Summary
שיבוש מחסום דם מוח מסייע למשלוח של תרופות מסוימות למוח. מניטול נמסר תאים מתכווצים סביב כלי דם התוך arterially כדי פיזי לשבש את המכשול.
Abstract
תאי האנדותל עם צומת הדוקים יחד עם קרום המרתף ורגלי קצה astrocyte מקיפים כלי דם מוחיים כדי ליצור את מחסום דם מוח 1. המחסום סלקטיבי אינו כולל מולקולות מהמעבר בין הדם והמוח המבוססים על הגודל ועל אחריותן. פונקציה זו יכולה לעכב את המשלוח של תרופות לטיפול בהפרעות נוירולוגיות. מספר התרופות כימותרפיות, למשל, לא יעיל לחצות את מחסום דם המוח כדי להגיע לתאים סרטניים 2. לפיכך, שיפור אספקת סמים ברחבי מחסום דם המוח הוא אזור של עניין.
השיטות הנפוצות ביותר לשיפור המשלוח של תרופות למוח הן עירוי מוחי ישיר ושיבוש 3 מחסום דם מוח. ערבויות עירוי intracerebral ישירות שטיפולים להגיע למוח, עם זאת, לשיטה זו יש יכולת מוגבלת לפיזור התרופה 4. שיבוש מחסום דם מוח (BBBD) אלתרופות מורדות לזרום ישירות ממערכת הדם למוח ובכך באופן יעיל יותר להגיע לתאים סרטניים מפוזרים. שלוש שיטות של שיבוש מחסום כוללות שיבוש האוסמוטי מכשול, הפרעת מחסום תרופתית, ואולטרסאונד הממוקד עם microbubbles. שיבוש אוסמוטי, חלוץ ידי Neuwelt, משתמש בפתרון של hypertonic מניטול 25% שמייבש את התאים של מחסום דם המוח וגורם להם להתכווץ ולשבש צומת החזקים שלהם. שיבוש גדר גם יכול להיות מושלם פרמקולוגית עם תרכובות vasoactive כגון היסטמין 5 ו 6 bradykinin. שיטה זו, עם זאת, היא סלקטיבית בעיקר למחסום מוח גידול 7. בנוסף, RMP-7, אנלוגי של פפטיד bradykinin, נמצא כנחות בהשוואת הראש בראש עם BBBD אוסמוטי עם מניטול 25% 8. שיטה נוספת, אולטרסאונד ממוקד (FUS) בשיתוף עם סוכנים בניגוד אולטרסאונד microbubble, כן הוכחההפיך לפתיחת מחסום דם מוח 9. בהשוואה לFUS, אם כי, מניטול 25% יש לו היסטוריה ארוכה של בטיחות בחולים אנושיים שהופכת אותו לכלי מוכח למחקר translational 10-12.
על מנת להשיג BBBD, מניטול יש להעביר בשיעור גבוה באופן ישיר למחזור העורקים של המוח. בבני אדם, קטטר endovascular מונחה למוח שבו ניתן להשיג זרימה מהירה וישירה. פרוטוקול מודלים האנושיים הזה BBBD ככל האפשר. בעקבות קצץ להסתעפות של עורק התרדמה המשותף, צנתר מוחדר מדרדר לECA ומשמש להעברת מניטול ישירות לתוך עורק התרדמה הפנימי (הרשפ"ת) במחזור. Propofol והרדמת O N 2 משמשים ליכולתם למקסם את האפקטיביות של שיבוש מחסום 13. אם מבוצע כראוי, הליך זה יש את היכולת בבטחה, ביעילות, והפיך לפתוח את מחסום דם המוח והאלתורדואר המשלוח של תרופות שאינם רגיל להגיע למוח 8,13,14.
Protocol
1. הכן את בעלי חיים וציוד לנוהל
- לפני תחילת ניתוח, להכין את אזור הניתוח ובעלי החיים. הפוך את הקטטר התרדמה על ידי החדרת מחט בוטה 23-מד לקצה אחד של 12 "של PE50 צינורות. חותך פוע ° כ 45 בקצה השני של הצנתר. לעקר את הציוד לפני ההליך. תלבש מצנפת שיער, מסיכת מנתחים , וכפפות סטריליות.
