גרעון מוטורי חוזר לאחר חסימת אבי העורקים במודל חולדה של איסכמיה של חוט השדרה

Summary

מחקר זה מדגים את הטכניקה כדי להפוך מודל מינימלי פולשני לשחזור בקלות של איסכמיה של חוט השדרה בחולדות. דרגות שונות של איבר מוטורי איבר אחורי יכול להיות מיוצר על ידי שליטה על זמן חסימה אבי העורקים.

Abstract

איסכמיה בחוט השדרה היא סיבוך קטלני בעקבות ניתוח מפרצת אבי העורקים. החוקרים יכולים לחקור את האסטרטגיות למניעת וטיפול בסיבוך זה באמצעות מודלים ניסיוניים של איסכמיה של חוט השדרה. המודל המתואר כאן מדגים דרגות שונות של paraplegia המתייחסים אורך חסימה בעקבות חסימת העורקים בחזה במודל איסכמיה חוט השדרה חולדה.

A 2-Fr. קטטר נוטה בלון התקדם דרך עורק הירך לתוך אבי העורקים החזה יורד עד קצה הקטר הוצב על עורק התת-קרקעי השמאלי בחולדות עכברי Sprague-Dawley הרדים. איסכמיה של חוט השדרה נגרמה על ידי ניפוח הבלון קטטר. לאחר תקופה מוגדרת של חסימה (9, 10, או 11 דקות), הבלון היה מנופח. הערכה נוירולוגית בוצעה באמצעות מדד הגירעון המנועי ב -24 שעות לאחר הניתוח, וחוט השדרה נקצר לצורך בדיקה היסטופתולוגית.

"עכברושים שעברו 9 דק 'של חסם אבי העורקים הראו פגיעה קלה ובלתי הפיכה בגפיים האחוריות, חולדות שנמשכו 10 דקות של חסימת אבי העורקים עם פגיעה מוטורית, אך הפיכה מוטורית, חולדות הנתונות ל -11 דקות של חסימת אבי העורקים נראו מלאות ועקביות שיתוק הנוירונים המוטוריים בקטעים של חוט השדרה השתמרו יותר בחולדות שעברו משך קצר יותר של חסימת אבי העורקים.

החוקרים יכולים להשיג איחור מנוע לשחזור איבר אחורי לאחר חסימת אבי העורקים בחזה באמצעות מודל זה איסכמיה חוט השדרה.

Introduction

פרפלגיה היא סיבוך קטלני של ניתוח מפרצת אבי העורקים. זה נובע מפגיעה איסכמיה חוט השדרה-reperfusion המתרחשת במהלך cross-clamping ו unclamping של אבי העורקים. ¹ מספר אסטרטגיות כולל היפותרמיה מערכתית ניקוז מוחי הוכנסו כדי להגן על חוט השדרה, ^{2 , 3 , 4} אבל חולים רבים להישאר מושפעים על ידי פגיעה.

כמה מודלים איסכמיה של חוט השדרה של החוט הוצגו כדי לחקור את הפתוגנזה שלה ולפתח אסטרטגיות הגנה מפני הפציעה. במחקר הנוכחי, אנו מתארים מודל חולדה של איסכמיה של חוט השדרה המבוססת על השיטה של ​​טאירה ומרסלה. ⁵ מערכת זרימת עמוד השדרה אצל חולדות דומה מאוד למערכת כלי הדם של עמוד השדרה ולמערכת הבטחונות בבני אדם, למרות שישנם הבדלים בגודלמקום. ^{6 , 7} לפיכך, חולדה היא חיה מתאימה אנטומית לנצל מודל ניסיוני לחקור את הפתוגנזה, סיבוכים, וטיפול איסכמיה של חוט השדרה. יתר על כן, מודל זה של חוט השדרה איסכמיה מייצר חסימה אבי העורקים אמין עם התערבות מינימלית על ידי ניצול חסימת הבלון intravascular של אבי העורקים החזי.

