Abstract
뇌내 출혈 (ICH)은 뇌 혈관 질환의 일반적인 형태이며 중요한 병적 상태와 사망률과 관련이 있습니다. 지혈 및 혈전 제거하기위한 대규모 임상 시험의 효과적인 치료 실패의 부족은 ICH의 추가 메커니즘을 기반 조사의 필요성을 보여줍니다. 이 연구는 전임상 모델에서 제공하는 프레임 워크를 통해 수행 될 수있다. 대중적인 사용에서 두 쥐 모델은자가 전체 혈액이나 클로스 트리 디움 콜라게나 하나의 줄무늬 체 (기저핵) 주입이 (가) 있습니다. 이후, 각 모델은 ICH 관련된 명백하게 다른 병태 생리 학적 특징을 나타내는, 특정 모델의 사용은 연구 될 질병의 형태 정보에 기초하여 선택 될 수있다. 예를 들어,자가 혈액 주입은 가장 정확하게 뇌실질 내 혈액의 존재에 대한 뇌의 반응을 나타내며, 가장 밀접하게 엽성 출혈을 복제 할 수 있습니다. 클로스 트리 디움 콜라게나 제 주입은 가장 정확하게의를 나타냅니다쇼핑몰 용기 파열과 깊은 출혈의 혈종의 진화 특성. 따라서, 다른 혈종 형성, 신경 염증성 반응, 뇌부종 개발 및 신경 행동 결과의 각 모델 결과. 사칭 치료 적 개입의 견고성이 가장 두 모델을 사용하여 평가 될 수있다. 이 프로토콜에서 두 모델 모두, 부상의 즉각적인 수술 시연, 조기 수술 후 관리 기술을 사용하여 무형 문화 유산의 유도가 입증된다. 두 모델 모두 재현 부상, 혈종의 볼륨 및 신경 행동 적자의 원인. 때문에 인간의 무형 문화 유산의 이질성으로, 다수의 전임상 모델은 철저하게 병태 생리 학적 메커니즘을 탐구하고 잠재적 인 치료 전략을 테스트하기 위해 필요합니다.
Introduction
뇌내 출혈 (ICH)는 고통받는 환자의 약 40~50% 30 일 1 ~ 죽어과 뇌 혈관 질환의 비교적 흔한 형태입니다. 불행하게도, 약간의 개선은 지난 20 년 2 이상 사망률을했다. 국민 건강 3의 연구소와 미국 심장 협회 (American Heart Association) 4에서 지침의 보고서는 병태 생리에 대한 이해를 확장하고 새로운 치료 방법의 대상을 개발하는 무형 문화 유산의 임상 적 모델을 개발의 중요성을 강조했다.
몇몇 모델은 인간의 ICH 5을 모방하기 위해 존재합니다. ICH의 병태 생리의 성숙 해지면 이해로서, 다양한 모델이 질환의 다양한 측면을 검사하는 데 사용될 수 있다는 것을 분명하게 하였다. 이전에 사용 된 모델은 쥐의 아밀로이드 혈관 병증 6, 뇌실질 microballoon 삽입과 인플레이션 7, 직접 동맥혈을 포함침투 8,9. 아밀로이드 혈관 병증에서 엽성 출혈은 형질 전환 마우스의 사용과 모델과 별개의 무형 문화 유산의 하위 유형을 대표하고있다. Microballoon 모델은 혈종 형성에서 급성 질량 효과를 모방하여 혈액의 존재로 두뇌의 세포 반응을 포착하는 데 실패. 마지막으로, 직접 동맥혈 침투는 대퇴 동맥에서 동맥 압력에 뇌 과목. 따라서,이 모델을 모방 동맥 압력과 혈액의 존재하지만, 작은 혈관의 파열에서 미세 혈관 부상으로 뇌를주지 않습니다. 또한,이 모델은 본질적으로 높은 변동성을 가지고 있습니다. 그들은 나이가 흥미롭게, 자발적으로 고혈압 쥐 (10)는 자연 무형 문화 유산을 개발한다. ICH 개발 후이 동물의 연구는 ICH에 인간을 걸리기 주요 동반 질환 중 하나의 존재에 질병을 모방 할 수 있습니다. 클로스 트리 디움 콜라게나 제 (11) 또는의 instrastiatal 주입의 다른 모델이 존재하지만, 줄무늬 체 주입utologous 전혈 (12)는 현재 가장 일반적인 두 가지 모델은 전임상 무형 문화 유산의 연구에 사용됩니다.
