В этом протоколе подробно описан хирургический метод индуцирования окклюзии мозгового венозного оттока у мышей путем двустороннего лигирования внутренних и наружных яремных вен.
Методическая статья
В этом протоколе подробно описан хирургический метод индуцирования окклюзии мозгового венозного оттока у мышей путем двустороннего лигирования внутренних и наружных яремных вен.
Лимфатические сосуды играют ключевую роль в поддержании гомеостаза жидкости и иммунном надзоре в тканях. На границе мозга мозговые оболочки содержат лимфатические сосуды, тесно примыкающие к венозным синусам. У людей идиопатическая внутричерепная гипертензия (ИБС) связана со стенозом дуральных венозных синусов, что позволяет предположить, что нарушения венозного оттока могут влиять на регуляцию мозговой жидкости и менингеальный лимфатический дренаж. Чтобы изучить эту взаимосвязь в контролируемых условиях, мы разработали мышиную модель окклюзии мозгового венозного оттока путем двустороннего лигирования как внутренних, так и наружных яремных вен (JVL). Этот хирургический протокол является воспроизводимым, неинвазивным и достигает высокого уровня успеха (98,4%) с ожидаемыми послеоперационными признаками, такими как отек лица и мозга, а также экстракраниальное сосудистое ремоделирование. Двухмерная времяпролетная (2D-TOF) МРТ-венография с последующей трехмерной (3D) реконструкцией подтвердила венозный застой вверх по течению. Эта модель позволяет лонгитюдно изучать последствия нарушения мозгового венозного оттока на цереброваскулярную архитектуру, лимфатическое ремоделирование и клиренс мозговой жидкости. Манипулируя сосудами на шее, JVL позволяет исследовать эти процессы без повреждения внутричерепных структур. Несмотря на анатомические различия между видами, JVL обеспечивает надежный и доступный подход к анализу взаимодействия между венозным оттоком, лимфодренажем и жидкостным гомеостазом в головном мозге.
Твердая мозговая оболочка — это самый внешний слой мозговых оболочек, который защищает головной и спинной мозг. Твердая мозговая оболочка обеспечивает структурную поддержку и функционирует как иммунная платформа, характеризующаяся специализированными сосудистыми сетями и разнообразными иммунными популяциями 1,2. Дуральные венозные синусы собирают кровь из всех вен головного мозга и направляют ее в яремные вены 3,4,5. Дуральные венозные синусы тесно соседствуют с MLV, с консервативными моделями между мышами и людьми 6,7,8,9,10. MLV способствуют дренажу мозговых жидкостей и обеспечивают транспортировку антигенов, макромолекул и иммунных клеток из мозговых оболочек в шейные лимфатические узлы 2,7,9,11,12.
Сужение (стеноз) синусов твердых мозговых вен приводит к нарушению мозгового венозного оттока и связано с неврологическими состояниями, такими как идиопатическая внутричерепная гипертензия (ИБГ) – заболевание, которое преимущественно поражает молодых женщин с избыточным весом и характеризуется повышенным внутричерепным давлением без четкой основной причины13,14. Пациентов с ИБС можно лечить с помощью эндоваскулярного стентирования, которое восстанавливает как физиологический отток мозговых вен, так и нормальное внутричерепное давление15.
Чтобы лучше понять роль венозного оттока в гомеостазе мозговой жидкости и участие MLV в этом процессе, мы разработали мышиную модель окклюзии мозгового венозного оттока путем двустороннего лигирования наружных и внутренних яремных вен. До сих пор не была описана мышиная модель стеноза дурального венозного синуса, а модели, которые приводят к внутричерепной окклюзии мозгового венозного оттока, повреждают представляющие интерес структуры дуральной мозговой оболочки 16,17,18. Кроме того, модели JVL, используемые для изучения регуляции внутричерепного давления, дренажа мозговой жидкости и ремоделирования сосудов твердой мозговой оболочки, в первую очередь были сосредоточены на перевязке только наружных яремных вен, что приводило к легким фенотипам без значимых исходов19,20. Предыдущие исследования продемонстрировали возможность перевязки как наружных, так и внутренних яремных вен; Тем не менее, описанные протоколы включают полную транссекцию сосудов после лигирования - этап, который увеличивает местную инвазивность и может исказить интерпретацию физиологических исходов, особенно тех, которые связаны с лимфатической цепью, учитывая тесные анатомические отношения между внутренними яремными венами и шейными лимфатическими сосудами на шее21,22.
