Method Article

Kortdurende hypothermie-inductie bij ratten met behulp van modellen voor studies die klinische relevantie en mechanismen onderzoeken

DOI:

10.3791/62325

⸱

March 3rd, 2021

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Biomedical Sciences and Pharmacy, University of Newcastle, 2Department of Neurology, John Hunter Hospital, Hunter New England Local Health District

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit artikel beschrijft twee methoden voor kortdurende hypothermie-inductie van het hele lichaam bij ratten. De eerste, snelle inductiemethode, maakt gebruik van actieve koeling met behulp van ventilatoren en ethanolspray voor een snelle temperatuurdaling. De tweede methode is een geleidelijke afkoelmethode. Dit wordt bereikt door de combinatie van isofluraan-anesthesie en de verlaging van temperatuurinstellingen op de huisotherme warmtemat. Dit resulteert in een geleidelijke daling van de kerntemperatuur van het lichaam zonder het gebruik van externe koelapparaten. 

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Therapeutische hypothermie (TH) is een krachtige neuroprotectieve strategie die robuust bewijs heeft geleverd voor neuroprotectie in preklinische studies van neurologische aandoeningen. Ondanks sterk preklinisch bewijs heeft TH geen werkzaamheid aangetoond in klinische onderzoeken naar de meeste neurologische aandoeningen. De enige succesvolle onderzoeken met therapeutische hypothermie waren gerelateerd aan hartstilstand bij volwassenen en hypoxisch ischemisch letsel bij pasgeborenen. Verder onderzoek naar de parameters van het gebruik ervan en vergelijkingen van de onderzoeksopzet tussen preklinische en klinische studies zijn gerechtvaardigd. Dit artikel demonstreert twee methoden van kortdurende hypothermie-inductie. De eerste methode zorgt voor snelle onderkoelingsinductie bij ratten met behulp van ethanolspray en ventilatoren. Deze methode werkt door de huid te koelen, wat minder vaak wordt gebruikt in klinische onderzoeken en verschillende fysiologische effecten kan hebben. Koeling gaat met deze techniek veel sneller dan haalbaar is bij menselijke patiënten door verschillen in oppervlakte-volumeverhouding. Daarnaast wordt ook een tweede methode gepresenteerd, die een klinisch haalbare koelsnelheid mogelijk maakt voor kortdurende onderkoeling. Deze methode is eenvoudig te implementeren, reproduceerbaar en vereist geen actieve huidkoeling.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

TH is de praktijk van het koelen van lichaams- of hersentemperatuur om de levensvatbaarheid en functie van het orgaan / systeem te behouden1,2. De rol van hypothermie bij neuroprotectie is onderzocht en heeft voordelen aangetoond in een reeks preklinische modellen van neurologische ziekten zoals beroerte3,subarachnoïdale bloeding4en traumatisch hersenletsel5. In termen van klinische toepassingen heeft TH werkzaamheid aangetoond bij patiënten na hartstilstand en bij neonatale hypoxisch-ischemische letsel6.

TH-inductie wordt bereikt met behulp van oppervlakte- of endovasculaire koelmethoden. De meeste preklinische hypothermiestudies voeren oppervlaktekoeling uit door water of ethanol op de vacht van het dier aan te brengen of door een koeldeken te gebruiken om de doeltemperatuur te bereiken1. Bij mensen wordt systemische oppervlaktekoeling bereikt door ijspakken en koeldekens te gebruiken7,8. Snellere koeling is aangetoond bij patiënten die endovasculaire methoden gebruiken, die een inductie-infusie van koude zoutoplossing via een intraveneuze of intra-arteriële katheter koppelen aan de plaatsing van een endovasculair koelapparaat in de inferieure vena cava9,10. Een gematigde doeltemperatuur van 33 °C kan bijvoorbeeld worden bereikt in 1,5 uur met endovasculaire koeling in vergelijking met 3-4 uur met oppervlaktekoeling bij patiënten11. De endovasculaire benadering is de afgelopen jaren ook populairder geworden omdat is gemeld dat het enkele van de bijwerkingen vermindert die worden gezien bij systemische oppervlaktekoeling, zoalsrillen 12,13. De Europese multicenter, gerandomiseerde fase III klinische studie van hypothermie voor ischemische beroerte (EUROHYP-1) gebruikte voornamelijk oppervlaktekoeling14. Resultaten die onlangs van deze studie zijn gepubliceerd, toonden aan dat rillen een grote complicatie was en mogelijk het vermogen om de doeltemperatuur10te bereiken had beperkt. Het is bekend dat de rillende reactie voornamelijk wordt aangedreven door de huidtemperatuur. Er zijn enkele inspanningen geleverd om een endovasculaire koelmethode voor knaagdieren te ontwikkelen15, maar de zeer invasieve aard van de techniek in vergelijking met die bij mensen, dreigt de resultaten van dat model te verstoren.