ICH 모델 선택은 종의 선택 및 혈종 형성을 유도하는 방법을 포함 실험 질문의 목적에 기초하여야한다. 예를 들어, 돼지는 쥐에 비해 상대적으로 큰 백질 뇌의 볼륨이 큰 동물입니다. 따라서, 돼지 모델은 ICH 다음과 백질의 병태 생리를 연구하기에 적합합니다. 반면, 설치류의 뇌는 주로 회색 물질이지만, 형질 전환 시스템은 ICH 후 부상과 회복의 분자 메커니즘을 평가하기 위해 설치류 유용합니다. 각 모델에 앞서 실험에 고려되어야하는, 그 고유의 강점과 약점 (표 1)가 있습니다.
다음 프로토콜은 생쥐에서자가 혈액 및 콜라게나 제 주입 모델을 보여줍니다. 이러한 모델은 각각의 원래 쥐에서 개발 된 모델에서 번역에 의한 것13, 14 및 ICH 후 세포의 죽음과 관련된 분자 메커니즘을 탐구하기 위해 널리 사용되는 유전자 변형 기술의 사용을 허용한다. 두 사람의 ICH에서 분명히 다른 부상 메커니즘을 나타내고, 모두 행동 및 조직 학적 측정의 측면에서 완전히 다른 예상 결과가있다. 따라서, 특정 가설은 다른 통해 하나의 모델로 자신을 빌려 수 있지만, 많은 아이디어는 두 모델의 유효성 검사를 필요로 할 수있다.
콜라게나 제 및자가 혈액 주입 뇌출혈 모델의 특성을 표 1. 비교.
| 콜라게나 제 주입 | 혈액 주입 | |
| 사용의 용이성 | + + + | + + | + + | + + |
| 출혈의 크기 제어 | + + | + + + |
| 혈액의 역류 | + | + + |
| 인간의 질병을 시뮬레이션 | + | - |
| 간단 | + + | + + |
| 여러 종의 사용 | + + | + + |
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Protocol
윤리 성명 :이 프로토콜은 듀크 대학 기관 애니멀 케어 및 사용위원회에 의해 승인과 동물의 윤리적 사용에 대한 모든 지침을 다음되었습니다.
장비 1. 준비
- 수술 전에 수술 도구를 압력솥.
- 70 % 에탄올로 소독 정위 장치.
- 물 목욕을 켜고 42 ℃에서 물 온도를 유지
- 0.4 ㎕의 당 0.075 U의 농도로 생리 식염수를 입력 IV-S의 클로스 트리 디움 콜라게나 제를 녹여.
이. 콜라게나 사출 모델
- 마우스의 무게를.
- 30 % O 70분의 2 % 해당 2에서 5 % 이소 플루 란과 유도 챔버에 마우스를 마취. 적절한 마취 마우스 호흡 초당 1로 둔화 약 2 분 후 신호를.
- 30mm 20 G 정맥 내 카테터를 가진 기관을 삽관.
- 에 카테터를 연결쥐 인공 호흡기와 기계적으로 30 %에서 1.6 % 이소 플루 란과 폐 환기 O 칠십분의이 825 ㎖를 전달 호흡량 분당 105 호흡의 속도 %의 N 2 ..
- 전자 면도기로 두피를 면도. 마우스를 마취하고 삽관되면 면도 다른 작업 스테이션으로 이동하고 수술 벤치로 돌려 보냈다.
- 정위 프레임에 머리를 고정하고, 기준점으로 관상 및 시상 모두 봉합 머리를 수준.
- 눈에 안과 연고를 적용합니다.
- 직장 온도 프로브를 삽입합니다. 물침대 순환 언더 바디를 사용하여 37.0 ± 0.2 ° C에서 직장 온도를 유지합니다.
- 닦아 베타 딘과 수술 영역은 70 % 에탄올에 이어 3 번 반복합니다.
- 1cm의 중간 선 두피 절개를하고 브레 그마를 노출 멸균 면봉으로 옆으로 골막을 닦으십시오.
- 드릴 직경 1mm 버 구멍 2.2 mm는 위도 남아수냉식 드릴 브레 그마하는 ERAL.
- 콜라 유리 병 5 배 회전, 0.5 ㎕의 콜라게나 솔루션 (정위 프레임에 부착) 25 G 바늘로 5 회 (마지막 세척 후 주사기에 콜라게나 솔루션의 0.5 μl를 남겨주세요) 0.5 μL 주사기를 씻어.
- 버 구멍으로 바늘 끝을 정렬 한 후 주사기에서 0.1 μl를 추방하고 폐기 면도칼과 바늘 베벨을 닦으십시오.
- 미세 조작기를 사용하여 피질에 깊은 바늘 3mm를 진행하고 30 초 동안 움직 둡니다.
- 90 초에 0.4 μl를 주입한다.
- 1 % 이소 플루 란을 줄이고 5 분 동안 바늘의 움직임을 둡니다.
- 천천히 바늘을 철회.
- 0.25 %의 부피 바카 인의 피하에 2 방울과 피부를 봉합 - 1을 적용합니다.
- 이소 플루 란 기화기를 끄고 정위 프레임에서 마우스를 제거합니다.
- 마우스는 이후 기관의 발관과 자연 환기를 복구 할 수 있습니다.
- 깨끗한 케이지에 마우스를 반환하고 무료로 액세스 할 수 있도록음식과 물.
3.자가 혈액 주입 모델
- 콜라게나 주입 모델의 2.11 - 2.1 단계를 따릅니다.
- 30 G 50 μL 주사기에 멸균 생리 식염수 50 μl를 그립니다.
- 70cm의 PE10 튜브 마이크로 리터 주사기를 연결합니다.
- PE10 튜브에 완전히 해제 공기 튜브에 마이크로 리터 주사기에서 모든 생리 식염수를 추방.
- 저장 과정 중에 염수 및 혈액의 혼합을 방지하기 위해 PE10 튜브 마이크로 리터 주사기 장치의 선단 개구에서 기포를 만들기 위해 아웃 1mm를 마이크로 리터 주사기의 피스톤을 당기.
- 70 % 에탄올로 마우스의 말초 중앙 꼬리 동맥 영역을 닦아, 꼬리 끝 1 cm에 0.5 면도칼로 동맥을 잘라.
- PE10 튜브 마이크로 리터 주사기 장치로 절단 꼬리에서 혈액의 40 μl를 수집합니다. 참고 : 헤파린 바늘, 튜브, 또는 마우스에 사용되지 않았는지 확인합니다.
- 인제에 마이크로 리터 주사기를 부착ction의 펌프.
- PE10 튜브의 단부에 27 G 바늘 캐 뉼러의 금속 부분을 연결하고, 정위 프레임에 미세 조작기에 바늘을 확보.
- 27 G 바늘 밖으로 혈액의 2 μl를 추방하고 폐기 면도칼과 바늘 베벨을 닦으십시오.
- 버 구멍으로 바늘 끝을 맞추고 피질에 깊은 바늘 3mm를 삽입합니다.
- 분 당 2 μL의 비율로자가 혈액의 35 μl를 주입한다.
- 1 % 이소 플루 란을 낮추고 10 분 동안 바늘의 움직임을 둡니다.
- 30 초 이상 바늘을 철회.
- 0.25 %의 부피 바카 인의 피하에 2 방울과 피부를 봉합 - 1을 적용합니다.
- 이소 플루 란 기화기를 끄고 정위 프레임에서 마우스를 제거합니다.
- 마우스 후속 발관과 자연 환기를 복구 할 수 있습니다.
- 깨끗한 케이지에 마우스를 반환하고 음식과 물에 자유롭게 접근 할 수 있습니다.
4. 샴 운영
- 콜라게나 사출 성형 및 직접 성형에 대해 동일한 절차를 따르바늘 삽입 후 주입하지 않고 제외 N 모델.
5. 수술 후 케어
- 동물의 목 뒤쪽에서 수술의 저녁에 생리 식염수를 피하 0.5 ㎖를 주입한다.
- 케이지의 바닥에 배치 된 작은 플라스틱 컵에 물과 젤 음식을 부드럽게 음식을 제공합니다. 을 7 일 동안 매일 음식을 교체합니다.
- 을 7 일 동안 매일 체중 감소, 상처 치유 및 불편의 흔적을 확인합니다.
- 보다 칠일 회복 간격이 요구되는 경우, 필요한 경우, 봉합사 제거는, (30 % O 70분의 2 % 년 N이 약 1 % 이소 플루 란) 광 흡입 마취 하에서 수행 될 수있다.
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Representative Results
혈종의 확장 (그림 2) 발생으로, 콜라게나 제 주입 후 4 시간 -으로 인해 혈종 형성 (그림 1)의 차이로, 동측 회전이 즉시자가 혈액 주입 된 쥐에 대한 웨이크 업 후 (2) 내에 표시됩니다. 동측 회전의 부재는 큰 부상의 부재에 대한 문제를 제기한다. 첫 번째 게시물 부상 날, 두 모델의 마우스는 중요한 신경 학적 결손 (그림 3) 입증해야한다. 주사 후 24 시간에서 동측 반구 안정 혈종 볼륨 (그림 4) 표시; 또한, 주사 후 24 시간에서 뇌 수분 함량은 콜라게나 제를 주입 마우스에서 79.8 + 0.34 % 및자가 혈액 주입 된 마우스에서 79.3 + 0.23 %가 될 것으로 예상한다. 콜라게나 주입 된 마우스의 25 %와자가 혈액 주입 된 마우스의 10 % 미만 - 치사율 (10) 사이에 발생할 것으로 예상한다. 때문에 혈종의 양, 대뇌 부종 및 increa에 피할 수없는 죽음줄무늬 체 주사 후 48 시간 - SED 두개 내 압력은 일반적으로 첫 24 시간 이내에 발생합니다. 72 시간 이후에 발생한 죽음은 종종 적절한 사후 상해 보험 (연화 된 음식과 물에 예. 준비 접속)와 피할 수있다. 기능 회복은 일반적으로자가 혈액 주입 마우스는 콜라게나 주입 된 쥐보다 훨씬 빠른 회복과 부상 2 일 우편으로 시작됩니다.
그림 1..자가 혈액 및 콜라게나 뇌출혈의 주입 모델을 비교하는 마우스 두뇌의 직렬 자기 공명 영상 35 μL의 왼쪽 줄무늬 체 주입자가 혈액 (A) 또는 0.075 U 유형 IV-S 클로스 트리 디움 콜라게나 제 (B)의를 통해 뇌출혈 유도 후 10~12주 이전 C57/BL6 남성 마우스, 시리얼 자기 공명 임노화는자가 혈액 주입 생쥐의 안정 혈종 형성에 비해 콜라게나 주입 생쥐의 혈종의 확장을 보여줍니다. 혈종의 양이 29.9 mm 1에서 3, 6, 및 12 시간 콜라게나 제 주입 후, 각각 7.0, 5.8, 1에서 3.2 mm 3, 6, 전체 혈액 주입 후 24 시간, 10.1, 23.1이며, 각각. 를 보시려면 여기를 클릭하세요 이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다.
. 마우스 그림 2 코너 회전 테스트 24 시간 후 뇌출혈 좌측 기저핵, 10 예상 동측 회전 반응의 존재에 줄무늬 체 콜라게나 제 주입 후 즉시 촬영 -. 이전 C57/BL6 수컷 마우스는 충분한 부상을 나타낸다 12 주. 이 회전콜라게나 주입 된 생쥐에 4 시간 -자가 혈액 주입 한 쥐에 상당한 손상 후 2 내에서 즉시 발생한다. 두 모델의 마우스는 더 왼쪽 보였다 손상되지 않은 쥐에 비해 부상 후집니다 (* P <0.01, 사후은 Scheffe의 테스트로 일원 분산 분석, N = 10/group).
. 그림 3 로타로드 성능이 생쥐의 뇌내 출혈 후 초기 10의 포스트 부상 로토 대기 -. 일 주일간 12 주 이전 C57/BL6 수컷 마우스 왼쪽 줄무늬 체 35 ㎕의자가 혈액, 0.075 U 유형 IV-S의 클로스 트리 디움 콜라게나 제 주입 후 또는 가짜 운전 (* P = 0.022, 사후은 Scheffe의 시험과 측정 ANOVA를 반복, F-값 = 12.726, N = 10/group). 마우스는 중요한 교육의 편견을 피하기 위해 부상 후 매일 테스트 로토을 통해 평가된다. </ P>
. 그림 4은 Hematoxylin 뇌출혈 (10)의 현미경 사진 후 마우스 뇌의 에오신 얼룩 -. 24 시간에서 12 주 이전 C57/BL6 남성 마우스의 뇌 35 μL자가 혈액 (오른쪽) 또는 0.075 U 유형 IV-S 클로스 트리 디움의 왼쪽 줄무늬 체 주사 후 콜라게나 제 (왼쪽). 혈종 볼륨은 20.2 콜라게나 제 주입 후 3 mm와 6.4 mm 3 전혈 주사 후.있다 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
치료에게 15-18을 약속을위한 전임상 연구 결과 큰 임상 시험을 부상에도 불구하고,이 무형 문화 유산의 결과를 개선하기 위해 입증 어떤 약물의 개입은없고, 치료는 크게지지가 남아있다. 수 치료의 목록은 transcriptomic 및 단백체 작품으로 높은 처리 기술에 의해 생성 될 수있다. 이 기술은 앞으로 잠재적 인 치료 목표에 대한 우리의 지식을 지속적으로 발전 유망한 표적의 뒤로 번역은 최고의 임상 관련 전임상 모델 19 ~ 22의 사용을 통해 조사 할 수도있다. 그들은 빠른 선택한 후보자의 처리, 생체 내에서 기계 장치의 검사, 투약의 저렴한 조사, 치료 창 및 임상 시험에게 23 ~ 25의 개발에 밀접한 관계가있는 다른 매개 변수를 허용하기 때문에 이러한 모델은 유용하다. 분명한 장점은 전임상 모델을 사용하여 존재하지만, 모델링은 가장 임상 적으로 관련성이 B에서 발생한다유타 물류 가능한 시스템을 사용할 수 있습니다. 모델 같은 영장류와 같은 '높은'주문 동물 존재하지만, 인간의 질병을 모델로 마우스의 사용은 병리학 적 메커니즘과 치료 효과를 조사에 저렴, 높은 처리량 및 강력한 기술을 제공합니다. 형질 전환 시스템을 통합하면 관련된 기계적인 경로와 세포 인구의 더 강력한 평가를 할 수 있습니다.
