化を観察することでオクルージョンを特定できます。
フィラメント技術による近位MCA閉塞の主な利点の1つは、層と皮質に再現性の高い病変を提供することです。虚血は恒久的かつ一過性に適用することができ、さらに、それは頭蓋切除術糸状を必要としないので、MCA閉塞は多かれ少なかれ非侵襲的と見なすことができます。一般的に、この方法に不慣れな人は、マイクロサージェリー技術の繊細な性質のために苦労しています 手順の前に、顕微鏡下で8.0ナイロンフィラメントを11ミリメートルの長さに切断してフィラメントを準備します。
フィラメントチップは、シリコン混合物で8ミリメートルの長さにわたって完全かつ均一にコーティングする必要があり、最適な結果を得るには標準的な操作手順の使用が推奨されます。使用するマウスの種類は、研究の目的によって異なります。一般的に、マウスは10週以上経過している必要があります。
適切な麻酔薬は獣医スタッフに相談して使用してください。マウスの体温は、手術中は加熱プレートで摂氏36.5度前後に保たれ、手術部位を準備し、皮膚や周囲の被毛を消毒して乾燥させます。首に沿って正中線を切開し、軟部組織をそっと引き離します。
左総頸動脈は、迷走神経を傷つけることなく周囲の神経から解放され、慎重に解剖され、5.0〜7.0縫合糸を使用して結紮が作られます。次に、左の外頸動脈を分離し、2番目の結び目を結びます。左内頸動脈を分離した後、その周りに結び目を緩く結びます。
6.0フィラメントを使用して、結び目は手順の後半で締められます。左内頸動脈と左口蓋動脈の良好な視界を得た後、両動脈を、ECクリップしてフィラメント挿入の準備をする。総頸動脈が分岐する前に、総頸動脈に小さな穴が開けられます。
次に、以前に調製したモノフィラメントを動脈に導入します。クリップされた動脈は、フィラメントが内部頸動脈に挿入されている間に開きます。中大脳動脈を閉塞するために、内頸動脈の3番目の結び目が閉じられています。
フィラメントを所定の位置に固定するには、リドカインゲルを傷口に局所的に塗布して痛みを和らげます。.偽手術の場合、フィラメントをすぐに挿入および引き抜くと、即時再灌流が可能になり、すぐに引き抜かれて即時再灌流が可能になり、0.5ミリリットルの生理食塩水を容量補充として皮下投与します。再灌流の影響を調べるには、3番目の結び目を開き、フィラメントを取り外します。
虚血後の設定された時間、通常は30〜60分後。この例では、閉塞錯視の60分後に再灌流を許容し、生理食塩水の2回目の容量補充注射を投与する。最後に、残りの縫合糸を短くし、外科用縫合糸で皮膚を閉じます。
手術後に回復するために動物を加熱されたケージに2時間入れ、不快感の兆候がないか毎日動物をチェックします。手術後、体重減少が起こる可能性があり、マウスには床のペトリ皿にマッシュポテトを入れた食品を提供する必要があります。食べることを奨励するため。
食品は7日間毎日交換されます。血流制限の期間は、運動障害と行動障害の違いにつながる可能性があります。脳虚血の30分または60分後、ほとんどの動物は抵抗力の低下を示します。
Sはその後、運動の乱れにより押して旋回し、軽度の病変が前肢の屈筋位置として現れます。これらの簡単に観察できる兆候は、操作の成功のための基本的なスコアとして使用できます。結果として生じる病変は、組織学または磁気共鳴画像法のいずれかを使用して評価できます。
ここに見られるように、中大脳動脈の60分間の閉塞は、線条体と線条体の両方を含む領域に組織汎壊死を引き起こしますが、30分間の虚血は主に神経細胞死を引き起こします。これは線条体に限定されます。よく訓練されたMCAOの外科医は、この技術を10分で習得することができます。この手順を試行する間は、再現性のある結果を確保し、交絡因子を制御するために、標準的な操作手順に従うことを忘れないでください。
概要
この記事では、中脳動脈を遮断して局所脳虚血のマウスモデルを作成する手順について説明します。このモデルは、虚血性脳卒中とその神経機能への影響を研究するために一般的に使用されています。
主要な研究要素
科学の分野
- 神経科学
- 脳卒中研究
- 動物モデル
背景
- 中脳動脈のフィラメントによる遮断は、マウスに虚血性脳卒中を誘発させる広く使用されている方法です。
- この手順により、永続的および一過性の両方の虚血が可能になります。
- この技術は、頭蓋骨切除術などの他の技術と比較して、より侵襲性が低いとされています。
- 遮断の影響を評価するために、マウスの行動変化を観察できます。
研究目的
- 虚血性脳卒中を研究するための信頼性の高いマウスモデルを開発すること。
- 異なる虚血時間の神経学的欠損への影響を評価すること。
- この技術に不慣れな研究者に詳細な方法論を提供すること。
使用方法
- 遮断用の8.0ナイロンフィラメントの準備。
- 頸部中央切開による頸動脈へのアクセス。
- 結紮とクランプを使用して動脈を確保し、出血を防ぐ。
- 中脳動脈を遮断するために内頸動脈にフィラメントを挿入。
主要な結果
- 遮断後に観察された行動欠損には、抵抗力の低下と回転行動が含まれます。
- 組織学的分析により、60分間の遮断後に組織壊死が見られます。
- 短い遮断時間では、神経細胞死が限られます。
- 十分に訓練された外科医が手順を効率的に実行できます。
結論
- 中脳動脈（MCA）フィラメント遮断技術は、虚血性脳卒中の研究に効果的です。
- 再現性を確保するための標準操作手順が重要です。
- 行動評価は、虚血の影響に関する貴重な洞察を提供します。
よくある質問
Executive Industry Relevance
The filament-based middle cerebral artery occlusion (MCAO) model enables reproducible induction of focal cerebral ischemia in mice, supporting preclinical evaluation of neuroprotective and thrombolytic candidates. By allowing controlled transient or permanent ischemia, the model facilitates mechanistic de-risking of stroke therapeutics prior to clinical translation. Its non-invasive nature and behavioral readouts enhance translational continuity and predictive confidence in early discovery pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in ischemic pathways through reproducible cortical and striatal lesion induction.
- Operational Value: Supports functional target validation by linking molecular targets to observable neurological deficits and infarct volume.
