Summary
혈액 - 뇌 장벽 장애는 뇌에 특정 약물의 전달을 에이즈. 마니 톨은 물리적 장벽을 방해하기 위해 간 arterially 혈관을 수축 주변 세포를 전달했습니다.
Abstract
지하 막과 astrocyte 최종 피트와 함께 꼭 접속점과 내피 세포는 혈액 - 뇌 장벽 하나를 형성하기 위해 대뇌 혈관을 둘러싸고 있습니다. 장벽은 선택적으로 혈액과 크기와 비용에 따라 뇌 간 이동에서 분자를 제외합니다. 이 기능은 신경 장애 치료학의 전달을 방해 할 수 있습니다. chemotherapeutic 약물의 수는 예를 들어, 효율적으로 종양 세포 2를 도달 할 혈액 - 뇌 장벽을 통과하지 않습니다. 따라서, 혈액 - 뇌 장벽에 걸쳐 약물의 전달을 향상하는 것은 관심의 영역입니다.
뇌에 약물의 전달을 향상을위한 가장 널리 방법은 직접 대뇌 주입하고 혈액 - 뇌 장벽 중단 3아르. 치료법은 뇌에 도달 직접 intracerebral 주입 보장하는, 그러나,이 방법은 약물에게 4 분산 할 수있는 제한된 능력을 갖추고 있습니다. 혈액 - 뇌 장벽 장애 (BBBD) 알순환 시스템에서 직접 흐름에 낮은 약물 뇌에 있으며 따라서보다 효율적으로 분산 종양 세포에 도달합니다. 장벽 장애의 세 가지 방법은 삼투 장벽 파괴, 약리 차단 중단하고, microbubbles과 중심 초음파가 포함되어 있습니다. Neuwelt에 의해 개척 삼투 중단은 그들의 꽉 접합을 축소하고 방해하는 원인이되는 혈액 - 뇌 장벽의 세포를 dehydrates 25 % 마니 톨의 hypertonic 솔루션을 사용합니다. 장벽 장애는 또한 히스타민 5, bradykinin 6과 같은 vasoactive 화합물과 pharmacologically 수행 할 수 있습니다. 이 방법은 그러나, 주로 뇌 종양이 장벽을 7 선택합니다. 또한, RMP-7, bradykinin 펩타이드의 아날로그은 25 % 마니 톨 8 삼투 BBBD으로 정면을 비교했을 때 열악한 것으로 발견되었다. 또 다른 방법 microbubble 초음파 대비 에이전트와 함께 집중 초음파 (FUS)는도 표시되었습니다가역적으로 혈액 - 뇌 장벽 9 엽니 다. FUS에 비해하지만, 25 %의 마니 톨은 병진 연구 10-12를위한 입증 된 도구 만드는 인간의 환자 안전의 긴 역사를 가지고 있습니다.
BBBD 달성하기 위해, 마니 톨은 직접 뇌의 동맥 순환에 높은 속도로 전달해야합니다. 인간에 endovascular 카테터가 빠른 직접 흐름이 수행 할 수 있습니다 뇌에 안내되어 있습니다. 이 프로토콜 모델 인간 최대한 BBBD. 컷 다운 온목 동맥의 분기에 따라 카테터는 ECA에 역행 삽입과 속목 동맥 (ICA) 순환에 직접 마니 톨을 제공하는 데 사용됩니다. Propofol과 N 2 O의 마취는 장벽 파괴 13의 효과를 극대화 할 수 있는가에 대한 능력을 사용합니다. 제대로 실행하는 경우이 절차를 안전하게, 효율적으로, 그리고 가역적으로 혈액 - 뇌 장벽과 즉흥을 열 수있는 능력을 가지고전자 일반적으로 뇌 8,13,14에 도달하지 약물의 전달.
Protocol
1. 절차에 대한 동물 및 장비 준비
- 수술을 시작하기 전에 수술 지역과 동물을 준비합니다. PE50 튜브 12의 한쪽 끝 "에 23 게이지 무딘 바늘을 삽입하여 경동맥 카테터를 확인합니다. 카테 테르의 반대편에 약 45 ° 베벨을 잘라 요. 이전 절차 장비를 소독. 머리 모자, 수술 마스크를 착용 및 멸균 장갑.