현재 두 쥐 모델은 일반적으로 사용됩니다 : 줄무늬 체자가 혈액 또는 콜라게나 주입. 두 모델은 다양하고 사용하기 쉬운, 다른 뇌졸중 모델을 기준으로합니다. 두 모델 모두 지역 대응의 평가를 허용하는 다른 뇌 영역 (26)에 무형 문화 유산을 유도 할 수있다; 혈종의 양을 제어하고, 중등도, 중증 손상의 평가를 위해 수 있도록 변경 될 수 있습니다; 및 관련 임상 생리학 (예., 혈압, 온도 등)을 제어 할 수있다. 마지막으로, 각 모델은 원래 개발 된 반면래트는 둘시기 형질 21,24,25,27 시스템의 사용을 허용하는 생쥐로 번역되었다. 각각의 무형 문화 유산의 완전히 다른 구성 요소를 나타냅니다 그러나, 각각의 모델은, 무형 문화 유산의 다양한 측면의 연구에 빌려 준다. 자가 혈액 주입은 뇌실질 내 혈액 노출에 대한 뇌의 반응을 다시 할 수 있습니다. 따라서, 초기 질량에 영향을 전단력, 가벼운 염증 변화, 세포 사멸, 혈액 흡수가 모두 10,28을 연구 할 수있다. 또한,이 모델에 최근 수정 혈종 확장 (29, 30)을 모방 할 수있는 능력에 성공. 그러나이 모델은 인간의 질병에있는 혈관 손상 및 / 또는 혈종의 확장 구성 요소를 호출하지 않습니다. 대조적으로, 콜라게나 제 주입은 혈관 파열의 요소, 초기 혈종 확장, 강화 된 신경 염증성 효과를 추가합니다. 분명 문제는이 염증 효과에 콜라게나 제의 인공적인 기여에 대한 존재하지만, 하드 E의 부족이있다이 31 vidence, 우리 자신 (출판되지 않은) 데이터를 분리해서 콜라게나 제는 세포 배양에 표시된 염증 반응을 유도하지 않는 것이 좋습니다.
절차 적 관점에서, 두 모델은 재현 효과를 얻을 수 있도록, 따라서 쉽게 알게되어, 미세 제한된 능력을 요구하고. 피해야 할 함정은 다음을 포함한다 : 1) 경질의 침입 또는 드릴 때 열 뇌 손상을 작성, 2) 또는 바늘 삽입과 심실 시스템의 침투를. 경막 손상이 주입 물 환류를 허용하고, 더 뇌실질 내 혈종 형성에 약간의 뇌 실내 주입의 결과. 또한, 치료는 새로 형성된 / 혈종 형성을 방해하지 않도록 바늘의 철수에주의해야합니다. 사망 생쥐의 특정 비율에 예상 할 수 있지만, 직접 혈종 크기 및 원하는 부상의 정도와 관련된다; 따라서,이 결과는 주입 물 부피 / 농도로 적정 될 수있다.
모든 모델과 마찬가지로, 프로tocols 특정 사업자에 의해 사용을 위해 최적화됩니다. 때문에 모든 생체 시스템에 내재 된 변동성에, 성공을위한 핵심 요소로 특정 모델의 경험은 아무리 강조해도 지나치지 않을 것입니다. 최적의 실험 모델을 선택하면 모델의 독특한 특성, 주어진 모델, 그 결과 통계 및 물류 요인 운영자의 경험은 모두 고려되어야한다.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Stereotactic frame | Stoelting Co. | 51603 | |
| Probe holder with corner clamp | Stoelting Co. | 51631 | |
| Mini grinder | Power Glide | Model 60100002 | |
| 0.5 μl syringe | Microliter | 86259 | 25 G needle |
| 5 μl syringe | Microliter | 7637-01 | |
| 30 G microliter syringe | Microliter | 7762-03 | |
| Syringe pump | KD Scientific | Model 100 | |
| Heat therapy water pump | Gaymar Industries, Inc. | Model# TP650 | |
| Circulating waterbed | CMS Tool & Die, Inc. | ||
| Rodent ventilator | Harvard Apparatus | Model 683 | |
| Isoflurane vaporizer | Drager | Vapor 19.1 | |
| Air flowmeter | Cole Parmer | Model PMR1-010295 | |
| Induction chamber | Self made | ||
| Otoscope | Welch Allyn | 22820 | |
| Intravenous catheter | Becton-Dickinson | 381534 | 20 G, 1.16 inch Insyte-W |
| Isoflurane | Baxter Healthcare Corporation | NDC10019-360-69 | |
| Collagenase Type IV-S | Sigma | C1889 | |
| Polyethylene tubing PE10 | Becton-Dickinson | 427401 | |
| 27 G 1 1/4 inch needle | Becton-Dickinson | 305136 | |
| Surgical scissors | Miltex | 21-539 | |
| Forceps | Miltex | 17-307 | |
| Needle holder | Boboz | RS-7840 | |
| Monofilament suture | Ethicon | 8698 | Size 5-0 |
| Indicating controller | YSI | 73ATD |
References
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