Protokół ten został zatwierdzony przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt (IACUC) na Uniwersytecie Florydy i jest zgodny z „Zasadami Opieki nad Zwierzętami Laboratoryjnymi” (publikacja NIH nr 86-23, wydaniez roku 1985).
1. Materiały
- Zwierzęta: Samce myszy C57BL/6 (Harlan Laboratories, Indianapolis, IN, USA) o masie 20–26 gramów w chwili operacji.
- Znieczulenie:
- Aparat do znieczulenia: system do znieczulenia inhalacyjnego VetEquip (VetEquip Inc., Pleasanton, CA, USA).
- Środek znieczulający do inhalacji: izofluran (Baxter Pharmaceutics, Deerfield, IL).
- Narzędzia chirurgiczne: nożyczki irydowe SuperCut, proste (World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL, USA); mikro-nożyczki Vannasa, proste (World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL, USA); pęsety Dumonta (cienka końcówka, końcówki wygięte pod kątem 45°, World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL, USA); urządzenie do koagulacji bipolarnej (High Frequency Desiccator 900, World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL, USA); mikro-klips naczyniowy (World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL, USA)
- Materiały chirurgiczne: sterylne patyczki bawełniane; chusteczki; gazy chirurgiczne; szew (nić jedwabna 7-0, Ethicon, Inc., Somerville, NJ, USA); klej tkankowy (Vetbond, 3M Company, St Paul, MN, USA); środki do odkażania pola operacyjnego: Betadine, 70% etanol oraz sterylna 0,9% sól fizjologiczna; maść do oczu (Puralube Vet Ointment, Pharmaderm, Melville, NY, USA).
- Przygotowanie nici do okluzji dla MCAO:
- Filament do okluzji tętnicy środkowej mózgu (MCA): monofilamentowa chirurgiczna nić nylonowa 7-0 (Ethicon, Inc., Somerville, NJ, USA).
- Źródło ciepła do stępienia końcówki nici (Thermal Cautery Unit, World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL).
- Krzemionkowy kauczuk w płynie (klej Silicone RTV, World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL, USA).
- Mikroskop chirurgiczny/do sekcji (Leica Stereo Microscope MZ6).
- Oświetlacz światłowodowy (Fiber Optic illuminator FO1–150, TechniQuip Corp., Livermore, CA, USA).
- Laserowa dopplerowska pomiar przepływu (PeriFlux System 5000, Perimed, Sztokholm, Szwecja).
- Elastyczna mikrokońcówka (MT B500-0 Straight Microtip, Perimed, Sztokholm, Szwecja)
- Parametry temperatury:
- Monitor temperatury rektalnej (BAT-12, World Precision Instruments, Inc., Sarasota, FL).
- Koc grzewczy (T/PUMP, TP600, Gaymar, NY, USA).
- Barwienie i ilościowy pomiar objętości zawału:
- 2% roztwór chlorku 2,3,5-trifenylotetrazolu (2% TTC, Sigma-Aldrich Co., St Louis, MO, USA).
- Krojanka do mózgów myszy (Zivic-Miller Lab., Inc., Allison Park, PA, USA).
- Aparat cyfrowy (V1253, Kodak Co., Rochester, NY, USA).
- Oprogramowanie Image J (ImageJ 1.42q software, U.S. National Institutes of Health, Bethesda, MA, USA).
2. Kroki przedszablonowe
- Przed zabiegiem myszy są utrzymywane w cyklu światło/ciemność 12:12 z wolnym dostępem do wody i paszy dla gryzoni.
- Sznury do MCAO przygotowuje się poprzez stępienie 1-2mm końcówki sznura za pomocą ciepła oraz pokrycie 3-4mm trzonu sznura od jego końcówki płynną gumą silikonową i pozostawienie jej do wyschnięcia (7-0; średnica końcówki 0,20-0,25mm; długość powłoki 3-4mm; długość sznura 11-13mm). Na wszystkich wyżej wymienionych etapach należy zachować sterylność.