במחקר זה, אנו הוכיחו כי מודל חולדה זו של איסכמיה של חוט השדרה גורמת גירעונות מוטוריים לשעתקו בגפיים האחוריות המשתנות בחומרתם בהתאם לזמן חסימת האאורטי.

Protocol

פרוטוקול זה אושר על ידי טיפול בבעלי חיים מוסדיים ועדת שימוש של אוניברסיטת סיאול האוניברסיטה הלאומית Bundang. טיפול בבעלי חיים וניסויים נערכו על פי המכון הלאומי למדעי הבריאות מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.

1. הכנה כירורגית

1. לפני הניתוח, שטפו את הצנתרים במלח סטרילי כדי להבטיח את הפטנט.
2. שים שמיכה חימום על שולחן הניתוח, ואת לכסות את השולחן עם וילון סטרילי.
3. מקום זכר Sprague-Dawley חולדות (270-330 גרם) בתיבה אקריליק עם 3.0% -4.0% של isoflurane ב 100% חמצן.
4. החל חומר סיכה לעיניים של חולדה.
5. מניחים את החולדה על שולחן הניתוחים במצב שכיבה, ושומרים על הרדמה באמצעות מסיכת פנים עם ניהול רצוף של isoflurane בשאיפה (1.0% -2.5 כרך%).
6. מניחים בדיקה רקטלית לפקח ולשמור על טמפרטורת הגוף בין 37.0-38.0 ° C.

2. צנתור עורק הירך

1. בעדינות לשפשף את שטח המפשעה הנכון באמצעות Betadine ו 70% אתנול.
2. לעשות חתך עור אופקי 2 ס"מ באמצעות מספריים על אזור המפשעה הימני.
3. באמצעות מפשק, לחשוף את שדה כירורגי.
4. לנתח את עורק הירך מן הווריד המקיף ואת העצב. בידוד קטע 1 ס"מ של עורק באמצעות מלקחיים מעוקל מלקחיים קהה.
5. באמצעות תפר 4.0 משי שחור, מקום עניבה רופפת על שני הקצוות הפרוקסימלי והדיסטלי של העורק כדי למקסם את החשיפה.
6. לעשות חתך על עורק הירך באמצעות מספריים מיקרו.
7. הוסף 2-Fr. קטלנית נוטה בלון לתוך עורק הירך באמצעות מיקרו-מלקחיים. אבטח את הקטטר על כלי קיבול על 1 ס"מ מן הראש קטטר עם ליגטורה הפרוקסימלי, ולאחר מכן לקשור את ligature דיסטלי.

3. צנתור עורק הצוואר

1. לשפשף את הצוואר הקדמי הנכון באמצעות betadIne ו 70% אתנול, ולאחר מכן לבצע חתך בעור.
2. באמצעות מפשק, לחשוף את שדה כירורגי. לבודד קטע 1 ס"מ של העורק, ולקשור אותו ברפיון באמצעות תפר משי על שני הקצוות הפרוקסימלי והדיסטלי של העורק כדי למקסם את החשיפה.
3. לנקב את עורק הצוואר באמצעות קטטר 24 תוך ורידי, ולקדם את 1 ס"מ הפרוקסימלי של הקטטר לכיוון הלב.
4. אבטח את הקטטר עם ligature הפרוקסימלי, ולאחר מכן לקשור את ligature דיסטלי.
5. באמצעות שסתום 3-דרך, לחבר את קצה דיסטלי של קטטר אל צינור מלא מלוחים צינור חיצוני חיצוני.

