Мышиная модель сосудистых когнитивных нарушений и деменции на основе асимметричного двустороннего стеноза общей сонной артерии под контролем иглы
22 ноября 2024 г.
Предложен игольчатый метод асимметричного двустороннего стеноза общей сонной артерии для создания мышиной модели сосудистых когнитивных нарушений и деменции. Он приводит к более долгосрочным результатам по сравнению с ранее созданными моделями и совместим с МРТ в реальном времени. Визуальное представление, демонстрирующее процедуру, дает рекомендации по освоению операции.
Наша лаборатория использовалась для определения новых методов лечения ишемического инсульта и сосудистых когнитивных нарушений и деменции. В этом исследовании мы создали новую модель мышей для изучения сосудистых когнитивных нарушений и деменции.
Основная проблема заключается в том, что сосудистые когнитивные нарушения и деменция – это сложный термин, объединяющий множество клинических представлений и причин. И поэтому исследователи всегда должны помнить об этом при выборе животной модели для своих экспериментов.
Мы создали новую модель VCID, которая позволяет осуществлять динамический мониторинг мозговых волн с помощью МРТ при более длительном воспалении, и этот механизм играет решающую роль в VCID.
Наша модель отличается высокой надежностью, позволяет тонко настраивать ее параметры в зависимости от потребностей исследователя, имеет сверхнизкую стоимость, а также позволяет проводить МРТ на живых животных. Воспаление играет решающую роль в VCID, и мы рассмотрим механизм того, как воспаление приводит к деменции и как облегчить болезнь путем модуляции воспаления.
[Рассказчик] Для начала поместите фрагменты иглы длиной четыре миллиметра в стерильную чашку Петри. Осторожно постучите острым концом игл по твердой поверхности, чтобы затупить их. С помощью иглодержателя аккуратно отделите иглы от пластиковых кусочков, а шелковые швы 7-0 разрежьте на кусочки длиной от одного до двух сантиметров. После обезболивания мыши расположите ее на грелке подфюзеляжной стороной вверх. Стерилизуйте место операции раствором бетадина, содержащим 10% йода, и дейодируйте кожу 70% этанолом. Убедитесь, что уровень анестезии достаточен с помощью теста на защемление пальца ноги. Теперь сделайте вертикальный разрез по средней линии вдоль трахеи. С помощью микрощипцов аккуратно отделите двусторонние щитовидные железы, затем оттяните кожу и подлежащие ткани с помощью стерильных небольших кожных ретракторов. Под микроскопом используйте наклонный пинцет, чтобы осторожно обнажить и тупо рассечь один из CCA от блуждающего нерва и окружающей оболочки. Если ОСА имеет тенденцию прилипать к щипцам, смочите место разреза стерильной водой или PBS. При необходимости поместите небольшой пластиковый шприц под шею для поддержки осанки. Затем с помощью наклонного пинцета проденьте три предварительно разрезанных 7-0 фрагмента шелкового шовного материала под ССА, расположив их на расстоянии примерно одного миллиметра друг от друга. Создайте очень свободный двойной узел вокруг ОСА на одном из фрагментов шва. Расположите подготовленный фрагмент иглы параллельно ССА, поместив его внутрь ослабленного узла. Осторожно затяните первичный узел вокруг иглы и ОСА до тех пор, пока кровоток не остановится. Затем закрепите его вторичным узлом. Осторожно вытащите иглу, чтобы возобновить частичный кровоток, и обрежьте концы шва. Убедитесь, что все три шовные ленты на CCA надежно завязаны, но не настолько туги, чтобы полностью препятствовать кровотоку. Убедитесь, что CCA не бледный после узлов и что швы расположены равномерно. Повторите выделение и лигирование ОСА с другой стороны, а также подтвердите правильное расстояние и восстановление кровотока. Двухмерная лазерная визуализация спекла показала, что церебральная гипоперфузия была более выражена в левом полушарии и сохранялась в течение как минимум 24 недель после операции. Выживаемость самцов мышей после операции в течение шести недель составила 81,6% с более высокой смертностью в течение первой недели. Т2-взвешенные МРТ-изображения выявили гипо- или гиперинтенсивные области в нескольких областях мозга у мышей, работающих с ABCS, что указывает на повреждение головного мозга. Направленно закодированные цветовые карты из диффузионно-тензорной визуализации показали структурные повреждения у мышей ABCS по сравнению с группой Шама. Тестирование в водном лабиринте Морриса показало длительную латентность побега у мышей, управляемых ABCS, что указывает на значительные трудности в обучении. Сокращение времени, проведенного в целевом квадранте во время испытания зонда, еще больше подтвердило ухудшение памяти. Этот дефицит сохранялся в течение как минимум 24 недель после операции.
Обзор
В данной работе представлена новая модель сосудистых когнитивных нарушений и деменции (VCID) на мышах, созданная с помощью метода иглы для моделирования асимметричного двустороннего стеноза общих сонных артерий. Эта модель позволяет проводить длительный мониторинг с помощью МРТ в режиме реального времени и дает представление о механизмах, лежащих в основе VCID, в частности о роли воспаления.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Биология сосудов
- Когнитивные нарушения
Теоретическое введение
- Понимание сосудистых когнитивных нарушений и деменции имеет решающее значение из-за их сложной природы.