- 수술이 수행 될 표면에 가열 패드를 놓습니다. 을 활성화하고 따뜻하게 할 수 있습니다. 흡수 벤치 패드와 지역을 커버.
- 당신이 결정하지 않고 솔루션 25 % 마니 톨이 있는지 확인하십시오. 결정이 존재하는 경우, 80 ° C에서 온수 욕조에 병을 배치하고 정기적으로 교반하여 친구를 분해.
- 동물의 질량을 기록합니다.
- 0.8 MG / 0.1 ML / 분의 속도로 kg / 분에서 배달을 위해 propofol 희석하십시오.
- 3 분의 유도 상자에 쥐를 놓습니다. 설정 : 5 % isoflurane, 2 L / 분환풍기에 대한 유량.
- 일회용 수건의 상단에서 목을 모두 안쪽 허벅지를 면도.
2. 쥐를 Intubate
- 3 분의 유도 상자에 동물을 다시 놓으십시오.
- IV 카테터와 endotracheal 튜브를 준비합니다. 이 크기와 쥐의 변형의 경우, 우리는 18 GA 카테터를 사용합니다. 튜브 손상을 초래하지 않고 적절한 공기 흐름을 허용 할 수있을만큼 큰, 그러나기도에 들어갈만큼 작해야합니다. 플라스틱 카테터의 바늘 아웃을 잡아 당겨 조심스럽게 바늘 약을 깰. 그 날카로운 끝에서 1cm. bunted 바늘은 스타일러스 될 것입니다. 바늘 다시 카테터에 넣어.
- 각진 표면에 날카로운 이빨로 쥐를 잡아.
- 동물의 목에 대해 직접 빛을 발하고 귀 사이에 정렬했습니다.
- 작은 주걱 약을 삽입합니다. oropharynx에 3cm. 부드럽게 입에서 혀를 뽑아 동안 위쪽으로 들어 올려.
- 기도의 개통을 표시합니다. 당신은 SE됩니다EA 작은 구멍은 각 숨 가까이 열고.
- 부드럽게 구멍에 카테터를 삽입합니다. 당신은 가끔 플라스틱 기관의 연골을 입력 느낄 수 있습니다. 기관이 민감하다. 카테터를 강제하지 마십시오.
- 1 L / 분 60 BPM과 2 % isoflurane에 환풍기를 설정합니다.
- 운영 표면에 환풍기와 테이프 튜브에 카테터를 연결합니다.
- 동물이 발가락 핀치을 수행하여 anesthetized 확인합니다.
3. Propofol IV의 마취를 확립
- 운영 표면에 사지와 꼬리를 녹화하여 쥐를 고정합니다.
- 면도 목 chlorhexidine 비누로 사타구니 사이트 세 번 씻어. chlorhexidine 세 번 씻어과 다음 씻어.
- IV 확장 집합에 propofol의 주사기를 연결합니다. 주입 펌프에 주사기를 탑재합니다.
- 면도 허벅지의 피부를 잘라내 메스를 사용합니다. 근육을 절단하지 마십시오.
- 힘으로 절개를 엽니 다PS는 넙 다리 정맥을 시각화합니다.
- 혈관을 노출 할 수있는 동맥을 통해 조직을 멀리 당겨.
- 정맥에 26 GA monoject 동물 IV 카테터를 삽입합니다. 바늘이 정맥의 벽을 구멍하면은 밀어 쉽게 될 수있을 것입니다. 바늘을 철회하고 혈관에 카테터를 밀어.
- 0.1 ML / 분에서 propofol 주입을 시작합니다.
- 3-5 분 propofol 주입을 시작 후, 50 % O 2 50 % N 2 O의 혼합물로 마취 가스를 전환하고 isoflurane을 종료합니다.
4. 온목 동맥의 분기를 노출
- 메스 블레이드와 목의 중간 선 절개를합니다.
- 가위 또는 메스 두 개의 큰 침샘 사이에 자른다.
- 경동맥을 노출 할 수있는 중간 선에 측면 조직을 멀리 해부. 조직의 레이어를 열 집게를 사용하십시오. 귀하는 포셉으로 노출되는 부분을 제거하고 minimall로 결정 가위를 사용할 수 있습니다Y 혈관. 거즈, 면봉, 그리고 소작 필요한 경우에 피를 흘리고을 관리 할 수 있습니다.
