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 został zredukowany o ~70% w lewej CCA i o ~50% w prawej CCA. Perfuzję krwi mózgowej monitorowano dynamicznie za pomocą dwuwymiarowego laserowego obrazowania speklowego. 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 po 6 tygodniach wyniósł 81,6% (Rysunek 3); myszy były bardziej podatne na śmierć w pierwszym tygodniu po zabiegu.
In vivo Wykrywanie urazów mózgu za pomocą MRI
Obrazy ważone w obrazowaniu T2 ujawniły obszary hipo- lub hiperintensywne w hipokampie (Hippo), torebce zewnętrznej (EC), torebce wewnętrznej (IC), ciele modzelowatym (CC) i prążkowiu (Str) u myszy poddanych operacji ABCS, co wskazuje na uszkodzenie mózgu (Rycina 4A). Uszkodzenia strukturalne zaobserwowano na mapach kolorystycznych z kodowaniem kierunkowym (DEC) obrazowania tensorowego dyfuzji (DTI) u myszy z ABCS w porównaniu z grupą pozorowaną (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 w fimbria (Fi) w porównaniu z grupą sham (P < 0,05 względem sham), co wskazuje na uszkodzenie mikrostruktury białej istoty w lewej półkuli (górny lewy panel, Rycina 4C). U myszy ABCS zmniejszona była również FA w prawym Cg i Fi (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 przypadku myszy ABCS odnotowano znacznie niższą dyfuzyjność osiową (AD) w lewym EC, IC, Str oraz Fi w porównaniu z grupą sham, co sugeruje uszkodzenie aksonalne (panel prawy górny, Rysunek 4C (P < 0,05 względem grupy sham)). Tylko lewy Str wykazał obniżenie średniej dyfuzyjności (MD) u myszy ABCS w porównaniu z grupą sham (panel lewy dolny, Rysunek 4C). Różnicę w dyfuzyjności radialnej (RD) zaobserwowano w lewym CC, Str oraz Fi u myszy ABCS (panel prawy dolny, Rysunek 4C), co sugeruje stan zapalny i zwiększoną komórkowość w tych obszarach13.
Asymetryczny uraz mózgu w obu półkulach oraz uszkodzenia obszarów białej istoty w lewej półkuli
Uraz mózgu poddano dodatkowej analizie za pomocą barwienia LFB, stosując procedurę opisaną wcześniej14 (Rysunek 5). Obrazy przy mniejszym powiększeniu wykazały jaśniejsze niebieskie barwienie w EC i Str, co sugeruje demielinizację w tych obszarach. Obrazy o 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 rozproszone, zabarwione na niebiesko komórki. U myszy z grupy sham w Str widoczne były głęboko zabarwione na niebiesko i dobrze zorganizowane struktury wiązek włókien. Jednak u myszy ABCS wiązki włókien były zabarwione jaśniej i były mniejsze, a ich integralność została naruszona; niektóre wiązki włókien były zapróżniowane. W AC u myszy ABCS wiązki włókien były zdeformowane, a macierz międzywiązkowa była znacznie pogrubiona. Podsumowując, operacja ABCS powoduje demielinizację i uszkodzenie aksonów; uszkodzenia białej istoty występują głównie w lewej półkuli.
Zaburzenia uczenia się i pamięci
Operacja ABCS z użyciem igły spowodowała znaczące zaburzenia uczenia się, na co wskazywał wydłużony czas odnalezienia zatopionej platformy (latencja ucieczki) podczas testu w labiryncie wodnym Morrisa (Rycina 6). Zaburzenia te utrzymywały się przez co najmniej 24 tygodnie po operacji. Istotnie upośledzona była również pamięć, o czym świadczył skrócony czas spędzony w kwadrancie docelowym po usunięciu platformy.