- Po zważeniu myszy indukuje się znieczulenie 4% izofluranem w komorze indukcyjnej, a następnie utrzymuje je podczas procedury za pomocą 1,5-2% izofluranu w mieszaninie gazów 30% O2 i 70% N2O podawanej przez maskę nosową.
- Mysz umieszcza się w pozycji brzusznej na gaziku położonym na powierzchni operacyjnej z kontrolą temperatury (koc termiczny); wygolono sierść z głowy.
- Do obu ocz nakłada się nawilżającą maść oftalmiczną i zamyka powieki, aby zapobiec wysychaniu oczu podczas procesu chirurgicznego.
- Wykonuje się nacięcie w linii środkowej (1 cm) na skórze nad sklepieniem czaszki od górnej linii karku do nasionu, a skórę odsuwa się bocznie, aby przymocować elastyczną mikrosondę (MT B500-0 Straight Microtip; średnica 0,5mm). Mikrosonda jest umieszczana prostopadle do powierzchni prawej części ciemieniowej czaszki (1 mm za bregmą i 5 mm bocznie od bregmy), aby monitorować przepływ krwi w obszarze MCA za pomocą laserowej flowmetrii dopplerowskiej.
- Przed obróceniem zwierzęcia do pozycji grzbietowej należy upewnić się, że elastyczna mikrosonda jest mocno przymocowana do czaszki. Szyję zwierzęcia umieszcza się na miękkiej podkładce, a nos w stożku nosowym aparatu do znieczulania. Pozwoli to na zachowanie odpowiedniej przestrzeni dla elastycznej mikrosondy.
- Wprowadza się rektalną sondę temperatury, aby utrzymać stałą temperaturę głęboką zwierzęcia na poziomie 37±0,5°C.
- Obie przednie i tylne łapy są przyklejane taśmą do powierzchni platformy operacyjnej, a ogon jest przyklejany do rurki rektalnej.
3. Operacja okluzji MCA:
- Pod mikroskopem operacyjnym, delikatnie unosząc luźną skórę, wykonuje się nożyczkami cięcie w linii środkowej szyi pomiędzy manubrium a żuchwą.
- Podlegające im parzyste ślinianki podżuchwowe są rozdzielane tępym sposobem, przy czym lewa ślinianka pozostaje in situ. Prawą śliniankę podżuchwową odsuwa się w kierunku kranialnym i mocuje wraz z mięśniem mostkowo-obojczykowo-sutkowym.
- Odsłonięta część mięśnia łopatkowo-gardłowego pokrywająca pochewkę szyjną jest ostrożnie rozdzielana za pomocą pęset.
- Prawą tętnicę wspólną szyjną (CCA) ostrożnie oddziela się i izoluje od nerwu błędnego oraz jego pochewki (znajdującej się bocznie od CCA).
- W tym punkcie rozdzielają się dwie metody chirurgiczne, najczęściej stosowane do wykonania okluzji MCA:
Metoda Koizumiego4
- Wokół prawego CCA przygotowuje się trzy luźne szwy okalające (jedwab 7-0).
- Identyfikuje się, izoluje i kauteryzuje tętnicę szyjną zewnętrzną (ECA) (2-3mm dystalnie od rozgałęzienia). Następnie można ją przeciąć mikronożyczkami.
Aby uniknąć przypadkowych uszkodzeń obwodowych w miejscu kauteryzacji, moc należy ustawić na 1 za pomocą pokrętła mocy. Jest to stałe ustawienie dla wszystkich kauteryzacji.
- Odpowiednie napięcie przykłada się do najbardziej proksymalnego szwu okalającego na CCA, aby zatamować przepływ krwi (podwiązanie trwałe). Zablokowanie przepływu weryfikuje się poprzez spadek wartości bazowej perfuzji korowej o ~50%.