Temperatuur is de belangrijkste modulator van biologische processen in het lichaam en wordt strak gereguleerd door homeostase. Daarom kan elke manipulatie van de lichaamstemperatuur gepaard gaan met risico's. Koelduur is een factor die het succes van klinische onderzoeken naar hypothermie kan hebben beperkt. Deze proeven gebruiken een langdurige koelmethode, waarbij velen onderkoeling van 24-72 h11handhaven. Deze verlengde duur vormt een risico op infectie tijdens het koelprotocol. Longontsteking is de meest voorkomende complicatie van onderkoeling en treft tussen 40-50% van de patiënten die de procedure ondergaan13. Dit in tegenstelling tot wat normaal wordt gezien in dierstudies van onderkoeling waar een kortduurd paradigma wordt gebruikt (1-6 uur)3. Het succes van deze preklinische dierstudies zal waarschijnlijk resulteren in de aanpassing van kortdurende onderkoeling voor het gebruik in klinische onderzoeken. Als gevolg hiervan is het noodzakelijk om een diermodel van kortdurende onderkoeling te hebben dat lijkt op de afkoelingssnelheden van toekomstige klinische onderzoeken. Verdere details met betrekking tot andere temperatuurparameters en de geldigheid van kortdurende onderkoeling zijn besproken in verschillende overzichtsartikelen1,16,17,18.

Hier wordt een geleidelijk model van koeling gedemonstreerd dat klinisch haalbaarder is dan de huidige experimentele hypothermiemodellen. Deze nieuwe methode heeft een veel langzamere afkoelingssnelheid en daarom ligt de tijd om de temperatuur te bereiken dichter bij het bereik van die welke worden gezien in klinische onderzoeken naar onderkoeling11. Het vermijdt ook directe oppervlaktekoeling, die specifieke fysiologische effecten heeft, en daarom meer vergelijkbaar kan zijn met endovasculaire koeling, wat de meest gebruikte koelmethode is geweest in klinische onderzoeken9,12. Met dit model kunnen dieren geleidelijk worden gekoeld gedurende 2 uur, gevolgd door een korte periode van onderhoud bij de doeltemperatuur. Daarnaast wordt ook de kortdurende onderkoelingsmethode19 gedemonstreerd. De snelkoelmethode maakt het mogelijk om de doeltemperatuur snel te bereiken na het begin van de onderkoeling. Hoewel deze benadering niet zo klinisch relevant is als de geleidelijke afkoelingsmethode, is het nuttig voor studies die gericht zijn op het onderzoeken van de mechanismen van hypothermie neuroprotectie om mogelijk de krachtige neuroprotectieve effecten farmacologisch na te bootsen. Deze methode heeft ook potentiële toepassingen buiten de neurowetenschappen en kan worden aangepast aan een willekeurig aantal preklinische studies. Een ander voordeel van beide methoden in vergelijking met andere benaderingen is dat ze goedkoop zijn en geen gespecialiseerde apparatuur vereisen. Ten slotte toont dit protocol ook de implantatie van temperatuurgegevensloggers, aangezien postoperatieve opwarming en monitoring daarvan belangrijk zijn om onbedoelde postoperatieve onderkoeling te voorkomen, met zijn potentieel om de studieresultaten te verstoren20.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle experimentele procedures waren in overeenstemming met de Australische praktijkcode voor de verzorging en het gebruik van dieren voor wetenschappelijke doeleinden en werden goedgekeurd door de Animal Care and Ethics Committee van de Universiteit van Newcastle (A-2013-343 en A-2020-003). Naast de hieronder beschreven inductiemethoden voor hypothermie, worden de volgende protocollen routinematig uitgevoerd in combinatie met onderkoeling: femorale lijn cannulatie om de bloeddruk en hartslag te controleren21, en experimentele beroerte22.