- 무거운 출혈에 적당한있을 경우 3 ML 생리 IP를 삽입.
- 경동맥에서 조직을 멀리 끌어 견인기를 사용합니다. 분기를 찾습니다.
- 분기에서 불과 말초 뒤통수 동맥을 쉽게받을 수 있습니다. 포셉 사이에 부식 및 electrocautery로 구분합니다.
- 완전히 경동맥 분기 가능한 ECA의만큼 노출 집게를 사용하십시오.
- 뒤통수 동맥 말초 ECA을 가지 우수한 갑상선 동맥을 쉽게받을 수 있습니다. 포셉 사이에 부식 및 electrocautery로 구분합니다.
5. 외부 경동맥을 ...에 카테 테르를 꽂다
- ECA 아래 4 / 0 실크의 2 길이를 놓으십시오.
- 귀하의 hemostat와 봉합의 1 길이를 잡고 (쥐의 발을 향해) 다시 caudally ECA를 철회.
- 수 w로 다른 봉합를 타고 (쥐의 입쪽으로) cranially까지 묶어i 번째 외과 의사의 매듭. 이 ECA를 희생 할 수있는 영구적 인 끈을 형성한다.
- 첫 번째 hemostat (꼬리 장력을 적용 된 1) 제거하고 다른 봉합 (ECA 주변의 매듭이 하나를) 잡아 hemostat와 cranially 부드러운 긴장을 적용 할 수 있습니다.
- 느슨하게 다른 외과 의사의 매듭을 묶게 (보호하지 않습니다 - 거의 묶어두고) 분기 및 영구 끈에 근위에 말초.
- 1 %가 동맥을 휴식을 lidocaine과 관개.
- heparinized 생리와 카테터를 입력합니다.
- 가까이 가능한 분기에 임시 선박 클립을 놓습니다. catheterization을위한 공간을 극대화 할 수있는 각도로 배치 선박 클립. 클립 대한 느슨한 매듭을 슬라이드.
- microscissors를 사용하여 끈으로 단지 근위 ECA의 작은 arteriotomy (컷)을 확인합니다. 클립과 끈이 안전하더라도 출혈이 없어야합니다.
- ECA 벽을 제어하는 집게를 사용하여 혈관에 카테터의 beveled 끝을 먹이. 느슨한 봉합 매듭으로 카테터를 고정합니다. 카테터 주위의 동맥을 묶어주세요.
- 클립을 제거하고 면봉으로 영역을 청소하십시오.
- 분기에 말초 약 1 mm로 카테터을 부활 시켰습니다. 선박이 고정되어 있는지 확인 할 수있는 매듭에 인접 포셉으로 동맥을 잡아.
6. 마니 톨를 관리
- 모든 기포를 생성하지 않고 8 "IV 확장 세트 마니 톨과 6 ML의 주사기를 채우기 37 보육에서이 작업을 저장 ° C. 참고 : 작업을 신속하게 마니 톨과 함께 - 그게 쉽게 상온에서 솔루션에서 침전됩니다..
- BBBD 시각화하기 위해, 당신은 에반스 청색 색소를 관리 할 수 있습니다하고 장벽이 중단 된 뇌의 영역을 입력 봐. 이 작업을 수행하려면 propofol 주입에 contralateral 다리에 새로운 IV 사이트를 통해 동물에게 2퍼센트 에반스 블루의 2 ML / kg을 제공합니다.
- 필터링 및 공기 온것을 제거 할 마니 톨로 작성 5 μm로 설정 확장을 첨부bles. 그런 다음 거품을 만들지 않고 꼭지이 첨부하십시오.
- 0.09 25 ML / 초 초에 마니 톨을 관리 할 수 있습니다. ICA에 불과 근위 지점에 온목의 흐름과 평형에 도달 할 마니 톨을 보내드릴 것입니다. 이 쥐의 심장 박동 펄스에 나타납니다. 마니 톨은 단순히 마음으로 아래로 흐르는 경우 쥐의 혈액 압력을 극복했습니다. 이 생명을 위협하는 합병증 및 가난한 BBBD가 발생할 수 있습니다.
