نموذج معدل لانسداد الشريان الدماغي الأوسط عبر الجمجمة لدراسة نتائج السكتة الدماغية في الفئران المسنة
Summary
يوضح هذا البروتوكول نموذجا فريدا لضربة الماوس مع احتشاء متوسط الحجم ومعدل بقاء ممتاز. يسمح هذا النموذج لباحثي السكتة الدماغية قبل السريرية بتمديد مدة نقص التروية ، واستخدام الفئران المسنة ، وتقييم النتائج الوظيفية طويلة الأجل.
Abstract
في أبحاث السكتة الدماغية التجريبية ، يستخدم انسداد الشريان الدماغي الأوسط (MCAO) بخيوط داخل اللمعة على نطاق واسع لنمذجة السكتة الدماغية الإقفارية في الفئران. يظهر نموذج MCAO الفتيل عادة احتشاء دماغي هائل في الفئران C57Bl / 6 التي تتضمن أحيانا أنسجة المخ في المنطقة التي يوفرها الشريان الدماغي الخلفي ، والذي يرجع إلى حد كبير إلى ارتفاع معدل رتق الشريان الخلفي المتصل. تعتبر هذه الظاهرة مساهما رئيسيا في ارتفاع معدل الوفيات الذي لوحظ في الفئران C57Bl / 6 أثناء التعافي من السكتة الدماغية على المدى الطويل بعد خيوط MCAO. وبالتالي ، فإن العديد من دراسات السكتة الدماغية المزمنة تستغل نماذج MCAO البعيدة. ومع ذلك ، فإن هذه النماذج عادة ما تنتج احتشاء فقط في منطقة القشرة ، وبالتالي ، فإن تقييم العجز العصبي بعد السكتة الدماغية يمكن أن يمثل تحديا. أنشأت هذه الدراسة نموذجا معدلا ل MCAO عبر الجمجمة يتم فيه إغلاق MCA في الجذع جزئيا إما بشكل دائم أو عابر عبر نافذة جمجمة صغيرة. نظرا لأن موقع الانسداد قريب نسبيا من أصل MCA ، فإن هذا النموذج يولد تلفا في الدماغ في كل من القشرة والمخطط. أظهر التوصيف المكثف لهذا النموذج معدل بقاء ممتاز على المدى الطويل ، حتى في الفئران المسنة ، بالإضافة إلى عجز عصبي يمكن اكتشافه بسهولة. لذلك ، يمثل نموذج الماوس MCAO الموصوف هنا أداة قيمة لأبحاث السكتة الدماغية التجريبية.
Introduction
يعاني ما يقرب من 800000 شخص من سكتة دماغية في الولايات المتحدة كل عام ، ومعظم هذه السكتات الدماغية هي نقص تروية في الطبيعة1. استعادة تدفق الدم الدماغي في الوقت المناسب مع منشط البلازمينوجين الأنسجة (tPA) و / أو استئصال الخثرة هو حاليا العلاج الأكثر فعالية لمرضى السكتة الدماغية. ومع ذلك ، فإن الشفاء التام للوظائف العصبية على المدى الطويل أمر نادر الحدوث 2,3. وبالتالي ، فإن البحث عن علاج جديد للسكتة الدماغية يستهدف التحسين الوظيفي هو مجال مكثف للبحث يتطلب نماذج حيوانية ذات صلة سريريا للسكتة الدماغية.
يستخدم نموذج السكتة الدماغية الإقفارية الأكثر شيوعا في القوارض انسداد الشريان الدماغي الأوسط داخل اللمعة (MCAO) للحث على السكتة الدماغية. في هذا النموذج ، الذي طورته Zea Longa في البداية في عام 1989 ، يتم إدخال خيوط نايلون في الشريان السباتي الداخلي (ICA) لمنع تدفق الدم إلى الشريان الدماغي الأوسط (MCA) 4. ومع ذلك ، فإن هذا النموذج له قيود. أولا ، عندما يتم إدخال الفتيل في ICA ، يمكن حظر تدفق الدم إلى الشريان الدماغي الخلفي (PCA) جزئيا أيضا ، خاصة في الفئران. بشكل حاسم ، فإن الشريان المتصل الخلفي (PcomA) ، وهو شريان صغير يربط الدورة الدموية الدماغية الأمامية والخلفية ، غالبا ما يكون متخلفا في بعض سلالات الفئران ، مثل C57Bl / 6 ، وهي السلالة المستخدمة في الغالب في أبحاث السكتة الدماغية التجريبية. يعتقد أن هذا المباح من PcomA يساهم في التباين في حجم الآفة في الفئران بعد السكتة الدماغية5. في الواقع ، عندما ينخفض تدفق الدم إلى PCA بشكل حاد خلال MCAO ، ولا يستطيع PcomA توفير تدفق دم جانبي كاف ، يمكن أن يتوسع احتشاء السكتة الدماغية إلى أراضي PCA. علاوة على ذلك ، في هذا النموذج ، تؤدي مدة نقص التروية الطويلة إلى زيادة فرصة الوفيات في الفئران. وبالتالي ، عادة ما يتم استخدام مدة MCAO قصيرة من 30-60 دقيقة في الفئران. ومع ذلك ، فإن معظم مرضى السكتة الدماغية يعانون من بضع ساعات من نقص التروية قبل علاج التروية. وبالتالي ، فإن نموذج ضربة الماوس مع مدة طويلة من نقص التروية له أهمية سريرية عالية.