1. Datalogger implantatie

OPMERKING: Het datalogger-apparaat dat in dit protocol wordt gebruikt, was niet in staat om de lichaamstemperatuur in realtime uit te lezen. Uitlezen is mogelijk zodra de datalogger van het dier is verwijderd en weer op de computer is aangesloten. Als gevolg hiervan wordt de rectale temperatuurvoeler gebruikt om realtime informatie te verstrekken tijdens het koel- en opwarmproces. Bovendien is de rectale sonde ook van vitaal belang voor deze methode omdat de chirurgische warmtemat waarop het dier tijdens de procedure wordt geplaatst, wordt gereguleerd door het rectale sondesysteem. De datalogger dient ook een waardevol doel bij het verstrekken van temperatuurgegevens bij vrij bewegende, wakkere ratten en is belangrijk om ervoor te zorgen dat de normale lichaamstemperatuur na het opwarmen wordt gehandhaafd. Daarom zijn beide temperatuurbewakingsapparaten belangrijk voor dit protocol.

  1. Verdoof 10-12 weken oude mannelijke gefokte Wistar-rat met isofluraan (5% voor inductie en 2-2,5% voor onderhoud) in een 50% N2- en 50% O2-mengsel.
  2. Plaats de rat na inductie in buikligging op een chirurgische warmtemat.
  3. Plaats de rat zo dat de neus in de neuskegel zit. Zet de neus vast met chirurgische tape om ervoor te zorgen dat er geen gassen ontsnappen.
  4. Scheer de vacht van de rechter onderbuik en injecteer de site subcutaan met een lokaal verdovingsmiddel, Bupivacaïne 0,2 ml, 0,05%.
  5. Breng antiseptische oplossing aan op het vers geschoren gebied.
  6. Maak met behulp van gesteriliseerde chirurgische hulpmiddelen een longitudinale incisie van 2 cm langs het rechter abdominale gebied, proximaal aan de rechterdij. Maak de incisie diep genoeg om de ruimte bij de ventrale dijbeenplooi bloot te leggen.
  7. Gebruik hemostaat en tang om een 'zak' onder de huid te creëren die groot genoeg is om het apparaat vast te houden.
  8. Plaats het temperatuurbewakingsapparaat in de zak en sluit de spier en huid met behulp van 5-0 zijden hechtingen. De hier beschreven subcutane methode heeft de voorkeur boven de intra-peritoneale methode omdat deze minder invasief is en een beter herstel na de procedure mogelijk maakt.
  9. Zorg ervoor dat datalogger en rectale sonde kruisgekalibreerd zijn voor temperatuurbewaking (zie Discussie).
  10. Zorg ervoor dat de datalogger na het inbrengen niet tegen de warmtemat van het dier rust, omdat dit de temperatuurmetingen zal beïnvloeden.

figure-protocol-1
Figuur 1: Implantatie van dataloggerapparaat. (A) Panelen van links naar rechts tonen een incisie van ongeveer 2 cm aan de rechterkant van de onderbuik van de rat. B)De temperatuurbewakingsdatalogger werd subcutaan in de pocketincisie ingebracht. (C) De incisie werd gesloten met nylon hechtingen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. Inductie van actieve (snelle) hypothermie voor mechanistische studies