В настоящей статье описан усовершенствованный хирургический протокол для JVL для индуцирования окклюзии мозгового венозного оттока у молодых взрослых самок мышей C57Bl6/J в возрасте 6-8 недель. Наш подход оригинален тем, что сочетает в себе внутреннюю и внешнюю перевязку яремных вен с систематическим анализом в несколько временных точек после операции, что позволяет нам точно определить последствия венозной гипертензии для ремоделирования сосудов и клиренса мозговой жидкости.
Все процедуры in vivo соответствовали рекомендациям и институциональной политике INSERM и Комитета по уходу за животными и их использованию Парижского института мозга (APAFIS #34974-2022012017455126).
1. Перевозка и предварительная обработка животных
2. Оперативная фаза
ПРИМЕЧАНИЕ: Вся процедура проводится под бинокулярной лупой и осветительной лампой. Все необходимое оборудование и хирургические инструменты для процедуры перечислены вместе с используемыми реагентами в таблице материалов и показаны на рисунке 1.
3. Послеоперационный уход
Сразу после перевязки вены сегмент сосуда вверх по течению от места перевязки становится заметно увеличенным, в то время как нижний сегмент разрушается, становясь плоским и бледным из-за прерванного оттока крови (Рисунок 2). Перенаправление кровотока после первого лигирования приводит к тому, что три другие яремные вены немного расширяются пульсирующим образом.
Хирургическая процедура занимает около 20 минут при выполнении обученным оператором, при этом послеоперационная выживаемость составляет 98,4% (128/130 мышей). Тем не менее, при первоначальном внедрении вероятность успеха может быть ниже - примерно 93,8% (122/130) - в основном из-за компрессии блуждающего нерва (5/130) или сосудистого кровоизлияния (3/130).
Среди мышей, перенесших успешные операции JVL и находившихся под долгосрочным наблюдением, у 77,5% (86/111) развился диффузный отек лица и головы, проявившийся уже через день после операции (рис. 3). Отек постепенно уменьшался, частичное разрешение наблюдалось у 15,3% мышей (17/111) к седьмому дню и полное разрешение у всех животных к четырнадцатому дню (0/111).
Сравнение двухмерной времяпролетной (2D-TOF) МР-венографии, выполненной до и через два дня после операции JVL, с последующей 3D-обработкой, демонстрирует венозное расширение экстракраниальных лицевых вен вверх по течению от мест лигирования, что указывает на успешное хирургическое вмешательство (рис. 4). Полная методология, наряду с подробными результатами и количественным анализом, доступна в El Kamouh et al.23.