- Существующие модели имеют ограничения в области динамического мониторинга и экономической эффективности.
- Воспаление является значимым фактором, способствующим развитию СКНД.
Цель исследования
- Разработать надежную модель мыши для изучения VCID.
- Разработать метод, позволяющий осуществлять мониторинг активности мозга в реальном времени с помощью МРТ.
- Исследовать влияние воспаления на VCID и возможные методы терапевтического вмешательства.
Используемые методы
- У мышей был реализован игольчатый метод стеноза сонных артерий.
- Данная модель ориентирована на изучение сосудистых когнитивных нарушений и деменции.
- Хирургические этапы были подробно описаны для обеспечения воспроизводимости и надежности модели.
- Послеоперационный мониторинг включал визуализацию мозга и поведенческое тестирование в течение 24 недель.
Основные результаты
- Двумерная лазерная спекл-визуализация выявила стойкую гипоперфузию головного мозга.
- МРТ показала структурные повреждения у мышей с ABCS, сопровождающиеся значительными нарушениями обучения и памяти.
- В данной модели выживаемость составила 81,6% в течение шести недель после операции.
Выводы
- Разработанная модель позволяет эффективно проводить мониторинг VCID с течением времени.
- Данный подход способствует пониманию взаимосвязи между воспалением и когнитивным снижением.
- Полученные результаты могут открыть путь к созданию терапевтических методов лечения VCID.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Надежные модели животных, воспроизводящие сосудистые когнитивные нарушения и деменцию (VCID) у человека, необходимы для снижения рисков на ранних этапах разработки нейроваскулярных препаратов. Модель мышей с асимметричным двусторонним стенозом общих сонных артерий (ABCS), выполняемым под контролем иглы, обеспечивает стойкий, количественно определяемый когнитивный дефицит и повреждение белого вещества, что повышает прогностическую достоверность при валидации мишеней и проведении механистических исследований. Совместимость этой модели с МРТ в режиме реального времени и высокий уровень выживаемости делают ее стратегической платформой для трансляционных исследований и приоритизации портфеля разработок в области нейроваскулярных исследований и разработок.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет изучать нейроваскулярные механизмы, лежащие в основе VCID и когнитивного снижения.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней путем моделирования хронической церебральной гипоперфузии и воспаления.
- Способствует прогностическому снижению рисков при проверке терапевтических гипотез в системе, релевантной данной патологии.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает воспроизводимую платформу in vivo для оценки потенциальных методов терапии, направленных на патологию VCID.
- Позволяет использовать стандартизированные поведенческие и визуализационные конечные точки, что способствует разработке количественных методов анализа.
- Обеспечивает возможность лонгитюдной оценки эффективности вмешательства с помощью МРТ и когнитивного тестирования.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует патогенезу сосудистой когнитивной недостаточности (VCID) у человека, что способствует поиску и валидации трансляционных биомаркеров.
- Сохраняет стойкие когнитивные и структурные нарушения, что позволяет принимать обоснованные решения о продвижении исследований с учетом рисков.
- Обеспечивает преемственность от этапа выявления механизмов к доклиническим исследованиям эффективности.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Модель ABCS связывает этапы раннего поиска и доклинической валидации, позволяя проверять гипотезы, снижать риски за счет изучения механизмов действия и проводить количественную оценку перспективных методов вмешательства в контексте соответствующего заболевания.
- Фундаментальная биология: Обеспечивает возможность изучения механизмов гипоперфузии, воспаления и когнитивных нарушений при VCID.
- Скрининг: Предоставляет стандартизированные показатели поведения и визуализации для оценки соединений.
- Аналитика: Обеспечивает количественные данные МРТ, лазерной спекл-визуализации и когнитивные метрики для сравнения различных состояний.
- Трансляционные исследования: Соответствует клиническим признакам VCID, поддерживая валидацию биомаркеров и терапевтических средств.
- Корпоративное использование: Предлагает масштабируемую, недорогую и совместимую с МРТ платформу для различных программ нейроваскулярных исследований.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность в исследованиях VCID.
- Операционная ценность: повышает воспроизводимость, стандартизацию и масштабируемость нейроваскулярных исследований in vivo.
- Стратегическая ценность: улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработок (go/no-go) и эффективность использования капитала в нейроваскулярных портфелях.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритезацию с учетом рисков и продвижение активов, нацеленных на терапию VCID.
Особенности реализации
- Требуется продвинутый опыт в микрохирургии из-за хрупкости сонных артерий мыши.
- Необходим доступ к инфраструктуре МРТ и лазерной спекл-контрастной визуализации для лонгитюдного мониторинга.
- Требуется строгая стандартизация хирургических и поведенческих протоколов между исследовательскими группами.
- Метод может быть адаптирован под различные исследовательские задачи путем настройки параметров стеноза и конечных точек мониторинга.
- Для обеспечения воспроизводимости результатов необходимо учитывать начальную послеоперационную смертность и техническую сложность процедуры.