  1. Ingesteld voor onderkoeling (zie figuur 2). Plaats twee retort-stands met klemmen aan weerszijden van het lichaam van de rat.
  2. Bevestig een ventilator van 60 mm 12 v/130 mA aan elke retortstandaard, zodat de ventilatoren op de onderrug van de rat zijn gericht. De afstand tussen de klem en de rat is ongeveer 20 cm. De gebruikte ventilator moet een toerental van 4.000 tpm hebben.
  3. Houd een dierenwarmtelamp klaar aan de zijkant of op een derde retortstandaard.
  4. Begin met onderkoeling door de dierlijke warmtemat aan te passen aan de gewenste doeltemperatuur. In dit voorbeeld is 32,5 °C de doeltemperatuur (3,75 op de temperatuurregelaar).
  5. Zet beide ventilatoren aan en breng drie tot vier sprays van 70% ethanol (standaard plastic spuitfles) aan op de onderrug van de rat. Ruk dierlijke vacht bij het spuiten voor een snellere afkoelende inductie.
    OPMERKING: Ethanol wordt gebruikt als een voorkeursoplossing boven water omdat het een snellere verdampingssnelheid heeft en daarom resulteert in een snellere inductie van onderkoeling.
  6. Zorg ervoor dat u de vacht niet oververzadigt, omdat dit kan bijdragen aan het overschrijden van de doeltemperatuur.
    OPMERKING: De ventilatoren versnellen de verdamping van ethanol en het koelproces.
  7. Laat korte intervallen tussen ethanoltoepassingen toe terwijl u de rectale temperatuur van de rat goed in de gaten houdt.
  8. Stop elke verdere toepassing van ethanol zodra de rectale temperatuur binnen 1 °C van de doeltemperatuur ligt.
  9. Schakel beide ventilatoren uit zodra de temperatuur binnen 0,5 °C van de doeltemperatuur is bereikt (33 °C in dit geval).
    OPMERKING: Het uitschakelen van ventilatoren voordat de doeltemperatuur is bereikt, helpt voorkomen dat de rat boven de vereiste temperatuur overkoelt.
  10. Laat de temperatuur dalen tot 32,5 °C.
    1. Als er overkoeling optreedt, gebruik dan de warmtelamp van het dier om het dier licht op te warmen naar het doel. De hulp van één ventilator kan worden gebruikt om een opwarmende overshoot te voorkomen.
  11. Zodra de doeltemperatuur is bereikt en is gestabiliseerd, blijft u de temperatuur controleren. De temperatuur blijft meestal zeer stabiel voor de rest van de onderkoelingsperiode zonder de noodzaak van sproeien, het gebruik van ventilatoren of het gebruik van een warmtelamp.
  12. Om het dier aan het einde van de onderkoeling opnieuw op te warmen, stelt u de temperatuur van de warmtemat terug naar 37 °C (6 op de temperatuurregelaar die in dit voorbeeld wordt gebruikt) en laat u het dier gedurende een periode van 30 minuten thermoreguleren.
    OPMERKING: Temperatuurinstellingen op temperatuurregelaars kunnen variëren en daarom kan het nodig zijn om instellingen voor doelhypothermie en normothermie op afzonderlijke apparaten te bepalen.

3. Inductie van klinisch haalbare geleidelijk optredende onderkoeling zonder actieve huidkoeling

  1. Bereik onderkoeling door de temperatuur van de kerntemperatuur gereguleerde huisotherme warmtemat in kleine stappen te verlagen tot de vereiste doeltemperatuur. In het geïllustreerde voorbeeld (figuur 3B) werd elke 30 minuten een verhoging van 1 °C gebruikt.
  2. Koel het dier af tot de doeltemperatuur gedurende de gewenste periode (2 uur in het beschreven voorbeeld). Eenmaal afgekoeld, op het doel houden voor het gewenste interval. Meestal is er geen verdere interventie nodig als ze op de huisotherme warmtemat worden onderhouden die is ingesteld voor de gewenste doeltemperatuur.
  3. Er is geen externe koeling nodig met dit protocol, omdat anesthesie de normale regulering van de kerntemperatuur van het lichaam voorkomt.
    OPMERKING: De isofluraanvereisten nemen af met onderkoeling. Bij de meeste dieren kan een beginnende isofluraanconcentratie van 2% worden verlaagd in stappen van 0,1% elke 20-30 min tot 1,5% om een stabiele ademhalingsfrequentie (>50 ademhalingen / min), hartslag en bloeddruk te behouden en onderdrukking van reflexreacties te behouden.
  4. Om het dier na onderkoeling opnieuw te verwarmen, past u de warmtemat aan zodat het dier over het gewenste interval kan opwarmen. In het voorbeeld werd over een periode van 30 minuten een opwarming met een enkele aanpassing tot 37 °C (6 op de FHC-temperatuurregeleenheid die in het voorbeeld wordt gebruikt) bereikt.
    1. Voor studies op langere termijn die herstel van dieren vereisen, houdt u dieren in een kooi die half over een warmtemat wordt geplaatst om het dier in staat te stellen te thermoreguleren en om onbedoelde postoperatieve onderkoeling te voorkomen.
    2. Rectale paracetamol (250 mg/kg) kan worden toegediend voor herstel en ovrenight pijnverlichting. Subcutane zoutoplossinginjecties (2 x 1,5 ml) kunnen ook worden gegeven om uitdroging door anesthesie en chirurgische ingrepen te voorkomen.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Figuur 3A is een weergave van hoe een Wistar-rat reageert op onderkoeling met behulp van de snelle koelbenadering. Onderkoelingsinductie wordt bereikt door het gebruik van ventilatoren en 70% ethanolspray. Onderkoeling tot een doel van 32,5 °C wordt bereikt in 15 min. Er moet voor worden gezorgd dat er een delicaat samenspel wordt tussen het gebruik van de ventilatoren/warmtelamp en ethanolspray om de doeltemperatuur te handhaven. Zoals te zien is in figuur 3A,wordt een lichte temperatuuroverschrijding waargenomen, die kan optreden als de afkoeling niet wordt gestaakt vanaf ongeveer 0,5 °C boven de doeltemperatuur. Het doel wordt gehandhaafd en gestabiliseerd op de 30 min mark en de opwarming wordt gestart om 1,5 uur.

