$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Niedokrwienie tkanek jest często spotykane w medycynie klinicznej i pozostaje kluczowym przedmiotem obecnych badań. Już w 1880 r. zastosowano katastrofalną niedrożność tętnic wieńcowych w celu wykazania skutków niedokrwienia, ale dopiero niedawno uznano wyraźne i odrębne uszkodzenie związane z reperfuzją1. Badania nad uszkodzeniem niedokrwiennym/reperfuzyjnym (IRI) rozwijają się w szybkim tempie. W tej kolekcji zwracamy uwagę na ważne nowe osiągnięcia w tej dziedzinie, od najnowocześniejszych modeli po nowatorskie terapie w różnych modelach przedklinicznych. Ta kompilacja zawiera przydatne narzędzia dla każdego badacza nauk podstawowych. Na przykład proponowane tutaj modele niedokrwienia mózgu lub serca można zobrazować za pomocą metod barwienia chlorkiem 2,3,5-trifenylo-2H-tetrazolu (TTC) opisanych przez Liepinsh2. Podobnie Paro i wsp.3 oraz Compton i wsp.4 wykorzystują laserowy Doppler do potwierdzania stanów niedokrwienia i reperfuzji w oddzielnych tkankach.
Niedrożność naczyń wieńcowych jest główną przyczyną nagłej śmierci sercowej5. Wiele modeli in vivo próbuje odtworzyć ten uraz w sposób niefizjologiczny (np. poprzez krioablację lub kauteryzację). 6 Poprzez mikromanipulację, Lv i wsp.6 wykazują, że lewa przednia tętnica zstępująca (LAD) może być niezawodnie podwiązana i reperfuzowana w tanim odtwarzalnym mysim modelu IRIwieńcowej 6. Lewa komora jest odsłaniana za pomocą torakotomii, a mikroskop preparacyjny pozwala na identyfikację LAD i przejście szwu wokół tętnicy. Do odwracalnej okluzji służy węzeł slipknot. Troponina, echokardiografia i barwienie TTC mogą być wykorzystane do ilościowego określenia IRI. Model ten ma szerokie zastosowanie, od terapii po badania mechanistyczne nad tym genetycznie modyfikowalnym gatunkiem.
Udar mózgu jest drugą najczęstszą przyczyną śmiertelności, a niedrożność tętnicy środkowej mózgu (MCA) jest najczęstszą postacią udaru 7,8. Obecnie brakuje skutecznych metod leczenia powrotu do zdrowia po ostrym stadium udaru. Poprzednie podejścia mające na celu zwiększenie wzrostu naczyń krwionośnych i przywrócenie niezbędnego dopływu krwi przyniosły rozczarowujące wyniki. Paro i wsp.3 adaptują obecną procedurę neurochirurgiczną do nowego leczenia udaru niedokrwiennego3. W tym podejściu technicznym niedrożność i reperfuzję wewnątrznaczyniową uzyskuje się za pomocą monofilamentu do szwów przeprowadzonego z tętnicy szyjnej do MCA. Zmiany w przepływie krwi potwierdza się za pomocą laserowego Dopplera. Mięsień skroniowy jest następnie obracany przez kraniotomię, aby leżał na odsłoniętej powierzchni mózgu na terytorium MCA. Zabieg ten moduluje czynniki wzrostu angiogenezy i prowadzi do zwiększenia gęstości wzrostu nowych naczyń w obrębie zmian niedokrwiennych.
Przechodząc od in vivo do ex vivo, Barajas i wsp.9 rozszerzają sprawdzony model, preparat serca Langendorffa, do stosowania z noworodkami rozwijającymi się sercami myszy9. Pozwala to na badanie osób modyfikowalnych genetycznie w kluczowych punktach czasowych rozwoju. Wcześniejsze badania rozwojowe ograniczały się do większych zwierząt. Serce noworodka wykazuje różnice w metabolizmie oraz fizjologicznych i farmakologicznych reakcjach IRI. Metoda ta nie tylko wesprze rozwój pediatrycznych modeli IRI, ale może również pomóc w rozwiązaniu długotrwałych problemów rozwojowych. Serce nowonarodzonej myszy jest zbyt małe, aby zmierzyć pracę serca za pomocą balonu i wymaga użycia przetwornika siły przymocowanego do wierzchołka komory, co reprezentuje klasyczne podejście opisane przez Langendorffa w 1895roku.