- הנח כרית חימום על פני השטח שבו בצע את הניתוח. להפעיל אותו ולאפשר לו להתחמם. לכסות את האזור עם כרית ספסל סופגת.
- ודא שיש לי מניטול 25% בפתרון ללא גבישים. אם גבישים קיימים, לפזר אותם על ידי נחת הבקבוקון באמבט מים חם ב 80 ° C ולהסעיר מעת לעת.
- רשום את מסתו של בעל החיים.
- הפוך דילול propofol למסירה על 0.8 מ"ג / ק"ג / דקה בשיעור של 0.1 מ"ל / דקה.
- הנח את העכבר בתיבת האינדוקציה עבור 3 דקות. הגדרות: 5% isoflurane, 2 ליטר / דקהקצב זרימה במנשים.
- על גבי מגבת חד פעמית, לגלח את הצוואר ושתי הירכיים הפנימיות.
2. לצנרר העכברוש
- הנח את גב החיה בתיבת האינדוקציה עבור 3 דקות.
- הכן את צינור endotracheal עם קטטר IV. לגודל והזן של עכברים הזה, אנו משתמשים בצנתר 18 גה. הצינור חייב להיות גדול מספיק כדי לאפשר זרימת אוויר מספק, אך קטן מספיק כדי להתאים לקנה הנשימה מבלי לגרום ניזק. משוך את המחט של צנתר הפלסטיק ולשבור כ המחט בזהירות. 1 סנטימטר מהקצה החד שלה. מחט bunted תהיה החרט שלך. החזר את המחט לקטטר.
- לתלות את החולדה על ידי שיניה על משטח זווית.
- להאיר אור ישירות נגד צווארו של בעל החיים ונעמד בין אוזניו.
- הכנס כ מרית קטנה. 3 סנטימטרים לתוך הלוע התחתון. הרם כלפי מעלה ומושך בעדינות את הלשון מחוץ לפה.
- דמיינו הפתיחה של קנה הנשימה. אתה יהיה seחור קטן ea לפתוח ולסגור בכל נשימה.
- הכנס בעדינות קטטר לתוך החור. לפעמים אתה יכול להרגיש את הפלסטיק להזין את הסחוס של קנה הנשימה. קנה הנשימה היא רגישה. אל תכריח את הקטטר.
- הגדר את מכונת ההנשמה ל1 ליטר / דקה ו 60 פעימות לדקה וisoflurane עד 2%.
- חבר קטטר להנשמה וקלטת הצינור למשטח ההפעלה.
- ודא החיה מורדמת על ידי ביצוע קמצוץ בוהן.
3. להקים הרדמת IV Propofol
- אבטח את החולדה על ידי הדבקה בכל הארבעה הגפיים והזנב למשטח ההפעלה.
- לשפשף את עורפו המגולח ואתרי מפשעה עם כלורהקסידין סבון שלוש פעמים. ואז לשפשף עם כלורהקסידין לשטוף שלוש פעמים.
- צרף מזרק של פרופופול לסט ההארכה רביעית. הר את המזרק במשאבת עירוי.
- באמצעות אזמל, לחתוך דרך העור של הירך המגולחת. הימנע מחיתוך שרירים.
- פתח את החתך בכוחנ.ב. כדי להמחיש את וריד הירך.
- למשוך את הרקמה על העורק כדי לחשוף את הכלי.
- הכנס קטטר 26 ga monoject הווטרינרים רביעי אל וריד. כאשר מחט החורים בקיר של הווריד אתה תרגיש את זה יהיה קל יותר ללחוץ. לחזור בו המחט ולדחוף את הקטטר אל תוך הספינה.
- התחל עירוי פרופופול על 0.1 מ"ל / דקה.
- 3-5 דקות לאחר תחילת עירוי פרופופול, לעבור את גז ההרדמה לתערובת של 50% O 2 ו 50% N 2 O וכיבה isoflurane.