Рисунок 1: Инструменты и реагенты, используемые для операции. (A) Ножницы Noyes (прямые), (B) Ножницы для радужной оболочки глаза (прямые), (C) Щипцы от комаров (прямые), (D) Изогнутые пинцеты, (E) Тонкие изогнутые пинцеты, (F) Тонкие прямые пинцеты, (G) Ретракторы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Прямой хирургический результат: Морфологические изменения в яремной вене. (A,B) Репрезентативные изображения наружной яремной вены (EJV) до (A) и после (B) лигирования, с сосудом, очерченным черным прямоугольником. После лигирования сегмент сосуда выше по течению от места лигирования набухает (белая стрелка), в то время как нижний сегмент выглядит бесцветным и схлопнутым (черная стрелка) из-за прерванного оттока крови. Масштабная линейка = 2 мм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Временной ход отека лица после операции JVL. (A) Репрезентативные изображения, иллюстрирующие послеоперационный отек лица у мышей JVL, выделенные красной стрелкой (левая панель), показывающие отек, превышающий нормальную ширину лица, указанную белыми стрелками. (B) Частота возникновения диффузного отека лица оценивалась в продольном отношении в несколько временных точек после операции JVL. Частота отеков достигла пика в 77,5% уже через 2 ч после операции, после чего последовало выраженное снижение до 15,3% к 7-му дню (dps 7) и полное исчезновение к 14-му дню (dps 14). Данные представляют собой продольные наблюдения за 111 мышами, подвергшимися успешной операции JVL. Масштабная линейка = 1 см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4: МРТ у мышей выявляет увеличение экстракраниальных лицевых вен после лигирования. (А,Б) Боковой вид головного мозга и черепных/экстракраниальных вен до (А) и через 2 дня после операции JVL (В). 3D-реконструкция была сгенерирована с помощью 3D-Slicer (https://www.slicer.org) и выполнена путем 3D-постобработки изображений многоградиентного эха (MGE) и времяпролетных последовательностей (TOF), полученных с помощью сканера 11,7 Тл. Обратите внимание на увеличение после операции экстракраниальных вен, включая заднюю лицевую вену (ПФВ), переднюю лицевую вену (АФВ) и верхнечелюстную вену (ВВ), соединяющиеся с общей лицевой веной (ВВ). Менингеальные венозные синусы: сигмовидная кишка (СВС). Масштабная линейка = 2 мм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
В данной методической работе описана хирургическая методика индуцирования окклюзии мозгового венозного оттока у мышей путем двустороннего перевязки внутренних и наружных яремных вен. Самки мышей были отобраны таким образом, чтобы отразить пол и возрастной профиль пациентов, типичных для пациентов с ИБС. Эта модель эффективно индуцирует ключевые клинические признаки ИБС, такие как внутричерепная гипертензия и задержка мозговой жидкости, подчеркивая нарушение мозгового венозного оттока как центральный патофизиологический признак заболевания и подтверждая актуальность данной модели23. Однако из-за компенсаторного ремоделирования сосудов эти особенности являются лишь преходящими. Таким образом, мыши с JVL не имитируют патофизиологию ИБС и не воспроизводят долгосрочные последствия хронических венозных заболеваний. Тем не менее, они представляют собой интересную модель для исследования процессов ремоделирования, индуцированных в крови и лимфатической сосудистой сети для восстановления нормального кровотока и дренажа спинномозговой жидкости после изменения мозгового венозного оттока. Динамические изменения в фенотипе сосудов, наблюдаемые в течение нескольких недель после операции, делают мышей JVL подходящей моделью для изучения механизмов ремоделирования сосудов головного мозга и его влияния на клиренс жидкости ииммунный надзор. Настоящий пошаговый протокол обеспечивает высокий уровень согласованности между экспериментами, особенно при выполнении опытными практиками, что делает его эффективным подходом к изучению патофизиологии нарушений венозного оттока. Кроме того, эта модель предоставляет возможности для лонгитюдного исследования, позволяя исследователям оценить прогрессирование и разрешение венозного застоя.
Основное преимущество и новизна хирургической процедуры JVL заключается в ее способности индуцировать окклюзию мозгового венозного оттока с сохранением целостности дуральных сосудистых структур. В отличие от внутричерепных подходов 16,17,18, этот метод позволяет избежать прямого повреждения твердой мозговой оболочки и связанных с ней менингеальных сосудов, что позволяет проводить надежный анализ изменений клиренса сосудов и жидкости вниз по течению. По сравнению с другими методами шейного отдела, включающими коагуляцию или двойное лигирование с последующей транссекцией сосуда21,22, этот метод является менее инвазивным и сводит к минимуму манипуляции с тканями. Избегая прижигания или чрезмерных манипуляций с сосудом, он снижает риск повреждения прилегающих шейных лимфатических сосудов – структур, которые все чаще признаются за их роль в дренаже мозговой жидкости и иммунном надзоре.