Wysokiej jakości ocena żywotnych, zagrożonych i martwiczych obszarów tkanek po IRI ma zasadnicze znaczenie dla oceny interwencji. Takie określenie ilościowe ma zastosowanie w trzech artykułach opisanych powyżej. Istnieje wiele narzędzi do tego procesu; jednak elegancko prosta i niedroga metoda krokowa została szczegółowo opisana przez Liepinsh i wsp.2 dla serca i mózgu. Jest to metodologia przydatna w każdym zestawie narzędzi badaczy ex vivo i in vivo . Właściwe obchodzenie się z tkankami obejmuje zapewnienie znormalizowanego ciśnienia i czasu barwienia, a także ustandaryzowanych czasów zamrażania i przechowywania. Ustawienia makrofotografii należy dostosować ręcznie; Nieprawidłowej ekspozycji i balansowi bieli, a także rozmyciu i odbiciom można ostrożnie zapobiegać dzięki ich szczegółowej konfiguracji.
Sygnały komórka-komórka w odpowiedzi na IRI występują we wszystkich typach komórek i między komórkami, zarówno w kontakcie fizycznym, jak i w większych odległościach od siebie11. Li i wsp.12 podkreślają to zjawisko, wykorzystując współkulturę komórkową z możliwością przesłuchiwania śródbłonka i kardiomiocytów, ale fizycznie izolowaną12. Metoda ta pozwala na analizę in vitro pojedynczej linii komórkowej z zachowaniem wysokiej wierności. W ich badaniu wykazanie tłumienia komórek śródbłonka kardiomiocytów IRI zależało od odległości między komórkami. Pokazuje to wyraźne zalety niemieszanych współkultur i podkreśla przyszłym badaczom, jak ważne jest kontrolowanie środowiska fizycznego. Chociaż model ten nadaje się natychmiast do badania interakcji śródbłonka serca z kardiomiocytami, możliwa jest ekspansja na każdą inną interakcję tkanka-narząd.
Przechodząc od tkanek serca i mózgu, Compton i wsp.4 badają wpływ terapii światłem na IRIkończyny 4. Nie ma ostatecznego optymalnego ciśnienia lub czasu napompowania opaski uciskowej, a uszkodzenia mięśni i neuronów spowodowane chirurgicznymi opaskami uciskowymi są dobrze udokumentowane i mogą prowadzić do zachorowalności pacjenta13. Autorzy naśladują warunki kliniczne za pomocą opasek uciskowych w przypadku jednostronnego niedokrwienia kończyn potwierdzonego laserowym Dopplerem u myszy. W ich badaniu 5 minut leczenia światłem w bliskiej podczerwieni na godzinę czasu niedokrwiennego zmieniło proliferację makrofagów, markery stanu zapalnego i poziomy martwicy tkanek. Ten klinicznie stosowany model i nieinwazyjna terapia rozszerza obecne granice "bezkrwawych" praktyk chirurgicznych.
Po sercu i mózgu, nerki są jednymi z najlepiej przebadanych narządów IRI. Nerka jest niezwykle wrażliwa na wadę spolaryzowania, a Godoy i wsp.14 podkreślają, że ta sama procedura, nawet jeśli nieznacznie zmieniona, może prowadzić do różnych stanów patologicznych14. Zastosowanie podejścia zaotrzewnowego w celu odsłonięcia i zaciśnięcia szypułki nerki przez zaledwie 30 minut prowadzi do znacznych uszkodzeń. Poprzez zmianę czasu reperfuzji można badać różne stany powrotu do zdrowia i choroby, w tym niedrożność kanalików, rozszerzenie kanalików, naciek neutrofili, a nawet ogniskowe zwłóknienie. Model ten zachowuje przeciwległą nerkę dla porównania, co może pomóc w charakterystyce markera urazu, szczególnie w odniesieniu do rozmowy nerkowo-nerkowej.
Podsumowując, ta kompilacja metod IRI zapewnia szeroki zestaw narzędzi dla badaczy wykorzystujących wiele różnych tkanek i preparatów, od modeli in vitro po modele ex vivo i in vivo . Od nowatorskiego przeprojektowania technik chirurgicznych po rozszerzenie sprawdzonych metod, uznani eksperci w dziedzinie badań IRI dostarczają nowatorskich, najnowocześniejszych narzędzi śledczych. Jednak wspólną cechą tych badań wydaje się być lepsza przekładalność na modele kliniczne poprzez rozwój odpowiednich technik. Od naśladowania ustawień chirurgicznych z opaskami uciskowymi po okluzję MCA i LAD, ulepszenie modeli przedklinicznych niewątpliwie pomoże w przyszłym zastosowaniu klinicznym naszej pracy.