Tüm deneysel prosedürler Pekin Spor Üniversitesi Hayvan Etik Komitesi tarafından onaylandı (Onay No. 2022034A). Fareler, Pekin Spor Üniversitesi hayvan tesisinde kontrollü koşullar altında bireysel olarak tutuldu (sıcaklık: 22-24 °C; nem: %45%-55; 12 saat ışık/karanlık döngü). Spesifik patojensiz (SPF) 11 haftalık dişi ve 12 haftalık erkek SHR ile birlikte yaşına uygun normotensif WKY fareler, Pekin Vital River Laboratuvarı Hayvan Teknolojisi Co., Ltd.'den (Lisans No. SYXK [Pekin] 2021-0053) ile üreme amaçları için kullanıldı. Bu çalışma için kullanılan reaktifler ve ekipmanlar Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.
1. Deneysel hayvanlar ve gruplaşma
Hamile farelere standart kemirgen yetiştirme diyeti ve su ile libitum sağlandı. Tüm fareler kendiliğinden doğum yaptı ve yavruları standart kemirgen diyetine sütten kesildi. Çiftleşme için, aynı suştan dişi ve erkek fareler (WKY veya SHR) 1:1 oranında birlikte yerleştirildi. Vajinal tıkaç ve spermin vajinal smear'da bulunması, gebelik gününün 1'ini (GD1) belirtmek için kullanıldı. Hamilelik doğrulandığında, fareler rastgele dört gruba ayrıldı: normotensif hareketsiz (p-WKY-SED), normotensiv egzersiz (p-WKY-EX), hipertansif hareketsiz (p-SHR-SED) veya hipertansif egzersiz (p-SHR-EX). Deneysel analizler gebelik gününde (GD21) farelerde, embriyonik günde 21 (ED21) fetüslerde ve her gruptan 3M erkek ve dişi yavrular üzerinde gerçekleştirildi.
2. Anne aerobik egzersiz prosedürü
Çiftleşmeden önce, dişi fareler bir hafta boyunca konut tesisine alıştırılır, ardından 10 cm derinliğinde suya günde 15 dakika maruz kalarak 34-35 °C sıcaklıkta tutulan 5 günlük suya uyum dönemi uygulanır. Başarılı çiftleşmenin ardından, egzersiz grubundaki fareler yapılandırılmış bir yüzme programına başladılar. Protokol, 40 cm derinlikte (34-35 °C) 4 günlük bir adaptasyon aşamasıyla başladı; günlük yüzme süresi başlangıçtaki 20 dakikadan 10 dakikaya kademeli olarak artırıldı. 5. günden GD20'ye kadar bu fareler haftada 6 gün, günde 60 dakika yüzdüler. Suya batmadan kaynaklanabilecek potansiyel stresi kontrol etmek için, hareketsiz gruplardaki fareler aynı süre boyunca sığ suya (10 cm derinlik, 34-35 °C) aktif yüzme yapmadanyerleştirilmiştir 10.
3. Tansiyon ölçümü
Sistolik kan basıncı (SBP), diyastolik kan basıncı (DBP) ve ortalama arter basıncı (MAP), bilinçli ve dinlenme koşullarında CODA Monitor kuyruk manşet sistemi kullanılarak 3 erkek ve dişi yavru farelerde ölçüldü. Tüm ölçümler, yaklaşık 25 °C ortam sıcaklığında 8:00 ile 12:00 arasında sessiz bir ortamda yapıldı.
