Formålet med dette manuskript er at præsentere en sonografibaseret metode, der tillader in vivo-billeddannelse af blodgennemstrømningen i hjernearterier hos mus. Vi demonstrerer dens anvendelse til at bestemme ændringer i blodgennemstrømningen hastigheder forbundet med vasospasm i murin modeller af subarachnoid blødning (SAH).
Cerebral vasospasm, der opstår i ugerne efter subarachnoid blødning, en type hæmoragisk slagtilfælde, bidrager til forsinket cerebral iskæmi. Et problem, der opstår i eksperimentelle undersøgelser ved hjælp af murin modeller af SAH er, at metoder til in vivo overvågning af cerebral vasospasm hos mus mangler. Her demonstrerer vi anvendelsen af højfrekvent ultralyd til at udføre transkranial Duplex-sonografiundersøgelser på mus. Ved hjælp af metoden kunne de indre halspulsårer (ICA) identificeres. Blodgennemstrømningen hastigheder i intrakranielle ICAs blev fremskyndet betydeligt efter induktion af SAH, mens blodgennemstrømningen hastigheder i extracranial ICAs forblev lav, hvilket indikerer cerebral vasospasm. Afslutningsvis tillader den metode, der demonstreres her, funktionel, ikke-invasiv in vivo-overvågning af cerebral vasospasm i en murine SAH-model.
Spontan subarachnoid blødning (SAH) er en form for hæmoragisk slagtilfælde hovedsagelig forårsaget af brud på en intrakraniel aneurisme1. Det neurologiske resultat påvirkes hovedsageligt af to faktorer: tidlig hjerneskade (EBI), som er forårsaget af virkningerne af blødningen og den tilhørende forbigående globale cerebral iskæmi og forsinket cerebral iskæmi (DCI), som opstår i ugerne efter blødningen2,3. DCI blev rapporteret at påvirke op til 30% af SAH patienter2. Den patofysiologi af DCI indebærer angiografiske cerebral vasospasm, en forstyrret mikrocirkulation forårsaget af mikrovasospasmer og mikrothrombose, kortikale sprede depressioner, og effekter udløst afbetændelse 4. Desværre forbliver den nøjagtige patofysiologi uklar, og der er ingen behandling tilgængelig, der effektivt forhindrer DCI3. Derfor undersøges DCI i mange kliniske og eksperimentelle undersøgelser.
I dag bruger de fleste eksperimentelle undersøgelser af SAH små dyremodeller, især hos mus5,6,7,8,9,10,11,12,13. I sådanne undersøgelser undersøges cerebral vasospasm ofte som et slutpunkt. Det er almindeligt at bestemme graden af vasospasm ex vivo. Dette skyldes, at der mangler ikke-invasive metoder til in vivo-undersøgelse af cerebral vasospasm, der kræver kort anæstesitid og kun pålægger kun lidt nød på dyrene. Men undersøgelse af cerebral vasospasm in vivo ville være en fordel. Dette skyldes, at det ville tillade langsgående in vivo-undersøgelser af vasospasm hos mus (dvs. billeddannelse af cerebral vasospasm på forskellige tidspunkter i dagene efter induktion af SAH). Dette vil gøre data, der er indhentet på forskellige tidspunkter, mere sammenlignelige. Desuden er brugen af et langsgående forsøgsdesign en strategi til reduktion af antallet af dyr.
Her demonstrerer vi brugen af højfrekvent transkranial ultralyd til at bestemme blodgennemstrømningen i cerebral arterier hos mus. Vi viser, at i lighed med transkranial Doppler sonografi (TCD) eller transkranial farvekodet Duplex sonografi (TCCD) i klinisk praksis14,15,16,17,18, denne metode kan bruges til at overvåge cerebral vasospasm ved at måle blodgennemstrømningen hastigheder af intrakranielle arterier efter SAH induktion i murin model.
Så vidt vi ved, er denne undersøgelse den første til at præsentere en protokol til overvågning af cerebral vasospasm i en murine model af SAH med højfrekvent transkranial farvekodet Duplex ultralyd. Vi viser, at denne metode kan måle en stigning i intrakranielle blodgennemstrømning hastigheder efter SAH induktion i mus. I humanmedicin er dette fænomen velkendt3,15. Flere kliniske undersøgelser har vist, at forhøjede blodgennemstrømning hastigheder af …
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne takke Stefan Kindel for udarbejdelsen af illustrationerne i videoen. PW, MM og SHK blev støttet af det tyske forbundsministerium for undervisning og forskning (BMBF 01EO1503). Arbejdet blev støttet af et stort instrumenteringstilskud fra den tyske forskningsfond (DFG INST 371/47-1 FUGG). MM blev støttet af et tilskud fra Else Kröner-Fresenius-Stiftung (2020_EKEA.144).
Balea hair removal creme | Balea; Germany | ASIN B0759XM39V | hair removal creme |
C57BL/6N mice | Janvier; Saint-Berthevin Cedex, France | n.a. | mice |
Corneregel | Bausch&Lomb; Rochester, NY, USA | REF 81552983 | eye ointment, lube |
cotton swabs | Hecht Assistent; Sondenheim vor der Röhn, Germany | REF 44302010 | cotton swabs |
Ecco-XS razor | Tondeo; Soligen, Germany | DE 28693396 | razor |
Electrode cream | GE; Boston, MA, USA | REF 21708318 | conductive paste |
Heating plate | Medax; Kiel, Germany | 2005-205-01 | |
Isoflurane | Abvie; Wiesbaden, Germany | n.a. | volatile anesthetic |
Leukofix | BSN medical; Hamburg, Germany | REF 02137-00 | tape |
Mechanical arm + micromanipulator | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | P/N 11277 | |
Microbac tissues | Paul Hartmann AG; Hamburg, Germany | REF 981387 | antimicrobial tissues |
MZ400, 38 MHz linear array transducer | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | REF 51068-30 | ultrasound transducer |
Sonosid | ASID Bonz GmbH; Herrenberg, Germany | REF 782010 | ultrasonography gel |
Ultrasound platform with heating plate and ECG-recording | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | P/N 11179 | |
UniVet-Porta | Groppler; Oberperasberg, Germany | S/N BKGM0437 | isoflurane vaporizer |
Vevo3100 | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | REF 51073-45 | ultrasonography device |
VevoLab software | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | n.a. | evaluation software |