- Predictive Value: Facilitates portfolio triage by modeling dose- and time-dependent ischemic injury severity.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Provides a standardized, surgically controlled platform for compound screening with quantifiable behavioral and histological endpoints.
- Reproducibility: Silicon-coated filament technique ensures consistent MCA territory occlusion, reducing inter-animal variability in infarct size.
- Scalability: Minimally invasive approach allows for cohort expansion without craniectomy-related morbidity, supporting medium-throughput efficacy testing.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models proximal MCA occlusion, which mirrors the most common site of arterial thromboembolism in human ischemic stroke.
- Translational Continuity: Reperfusion via filament removal recapitulates spontaneous or tPA-mediated clot lysis, enabling evaluation of recanalization therapies.
- Risk-Adjusted Advancement: Lesion severity gradients (30 vs 60 min ischemia) allow stratification of therapeutic efficacy across mild to severe injury models.
Pipeline & Workflow Integration
The MCAO filament model integrates into the stroke discovery continuum from target validation through lead optimization to preclinical efficacy testing, enabling go/no-go decisions based on neurological and histopathological outcomes.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification by isolating the effect of MCA territory ischemia on motor and behavioral phenotypes.
- Screening: Enables quantitative assessment of neuroprotection via neurological deficit scores and infarct volume reduction.
- Analytics: Generates measurable dependent variables including behavioral circling, limb flexor posture, and histological necrosis for comparative condition analysis.
- Translational Research: Connects early efficacy findings to preclinical validation through reperfusion modeling and delayed treatment paradigms.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical platform for iterative testing of multiple candidates across ischemic durations.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by providing a controlled, reproducible model of focal ischemia with defined anatomical specificity.
- Operational Value: Standardized filament preparation and insertion protocol enhance inter-laboratory consistency and reduce procedural failure rates.
- Strategic Value: Enables earlier go/no-go decisions by quantifying infarct progression and functional recovery, reducing late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of stroke candidates based on efficacy across transient and permanent ischemia paradigms.
Implementation Considerations
- Requires microsurgical expertise in vascular dissection and filament handling to avoid vessel trauma or incomplete occlusion.
- Dependence on precision instrumentation including microsutures, clips, and heating platforms to maintain physiological conditions.
- Necessitates cross-team standardization of anesthesia, temperature monitoring, and postoperative care to minimize welfare-related variability.
- Adaptation considerations include filament length and coating consistency across mouse strains and ages to ensure reproducible MCA territory targeting.
- Practical limitations include operator-dependent variability in filament placement and the need for sham controls to isolate surgical effects from ischemic injury.