4. צנתור זנב עורק

1. לשפשף את אזור הגחון של הזנב באמצעות betadine ו 70% אתנול, ולעשות חתך עור 2 ס"מ.
2. לנתח את עורק הזנב מהמבנים הסמוכים לבודד קטע 1 ס"מ של העורק באמצעות מלקחיים מעוקל מלקחיים קהה.
3. באמצעות תפר 4.0 משי שחור, במקום רופףלקשור בשני הקצוות הפרוקסימלי והדיסטלי של העורק על מנת למקסם את החשיפה.
4. לנקב את עורק הזנב באמצעות קטטר תוך ורידי 24 G, ולקדם את הקטטר לתוך העורק.
5. אבטח את הקטטר על כלי השיט (כ 1 ס"מ מן הראש catheter) עם ליגטור הפרוקסימלי, ולקשור את ligature דיסטלי.
6. חבר את החלק הדיסטלי של הקטטר אל מכשיר ניטור לחץ העורקים.

5. אינדוקציה של איסכמיה של חוט השדרה

1. לאחר צנתור הוא שלם, לקדם את 2 Fr. קטלנית נוטה בלון לתוך אבי העורקים החזה יורד כך קצה הצנתר מגיע עורק התת-קרקעי השמאלי.
2. הכנס לעומק של 10 ס"מ מאתר ההכנסה.
3. להזריק 150 יחידות של הפרין בריכוז של 100 יחידות / מ"ל ​​לתוך קטטר הראש.
4. לנפח את בלון קטטר עם 0.05 מ"ל של תמיסת מלח.
5. במקביל, לנקז את הדם לתוך מיכל הדם החיצוני מ cעורק ארוטיד כדי לווסת את הלחץ העורקי הפרוקסימלי ל 80 מ"מ כספית.
6. חבר את מערכת ניטור לחץ הדם העורקי ליתר לומן של זין לעצור 3-way, ולשלוט על כמות ניקוז הדם עם ניטור לחץ העורקים.
7. לאשר את ההצלחה של חסימת אבי העורקים על ידי ירידה פתאומית ואובדן מתמשך של לחץ עורקים דיסטלי.
8. לאחר חסימה של אבי העורקים של 9, 10 או 11 דקות, לנפח את הבלון קטטר Fogarty, ואת reinfuse הדם סחוט.

6. טיפול פוסט-ניתוחי והערכה נוירולוגית

1. בעת ניטור לחץ העורקים דרך עורק הזנב, להסיר את הקטטרס מן העורקים הירך ו הראשוני ולסגור את הפצעים עם התפרים משי.
2. לאחר המאשר כי הלחץ העורקי הוא התאושש לטווח הנורמלי, להסיר את הקטטר מן עורק הזנב ולסגור את הפצע.
3. לאחר ההתאוששות מן ההרדמה, להחזיר את החולדה לכלוב שלה.
4. להעריך הייNd פונקציה מוטורית ב 24 שעות לאחר הניתוח באמצעות מדד הגירעון המנוע ( טבלה 1 ). מדד הגירעון המוטורי מוגדר כסכום ניקוד האומבולציה והניקוד הרפלקסי. מדד גירעון מוטורי של 6 מציין את הגירעון המקסימלי.

7. הערכה היסטופתולוגית

1. לאחר ההערכה הנוירולוגית, הרדימו חולדות עם איספלורן מסוך מסיר, להקריב אותם על ידי זלוף transcardial עם 100 מ"ל של מלוחים heparinized תחת הרדמה, לחלץ את חוט השדרה. ⁸
2. שבץ את הסעיפים כבל מן הרמה של חוליות המותני 3-5 פרפין.
3. כתמים רוחביים עם הכתם hematoxylin ו eosin (H & E).
4. שימו לב לפציעת הנוירון המוטורי מתחת למיקרוסקופ. ⁹

8. ניתוח סטטיסטי

1. ביצוע ניתוח סטטיסטי באמצעות חבילת סטטיסטית עבור הגרסה החברתית גרסה 20. מנוע המנועמדד icit של שלוש קבוצות הושווה באמצעות מבחן Kruskal-Wallis, ואחריו -test מאן-ויטני U. ערך P <0.05 נחשב מובהק סטטיסטית.

Representative Results

במהלך תקופה של איסכמיה של חוט השדרה, נעשתה חסימת אבי העורקים למשך 9 דקות (n = 3), 10 דקות (n = 3) או 11 דקות (n = 3). מדד הגירעון המוטורי בחולדות מוצג בטבלה 2. חולדות שעברו 9 דק 'של חסימת אבי העורקים הראו פגיעה קלה ומבוטלת בגפיים האחוריות. חולדות נתון 10 דקות של חסימת אבי העורקים עם גירעון מוטורי מתון, אבל לא שיתוק מוחלט. חולדות שעברו 11 דקות של זמן חסימה הראו שיתוק מוחלט ומתמשך.

תמונות נציג של קטעי חוט השדרה מוכתם H & E מוצגים באיור 1 . הנוירונים המוטוריים בקטעי חוט השדרה השתמרו יותר בחולדות שעברו משך קצר יותר של חסימת אבי העורקים.

איור 1 . בחינת היסטולוגיתשל חלקים של חוט השדרה
הנוירונים המוטוריים השתמרו יותר בחולדות שנמשכו משך קצר יותר של חסימת אבי העורקים (הגדלה מקורית, 200X). סולם בר בכל התמונות = 50 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

אמבולציה (הליכה בגפיים תחתונות)	הצבת / רפלקס דריכה
0: רגיל (אמבולציה סימטרית ומתואמת)	0: רגיל
1: בהונות שטוח מתחת לגוף בעת הליכה, אבל ataxia הנוכחי	1: חלש
2: הליכה האצבע	2: אין דריכה
3: התנועה בגפיים התחתונות, אבל לא מסוגל ללכת האצבעות
4: אין תנועה, גורר גפיים תחתונות

טבלה 1. הערכת אמבולציה ומיקום רפלקסיה.

זמן חסימה אבי העורקים	24 שעות לאחר הניתוח
9 דקות (n = 3)	2 (2 - 3)
10 דקות (n = 3)	4 (4 - 4)
11 דקות (n = 3)	5 (5 - 6)

לוח 2. מדד גרעון מוטורי. הערכים מוצגים כחציון (טווח בין-רבעוני).

Discussion

במחקר הנוכחי, הוכחנו מודל חולדה של איסכמיה בחוט השדרה המבוססת על השיטה של ​​טאירה ו Marsala ⁵ זה גורם משתנים של גרעונות מוטוריים באיבר האחורי תלוי זמן החסימה אבי העורקים.

אורך חסימת אבי העורקים יכול להשפיע על מידת הגירעון המוטורי. אם זמן החסימה באורטיקה ארוך יותר, הגירעון המוטורי הופך להיות חמור יותר. לכן, החוקרים יכולים להשיג מידה מסוימת של גירעון מוטורי על ידי שליטה על זמן חסימת אבי העורקים במודל זה.

המודל שלנו כולל את קשירת עורק הצוואר המשותף ואת עורק הירך, ואת האפשרות של גירעונות נוירולוגיות הנובעות קשירה של העורקים האלה הוא חשש פוטנציאלי. עם זאת, חולדות יש מערכות רשת בטוחה יעיל. לכן, כאשר עורק הצוואר או עורק הירך הוא ligated, זרימת הדם מספיק יכול להיות מסופק על ידי רשת בטחונות נרחבת. חד-צדדית D חסימת עורק הוא דיווח לייצר רק השפעות קלות על זרימת הדם במוח. ^{10 , 11} למרות חד צדדית עורק הצוואר יכול ליצור שבץ חולדות, זה קורה רק כאשר בשילוב עם היפוקסיה מערכתית חמורה. ¹² במהלך הניסוי שלנו, אין היפוקסיה מערכתית התרחשה ואף אחד החולדות מוצגות עם גירעונות נוירולוגיות רמיזות של אוטם מוחי. יתר על כן, כאשר עורק הירך של חולדות הוא ligated, זרימת בטחונות מספקת זרימת הדם מספיק שרירי הגפיים האחוריות. ¹³ במחזור בטחונות זה מספק זרימת דם מספקת לשרירי הגפיים האחוריים כשהם במנוחה, אך אינו מספק זרימה מספקת במהלך התרגיל. ¹⁴