- Następnie, tuż przed rozgałęzieniem CCA, umieszcza się zacisk naczyniowy, aby uniknąć przepływu wstecznego w czasie arteriotomii.
- Za pomocą mikronożyczek wykonuje się arteriotomię na CCA pomiędzy proksymalnym szwem podwiązanym a zaciskiem naczyniowym (bliżej miejsca podwiązania).
- Przez arteriotomię wprowadza się nylonową nić 7-0 z powłoką silikonową i tępym końcem, przesuwając ją aż do miejsca z zaciskiem naczyniowym. Pozostałe dwa luźne szwy okalające delikatnie zaciśka się wokół CCA pomiędzy arteriotomią a zaciskiem naczyniowym, aby zapobiec wyciekowi krwi wstecz przez CCA, uważając, by nie urazić ściany tętnicy; następnie usuwa się zacisk naczyniowy.
Metoda Longa3
- Tętnicę szyjną zewnętrzną (ECA) identyfikuje się, wypreparowuje w możliwie największym stopniu (w pobliżu jej rozgałęzienia na tętnicę językową i tętnicę szczękową), koaguluje (przy mocy ustawionej na 1) i przecina mikro-nożyczkami.
- Dwa luźne szwy obwodowe (jedwab 7-0) przygotowuje się wokół bliższego odcinka tętnicy szyjnej wewnętrznej (ICA), tuż powyżej rozwidlenia tętnicy szyjnej wspólnej (CCA).
- Tętnicę szyjną wspólną (CCA) zamyka się tymczasowo za pomocą klipsa naczyniowego. Okluzyjność przepływu weryfikuje się poprzez spadek bazowych wartości perfuzji kory o ~50%.
- Następnie tętnicę szyjną wewnętrzną (ICA) zamyka się tymczasowo klipsem naczyniowym powyżej dwóch luźnych szwów obwodowych, aby uniknąć przepływu wstecznego podczas arteriotomii.
- Arteriotomię wykonuje się mikro-nożyczkami w odsuniętej tętnicy szyjnej zewnętrznej (ECA) blisko kikutu.
- Nylonową nić 7-0 z powłoką silikonową, której końcówka została stępiona termicznie, wprowadza się przez arteriotomię w ECA i przesuwa, aż dotrze do założonego klipsa naczyniowego w ICA. Dwa luźne szwy obwodowe w bliższym odcinku ICA delikatnie zaciśka się wokół tętnicy szyjnej wewnętrznej, aby zapobiec refluksowi krwi przez ICA, dbając o to, by nie uszkodzić ściany tętnicy; następnie usuwa się klips naczyniowy.
Dalsza część procedury jest w dużej mierze zbieżna:
- Sznur zamykający jest powoli przesuwany przez tętnicę szyjną wewnętrzną (ICA) w kierunku podstawy czaszki, aż do momentu wyczucia lekkiego oporu. Równoczesny spadek wartości przepływu krwi w mózgu do poziomu ok. 80% w stosunku do wartości bazowej jest potwierdzany za pomocą laserowej dopplerometrii przepływów. Dwie szwy kołnierzykowe są następnie zaciśnięte wokół wprowadzonego filamentu.
- W eksperymentach nad przejściowym niedokrwieniem mózgu sznur zamykający jest delikatnie wycofywany po 45 minutach. Ten punkt czasowy może być zmieniany w zależności od celów badawczych.
- Po wycofaniu filamentu miejsce arteriotomii zostaje zamknięte, aby zapobiec krwawieniu pooperacyjnemu. W metodzie Koizumi polega to na pewnym zaciśnięciu szwów kołnierzykowych wokół CCA. W technice Longi miejsce arteriotomii u podstawy ECA jest kauteryzowane, a następnie szwy kołnierzykowe w proksymalnej części ICA są poluzowywane i usuwane w celu przywrócenia przepływu w tętnicy szyjnej.