Figuur 3B toont het geleidelijke protocol waarbij de streeftemperatuur tot 33 °C wordt bereikt bij 2 uur en gedurende 30 minuten wordt gehandhaafd voordat het opwarmt op 2,5 uur. Hier wordt de temperatuur in stappen aangepast, wat de duur verlengt die nodig is om de doeltemperatuur te bereiken. Verticale stippellijnen in beide grafieken geven de duur van de afkoeling weer.

Figuur 3A en figuur 3B zijn verkregen van het datalogger-apparaat. Aan het begin van het experiment wordt de datalogger geprogrammeerd om de registratie voorafgaand aan de implantatie te starten. Aan het einde van het experiment wordt de datalogger van het dier verwijderd en via een USB-poort aangesloten op de meegeleverde temperatuurlezer. De software (bijv. eTemperature) leest en genereert de gegevens, die vervolgens kunnen worden geëxporteerd naar een spreadsheetsoftware.

figure-results-1
Figuur 2: Opstelling van het snelle koelprotocol. (A) Twee ventilatoren (zwarte pijl) bevonden zich over het onderruggebied van de rat. Bij onderkoeling werden beide ventilatoren ingeschakeld en werd ethanolspray op de onderrug aangebracht. De combinatie van ethanol en de ventilator vergemakkelijkt en versnelt onderkoeling om snel de doeltemperatuur te bereiken. (B) Een warmtelamp (witte pijl) werd gebruikt om onderkoeling te voorkomen. Zodra de doeltemperatuur was bereikt, werd de warmtelamp gebruikt om te voorkomen dat de kerntemperatuur van de rat lager zou worden. Zodra het doel was gestabiliseerd, werd de warmtelamp en/of de resterende ventilator uitgeschakeld. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

figure-results-2
Figuur 3: Inductie van hypothermie met behulp van actieve (A) en geleidelijke (B) methoden. (A) De streeftemperatuur werd in 15 minuten bereikt met behulp van het actieve koelproces en werd in het bovenstaande voorbeeld gedurende 60 minuten gehandhaafd voordat het dier opnieuw werd opgewarmd. B)De streeftemperatuur werd in 2 uur bereikt met behulp van de geleidelijke afkoelmethode en werd gedurende 30 minuten gehandhaafd voordat het dier werd opgewarmd. Gearceerde gebieden in beide grafieken vertegenwoordigen tijdspunten waarin de doeltemperatuur werd gehandhaafd. Gestippelde loodrechte lijnen in beide grafieken verwijzen naar de totale koelduur. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De hier beschreven procedures zijn eenvoudig te implementeren, niet-invasief en bieden betrouwbare en reproduceerbare dalingen van de kerntemperatuur van het lichaam tot een gewenste doeltemperatuur.

Er zijn verschillende kritieke stappen in de snelle koelmethode, waaronder de volgende. Oververzadig ethanolspray niet - zorg ervoor dat het dier niet in ethanol wordt geweekt, omdat dit de resultaten zal verstoren. Controleer het dier tijdens de inductie van onderkoeling - er moet voor worden gezorgd dat de reacties van dieren op snelle onderkoelingsinductie nauwlettend worden gevolgd. Een nauwkeurige let op de rectale temperatuur is belangrijk om ervoor te zorgen dat de temperatuur niet onder het gewenste doel komt - als dit gebeurt, schakel dan de ventilatoren uit en laat de warmtelamp het dier voorzichtig opwarmen tot het vereiste doel.