Isıtma pedi 1 saat önceden açılır ve cihazın ölçüm öncesi gerekli sıcaklığa ulaşmasını sağlamak için 37-38 °C olarak ayarlanırdı. Her sıçanın vücut ağırlığına göre uygun boyutta bir tutucu seçildi ve hayvan nazikçe kontrol cihazına yönlendirildi. Fiksasyondan sonra, fare kuyruğuna yeterli kan akışı sağlamak için 5 dakika boyunca ısıtma pedine kondu. Farenin kuyruğunun boyutuna göre uygun boyutta bir tıkanma manşeti (O-Manşet) ve hacim basıncı kaydetme manşeti (VPR-Manşet) seçildi. Operasyon sırasında, O-Manşet dikkatlice kuyruğun tabanından yaklaşık 1 cm yukarıya yerleştirildi ve ardından VPR-Manşet kuyruğun üzerine yerleştirildi. 5 dakikalık alışma döneminden sonra, fare bilinçli ve dinlenme halindeyken kan basıncı ölçümleri başlatıldı. Her sıçan, kan basıncı verilerini kaydetmek için beş alışma döngüsünden sonra ardışık on ölçüm döngüsünden geçti. Tüm işlem boyunca hayvanlar yakından izlendi ve ölçüm protokolü tamamlandıktan sonra hemen kısıtlayıcıdan çıkarıldı.
4. Farelerde MI/RI ameliyatı
Fareler ameliyattan önce 12 saat oruçta tutuldu ve suya ücretsiz erişim sağlandı. Vücut ağırlığı anesteziden önce ölçüldü. Anestezi %5 izofluran kullanılarak indüklendi ve işlem sırasında %2 izofluran ile korundu. Her sıçan sırtüstü pozisyona getirildi ve 37 °C sıcaklığa ayarlanmış bir ısıtma pedine sabitlendi.
Ağız endotrakeal entübasyonu, 16 G'lik bir kateter kullanılarak yapıldı; kateter nazikçe trakeyaya yerleştirildi ve yerinde sabitlendi. Kateter daha sonra entegre anestezi ve ventilasyon sistemine bağlandı. Ventilasyon parametreleri dakikada 70 nefes hızı, 8 mL/kg gelgit hacmi ve 1:2 spirator-ekspirator oranı olarak ayarlandı.
Elektrotlar, standart kurşun yerleşimine göre sıçanın uzuvlarına deri altı yerleştirildi: sağ ön uzuv için siyah, sağ arka uzuv için yeşil ve sol arka uzuv için kırmızı. Elektrotlar biyolojik fonksiyon deney sistemine ve biyo-amplifikatora bağlanmış, elektrokardiyografik (EKG) izleme ise LabChart yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Farenin göğüs kılları tıraş edildi ve ameliyat bölgesi alkolle dezenfekte edildi. Kalbe karşılık gelen göğüs sığının sol tarafındaki deride bir kesi yapıldı. Kaburgaları açığa çıkarmak için küt diseksiyon yapıldı. Üçüncü ve dördüncü kaburgalar arasına göğüs retraktoru yerleştirilerek torakal boşluğu açtı. Perikard dikkatlice yırtıldı ve kalbi tamamen açığa çıkarmak için ayrıldı. Eşlik eden büyük kalp damarı bir dönüm noktası olarak kullanıldı. Sol atriyal uzuvdan yaklaşık 1-2 mm aşağıda, 8-0 Dikiş, sol ön iniş (LAD) koroner arteri bağlanmak için epikardiyal yüzeyden geçirildi. Düğüm yerine küçük bir tahta tüp yerleştirildi ve kan akışını engellemek için slipknot bağlandı. Göğüs boşluğu hızla kapatıldı. Başarılı ligasyon, elektrokardiyogramda ST-segment yükseltilmesi ve iskemik miyokard bölgesinde görünür siyanoz ile doğrulandı.
45 dakikalık tıkanmanın ardından slipknot gevşetildi ve ahşap tüp çıkarılarak reperfüzyon başlatıldı. Hava, göğüs boşluğundan dışarı atılır, ardından göğüs kapatılır ve dikilirdi. Ameliyat bölgesi povidon-iyot ile dezenfekte edildi ve işlem tamamlandı.
Böylece 24 saatlik reperfüzyonun ardından bir MI/RI modeli oluşturuldu. Kendiliğinden nefes alma yeniden başladığında, endotrakeal tüp çıkarıldı ve fare temiz bir kafese geri getirildi.