Тем не менее, операция остается технически сложной и требует тщательного послеоперационного наблюдения, особенно в течение первых 48 часов. Одной из основных проблем является потребность в высокой хирургической точности. Процедура включает в себя тщательное рассечение и лигирование как внутренних, так и наружных яремных вен, избегая травмирования прилегающих критических структур. Правильное положение животного имеет важное значение: мышь должна быть надежно закреплена, передние конечности должны быть вытянуты под прямым углом к телу, а голова должна оставаться вытянутой для оптимизации воздействия на шейный отдел. Внутреннюю яремную вену особенно деликатно изолировать из-за ее близости к сонной артерии, блуждающему нерву и шейным лимфатическим сосудам. Требуется тщательное вскрытие, чтобы избежать опасных для жизни травм. Сдавливание или повреждение блуждающего нерва может привести к внезапной смерти из-за серьезных вегетативных нарушений, а значительное кровотечение, особенно из-за перфорации сосуда, может привести к быстрому ухудшению состояния и смерти, если его своевременно не контролировать. Анестезия должна тщательно контролироваться на протяжении всей процедуры, уровень изофлурана должен регулироваться в соответствии с частотой дыхания, а температура тела поддерживается с помощью грелки. Адекватная гидратация также имеет решающее значение, особенно в случае интраоперационного кровотечения. Применение кетамина не рекомендуется, так как его анестезиологический профиль нестабилен, а продолжительность его действия плохо соответствует длительности и требованиям процедуры.
Кроме того, следует признать несколько ограничений. Эта модель была проверена только на молодых самках мышей C57BL/6J, и результаты могут варьироваться в зависимости от пола, возраста или генетического фона. Более того, венозная окклюзия в этой модели является экстракраниальной, тогда как ИБС у человека включает внутричерепной стеноз дурального синуса. Наблюдаемый в этой модели отек лица, возникающий в результате экстракраниальной венозной гипертензии, не возникает у пациентов с ИБС и может ограничивать трансляционную значимость некоторых периферических особенностей. Анатомические различия между видами еще больше ограничивают прямую экстраполяцию на физиологию человека. Например, у мышей наружные яремные вены вносят более существенный вклад в церебральный венозный дренаж, чем внутренние яремные вены у людей23. Более того, позвоночные вены играют более значительную роль у мышей, чем у человека24,25. Наконец, церебральный венозный дренаж у людей в значительной степени зависит от силы тяжести в вертикальном положении, что влияет на венозный возврат. У мышей меньший размер мозга и горизонтальное положение снижают роль гравитации, что в меньшей степени влияет на эффективность и механизм возврата венозной крови из мозга26.
Тем не менее, эта модель предлагает надежную и уникальную платформу для исследования того, как нарушение мозгового венозного оттока приводит к ремоделированию цереброменингеальных кровеносных сосудов и менингеальных лимфатических сосудов, а также к изменениям в динамике мозговых жидкостей с течением времени. Несмотря на свои ограничения в имитации хронических и анатомических аспектов венозных заболеваний человека, модель JVL проста в реализации и высоко воспроизводима, что делает ее ценным инструментом для изучения ключевых механизмов, участвующих в регуляции мозгового кровотока и клиренсе мозговой жидкости.