Rysunek 1: Etapy zabiegu z użyciem igły w celu stworzenia ABCS. (A) Lewa CCA zostaje odsłonięta, a trzy jedwabne nici chirurgiczne zostają przełożone pod CCA. Na jednym z fragmentów nici zawiązuje się luźny węzeł, a igłę ustawia się równolegle do CCA. (B) Trzy pętle szwów zostają rozmieszczone w odstępach około 1 mm. Skróty: ABCS = asymetryczne obustronne zwężenie wspólnej tętnicy szyjnej; CCA = wspólna tętnica szyjna. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 2: Trwała asymetryczna hipoperfuzja mózgowa w modelu ABCS z użyciem igieł. Dynamiczny monitoring przepływu krwi w mózgu po operacji. Trwałą hipoperfuzję mózgową można zaobserwować w obu półkulach, przy czym jest ona bardziej głęboka po stronie lewej. Czarne gwiazdki wskazują obszary hipoperfuzji. Skrót: ABCS = asymetryczna obustronna stenoza tętnic wspólnych szyjnych. Aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.

Rycina 3Wskaźnik przeżywalności po zabiegu igłowej ABCS. Operacja skutkowała 81,6% przeżywalnością w ciągu 6 tygodni; zgony wystąpiły głównie w pierwszym tygodniu po operacji. Skrót: ABCS = asymetryczne obustronne zwężenie tętnic szyjnych wspólnych. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Rycina 4: In vivo detekcja uszkodzenia mózgu w modelu ABCS z użyciem igły za pomocą MRI. (A) Reprezentatywne obrazy T2-zależne z myszy z grupy sham i ABCS. Czerwone groty strzałek wskazują obszary hypo- lub hiperintensywne. (B) Reprezentatywna mapa DEC z badania DTI in vivo 2 tygodnie po operacji ABCS z użyciem igły. 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 względem sham (półkula lewa). # oznacza p < 0.05 lewa względem prawej. & oznacza p < 0.05 ABCS względem sham (półkula prawa). Dane przedstawiono jako średnia ± SEM; n = 4 dla grupy sham, n = 4 dla myszy ABCS. Skróty: ABCS = asymmetric bilateral common carotid artery stenosis (asymetryczne obustronne zwężenie wspólnej tętnicy szyjnej); Hippo = hippocampus (hipokamp); EC = external capsule (torebka zewnętrzna); IC = internal capsule (torebka wewnętrzna); CC = corpus callosum (ciało modzelowate); Str = striatum (prążkowie); DEC = directionally encoded color (kodowanie kolorystyczne kierunkowe); DTI = diffusion tensor imaging (obrazowanie tensora dyfuzji); FA = fractional anisotropy (anizotropia frakcyjna); MD = mean diffusivity (średnia dyfuzyjność); AD = axial diffusivity (dyfuzyjność osiowa); RD = radial diffusivity (dyfuzyjność radialna). Aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.

Rycina 5: Reprezentatywne barwienie LFB przekrojów mózgu 6 tygodni po operacji ABCS z użyciem igły. (A) Obrazy przy małym powiększeniu barwienia LFB z grupy myszy pozorowanych i z ABCS. Białe ramki wskazują obszary odpowiadające obrazom o wyższej rozdzielczości w punkcie 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 normalny 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 = sp anew anadanis (komisura przednia). Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 6: Ocena uczenia się przestrzennego i pamięci w teście wodnego labiryntu. Uczenie się przestrzenne oceniano (A) 3 tygodnie oraz (B) 24 tygodnie po operacji, mierząc czas potrzebny na zlokalizowanie platformy w kolejnych dniach. Pamięć oceniano (C) 4 tygodnie oraz (D) 24 tygodnie po operacji, mierząc czas spędzony w kwadrancie docelowym po usunięciu platformy. Operacja spowodowała długotrwałe zaburzenie funkcji poznawczych. Dane przedstawiono jako średnia ± SEM, *p < 0,05 grupa z igłą versus sham; **p < 0,01 versus sham; dwuczynnikowa ANOVA i test post hoc Neumana-Keulsa. n = 10 dla grup sham, n = 10 dla grup z igłą. Rycina została zmodyfikowana na podstawie pracy Weng et al.11. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.