5. Ekokardiyografi
Ekokardiyografik değerlendirme, L22-8K3 yüksek frekanslı lineer dizi probuyla donatılmış küçük hayvan renkli Doppler ultrason görüntüleme sistemi kullanılarak gerçekleştirildi (merkez frekans: 15 MHz). Sıçanlar, indüksiyon için %5 izofluran ile anestezi edildi ve işlem boyunca %2 izoflüran altında tutuldu. Her sıçan sırtüstü pozisyona getirildi ve cerrahi platforma sabitlendi; sıcaklık 37 °C olarak tutuldu. Solunum durumu sürekli izlendi ve izofluran akış hızı, kalp ultrason ölçümlerinin doğruluğunu zayıflatabilecek aşırı derin veya sığ anestezilerden kaçınmak için gerektiğinde ayarlandı.
Göğüs bölgesi tıraş edildikten sonra, uygun miktarda ultrason bağlantı jeli uygulandı. Ultrason probu, sol ön göğüs duvarının üzerine yerleştirilerek sol ventrikülün parasternal uzun eksenli ve kısa eksenli görünümlerinden M-modlu ekokardiyografik görüntüler elde edildi. Her parametre için, ardışık altı kalp döngüsünün ortalama değeri hesaplandı. Kardiyak fonksiyon, sol ventrikül iç çapı (LVIDs), sol ventrikül iç çapı (LVIDd), fraksiyonel kısalma (FS) ve ejeksiyon fraksiyonu (EF) ölçülerek değerlendirildi.
6. Farelerde MCAO ameliyatı
Fareler ameliyattan önce 12 saat oruç tutuldu ama suya serbest erişimi vardı. MCAO modeli, optimize edilmiş Zea-Longa dikiş yöntemiyle oluşturuldu. Anestezi %5 izofluran ile indüklenmiş ve %2 isofluran ile korunmuştur. Kas gevşemesi gözlemlendikten ve solunum ile kalp atış hızı dengelendikten sonra, fareler sırtüstü pozisyona getirildi ve termostatla kontrol edilen bir ısıtma pedine sabitlendi.
Farenin servikal bölgesi rutin olarak tıraş edilip dezenfekte edildi. Boynun biraz solunda orta hat kesi yapıldı ve kas katmanları küt şekilde diseksiye edilip, sol ortak karotis arter (CCA), dış karotis arter (ECA) ve iç karotis arter (ICA) ortaya çıkarıldı ve izole edildi. ECA ince dikiş ipliği ile bağlanmış, CCA ve ICA ise geçici olarak arter klipsleriyle sıkıştırılmıştır. ECA'da bir kesi yapıldı ve dikiş embolüsü ECA açıklığından CCA'ya yerleştirildi. ECA kesindikten sonra, ICA ile hizalanması için nazikçe aşağı çekilerek embolüsün yerleştirilmesi için düz bir yol sağlandı. Embolus dikkatlice ICA'nın intrakraniyal segmentine ilerletildi. Hafif dirençle karşılaşıldığında yerleştirme durdurulur, bu da doğru konumlandırmayı gösterir. Bu noktada, embolus ECA ve ICA'nın bifurkasyonundan 18-20 mm mesafede, önceden işaretlenmiş derinliğe karşılık gelirken, ucu orta beyin arterinin (MCA) başlangıcını kapatarak yerleştirildi.
Embolus ucu çapı, farenin vücut ağırlığına göre seçildi: fareler için 0,31-0,32 mm <200 g, 281-330 g ağırlığındaki fareler için ise 0,38-0,40 mm. Doğru yerleştirme doğrulandıktan sonra embolus sabitlendi, arter klipsleri çıkarıldı, deri kesisi dikildi ve cerrahi bölge povidon-iyot ile dezenfekte edildi.
