이 프로토콜은 내부 및 외부 경정맥의 양측 결찰에 의해 마우스에서 뇌정맥 유출 폐색을 유도하는 수술 방법을 자세히 설명합니다.
이 프로토콜은 내부 및 외부 경정맥의 양측 결찰에 의해 마우스에서 뇌정맥 유출 폐색을 유도하는 수술 방법을 자세히 설명합니다.
림프관은 조직 내 유체 항상성과 면역 감시를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 뇌의 경계에서 경막 수막에는 정맥동에 근접한 림프관이 있습니다. 인간의 경우 특발성 두개내 고혈압(IIH)은 경막정맥동의 협착증과 관련이 있으며, 이는 정맥 유출 장애가 뇌액 조절 및 수막 림프 배수에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 통제된 환경에서 이 관계를 탐색하기 위해 우리는 내부 및 외부 경정맥(JVL)의 양측 결찰을 통한 뇌정맥 유출 폐색의 마우스 모델을 개발했습니다. 이 수술 프로토콜은 재현 가능하고 침습적이지 않으며 안면 및 뇌 부종, 두개외 혈관 리모델링과 같은 예상되는 수술 후 징후로 높은 성공률(98.4%)을 달성합니다. 2차원 비행 시간(2D-TOF) MR 정맥 조영술에 이어 3차원(3D) 재건을 통해 업스트림 정맥 울혈이 확인되었습니다. 이 모델은 뇌혈관 구조, 림프 리모델링 및 뇌액 청소에 대한 손상된 뇌정맥 유출의 결과에 대한 종단 연구를 가능하게 합니다. JVL은 목의 혈관을 조작함으로써 두개내 구조를 손상시키지 않고 이러한 과정을 조사할 수 있습니다. 종 간의 해부학적 차이에도 불구하고 JVL은 뇌의 정맥 유출, 림프 배수 및 체액 항상성 사이의 상호 작용을 분석하기 위한 강력하고 접근 가능한 접근 방식을 제공합니다.
경막은 뇌와 척수를 보호하는 수막의 가장 바깥층입니다. 경막은 구조적 지지를 제공하고 특수한 혈관 네트워크와 다양한 면역 집단을 특징으로 하는 면역 플랫폼으로 기능합니다 1,2. 경막정맥동은 모든 대뇌정맥에서 혈액을 모아 경정맥으로 향하게 합니다 3,4,5. 경막 정맥동은 생쥐와 인간 사이에 보존된 패턴을 가진 밀접한 인접 MLV입니다 6,7,8,9,10. MLV는 뇌액의 배액에 기여하고 항원, 거대분자 및 면역 세포가 수막에서 경부 림프절로 이동하도록 보장합니다 2,7,9,11,12.
경막정맥동의 협착(협착)은 대뇌 정맥 유출 장애를 초래하고 특발성 두개내고혈압(IIH)과 같은 신경학적 상태와 관련이 있습니다.. IIH 환자는 생리적 뇌정맥 유출과 정상적인 두개내압을 모두 회복시키는 혈관내 스텐트 시술로 치료할 수 있습니다15.
뇌액 항상성에서 정맥 유출의 역할과 이 과정에서 MLV의 관여를 더 잘 이해하기 위해 우리는 외부 및 내부 경정맥의 양측 결찰에 의한 뇌정맥 유출 폐색의 마우스 모델을 개발했습니다. 지금까지 경막정맥동 협착증의 쥐 모델은 설명되지 않았으며, 두개내 대뇌정맥 유출 폐색으로 이어지는 모델은 관심 경막 구조를 손상시켰습니다 16,17,18. 또한, 두개내압 조절, 뇌액 배액 및 경막 혈관 리모델링을 연구하는 데 사용되는 JVL 모델은 주로 외경정맥의 결찰에만 초점을 맞췄으며, 이로 인해 유의미한 결과 없이 경미한 표현형이 나타났습니다19,20. 이전 연구에서는 외부 경정맥과 내부 경정맥 모두를 결찰하는 타당성을 입증했습니다. 그러나 설명된 프로토콜은 결찰 후 혈관의 완전한 절단을 포함하며, 이는 국소 침습성을 증가시키고 생리학적 결과, 특히 림프 회로와 관련된 결과의 해석을 혼란스럽게 할 수 있는 단계입니다.