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Representative Results
1 그림. 에반스 청색 색소의 넘쳐 흐름을 통해 혈액 - 뇌 장벽 혼란을 시각화. 에반스 청색 색소은 알부민에 바인딩 및 생리 조건 하에서 뇌에 extravasated되지 않는 안료입니다. 뇌의 한쪽에있는 혈액 - 뇌 장벽의 파괴가 아닌 중단 반구는 변함 동안 에반스는 파란색 중단 반구의 파란색를 입력하고 얼룩 할 수 있습니다. 따라서, 그것은 혈액 - 뇌 장벽 장애의 유용한 표시입니다. 그림 1A는 혈액 - 뇌 장벽 장애없이 뇌의 예입니다. 그림 1B는 25 % 마니 톨을 사용하여 삼투 BBBD 후 뇌 스테인드 푸른 색의 예입니다. 다른 유적은 흠없는 반면 남반구는 파란색 얼룩이되어 있습니다. 일부 블루 t에서 혈액 흐름의 혼합의 결과로 중간 종 방향 균열 (fissure) 근처의 왼쪽 반구를 입력했습니다윌리스의 그 서클입니다.
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Discussion
BBBD의 효능을 극대화 몇 수단이 있습니다. 이 컷 다운 단계에서 출혈을 최소화하는 것이 중요합니다. 혈압과 심장 박동을 상당한 출혈에 의해 영향을받을 수 있으며, 이러한 요소는 BBBD 13 정도에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 출혈은 같은 뛰어난 갑상선과 구분되어야한다 뒤통수 동맥과 같은 주요 혈관을 ligate에 봉합을 사용하여 줄일 수있다. 또한, electrocautery는 혈관을 분할하고 풍부한 혈액 공급이 영역을 해부하는 데 사용할 수 있습니다. 특히 경동맥 카테 테르 -이 동물에 배치 모든 라인에서 공기와 고체를 유지하는 것도 중요합니다. 마니 톨과 함께 신속하게 협력 결정은 주사기 나 튜브 내부에 형성되지 않도록하는 데 도움이됩니다.
그것은이 실험에 사용 된 쥐의 크기와 변형에 효과적입니다 마니 톨 유량을 사용하는 것이 중요합니다. 마니 톨 주입의 유량은 쥐의 일반적인 caroti에 압력을 일치해야합니다이러한 D 동맥 손상을 일으킬 수있는 심장과 폐,에 온목을 흐르는없이 ICA에 마니 톨 흐름의 높은 농도. 본 연구에 사용 된 것과 다른 크기와 쥐의 변형을 선택 연구팀은 올바른 마니 톨 유량을 찾기 위해 실험을 실시해야합니다.
이 절차의 한계 중 하나는 ECA의 희생을 필요로한다는 것입니다. ECA는 catheterized되면 다시 ...에 카테 테르를 꽂다하기 어렵고 신뢰할됩니다. 따라서,이 절차가 같은 남반구에 두 번 수행 할 수 없습니다. 또한, BBBD에 따라 주어진 화합물은 신중하게 neurotoxicity에 대한 검사를해야합니다. 그들은 혈액 - 뇌 장벽을 통과되면 일반적으로 안전합니다 일부 약물은 위험이된다.
이러한 제한에도 불구하고, BBBD는 뇌 종양에 대한 화학 요법의 향상된 전송 8,15-18 연구를 광범위하게 사용되어왔다. 또한 w의 다른 치료 응용 프로그램에 유용 할 수 있습니다약물을 hich 효과적으로 혈액 - 뇌 장벽을 통과하지 않으며 관리 마니 톨은 안전한 것으로 알려져 있습니다.
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Disclosures
관심 없음 충돌이 선언 없습니다.
Acknowledgments
이 작품은 JB 마샬 재단에 의해 지원되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Long Evans rat | Harlan Laboratories | 210-250 g, male | |
| PE 50 Tubing | Beckton-Dickinson | ||
| 18 gauge x 2.5" IV catheter | Terumo | For ET tube | |
| 30" IV extension sets | Abbott | ||
| 26 gauge veterinary IV catheter | Monoject | ||
| Evans blue dye | Sigma | E2129 | |
| Bipolar | Codman | ||
| Filter, 5 μm | Braun |
References
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