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана компаниями Venolymphatic (BBT.1300), NEIMO (FRN, Fond de Recherche Neurosciences), BrainWash (ANR-17-CE14-0005), Lymbrain (ANR-20-CE16-0027-01). Авторы финансируются следующими источниками: М.-Р. Эль Камух, ANR-Lymbrain; M. Spajer, BBT.1300 Venolymphatic и INCA (Institut National du Cancer); Анн-Лор Джоли Маролани: NEIMO (FRN) и ANR-11-INBS-0006; Р. Сингабаху: BBT.1300 Venolymphatic, INCA (Institut National du Cancer); S. Lenck: Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale and Assistance Publique des Hôpitaux de Paris CIHU-2021.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Шприц 1 мл Omnifix 100 Solo | Б.Браун | Код по каталогу 91611708V | Используется для увлажнения/разбавления |
| Весы KERN 400-45N | KERN & SOHN | 400-45Н | Используется для отслеживания веса животного |
| Бинокулярный стереотаксический микроскоп (Leica S6E) | Leica BIOSYSTEMS | Leica S6E | |
| Плетеная нить | ФСТ | 18020-60 | Используется для перевязки вен |
| Бупренорфин (Buprecare), 0,3 мг/мл | Сентравет | БУП002 | Используется для обезболивания |
| Картридж для Inventor 2010 Scavenger (анестезия) | ФИМЕП | 8438025 | Используется для анестезии |
| Ткань Medicomp | Гартман | 411029 | Используется для поддержания асептических условий |
| Ватные палочки | Сентравет | КОТ010 | Используется для поддержания асептических условий |
| Изогнутый пинцет (Narrow Pattern Curved зубчатый) | ФИМЕП | No 11003-20 | |
| Эутазол, 400 мг/мл | Сентравет | ЭУТ003 | Используется для эвтаназии |
| Тонкий изогнутый пинцет (щипцы Макферсона) | ФИМЕП | No 11063-07 | |
| Ножницы Fine Iris прямые | ФИМЕП | No 22002-10 или No 14094-11 | |
| Тонкий прямой пинцет (щипцы Dumont Inox Medbio) | ФИМЕП | No 11254-20 | |
| Нагревательная камера VET-TECH | ФИМЕП | НЭ011 | Используется для поддержания температуры тела на уровне 37°°; C |
| Система гомеотермического мониторинга Thermostar RWD | ФИМЕП | 69027 | Используется для контроля температуры тела |
| Инсулиновый шприц 0,5 мл U-100 (0,33 мм (29 G) x 12,7 мм | BD Microfine TM+ | Ссылка 324892 | Используется для обезболивания |
| Изофлуран (Изо-вет), 1000 мг/г | Сентравет | ИСО005 | Используется для анестезии |
| Щипцы от комаров прямые | ФИМЕП | No 13010-12 | |
| Неабсорбционный полипропиленовый шовный материал 5.0 (Дафилон 5.0) | Сентравет | ДАФ003 | Используется для наложения швов на кожу |
| Ножницы Noyes прямые | ФИМЕП | No 15012-12 | |
| Офтальмологический гель (Ocrygel) | Сентравет | OCR002 | Используется для защиты глаз от раздражения и сухости |
| Povidum Iodine Solution (Vetedine), 75 мг/мл | Сентравет | ВЕТ001 | Используется для поддержания асептических условий |
| Скраб Povidum 4% (мыло) | Сентравет | ПОВ008 | Используется для поддержания асептических условий |
| Ретракторы (Гатри) | ФИМЕП | No 17021-13 | |
| Римадил (Карпрофен), 50 мг/мл | Сентравет | РИМ012 | Используется для обезболивания |
| Бритва MOSER Германия | Биосеб | БИО-1556 | Используется для бритья меха |
| Индукция малого наркозного бокса | ФИМЕП | pas de ré fé Ренс | |
| Раствор натрия хлорида 0,9% B.BRAUN | Сентравет | ЧЛ050 | Используется для увлажнения/разбавления |
| Стереотаксическая рамка KOPF | ФИМЕП | 963076А | Используется для позиционирования животного |
| Операционная лампа (ré f: KL 1500 LED) | LEICA BIOSYSTEMS | KL 1500 LED | |
| Киперная лента | Сентравет | КОЛ427 | Используется для фиксации верхних и нижних конечностей |
| TERUMO AGANI Иглы 26 G x (0,45 x 13 мм) Обычный фаска 11° | Терумо | АН*2613R1 | Используется для обезболивания |
| Ксилазин (Paxman), 20 мг/мл | Сентравет | 221631 | Используется для обезболивания |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение