Długotrwała asymetryczna hipoperfuzja mózgowa
Przepływ krwi w CCA mierzono przed i bezpośrednio po zwolnieniu igły z ostatniego (trzeciego) podwiązania, zgodnie z wcześniejszym opisem11. Przepływ krwi był zmniejszony o ~70% w lewej CCA i o ~50% w prawej CCA. Perfuzję krwi mózgowej monitorowano dynamicznie przy użyciu dwuwymiarowego laserowego obrazowania spekli (laser speckle). Operacja spowodowała hipoperfuzję mózgową w obu półkulach, przy czym lewa półkula była dotknięta w stopniu bardziej nasilonym (Rycina 2). Hipoperfuzja mózgowa utrzymuje się przez co najmniej 24 tygodnie po operacji11.
Niższa śmiertelność
Wskaźnik przeżywalności samców myszy w ciągu 6 tygodni wyniósł 81,6% (Rysunek 3); myszy były bardziej podatne na śmierć w pierwszym tygodniu po operacji.
In vivo Wykrywanie urazów mózgu za pomocą MRI
Obrazy ważone w czasie T2 ujawniły obszary hipo- lub hiperintensywne w hipokampie (Hippo), torebce zewnętrznej (EC), torebce wewnętrznej (IC), ciele modzelowatym (CC) oraz prążkowiu (Str) u myszy poddanych operacji ABCS, co wskazuje na uszkodzenie mózgu (Rycina 4A). W porównaniu z grupą sham (observed structural damage was observed in the directionally encoded color (DEC) maps of DTI of ABCS mice when compared with the sham) zaobserwowano uszkodzenia strukturalne na mapach kolorów kodowanych kierunkowo (DEC) w obrazowaniu DTI u myszy z ABCS.Rysunek 4B).
Analizy ilościowe wykazały, że u myszy ABCS odnotowano istotnie niższą anizotropię frakcyjną (FA) w lewym hipokampie (Hippo), IC, commissura anterior (AC), cingulum (Cg) oraz fimbrii (Fi) w porównaniu z grupą sham (P < 0,05 względem sham), co wskazuje na uszkodzenie mikrostruktury białej istoty w lewej półkuli (panel górny lewy, Rysunek 4C). FA w prawym Cg i Fi u myszy ABCS była również obniżona (P < 0,05 względem sham). FA w lewym IC i Fi była istotnie niższa niż w prawym u myszy ABCS (P < 0,05, lewa względem prawej).
Podobnie, w lewym EC, IC, Str i Fi u myszy z ABCS zaobserwowano znacznie niższą dyfuzyjność osiową (AD) w porównaniu z grupą sham, co sugeruje uszkodzenie aksonalne (prawy górny panel, Rysunek 4C (P < 0,05 względem grupy sham)). Tylko w lewym Str u myszy z ABCS odnotowano redukcję średniej dyfuzyjności (MD) w porównaniu z grupą sham (lewy dolny panel, Rysunek 4C). Różnica w dyfuzyjności radialnej (RD) została zaobserwowana w lewym CC, Str i Fi u myszy z ABCS (prawy dolny panel, Rysunek 4C), co sugeruje stan zapalny i zwiększoną komórkowość w tych obszarach13.
Asymetryczne uszkodzenie mózgu w obu półkulach oraz uszkodzenia w obszarach istoty białej w lewej półkuli
Uszkodzenie mózgu przeanalizowano dodatkowo za pomocą barwienia LFB zgodnie z wcześniej opisaną procedurą14 (Rysunek 5). Obrazy przy niskim powiększeniu wykazały jaśniejsze niebieskie barwienie w EC i Str, co sugeruje demielinizację w tych obszarach. Obrazy wysokiej rozdzielczości wykazały, że u myszy z grupy sham aksony w EC były dobrze zorganizowane i zmielinizowane, z liniowo zorientowanymi oligodendrocytami; natomiast u myszy ABCS aksony zanikły, a w EC zaobserwowano liczne, zabarwione na niebiesko komórki. Myszy z grupy sham wykazały głęboko niebieskie, dobrze zorganizowane struktury pęczków włókien w Str. Jednak u myszy ABCS pęczki włókien były zabarwione jaśniej i były mniejsze, a ich integralność została naruszona; niektóre pęczki włókien były wakuolizowane. W AC u myszy ABCS pęczki włókien były zniekształcone, a macierz między pęczkami była znacznie pogrubiona. Podsumowując, operacja ABCS powoduje demielinizację i uszkodzenie aksonów; uszkodzenia istoty białej występują głównie w lewej półkuli.
Zaburzenia uczenia się i pamięci
Chirurgiczne uszkodzenie ABCS igłą doprowadziło do znacznych deficytów w uczeniu się, o czym świadczył wydłużony czas odnalezienia zanurzonej platformy (latencja ucieczki) podczas testu labiryntu wodnego Morrisa (Rycina 6). Deficyty te utrzymywały się przez co najmniej 24 tygodnie po operacji. Pamięć była również istotnie zaburzona, co objawiało się skróconym czasem spędzonym w kwadrancie docelowym po usunięciu platformy.

Rycina 1: Etapy zabiegu igłowego w celu wywołania ABCS. (A) Odsłonięcie lewej CCA i przeprowadzenie trzech jedwabnych szwów pod tętnicą CCA. Na jednym z fragmentów nici zawiązano luźny węzeł, a igłę ustawiono równolegle do CCA. (B) Trzy pętle szwu rozmieszczono w odstępach około 1 mm. Skróty: ABCS = asymmetric bilateral common carotid artery stenosis; CCA = common carotid artery. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 2Utrwalone asymetryczne niedokrwienie mózgu w modelu ABCS z użyciem igły. Dynamiczne monitorowanie przepływu krwi w mózgu po operacji. W obu półkulach obserwuje się utrwaloną hipoperfuzję mózgową, która jest bardziej nasilona po stronie lewej. Czarne gwiazdki wskazują obszary hipoperfuzji. Skrót: ABCS = asymetryczna obustronna stenoza tętnic szyjnych wspólnych. Prosimy o kliknięcie tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Rycina 3: Wskaźnik przeżywalności po operacyjnym wywołaniu ABCS za pomocą igły. Zabieg skutkował 81,6% przeżywalnością w ciągu 6 tygodni; zgony następowały głównie w pierwszym tygodniu po operacji. Skrót: ABCS = asymetryczne obustronne zwężenie wspólnej tętnicy szyjnej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 4: In vivo detekcja MRI uszkodzenia mózgu w modelu igłowego ABCS. (A) Reprezentatywne obrazy T2-zależne od myszy z grupy sham i ABCS. Czerwone groty strzałek wskazują regiony hipo- lub hiperintensywne. (B) Reprezentatywna mapa DEC z badania in vivo DTI przeprowadzonych 2 tygodnie po operacji igłowego ABCS. Kolory wskazują kierunkowość głównej osi dyfuzji (czerwony = lewo/prawo, zielony = grzbietowo/brzusznie, niebieski = rostralnie/kaudalnie). (C) Analiza ilościowa u myszy z grupy sham i ABCS (jednoczynnikowa ANOVA). * oznacza p < 0.05 ABCS versus sham (półkula lewa). # oznacza p < 0.05 lewa versus prawa. & oznacza p < 0.05 ABCS versus sham (półkula prawa). Dane przedstawiono jako średnia ± SEM; n = 4 dla grupy sham, n = 4 dla myszy ABCS. Skróty: ABCS = asymetryczna obustronna stenoza wspólnej tętnicy szyjnej; Hippo = hipokamp; EC = torebka zewnętrzna; IC = torebka wewnętrzna; CC = ciało modzelowate; Str = prążkowie; DEC = kodowanie kolorystyczne kierunku; DTI = obrazowanie tensora dyfuzji; FA = anizotropia frakcyjna; MD = średnia dyfuzyjność; AD = dyfuzyjność osiowa; RD = dyfuzyjność radialna. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Reprezentatywne barwienie LFB skrawków mózgu 6 tygodni po zabiegu igłowej ABCS. (A) Obrazy przy małym powiększeniu z barwienia LFB u myszy z grupy sham i ABCS. Białe ramki wskazują obszary odpowiadające obrazom o wyższej rozdzielczości w części B. (B) Obrazy o wysokiej rozdzielczości (200x) z lokalizacji EC (panel górny), Str 1 i 2 (panel środkowy) oraz AC (panel dolny). Czarna grot strzałki wskazuje prawidłowy pęczek włókien. Niebieskie groty strzałek wskazują uszkodzony pęczek włókien. Czerwone groty strzałek oznaczają włókna z wakuolami. Paski skali = 1 mm (A), 100 µm (B). Skróty: ABCS = asymetryczna obustronna stenoza wspólnej tętnicy szyjnej; LFB = Luxol fast blue; EC = torebka zewnętrzna; Str = prążkowie; AC = spójka przednia. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 6Ocena uczenia się przestrzennego i pamięci w teście wodnego labiryntu. Uczenie się przestrzenne zostało oceniono (A) 3 tygodnie i (B) 24 tygodnie po zabiegu poprzez pomiar czasu potrzebnego na zlokalizowanie platformy w kolejnych dniach. Pamięć oceniono (C) 4 tygodnie i (D) 24 tygodnie po operacji, mierząc czas spędzony w kwadrancie docelowym po usunięciu platformy. Operacja doprowadziła do długotrwałego zaburzenia funkcji poznawczych. Dane przedstawiono jako średnią ± SEM, *p < igła 0,05 w porównaniu z procedurą pozorowaną; **p < 0,01 w stosunku do grupy pozorowanej; dwuczynnikowa analiza wariancji (ANOVA) i test post hoc Neumana-Keulsa. n = 10 dla grupy pozorowanej, n = 10 dla grup z igłą. Rysunek zmodyfikowany na podstawie pracy Weng i wsp.11. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.