- Aby zamknąć nacięcie, gruczoł podżuchwowy oraz mięsień SCM są ułożone nad polem operacyjnym. Brzegi rany w obszarach szyjnych i skalpu są następnie zbliżone za pomocą kleju tkankowego. Alternatywnie, do zamknięcia rany można użyć szwu wchłanialnego lub metalowych zszywek, zwłaszcza gdy planowane jest długoterminowe przeżycie zwierzęcia.
- Po zamknięciu nacięcia zwierzę otrzymuje podskórnie 1 ml ciepłej soli fizjologicznej w celu uzupełnienia objętości płynów. Należy podać odpowiednią dawkę leków przeciwbólowych (np. buprenorfinę w dawce 0.05-0.1 mg/kg), aby zminimalizować ból i dyskomfort zwierzęcia w okresie rekonwalescencji. Zwierzę zostaje zabrane z bloku operacyjnego i umieszczone w ciepłej klatce/strefie rekonwalescencji, aby zapobiec hipotermii, z zapewnionym swobodnym i łatwym dostępem do miękkiego pokarmu i wody.
4. Pooperacyjna ocena neurologiczna
Po całkowitym odzyskaniu przytomności przez zwierzę, deficyty neurologiczne można ocenić za pomocą prostej skali (skali pięciostopniowej) w następujący sposób3:
- brak obserwowalnych deficytów
- brak wyprostowania przeciwstawnej przedniej łapy (łagodny ogniskowy deficyt neurologiczny)
- kręcenie się w kierunku przeciwstawnym do miejsca zawału (umiarkowany ogniskowy deficyt neurologiczny)
- upadanie w kierunku przeciwstawnym do miejsca zawału (ciężki ogniskowy deficyt neurologiczny)
- obniżony poziom świadomości bez ruchów spontanicznych
5. Barwienie i ilościowy pomiar objętości obszaru zawału mózgu
- Po 24 godzinach reperfuzji MCA, przeżywającą mysz ważymy, poddajemy głębokiej anestezji przy użyciu 4% izofluranu i uśmiercamy zgodnie z zatwierdzonym protokołem.
- Mózg ostrożnie wyjmujemy i umieszczamy w matrycy do krojenia mózgu myszy, a następnie cały mózg przedni tniemy w przekrojach koronarnych w odstępach 2 mm.
- Przekroje zanurzamy w 2% TTC w roztworze soli fizjologicznej z buforem fosforanowym (PBS) w temperaturze 37 °C na 20 minut. Po barwieniu TTC obszar zawału widoczny jest jako biała (niezabarwiona) tkanka sąsiadująca z ceglastoczerwoną (żywą) tkanką (Rycina 1).
- Przekroje seryjne fotografujemy za pomocą aparatu cyfrowego, a obszar zawału mierzymy w programie Image J.
- Dla każdego przekroju mierzymy obszar zawału (biały, niezabarwiony), obszar półkuli ipsilateralnej (biały i ceglastoczerwony, zabarwiony) oraz obszar półkuli kontralateralnej (ceglastoczerwony, zabarwiony). Objętość obliczamy poprzez zsumowanie reprezentatywnych powierzchni we wszystkich przekrojach i pomnożenie wyniku przez grubość plastra. Po korekcie o obrzęk, objętość zawału oblicza się następująco9:
Skorygowana objętość zawału (CIV), % = [objętość półkuli kontralateralnej - (objętość półkuli ipsilateralnej - objętość zawału)]/objętość półkuli kontralateralnej x 100
6. Reprezentatywne wyniki
Po zamknięciu i ponownym otwarciu tętnicy środkowej mózgu (MCA) poprzez lewą wspólną tętnicę szyjną (CCA) w celu wywołania przejściowego niedokrwienia mózgu, zwierzęta są uśmiercane, a ich mózgi, pocięte w przekrojach czołowych, są barwione TTC w celu oceny objętości zawału (Rycina 1).

Rycina 1. Seryjne koronalne przekroje mózgu (2 mm) barwione TTC od myszy poddanych okluzji MCA.