본 논문은 6-8주 된 젊은 성인 암컷 C57Bl6/J 마우스에서 뇌정맥 유출 폐색을 유도하기 위한 JVL에 대한 정제된 수술 프로토콜을 설명합니다. 우리의 접근 방식은 내부 및 외부 경정맥 결찰술과 수술 후 여러 시점의 체계적인 분석을 결합하여 정맥 고혈압이 혈관 리모델링 및 뇌액 청소에 미치는 결과를 정확하게 정의할 수 있다는 점에서 독창적입니다.
모든 생체 내 절차는 INSERM과 파리 뇌 연구소의 동물 관리 및 사용 위원회(APAFIS#34974-2022012017455126)의 지침 및 기관 정책을 준수했습니다.
1. 동물의 이송 및 전처리
2. 수술 단계
알림: 전체 절차는 쌍안 돋보기와 조명 램프 아래에서 수행됩니다. 시술에 필요한 모든 장비 및 수술 기구는 재료표 에 사용된 시약과 함께 나열되어 있으며 그림 1에 표시됩니다.
3. 수술 후 관리
정맥 결찰 직후, 결찰 부위의 상류에 있는 혈관 분절은 눈에 띄게 확대되는 반면, 하류 분절은 무너져 혈액 유출 중단으로 인해 평평하고 창백해 보입니다(그림 2). 첫 번째 결찰 후 혈류의 방향 전환으로 인해 다른 세 개의 경정맥이 박동 방식으로 약간 확장됩니다.
수술은 숙련된 시술자가 시행할 경우 약 20분이 소요되며 수술 후 생존율은 98.4%(128/130마리)입니다. 그러나 초기 시행 중에는 주로 미주 신경 압박(5/130) 또는 혈관 출혈(3/130)으로 인해 성공률이 약 93.8%(122/130)로 낮을 수 있습니다.
성공적인 JVL 수술을 받고 장기간 모니터링한 마우스 중 77.5%(86/111)가 얼굴과 머리의 미만성 부종이 발생했으며, 이는 빠르면 수술 후 하루에 분명했습니다(그림 3). 부종은 점차 가라앉았고, 7일째까지 마우스의 15.3%(17/111)에서 부분적으로 해결되었고 14일째(0/111)까지 모든 동물에서 완전히 해결되었습니다.
JVL 수술 전과 수술 후 2일 후에 수행된 2차원 비행 시간(2D-TOF) MR 정맥 조영술과 3D 후처리를 비교한 결과 결찰 부위 상류의 두개외 안면 정맥의 정맥 확대가 나타나 성공적인 수술을 나타냅니다(그림 4). 자세한 결과 및 정량적 분석과 함께 완전한 방법론은 El Kamouh et al.23에서 확인할 수 있습니다.

그림 1: 수술에 사용되는 기구 및 시약. (A) Noyes 가위(직선), (B) 홍채 가위(직선), (C) 모기 겸자(직선), (D) 곡선 핀셋, (E) 미세한 곡선 핀셋, (F) 미세한 직선 핀셋, (G) 견인기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 직접적인 수술 결과: 경정맥의 형태학적 변화. (A,B) (A) 결찰 전과 (B) 결찰 후 외부 경정맥(EJV)의 대표 이미지로, 혈관의 윤곽이 블랙박스에 그려져 있습니다. 결찰 후 결찰 부위의 상류에 있는 혈관 부분은 충혈되고(흰색 화살표), 하류 부분은 혈액 유출 중단으로 인해 무색으로 붕괴(검은색 화살표)로 나타납니다. 스케일 바 = 2mm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: JVL 수술 후 안면 부종의 시간 경과. (A) JVL 마우스의 수술 후 안면 부종을 보여주는 대표적인 이미지로, 빨간색 화살표(왼쪽 패널)로 강조 표시되어 흰색 화살표로 표시된 정상적인 얼굴 너비를 초과하는 부종을 보여줍니다. (B) 미만성 안면 부종의 발생률은 JVL 수술 후 여러 시점에서 종단적으로 평가되었습니다. 