4. לחשוף את ההתפצלות של עורק התרדמה המשותף
- לעשות חתך קו אמצע בצוואר עם להב סכין מנתחים.
- לחתוך בין שתי בלוטות הרוק הגדולות עם מספריים או סכין מנתחים.
- מחלק את הרקמה לרוחב לקו האמצע לחשוף את העורק הראשי. השתמש במלקחיים כדי לפתוח שכבות של רקמות. אתה יכול להשתמש במספריים כדי להסיר חלקים שאתה חושף את עם מלקחיים ולקבוע להיות minimally כלי דם. שליטה בדימום בגזה, צמר גפן, וכווייה במידת צורך.
- הזרק IP 3 המ"ל סליין אם חלתי בינוני עד דימום כבד.
- השתמש מפשק להתרחק מרקמת עורק הראש. מצא הסתעפות.
- לחשוף את העורק רק דיסטלי להסתעפות העורפי. לצרוב אותו בין מלקחיים ולהפריד אותו עם electrocautery.
- השתמש במלקחיים כדי לחשוף את הסתעפות עורק התרדמה וכמה שיותר מECA ככל האפשר באופן מלא.
- לחשוף את עורק התריס המעולה מסתעף ECA דיסטלי לעורק העורפי. לצרוב אותו בין מלקחיים ולהפריד אותו עם electrocautery.
5. צנטר עורקי התרדמה החיצוניים
- הנח 2 אורכים של 4/0 משי תחת ECA.
- תפוס אורך 1 של תפר עם המלקחיים שלך ולחזור בי ECA חזרה caudally (לכיוון הרגליים של העכברוש).
- קח תפר האחר ולקשור ככל cranially (לכיוון הפה של החולדה) כw אפשריהקשר של ith מנתח. זה מהווה קשירת קבע להקריב ECA.
- הסר את המלקחיים הראשונים (זו שהייתה החלת מתח זנב) ולתפוס את התפר האחר (אחד שהוא קשור סביב ECA) ולהחיל מתח עדין cranially עם המלקחיים.
- לקשור קשר של מנתח אחר רופף (לא לאבטח - לעזוב בקושי קשור) דיסטלי להסתעפות וסמוך לקשירת הקבע.
- להשקות עם 1% לידוקאין להירגע העורק.
- מלא קטטר עם מי מלח heparinized.
- הנח קליפ כלי רכב זמני קרוב ככל האפשר להסתעפות. קליפ הכלי פלייס בזווית כדי להגדיל את השטח לצנתור. הסט את הקשר הרופף לקליפ.
- הפוך arteriotomy קטן (חתך) בECA פשוט הפרוקסימלי לקשירה באמצעות microscissors. לא צריך להיות שום דימום אם קליפ ורצועת החיבור מאובטחים.
- שימוש במלקחיים כדי לשלוט על קירות ECA, להאכיל הסוף הקטום של קטטר לתוך כלי הקיבול. Secure את הקטטר עם הקשר הרופף התפר. לקשור את העורק סביב קטטר.
- הסר את הסרטון ולנקות את האזור עם צמר גפן.
- לקדם את הצנתר לכ 1 מ"מ דיסטלי להסתעפות. החזק את העורק עם מלקחיים הפרוקסימלי לקשר כדי להבטיח את הספינה היא משותקת.
6. לנהל מניטול
- מלא 8 "סט הארכה רביעית ומזרק 6 מ"ל עם מניטול, מבלי ליצור כל בועות אוויר בחנות זו בחממה ב 37 ° C. הערה: עבודה במהירות עם מניטול - אותו בקלות תזרז מתוך פתרון בטמפרטורת חדר..
- כדי להמחיש BBBD, ייתכן לנהל אוונס הכחול לצבוע ולצפות בו הכנס את האזורים במוח שבו המחסום שובש. כדי לעשות זאת, לתת את חית 2 מ"ל / ק"ג של 2% אוונס הכחול דרך האתר רביעי חדש על רגל נגדית לעירוי פרופופול.
