Cerebral perfusion övervakning har visat sig förbättra noggrannheten i ischemiska stroke modeller. Tekniska svårigheter begränsar ofta användningen av denna viktiga verktyg för cerebrovaskulär forskning. I den här videon är ett optimerat system visat att erhålla en enkel eller multi-site hemodynamisk övervakning under intraluminala mellersta cerebral artärocklusion hos råttor.
Den translationella potential preklinisk strokeforskning beror på noggrannheten av experimentell modellering. Cerebral perfusion övervakning i djurmodeller av akut ischemisk stroke kan bekräfta framgångsrik arteriell ocklusion och omfattar subarachnoidalblödning. Cerebral perfusion övervakning kan också användas för att studera intrakraniella säkerheter cirkulation, vilket framstår som en stark faktor för stroke utfall och ett möjligt terapeutiskt mål. Trots en erkänd roll Laser Doppler perfusion övervakning som en del av de nuvarande riktlinjerna för experimentell cerebral ischemi, ett antal tekniska svårigheter finns att begränsa dess utbredda användning. En av de viktigaste frågorna är att få en säker och långvarig fastsättning av en djup-penetration Laser Doppler sonden till djuret skallen. I den här videon visar vi vårt optimerade för cerebral perfusion övervakning under övergående mellersta cerebral artär ocklusion av intraluminal glödtråden hos råtta. Vi utvecklade jagN-huset en enkel metod för att få en skräddarsydd hållare för dubbla fiber (djup penetration) Laser Doppler prober, som gör multi-site övervakning om det behövs. En kontinuerlig och långvarig övervakning av cerebral perfusion kan lätt erhållas under det intakta skallen.
Translationell forskning om hemodynamiska faktorer som påverkar stroke patofysiologi och terapi måste genomföras, eftersom denna viktiga fråga ofta paradoxalt försummas av grundläggande studier 1.
Cerebral perfusion övervakning är en viktig, men underutnyttjade, verktyg för noggrann ischemisk stroke modellering 2. Bortsett från bekräftelsen av arteriell kärlocklusion och uteslutning av subarachnoid blödning 3 kan kontinuerlig cerebral perfusion övervakning ge värdefulla uppgifter om graden och konsekvens perfusion underskott funktionella status intrakraniella säkerheter fartyg och hemodynamiska effekten av nya behandlingsmetoder.
En färsk studie från vår grupp visar att multi-site hemodynamiska övervakning kan användas för att bedöma intrakraniella säkerheter cirkulation och kan förutsäga infarktstorlek och funktionell underskott 4. Dessa experimentella resultat är consistenten med kliniska studier som visade att den funktionella prestandan av cerebral kollateral cirkulation förutsäger kliniskt utfall i ischemiska strokepatienter 5, 6. Av detta skäl har cerebrala kollateraler förespråkats som en potentiell läkemedel mål i den akuta fasen av ischemisk stroke 7.
Laser-Doppler (LD) instrument är det vanligaste verktyg som används för att mäta cerebral perfusion i experimentell ischemisk stroke och deras användning rekommenderas av nya riktlinjer för detta tema 8. LD instrument åtgärd mikrovaskulär perfusion i en liten volym kortikal, djupet av den inspelade signalen är beroende på bredden på fiberseparering, med dubbla fiber LD prober möjliggör en djupare penetration jämfört med enkel fiber LD prober 9. Blodflödet uttrycks som godtyckliga perfusion enheter (PU), vilka anger relativa snarare än absoluta cerebralt blodflöde. Kalibrering av PU utförs vanligtvis using motilitet standarder, i enlighet med tillverkarens anvisningar. LD flowmetry tillåter en kontinuerlig dynamisk övervakning och generering av kvantitativa data inom samma session.
Bland de tekniska problem som för närvarande begränsar användningen av LD, är en viktig fråga att få en säker och långvarig fastsättning av en djupt penetration Laser Doppler sonden till djuret skallen. Detta är viktigt för långvarig övervakning och om flera prober används för olika cerebrala arteriella områden, som vi utför i vårt laboratorium.
I synnerhet, är förlängd kirurgisk tid krävs om sönder är fästa vid skallen med burr hål eller kranial skruvar, medan dålig signal och osäker fastsättning uppstår om enstaka fiber (låg-penetration) LD prober kopplade till skallen genom enkel kirurgiskt lim. Twin fiber (djupt penetration) LD sonder ger en högre och jämnare signal, men de är större än enstaka fiber sonder och kan inte påbifogad till skallen med kirurgisk lim bara.
I den här videon visar vi vårt optimerade för cerebral perfusion övervakning under övergående mellersta cerebral artär ocklusion av intraluminal glödtråden hos råtta. Vi beskriver en enkel metod för att erhålla en effektiv, specialtillverkade, låg kostnad hållare för en eller flera dubbel-fiber (djup-inträngning) LD prober, som skall användas för långvarig övervakning av cerebral perfusion över skallbenet.
Det kirurgiska ingreppet för transient MCAO hos råtta kunde ses i videon-artikel av Uluç och medarbetare 10 och visas inte i den här videon.