יתר על כן, לחץ העורקים הפרוקסימלי במהלך איסכמיה של חוט השדרה משפיע על התפתחות של גירעונות מוטוריים. על פי מחקר קודם,נמסר כי מחקרים נוספים שנעשו לאחר מכן שמרו על לחץ עורקי פרוקסימלי ב -40 מ"מ כספית במהלך איסכמיה בחוט השדרה במודלים של עמוד השדרה של עכברוש איסכמיה בחוט. ^{9, 15, 16} עם זאת, בפרוטוקול זה, שמרנו על לחץ הדם הפרוקסימלי ב 80 מ"מ כספית במהלך חסימת העורקים בגלל זה מומלץ לשמור על לחץ הדם הממוצע ב 80 מ"מ כספית או יותר עבור שימור זלוף חוט השדרה נאותה במהלך חוט השדרה איסכמיה בפרקטיקה הקלינית, ¹⁷ אם כי ייתכן שיש הבדל מה מהווה לחץ עורקי פרוקסימלי הולם בין בני אדם לבין מכרסמים.

Wasculature חוט השדרה ומערכת בטחונות של חולדות ובני אדם דומים, ^{6 ,} 7 מה שהופך חולדות בחירה מתאימה עבור מודל איסכמיה של חוט השדרה ניסיוני. עם זאת, זה לא צריך להיות מוזלים כי התוצאות עשויות להיות שונות על פי המין שבו מתרחשת איסכמיה חוט השדרה.

לסיכום, החוקרים יכולים בקלות לאמץ את המודל חולדה של איסכמיה חוט השדרה ולהשיג ממצאים לשחזור מאוד. יתר על כן, הם יכולים לשנות את זמן החסימה אבי העורקים כדי לשנות את מידת הגירעון המנוע המיוצר. ככזה, מודל זה יכול להקל על מחקרים נוספים הבוחנים את הפתופיזיולוגיה הבסיסית של סיבוכים נוירולוגיים בעקבות מפרצת אבי העורקים של החזה, ומאפשרים התפתחות של אסטרטגיות נוירוטרוטטיביות כנגד סיבוכים אלה.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Fogarty Arterial Embolectomy catheter	Edward Life Sciences	120602F	a balloon-tipped catheter inserted into the femoral artery
BD Insyte-N Autoguard Shielded IV catheter	BD	381411	24-gauge intravenous catheter
50 mL syringe	KOREA VACCINE	KOVAX-SYRINGE 50mL	Facial mask
1 mL syringe	KOREA VACCINE	KOVAX-SYRINGE 1ml
Recal probe	HARVARD APPARATUS	50-7221F	Rectal probe for temperature monitoring
Micro dissecting spring scissor	Jeung do bio & Plant co.LTD.	JD-S-10	Micro-scissor
SCISSOR (SHARP-SHARP)	Jeung do bio & Plant co.LTD.	S-51-12-S	Scissors
Retractor	Jeung do bio & Plant co.LTD.	JD-S-74A	Retractor
Micro forcep	Jeung do bio & Plant co.LTD.	JD-S-29	Micro-forceps
MOSQUITO FORCEP (Curved)	Jeung do bio & Plant co.LTD.	S-44-CPK	Curved forceps
DRESSING FORCEP	Jeung do bio & Plant co.LTD.	S-37-16S	Blunted forceps
4/0 black silk	Woori Medical	S431	4.0 black silk suture
3-WAY STOCK	Seonwon Medcal	D-98-01	3-way stopcock
Patient monitor	PHILIPS	MP20	The arterial pressure monitoring device.
Heating blanket	Self production		Heating blanket
Microtube and external reservoir	Self production		Microtube and external reservoir
Heparin	JW Pharmaceutical		Heparin
0.9% NS 1000ml	JW Pharmaceutical		Normal saline
Isoflurane	Hana Med		Isoflurane