Dikişin başarılı yerleştirilmesi, etkilenen tarafta kan perfüzyonunda %50'den fazla azalma ile doğrulandı. 2 saat iskemi sonrası embolus geri çekilerek reperfüzyon başlatıldı. 24 saatlik reperfüzyon sonrası bir serebral iskemi-reperfüzyon yaralanma modeli oluşturuldu.
Sıçanlarda nörolojik eksiklikler, MCAO'dan 24 saat sonra Zea Longa puanlama sistemi kullanılarak değerlendirildi. Puanlama kriterleri şu şekildeydi (Tablo 1).
Sonraki analizlere yalnızca Zea Longa puanı 1'den 3'e kadar olan fareler dahil edildi. 0 veya 4 puanlı fareler, etkili tıkanma veya aşırı beyin hasarı olmadığı için sırasıyla hariç tutuldu.
7. Lazer benekli kontrast görüntüleme (LSCI)
Fareler deneyden önce 12 saat oruç tutuldu ancak suya serbest erişimleri vardı. Anestezi %5 izofluran ile indüklenmiş ve %2 isofluran olarak tutulmuştur.
Fareler daha sonra yatağa yatırılmış pozisyona yerleştirildi ve stereotaksik bir cihazda sabitlendi. Saç derisi tıraş edilip dezenfekte edildikten sonra, kafatasını açığa çıkarmak için sagital dikiş boyunca orta hat kesisi yapıldı. Kafatası yüzeyindeki bağ dokusu ve periostum dikkatlice çıkarıldı. Dura mater'in bütünlüğü korunurken, kafatasının her iki tarafı da kafatası matkapla inceltildi ve kemik şeffaf hale geldi. 8 mm × 15 mm ölçüsünde bir kranial pencere oluşturuldu; böylece kortikal kan damarları mikroskop altında net şekilde görüntülendi.
LSCI sistemi etkinleştirildi ve cihazın konumu ile odak mesafesi ayarlandı, ta ki kranial pencere net bir şekilde görselleştirilsin. 780 nm dalga boyuna sahip bir lazer ışık kaynağı kullanıldı. Aydınlatma alanı, 15 ms pozlama süresi ve saniyede 15 kare hızına sahip şarjlı bağlantılı bir cihaz kullanılarak yakalanmıştır. 1280 × 960 piksel çözünürlükte görüntüler elde etmek için 15-30 saniye boyunca sürekli izleme yapıldı. Sistem daha sonra orijinal benek görüntülerini kan akışı haritalarına ve nicel perfüzyon verilerine dönüştürdü.
Her iki yarımküredeki MCA tedarik bölgelerindeki başlangıç beyin kan akışı ilk kez iskemiden önce kaydedilmiştir. Daha sonra saç derisi dikildi ve dezenfekte edildi, ardından MCAO prosedürü başlatıldı. Her iki yarımküredeki beyin kan akışı hemen oklüzyon sonrası, iskemi sonrası 2 saat ve 24 saat boyunca sürekli izlendi.
Tüm izleme süresi boyunca, anestezi izofluran ile sürdürüldü ve ısıtma yastığı sıçanların vücut sıcaklığını 37 °C'de sabit tutacak şekilde düzenlendi. Hayvanın stabil solunumu ve kalp atış hızı göstermesiyle veri toplama süreci başladı.
8. 2,3,5-triphenyltetrazolium klorür (TTC) boyama
%2 (w/v) TTC çözeltisi, 0,2 g TTC tozunun 10 mL fosfatla tamponlanmış tuzlu salin (PBS, pH 7,4) içinde çözülmesiyle hazırlandı. Çözelti folyo kaplı bir santrifüj tüpüne aktarıldı, tam çözünmeyi sağlamak için iyice girdablandırıldı ve ardından 37 °C'ye kadar önceden ısıtılan su banyosuna kondu.