Vi egenutvecklade ett enkelt och billigt system för en säker fastsättning av en eller flera dubbel-fiber (djup penetration) LD sonder till skallbenet hos råttor under MCAO förfarandet. Om än till synes ett trivialt problem, att få en tillförlitlig fastsättning av LD sonden till skallen är faktiskt en viktig fråga i detta experimentella inställning, eftersom det är en förutsättning för en smidig signaldetektering och en framgångsrik uppföljning av cerebral perfusion.
Ingrepp, såsom burr hål och skruvar ben, vanligtvis förlänga den kirurgiska tid och införa mer experimentella variabler relaterade till kraniotomi, och detta kan avskräcka forskare och avstå från att använda LD övervakning. Å andra sidan ger användningen av en enda fiber (låg penetration) prober, vilka är tunnare och relativt enklare att limmas direkt till skallytan, låg kvalitet signal och kan inte användas tillförlitligt med vuxna råttor utan borrning eller förtunning skallen.
Vi använde enkla och billiga material, såsom naturgummi, plaströr och en metall styrtråd. En skräddarsydd sondhållare kan produceras i några minuter och anpassas till de experimentella förhållandena. Dessa sond innehavare rymmer en eller flera djupt penetration LD sonder, för klassisk enda ställe övervakning på ischemisk kärnan eller för flera plats övervakning i olika arteriella områden i samma halvklotet eller över två hjärnhalvorna. Många sond hållare kan framställas, kemiskt steriliseras och lagras för framtida användning. Veterinär-godkänd kirurgiskt lim (cyanoacrilate), påskyndas av kall luft, används för att fästa sondhållaren till den intakta ytan av rått skallen, enligt de önskade kraniala koordinaterna. Slutligen, är sonden installation ytterligare fäst på plats genom vanliga suturer.
Den totala tiden för denna LD prob set-up, efter behärska denna teknik, är ca 10 min.
Såsom visas in denna video följer vi rutinmässigt cerebral perfusion i centrala MCA territoriet (LD sond 1: ischemisk kärna) och i perifera MCA territorium (LD sond 2: främst en penumbral område). I vår senaste studie visade vi att variationerna förändringar blodflödet i LD sond 2 (betyda 52% ± 16% SD, jämfört med baslinjen) är högre jämfört med LD sond 1 (betyda 31% ± 6% SD, jämfört med baslinjen) och kan användas för att förutsäga stroke resultat 4.
Vi kan ge vissa felsökning råd för forskare som vill använda vår egenutvecklade system. I början av experimentet, var noga med att torka mycket väl skallen ytan (med Merbromin och kall luft) innan du ansluter sondhållaren att förhindra för tidig avlossning. Dessutom, se till att tillämpa limmet på naturgummi, undvikande kontakt med den öppna änden av plaströret och den optiska ytan av LD sonden, för att förhindra dålig signal och potentiell skada på sonden. När knyta suturen runt huvudet av djuret, vara försiktig för att undvika luftvägsobstruktion (detta förhindras genom att placera sutur över mandibular ben). Efter positionering och fixering sonderna, vara noga med att inte kablar dragkraft sond när du vrider djuret i ryggläge för livmoderhalscancer kirurgi, detta steg kräver vanligen två personer, en person som innehar djuret och en andra person som sonden kablar och försiktigt placera dem till önskat läge. Slutligen eventuell blodsmitta av dubbla fiber-LD sond lättskött efter rengöring instruktionerna från tillverkaren.
Vårt optimerade för cerebral perfusion övervakning som visas i den här videon, kan ge en enklare, snabbare och mer tillförlitligt alternativ till sonden set-up system som för närvarande säljs av kommersiella företag inom detta område. Dessutom tror vi att användningen av detta system av andra forskare kan förstärka tappeny cerebrala hemodynamik i den experimentella slag fältet, vilket leder till utveckling av en ny generation av cerebrala säkerheter terapeutika.
The authors have nothing to disclose.
Vi tackar fru Caroline Robertson för voice-over och fru Elena Pirovano för hennes hjälp i videoproduktion. Denna studie stöddes av University of Milano Bicocca, "Fondo di Ateneo 2011".
Equipment | |||
MoorVMS-LDF 2-channel Laser Doppler Monitor | Moor Instruments | ||
VP12 probe | Moor Instruments | ||
Reagent/Material | |||
Doccol silicon-coated filament size 4-0, diameter with coating 0.39mm | Doccol Corporation | 403956PK10 | |
Natural rubber, e.g. common pacifiers for newborns | Multiple suppliers | ||
Metal stylet, e.g. from spinal needle 18 GA x 90 mm | Multiple suppliers | ||
Plastic tubes, e.g. from vein set for infusion 25 GA x 20 mm | Multiple suppliers | ||
Nonabsorbable suture, coated, braided silk | Multiple suppliers | ||
Cyanoacrylate surgical glue | Multiple suppliers | ||
Isoflurane (100% v/v) for veterinary use | Multiple suppliers |