Bij beide methoden is fysiologische monitoring belangrijk om een passende aanpassing van de anesthesiedosis te garanderen. Voor langdurige koeling kan een ontoereikende verdovingsdosis de duur van de koeling verlengen. In dit geval kan de isofluraanconcentratie worden verhoogd totdat een adequate koelsnelheid is bereikt. Een andere cruciale stap is de kruiskalibratie van temperatuurapparaten. Bij gebruik van een temperatuurvoeler gereguleerde warmtemat en een datalogger in hetzelfde experiment, is het de beste praktijk om de datalogger in vivo te kruisen met de rectale sonde, omdat er kleine variaties kunnen zijn in de geregistreerde temperatuur van de twee apparaten.

Deze methoden zijn geschikt voor studies die het gebruik van hypothermie als een mogelijke behandeling voor neurologische aandoeningen willen onderzoeken. Het specifieke doel van het onderzoek moet bepalen welke methode wordt gebruikt. Beide methoden kunnen worden geclassificeerd als systemische oppervlaktekoeling, maar de tweede methode vereist geen actieve koeling. Het hierboven beschreven geleidelijke afkoelingsmodel heeft belangrijke potentiële toepassingen voor het gebruik van hypothermie bij ischemische beroertebehandeling. Langdurige onderkoeling en de daaruit voortvloeiende complicaties vormen een uitdaging voor oudere patiënten met een beroerte. Bovendien maakt de rillende reactie het bij sommige patiënten moeilijk om de doeltemperatuur te bereiken10. Hoewel anti-rillende medicatie kan helpen om de bibberreactie te verminderen, kan kortdurende geleidelijke afkoeling het probleem effectiever verbeteren. Het hebben van een kortere afkoelingsperiode zal waarschijnlijk ook de incidentie van longontsteking verminderen die vaak in onderzoeken wordt gemeld. Een ander potentieel voordeel van deze kortdurende methode is dat de snelheid van opwarmen misschien niet zo belangrijk is in vergelijking met langdurige koeling. Zeer vroege klinische studies van langdurige afkoeling bij patiënten met een beroerte met grote infarcten vonden dat snelle opwarming leidde tot grote verhogingen van de intracraniale druk (ICP), wat de uitkomst verslechterde en vaak fataal was. Dit leidde tot de ontwikkeling van geleidelijke opwarmparadigma's, die de totale duur van de afkoeling verder verlengden. Kortdurende afkoeling handhaaft de doeltemperatuur slechts gedurende een korte periode en kan minder waarschijnlijk resulteren in rebound ICP. Eerder werk dat de behandeling van hypothermie voor ICP-verhoging heeft onderzocht, met behulp van een vergelijkbaar snel koel- en opwarmprotocol als de hier beschreven, heeft geen rebound ICP-verhoging aangetoond na rewarming23,24.

Klinische onderzoeken naar hypothermie voor ischemische beroertebehandeling zijn niet in staat geweest om de voordelen van hypothermie te vertalen die worden gemeld in experimentele studies. De mismatch in afkoelingssnelheden en duur tussen experimentele modellen en patiënten, zijn belangrijke variabelen die deze discrepantie kunnen verklaren. Het hebben van een experimenteel model van hypothermie dat beter lijkt op de klinische snelheid van koeling, zal een beter geïnformeerd onderzoek mogelijk maken naar de voordelen van hypothermie als behandelingsmaatregel voor patiënten met een beroerte.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit project werd gefinancierd door de Universiteit van Newcastle, Hunter Medical Research Institute (HMRI) Dalara Early Research Career Researcher Fellowship, NSW Health Early-Mid Career Research Fellowship en National Health and Medical Research Council (NHMRC) Australië.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Absolute ethanolThermoFisher Scientific/ Ajax FinechemAJA214-20LPLDiluted with deionized water to give 70 % ethanol
Antiseptic solution (Chlorhexidine)David CraigA2957
Anaesthetic (Marcain)AspenPS13977
Brushless fan motorSiroccoYX25052 x 12 V/130 mA
Heat lampReptile OneAC220240 V 50/60 Hz
Heat padFHC, Inc40-90-2
Rectal probeFHC, Inc40-90-5D-02
Temperature controllerFHC, Inc40-90-8D
Temperature DataloggerMaximDS1922L-F5