الهدف العام من هذا الإجراء هو نمذجة السكتة الدماغية الإقفارية في الفئران التي لديها احتشاء متوسط الحجم ومعدل بقاء ممتاز. يعالج نموذج MCAO عبر الجمجمة السمات الحرجة للسكتة الدماغية السريرية ، حيث يمكن إجراء نقص التروية لفترات طويلة ، وتتحمل الفئران المسنة هذا النموذج جيدا ، مما يسمح بالتقييم طويل الأجل للتعافي الوظيفي.
Protocol
Representative Results
Discussion
تم إنشاء أول نموذج انسداد MCA عبر الجمجمة في الفئران في عام 198111،12 ، واستبدل بنموذج MCAO بدون استئصال الجمجمة في عام 19894. كان لانسداد MCA الأولي عبر الجمجمة مجال جراحي واسع ، بحيث تمت إزالة القوس الوجني بالكامل وسحب العضلات بشكل جانبي. تورمت الأنسجة ا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون كاثي غيج على دعمها التحريري. تم إنشاء أرقام المخطط مع BioRender.com. تم دعم هذه الدراسة بأموال من قسم التخدير (المركز الطبي بجامعة ديوك) ومنح المعاهد الوطنية للصحة (NS099590 و HL157354 و NS117973 و NS127163).
Materials
| 0.25% bupivacaine | Hospira | NDC 0409-1159-18 | |
| 0.9% sodium chloride | ICU Medical | NDC 0990-7983-03 | |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium Chloride (TTC) | Sigma or any available vendor | ||
| 20 G IV catheter | BD | 381534 | 20 GA 1.6 IN |
| 30 G needle | BD | 305106 | |
| 4-0 silk suture | Look | SP116 | Black braided silk |
| 8-0 suture with needle | Ethilon | 2822G | |
| Alcohol swabs | BD | 326895 | |
| Anesthesia induction box | Any suitable vendor | Pexiglass make | |
| Electrical grinder | JSDA | JD 700 | |
| High temperature cautery loop tip | Bovie | AA03 | |
| Isoflurane | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
| Laser doppler perfusion monitor | Moor Instruments | moorVMS-LDF1 | |
| Lubricant eye ointment | Bausch + Lomb | 339081 | |
| Mouse rectal probe | Physitemp | RET-3 | |
| Nitrous Oxide | Airgas | UN1070 | |
| Otoscope | Welchallyn | 728 | 2.5 mm Speculum |
| Oxygen | Airgas | UN1072 | |
| Povidone-iodine | CVS | 955338 | |
| Recovery box | Brinsea | TLC eco | |
| Rimadyl (carprofen) | Zoetis | 6100701 | Injectable 50 mg/mL |
| Rodent ventilator | Harvard | Model 683 | |
| Temperature controller | Physitemp | TCAT-2DF | |
| Triple antibioric & pain relief | CVS | NDC 59770-823-56 | |
| Vaporizer | RWD | R583S |
References
- Tsao, C. W., et al. Heart disease and stroke statistics-2022 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 145 (8), e153 (2022).
- Nogueira, R. G., et al. Thrombectomy 6 to 24 hours after stroke with a mismatch between deficit and infarct. The New England Journal of Medicine. 378 (1), 11-21 (2018).
- Fisher, M., Savitz, S. I. Pharmacological brain cytoprotection in acute ischaemic stroke-renewed hope in the reperfusion era. Nature Reviews Neurology. 18 (4), 193-202 (2022).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
- Knauss, S., et al. A semiquantitative non-invasive measurement of PcomA patency in C57BL/6 mice explains variance in ischemic brain damage in filament MCAo. Frontiers in Neuroscience. 14, 576741 (2020).
- Yang, Z., et al. Post-ischemia common carotid artery occlusion worsens memory loss, but not sensorimotor deficits, in long-term survived stroke mice. Brain Research Bulletin. 183, 153-161 (2022).
- Wang, Z., et al. Increasing O-GlcNAcylation is neuroprotective in young and aged brains after ischemic stroke. Experimental Neurology. 339, 113646 (2021).
- Jiang, M., et al. XBP1 (X-box-binding protein-1)-dependent O-GlcNAcylation Is neuroprotective in ischemic stroke in young mice and its impairment in aged mice is rescued by thiamet-G. Stroke. 48 (6), 1646-1654 (2017).
- Li, X., et al. Single-cell transcriptomic analysis of the immune cell landscape in the aged mouse brain after ischemic stroke. Journal of Neuroinflammation. 19 (1), 83 (2022).
- Li, X., et al. Beneficial effects of neuronal ATF6 activation in permanent ischemic stroke. Frontiers in Cellular Neuroscience. 16, 1016391 (2022).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 2. Regional cerebral blood flow determined by [14C]iodoantipyrine autoradiography following middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1 (1), 61-69 (1981).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1 (1), 53-60 (1981).