붓기 빈도는 수술 후 2시간 이내에 77.5%로 정점을 찍었고, 이후 7일(dps 7)에는 15.3%로 현저하게 감소하고 14일(dps 14)에는 완전히 해결되었습니다. 데이터는 성공적인 JVL 수술을 받은 111마리의 마우스에 대한 종단 관찰을 나타냅니다. 스케일 바 = 1cm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: 마우스 MRI는 결찰 후 두개외 안면 정맥의 확대를 보여줍니다. (A,B) JVL 수술 전(A)과 JVL 수술 후 2일(B)의 뇌 및 두개골/두개외 정맥의 측면 보기. 3D 재구성은 3D-Slicer(https://www.slicer.org)로 생성되었으며 11.7T 스캐너로 획득한 다중 기울기 에코(MGE) 및 비행 시간(TOF) 시퀀스 이미지의 3D 후처리로 수행되었습니다. 총안면 정맥(cfv)에 연결되는 후방 안면 정맥(pfv), 전방 안면 정맥(afv) 및 상악 정맥(mv)을 포함한 두개외 정맥의 수술 후 확대에 주목하십시오. 수막 정맥동: S상 결장(SVS). 스케일 바 = 2mm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
이 방법론 논문은 내부 및 외부 경정맥의 양측 결찰을 통해 마우스에서 뇌정맥 유출 폐색을 유도하는 수술 절차를 설명합니다. 암컷 마우스는 일반적으로 IIH의 영향을 받는 환자의 성별 및 연령 프로필을 반영하기 위해 선택되었습니다. 이 모델은 두개내 고혈압 및 뇌액 저류와 같은 IIH의 주요 임상 특징을 효과적으로 유도하여 뇌정맥 유출 장애를 질병의 중심 병태생리학적 특징으로 강조하고 이 모델의 관련성을 뒷받침합니다23. 그러나 보상성 혈관 리모델링으로 인해 이러한 기능은 일시적일 뿐입니다. 따라서 JVL이 있는 마우스는 IIH 병태생리학을 모방하지 않으며 만성 정맥 장애의 장기적인 결과를 재현하지 않습니다. 그러나 그들은 뇌정맥 유출의 변화 후 정상적인 혈류와 CSF 배액을 회복하기 위해 혈액 및 림프 맥관 구조에서 유도된 리모델링 과정을 조사하는 흥미로운 모델을 제공합니다. 수술 후 몇 주 동안 관찰된 혈관 표현형의 동적 변화는 JVL 마우스를 뇌 혈관 리모델링의 메커니즘과 체액 제거 및 면역 감시에 미치는 영향을 연구하는 데 적합한 모델로 만듭니다23. 현재의 단계적 프로토콜은 특히 숙련된 실무자가 수행할 때 실험 간의 높은 수준의 일관성을 보장하여 정맥 유출 장애의 병태생리학을 연구하기 위한 효과적인 접근 방식이 됩니다. 또한 이 모델은 종단 연구 기회를 제공하여 연구자가 정맥 울혈의 진행 및 해결을 평가할 수 있도록 합니다.
JVL 수술 절차의 주요 장점과 참신함은 경막 혈관 구조의 무결성을 보존하면서 뇌정맥 유출 폐색을 유도하는 능력에 있습니다. 두개내 접근법 16,17,18과 달리 이 기술은 경막 및 관련 수막 혈관에 대한 직접적인 손상을 방지하여 다운스트림 혈관 및 체액 청소율 변화에 대한 신뢰할 수 있는 분석을 가능하게 합니다. 응고 또는 이중 결찰 후 혈관 절개를 포함하는 다른 자궁경부 기술과 비교할 때21,22, 이 방법은 덜 침습적이며 조직 조작을 최소화합니다. 소작이나 혈관의 과도한 조작을 피함으로써 뇌액 배수 및 면역 감시에서의 역할로 점점 더 인식되고 있는 구조인 인접한 경부 림프관을 손상시킬 위험을 줄입니다.