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Therapeutic hypothermia for ischemic stroke; pathophysiology and future promise. Neuropharmacology. 134, Pt B 302-309 (2018).">Kurisu, K., Yenari, M. A. Therapeutic hypothermia for ischemic stroke; pathophysiology and future promise. Neuropharmacology. 134, Pt B 302-309 (2018).
  2. Induced hypothermia and fever control for prevention and treatment of neurological injuries. Lancet. 371 (9628), 1955-1969 (2008).">Polderman, K. H. Induced hypothermia and fever control for prevention and treatment of neurological injuries. Lancet. 371 (9628), 1955-1969 (2008).
  3. Hypothermia in animal models of acute ischaemic stroke: a systematic review and meta-analysis. Brain. 130, Pt 12 3063-3074 (2007).">vander Worp, H. B., Sena, E. S., Donnan, G. A., Howells, D. W., Macleod, M. R. Hypothermia in animal models of acute ischaemic stroke: a systematic review and meta-analysis. Brain. 130, Pt 12 3063-3074 (2007).
  4. Hypothermia as a neuroprotective strategy in subarachnoid hemorrhage: a pathophysiological review focusing on the acute phase. Neurological Research. 27 (3), 229-237 (2005).">Thomé, C., Schubert, G. A., Schilling, L. Hypothermia as a neuroprotective strategy in subarachnoid hemorrhage: a pathophysiological review focusing on the acute phase. Neurological Research. 27 (3), 229-237 (2005).
  5. Prolonged therapeutic hypothermia after traumatic brain injury in adults: a systematic review. Journal of the American Medical Association. 289 (22), 2992-2999 (2003).">McIntyre, L. A., Fergusson, D. A., Hébert, P. C., Moher, D., Hutchison, J. S. Prolonged therapeutic hypothermia after traumatic brain injury in adults: a systematic review. Journal of the American Medical Association. 289 (22), 2992-2999 (2003).
  6. Therapeutic hypothermia: Applications in adults with acute ischemic stroke. Brain Circulation. 5 (2), 43-54 (2019).">Kuczynski, A. M., Demchuk, A. M., Almekhlafi, M. A. Therapeutic hypothermia: Applications in adults with acute ischemic stroke. Brain Circulation. 5 (2), 43-54 (2019).
  7. Whole-body hypothermia for neonates with hypoxic-ischemic encephalopathy. New England Journal of Medicine. 353 (15), 1574-1584 (2005).">Shankaran, S., et al. Whole-body hypothermia for neonates with hypoxic-ischemic encephalopathy. New England Journal of Medicine. 353 (15), 1574-1584 (2005).
  8. Whole-body hypothermia for term and near-term newborns with hypoxic-ischemic encephalopathy: a randomized controlled trial. Archives of Pediatrics and Adolescent Medicine. 165 (8), 692-700 (2011).">Jacobs, S. E., et al. Whole-body hypothermia for term and near-term newborns with hypoxic-ischemic encephalopathy: a randomized controlled trial. Archives of Pediatrics and Adolescent Medicine. 165 (8), 692-700 (2011).
  9. Results of the ICTuS 2 Trial (Intravascular cooling in the treatment of stroke 2). Stroke. 47 (12), 2888-2895 (2016).">Lyden, P., et al. Results of the ICTuS 2 Trial (Intravascular cooling in the treatment of stroke 2). Stroke. 47 (12), 2888-2895 (2016).
  10. Therapeutic hypothermia for acute ischaemic stroke. Results of a European multicentre, randomised, phase III clinical trial. European Stroke Journal. 4 (3), 254-262 (2019).">vander Worp, H. B., et al. Therapeutic hypothermia for acute ischaemic stroke. Results of a European multicentre, randomised, phase III clinical trial. European Stroke Journal. 4 (3), 254-262 (2019).
  11. Hypothermia for acute ischaemic stroke. Lancet Neurology. 12 (3), 275-284 (2013).">Wu, T. C., Grotta, J. C. Hypothermia for acute ischaemic stroke. Lancet Neurology. 12 (3), 275-284 (2013).
  12. Intravenous thrombolysis plus hypothermia for acute treatment of ischemic stroke (ICTuS-L): final results. Stroke. 41 (10), 2265-2270 (2010).">Hemmen, T. M., et al. Intravenous thrombolysis plus hypothermia for acute treatment of ischemic stroke (ICTuS-L): final results. Stroke. 41 (10), 2265-2270 (2010).
  13. Determinants of pneumonia risk during endovascular hypothermia. Therapeutic Hypothermia and Temperature Management. 3 (1), 24-27 (2013).">Lyden, P., Ernstrom, K., Raman, R. Determinants of pneumonia risk during endovascular hypothermia. Therapeutic Hypothermia and Temperature Management. 3 (1), 24-27 (2013).