- צרף הסיומת מוגדרת 5 מיקרומטר לסנן ולמלא אותו עם מניטול להסיר האוויר bubמשודכים. לאחר מכן, לצרף את זה לברזלים ללא יצירת בועות.
- לנהל מניטול ב0.09 מ"ל / שני ל 25 שניות. Watch עבור מניטול להגיע שיווי משקל עם הזרימה בעורק תרדמה משותף בנקודה בדיוק הפרוקסימלי ליק"א. הוא אמור להופיע לפעום בקצב הלב של החולדה. אם מניטול פשוט זורם במורד לכיוון הלב שיש לך להתגבר על לחץ הדם של החולדות. זה יכול לגרום לסיבוכים מסכני חיים וBBBD עני.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
איור 1. Visualizing שיבוש מחסום דם מוח באמצעות extravasation אוונס הכחול הצבע. אוונס הכחול צבע הוא פיגמנט שנקשר לאלבומין ולא extravasated לתוך המוח בתנאים פיסיולוגיים. שיבוש של מחסום דם המוח בצד אחד של המוח מאפשר אוונס כחול להיכנס וכתם הכחול האונה שבשה בעוד שההמיספרה שאינם המופרת, נותרת ללא שינוי. לכן, זה סמן שימושי של שיבוש מחסום דם מוח. האיור 1A הוא דוגמה למוח ללא הפרעת מחסום שבין דם למוח. 1B האיור הוא דוגמה לכחולה מוכתמת מוח לאחר BBBD האוסמוטי באמצעות מניטול 25%. שים לב שאונה אחת מוכתמת בכחול ואילו השרידים האחרים בתוליים. החלק כחול נכנסה לאונה השמאלית בסמוך לסדק האורכים המדיאלי כתוצאה מהערבוב של זרימת דם בtהוא המעגל של ויליס.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
יש כמה אמצעים למקסם את היעילות של BBBD. חשוב למזער את הדימום בשלב קצץ. לחץ דם וקצב לב יכולים להיות מושפע מדימום משמעותי וגורמים אלה ידועים בהשפעתם על מידת BBBD 13. דימום יכול להיות מופחת על ידי שימוש בתפרים לקשור כלי דם גדולים, כגון בלוטת תריס המעולה ועורקים עורפיים, אשר חייב להיות מחולק. בנוסף, ניתן להשתמש electrocautery לחלק כולים לנתח ואזורים שיש להם אספקת דם עשירה. כמו כן, חשוב לשמור על אוויר ומוצק מכל הקווים שהונחו לבעלי החיים - במיוחד קטטר התרדמה. עבודה במהירות עם מניטול מסייעת להבטיח שגבישים לא להצטבר בתוך המזרק או צינורות.
חשוב להשתמש בקצב זרימת מניטול כי הוא יעיל לגודל והזן של עכברים המשמש בניסוי זה. קצב הזרימה של עירוי מניטול חייב להתאים ללחץ בcaroti המשותף של החולדהעורק כגון ד שריכוז גבוה של תזרים מניטול ליק"א מבלי שזורם במורד עורק התרדמה המשותפת ללב ולריאות, מה שעלול לגרום לניזק. חוקרים בוחרים בגודל שונה וזן של עכברים מזה המשמש במחקר זה יש לבצע ניסויים כדי למצוא את קצב זרימת מניטול הנכון.
אחת המגבלות של הליך זה הוא שזה דורש הקרבה של ECA. ברגע שהוא ECA צינתור, הוא הופך להיות קשה ובלתי אמין לצנטר שוב. לפיכך, הליך זה לא ניתן לבצע פעמים באותו הכדור. בנוסף, תרכובות ניתנו בעקבות BBBD חייבות להיבדק בזהירות לרעילות עצבית. חלק מהתרופות שהם בדרך כלל בטוחים להיות מסוכנות ברגע שהם חוצים את המחסום שבין דם למוח.
למרות מגבלות אלה, BBBD כבר נעשה שימוש נרחב ללמוד מסירה משופרת של כימותרפיה לגידולים במוח 8,15-18. זה יכול להיות שימושי גם עבור יישומים טיפוליים אחרים בwhich תרופה אינו יעיל לחצות את מחסום דם המוח ומניטול ניהול ידוע כדי להיות בטוח.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכה על ידי קרן JB מרשל.