그러나 수술은 여전히 기술적으로 까다롭고 특히 처음 48시간 동안 면밀한 수술 후 모니터링이 필요합니다. 주요 과제 중 하나는 높은 수술 정밀도가 필요하다는 것입니다. 이 절차에는 인접한 중요한 구조의 손상을 피하면서 내부 및 외부 경정맥을 조심스럽게 해부하고 결찰하는 작업이 포함됩니다. 동물의 적절한 위치 지정이 필수적입니다: 쥐는 앞다리가 몸에 직각으로 뻗어 있고 머리가 펴진 상태로 유지되어 경추 노출을 최적화하여 안정적으로 고정되어야 합니다. 내경정맥은 경동맥, 미주 신경 및 경부 림프관에 가깝기 때문에 분리하기가 특히 섬세합니다. 생명을 위협하는 부상을 피하기 위해 꼼꼼한 해부가 필요합니다. 미주 신경의 압박이나 손상은 심각한 자율신경 장애로 인한 급사를 초래할 수 있으며, 특히 혈관 천공으로 인한 심각한 출혈은 즉시 통제하지 않으면 급격한 악화 및 사망으로 이어질 수 있습니다. 마취는 시술 내내 주의 깊게 모니터링해야 하며, 이소플루란 수치는 호흡수에 맞게 조정되고 온열 패드를 통해 체온을 유지해야 합니다. 특히 수술 중 출혈이 있는 경우 적절한 수분 공급도 중요합니다. 케타민의 마취 프로필이 불안정하고 작용 기간이 절차의 길이와 요구 사항에 적합하지 않기 때문에 케타민의 사용은 권장되지 않습니다.
또한 몇 가지 제한 사항을 인정해야 합니다. 이 모델은 젊은 암컷 C57BL/6J 마우스에서만 검증되었으며 결과는 성별, 연령 또는 유전적 배경에 따라 달라질 수 있습니다. 더욱이, 이 모델의 정맥 폐색은 두개외인 반면, 인간의 IIH는 두개내 경막동 협착증을 수반합니다. 두개외 정맥 고혈압으로 인한 이 모델에서 관찰된 안면 부종은 IIH 환자에서 발생하지 않으며 특정 말초 특징의 번역 관련성을 제한할 수 있습니다. 종 간의 해부학적 차이는 인간 생리학에 대한 직접적인 외삽을 더욱 제한합니다. 예를 들어, 생쥐의 경우 외부 경정맥은 인간의 내부 경정맥보다 뇌정맥 배액에 더 실질적으로 기여합니다23. 더욱이, 척추 정맥은 인간보다 쥐에서 더 중요한 역할을 합니다24,25. 마지막으로, 인간의 뇌정맥 배액은 직립 자세에서 주로 중력에 의존하여 정맥 환류에 영향을 미칩니다. 생쥐의 경우 더 작은 뇌 크기와 수평 자세는 중력의 역할을 감소시켜 뇌에서 정맥혈 반환의 효율성과 메커니즘에 덜 영향을 미칩니다26.
그럼에도 불구하고 이 모델은 손상된 뇌정맥 유출이 뇌-수막 혈관 및 수막 림프통의 리모델링과 시간 경과에 따른 뇌 유체 역학의 변화를 어떻게 유도하는지 조사하기 위한 강력하고 독특한 플랫폼을 제공합니다. 인간 정맥 장애의 만성 및 해부학적 측면을 모방하는 데 한계가 있음에도 불구하고 JVL 모델은 구현하기 쉽고 재현성이 높기 때문에 뇌 혈류 조절 및 뇌액 청소와 관련된 주요 메커니즘을 연구하는 데 유용한 도구입니다.
저자는 공개할 것이 없습니다.
이 연구는 Venolymphatic(BBT.1300), NEIMO(FRN, Fond de Recherche Neurosciences), BrainWash(ANR-17-CE14-0005), Lymbrain(ANR-20-CE16-0027-01)의 지원을 받았습니다. 저자는 다음 출처에서 자금을 지원합니다. 엘 카무, ANR-림브레인; M. Spajer, BBT.1300 정맥림프 및 INCA(Institut National du Cancer); Anne-Laure Joly Marolany: NEIMO(FRN) 및 ANR-11-INBS-0006; R. Singabahu: BBT.1300 정맥림프계, INCA(Institut National du Cancer); S. Lenck: Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale 및 Assistance Publique des Hôpitaux de Paris CIHU-2021.
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