24 saat reperfüzyonun ardından sıçanlar %5 izoflüran ile anestezi edildi ve karın aortası üzerinden exkanguinasyon yoluyla ötenazi edildi. Kalp ve beyin hemen çıkarılıp 10 mL PBS ile iyice durulandı. Dokular −40 °C'de 30 dakika boyunca snap-donduruldu, ardından kalıplara gömülüp önden arkaya doğru koronal olarak kesitlendi, dilim başına 2-3 mm kalınlıkta. Dilimler %2 TTC çözeltisinde kuluçka edildi. Kalp dilimleri ışıktan korunan 37 °C su banyosunda 10 dakika kuluçka yapılırken, beyin dilimleri aynı koşullarda 25 dakika kuluçka yapıldı. Inkubasyon sırasında dilimler her 5 dakikada bir döndürülür, böylece lekelenme sağlanır. Boyamadan sonra, dilimler 10 mL PBS ile üç kez durulanıp 10 mL %10 formalin ile 24 saat sabitlendi.
24 saat fiksasyondan sonra, doku dilimleri çıkarıldı ve aşırı nemi gidermek için gazlı bezle nazikçe silindi. Her dilim şeffaf bir cam plakaya yerleştirildi ve hem ön hem arka taraflar tarandı. Taranan görüntülerde, beyaz bölgeler infarktlı (iskemik) dokuyu gösterirken, kırmızı bölgeler canlı (iskemik olmayan) dokuyu temsil ediyordu. ImageJ yazılımı kullanılarak hem miyokard hem de beyin dilimlerinin infarkt alan oranı hesaplanmıştır. Miyokard enfarktüsü alanı (%) = (İnfarkt alanı / Toplam miyokard alanı) × %100; Beyin enfarktüsü alanı (%) = (MCAO tarafındaki enfarkt alanı / ipsilateral yarımküre toplam alanı) × %100.
9. Güvenlik notları ve tehlikeli malzeme taşıma
İzofluran, soluma maruziyetini önlemek için bir duman kapasası içinde işleniyor ve serin, iyi havalandırılan bir alanda depolanıyordu. Formalin ve TTC, cilt teması ve soluma riskini en aza indirmek için nitril eldivenler ve yüz maskeleriyle ele alındı. TTC fotosensitif olarak tanındı ve bu nedenle folyo kaplı kaplarda saklanıp kullanıldı.
Cerrahi alan %75 etanol ile dezenfekte edildi ve tüm cihazlar kullanımdan önce 20 dakika boyunca 121 °C'de otoklavlandı. Operatörler, işlemler boyunca aseptik koşulları korumak için steril eldiven ve önlükler giydiler.
Ameliyat sonrası izleme, hayvanların refahını sağlamak için her 6 saat boyunca 24 saat yapıldı. Sürekli titreme veya yiyecek ve su yetersizliği gibi ciddi sıkıntı gösteren hayvanlar, kurumsal etik kurallara uygun olarak hemen ötenazi edildi.
Tüm TTC ve formalin atıkları, etiketlenmiş biyolojik tehlike kaplarında toplandı ve kurumsal tehlikeli atık yönetimi protokolüne uygun olarak bertaraf edildi. Hayvan dokuları, üniversitenin belirlenmiş biyoatık tesisi aracılığıyla yakıldı. Kontamine cerrahi malzemeler bertaraf edilmeden önce otoklavlanmıştır.
10. İstatistiksel analiz
Tüm veriler ortalama ± SEM olarak sunuldu. İstatistiksel analizler GraphPad Prism 8 yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi. Dört grup arasındaki farklar, iki yönlü varyans analizi (iki yönlü ANOVA; faktörler: hipertansiyon ve egzersiz) kullanılarak değerlendirildi. Erkek ve dişi yavrular arasındaki karşılaştırmalar, çiftsiz iki kuyruklu Öğrenci t-testi kullanılarak değerlendirildi. P değeri < 0.05 istatistiksel olarak anlamlı olarak kabul edildi.