  14. EuroHYP-1: European multicenter, randomized, phase III clinical trial of therapeutic hypothermia plus best medical treatment vs. best medical treatment alone for acute ischemic stroke. International Journal of Stroke. 9 (5), 642-645 (2014).">vander Worp, H. B., et al. EuroHYP-1: European multicenter, randomized, phase III clinical trial of therapeutic hypothermia plus best medical treatment vs. best medical treatment alone for acute ischemic stroke. International Journal of Stroke. 9 (5), 642-645 (2014).
  15. Novel method for inducing rapid, controllable therapeutic hypothermia in rats using a perivascular implanted closed-loop cooling circuit. Journal of Neuroscience Methods. 267, 55-61 (2016).">Lamb, J. A., Rajput, P. S., Lyden, P. D. Novel method for inducing rapid, controllable therapeutic hypothermia in rats using a perivascular implanted closed-loop cooling circuit. Journal of Neuroscience Methods. 267, 55-61 (2016).
  16. Still cooling after all these years: Meta-analysis od pre-clinical trials of therapeutic hypothermia for acute ischemic stroke. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 36 (7), 1157-1164 (2016).">Dumitrascu, O. M., Lamb, J., Lyden, P. D. Still cooling after all these years: Meta-analysis od pre-clinical trials of therapeutic hypothermia for acute ischemic stroke. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 36 (7), 1157-1164 (2016).
  17. Hypothermia neuroprotection against ischemic stroke: The 2019 update. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 40 (3), 461-481 (2020).">Wu, L., et al. Hypothermia neuroprotection against ischemic stroke: The 2019 update. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 40 (3), 461-481 (2020).
  18. Hypothermia after acute ischemic stroke. Journal of Neurotrauma. 26 (3), 387-391 (2009).">Hemmen, T. M., Lyden, P. D. Hypothermia after acute ischemic stroke. Journal of Neurotrauma. 26 (3), 387-391 (2009).
  19. An automated system for regulating brain temperature in awake and freely moving rodents. Journal of Neuroscience Methods. 67 (2), 185-190 (1996).">Colbourne, F., Sutherland, G. R., Auer, R. N. An automated system for regulating brain temperature in awake and freely moving rodents. Journal of Neuroscience Methods. 67 (2), 185-190 (1996).
  20. Magnesium treatment and spontaneous mild hypothermia after transient focal cerebral ischemia in the rat. Brain Research Bulletin. 77 (5), 320-322 (2008).">Campbell, K., Meloni, B. P., Zhu, H., Knuckey, N. W. Magnesium treatment and spontaneous mild hypothermia after transient focal cerebral ischemia in the rat. Brain Research Bulletin. 77 (5), 320-322 (2008).
  21. Femoral arterial and venous catheterization for blood sampling, drug administration and conscious blood pressure and heart rate measurements. Journal of Visualized Experiments. (59), e3496(2012).">Jespersen, B., Knupp, L., Northcott, C. A. Femoral arterial and venous catheterization for blood sampling, drug administration and conscious blood pressure and heart rate measurements. Journal of Visualized Experiments. (59), e3496(2012).
  22. Middle cerebral artery occlusion allowing reperfusion via common carotid artery repair in mice. Journal of Visualized Experiments. (143), e58191(2019).">Trotman-Lucas, M., Kelly, M. E., Janus, J., Gibson, C. L. Middle cerebral artery occlusion allowing reperfusion via common carotid artery repair in mice. Journal of Visualized Experiments. (143), e58191(2019).
  23. Short-duration hypothermia after ischemic stroke prevents delayed intracranial pressure rise. International Journal of Stroke. 9, 553-559 (2014).">Murtha, L. A., et al. Short-duration hypothermia after ischemic stroke prevents delayed intracranial pressure rise. International Journal of Stroke. 9, 553-559 (2014).
  24. Intracranial pressure elevation after ischemic stroke in rats: cerebral edema is not the only cause, and short-duration mild hypothermia is a highly effective preventative therapy. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 35 (4), 592-600 (2015).">Murtha, L. A., et al. Intracranial pressure elevation after ischemic stroke in rats: cerebral edema is not the only cause, and short-duration mild hypothermia is a highly effective preventative therapy. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 35 (4), 592-600 (2015).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Therapeutic HypothermiaHypothermia InductionRat ModelsNeuroprotectionRapid CoolingGradual CoolingEthanol SprayClinical RelevanceTemperature MonitoringIschemic Stroke

Related Articles