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
- Abbott, N. J., Patabendige, A. A. K., Dolman, D. E. M., Yusof, S. R., Begley, D. J.
- Smith, Q. R.
- Kroll, R. A., Neuwelt, E. A. Outwitting the blood-brain barrier for therapeutic purposes: osmotic opening and other means. Neurosurgery. 42, 1083 (1998).
- Kroll, R. A., Pagel, M. A., Muldoon, L. L., Roman-Goldstein, S., Neuwelt, E. A. Increasing volume of distribution to the brain with interstitial infusion: dose, rather than convection, might be the most important factor. Neurosurgery. 38, 746-754 (1996).
- Butt, A. M., Jones, H. C. Effect of histamine and antagonists on electrical resistance across the blood-brain barrier in rat brain-surface microvessels. Brain research. 569, 100-105 (1992).
- Inamura, T., Black, K. L. Bradykinin selectively opens blood-tumor barrier in experimental brain tumors. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 14, 862-870 (1994).
- Matsukado, K., et al. Enhanced tumor uptake of carboplatin and survival in glioma-bearing rats by intracarotid infusion of bradykinin analog, RMP-7. Neurosurgery. 39, 125 (1996).
- Kroll, R. A., et al. Improving drug delivery to intracerebral tumor and surrounding brain in a rodent model: a comparison of osmotic versus bradykinin modification of the blood-brain and/or blood-tumor barriers. Neurosurgery. 43, 879 (1998).
- Kinoshita, M., McDannold, N., Jolesz, F. A., Hynynen, K. Noninvasive localized delivery of Herceptin to the mouse brain by MRI-guided focused ultrasound-induced blood-brain barrier disruption. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103, 11719-11723 (2006).
- Neuwelt, E. A., Dahlborg, S. A. Chemotherapy administered in conjunction with osmotic blood-brain barrier modification in patients with brain metastases. Journal of neuro-oncology. 4, 195-207 (1987).
- Doolittle, N. D., et al. Safety and efficacy of a multicenter study using intraarterial chemotherapy in conjunction with osmotic opening of the blood-brain barrier for the treatment of patients with malignant brain tumors. Cancer. 88, 637-647 (2000).
- Guillaume, D. J., et al. Intra-arterial chemotherapy with osmotic blood-brain barrier disruption for aggressive oligodendroglial tumors: results of a phase I study. Neurosurgery. 66, 48 (2010).
- Remsen, L. G., et al. The influence of anesthetic choice, PaCO2, and other factors on osmotic blood-brain barrier disruption in rats with brain tumor xenografts. Anesthesia & Analgesia. 88, 559-559 (1999).
- Nilaver, G., et al. Delivery of herpesvirus and adenovirus to nude rat intracerebral tumors after osmotic blood-brain barrier disruption. Proceedings of the National Academy of Sciences. 92, 9829 (1995).
- Fortin, D., McCormick, C. I., Remsen, L. G., Nixon, R., Neuwelt, E. A. Unexpected neurotoxicity of etoposide phosphate administered in combination with other chemotherapeutic agents after blood-brain barrier modification to enhance delivery, using propofol for general anesthesia, in a rat model. Neurosurgery. 47, 199 (2000).
- Neuwelt, E. A., et al. Primary CNS lymphoma treated with osmotic blood-brain barrier disruption: prolonged survival and preservation of cognitive function. Journal of clinical oncology. 9, 1580 (1991).
- Remsen, L. G., Trail, P. A., Hellström, I., Hellström, K. E., Neuwelt, E. A. Enhanced delivery improves the efficacy of a tumor-specific doxorubicin immunoconjugate in a human brain tumor xenograft model. Neurosurgery. 46, 704 (2000).
- Neuwelt, E. A., Pagel, M. A., Kraemer, D. F., Peterson, D. R., Muldoon, L. L. Bone marrow chemoprotection without compromise of chemotherapy efficacy in a rat brain tumor model. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 309, 594-599 (2004).
