Un accidente cerebrovascular trombótico Basado En transitoria cerebral por hipoxia-isquemia Modelo
Summary
Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.
Abstract
Investigación Stroke ha sufrido muchos reveses en la traducción de las terapias neuroprotectoras en la práctica clínica. En contraste, la terapia del mundo real (tPA trombolisis) rara vez produce beneficios en modelos experimentales basados en la oclusión mecánica, que dominan la investigación preclínica derrame cerebral. Esta división entre el banco y la cabecera sugiere la necesidad de emplear modelos tPA-sensibles en la investigación preclínica derrame cerebral. Para este fin, un modelo de accidente cerebrovascular trombótico simple y tPA-reactiva se inventó y se describe aquí. Este modelo consiste en la oclusión transitoria de la arteria carótida común unilateral y la entrega de 7,5% de oxígeno a través de una máscara facial en ratones adultos durante 30 min, manteniendo la temperatura rectal de los animales a 37,5 ± 0,5 ° C. Aunque la ligadura reversible de la arteria carótida unilateral o hipoxia cada suprime el flujo sanguíneo cerebral sólo transitoriamente, la combinación de ambos insultos causada duradera déficit de reperfusión, la fibrina y la deposición de plaquetas, y gran INFARct en el territorio de la arteria cerebral media suministrado. Es importante destacar que la cola de la vena inyección de tPA recombinante en 0,5, 1, o 4 horas después de la THI (10 mg / kg) proporcionó una reducción dependiente del tiempo de la tasa de mortalidad y el tamaño del infarto. Este nuevo modelo de accidente cerebrovascular es simple y puede ser estandarizado a través de laboratorios para comparar los resultados experimentales. Además, se induce la trombosis sin craniectomía o introducir émbolos preformadas. Teniendo en cuenta estas ventajas únicas, el modelo THI es una adición útil al repertorio de la investigación preclínica derrame cerebral.
Introduction
Trombolisis y recanalización es la terapia más eficaz de accidente cerebrovascular isquémico agudo en la práctica clínica 1. Sin embargo, la mayoría de la investigación preclínica neuroprotección se realizó en un modelo transitorio mecánico obstrucción (oclusión de la arteria cerebral media de sutura intraluminal) que produce la rápida recuperación del flujo sanguíneo cerebral después de la retirada de la oclusión vascular y muestra poco a ningún beneficio por tPA trombólisis. Se ha sugerido que la dudosa elección de los modelos de accidente cerebrovascular contribuyó, al menos en parte, a la dificultad en la traducción de la terapia neuroprotectora a los pacientes 2,3. Por lo tanto, hay una demanda creciente para el empleo de modelos de ictus tromboembólico tPA-respuesta en la investigación preclínica, pero estos modelos también tienen problemas técnicos (ver Discusión) 4-7. Aquí se describe un nuevo modelo basado en accidente cerebrovascular trombótico (THI) unilateral insulto hipóxico-isquémico transitorio y sus respuestas a la terapia intravenosa tPA 8.
El modelo de carrera THI fue desarrollado sobre la base del procedimiento de Levine (ligadura permanente de la arteria carótida común unilateral seguido por la exposición a la hipoxia transitoria en una cámara) que se inventó para los experimentos con ratas adultas en 1960 9. El procedimiento original Levine desvaneció en la oscuridad, porque sólo produce daño cerebral variable, pero el mismo insulto causado neuropatología consistente en crías de roedores cuando fue reintroducido por Roberto Vannucci y sus colegas como un modelo de neonatal encefalopatía hipóxico-isquémica (EHI) en 1981 10. En los últimos años, algunos investigadores re-adaptar el modelo Levine-Vannucci a ratones adultos mediante el ajuste de la temperatura en la cámara hipóxica 11. Es plausible que las lesiones cerebrales inconsistentes en el procedimiento original Levine pueden surgir de la fluctuación de las temperaturas corporales de roedores adultos en la cámara hipóxica. Para probar esta hipótesis, hemos modificado el procedimiento Levine mediante la administración de gas hipóxicoa través de una mascarilla, mientras se mantiene la temperatura del núcleo de roedores a 37 ° C sobre la mesa quirúrgica 12. Como era de esperar, el control estricto de la temperatura corporal aumenta considerablemente la reproducibilidad de la patología cerebral inducida por HI. El insulto HI también provoca la coagulación, la autofagia y grises y lesiones 13 la sustancia blanca. Otros investigadores también han utilizado el modelo HI para investigar después del accidente cerebrovascular respuestas inflamatorias 14.
Una característica única del modelo de accidente cerebrovascular HI es que sigue de cerca la tríada de la Virchow de la formación de trombos, incluida la estasis del flujo de sangre, lesión endotelial (por ejemplo, debido al estrés oxidativo inducido-HI), y la hipercoagulabilidad (activación de las plaquetas HI inducida) ( Figura 1 A) 15. Como tal, el modelo HI puede capturar algunos mecanismos fisiopatológicos relacionados con el accidente cerebrovascular isquémico en el mundo real. Con esta idea en mente, hemos perfeccionado aún más el modelo HI con ligadura reversible de la ONUarteria carótida común ilateral (por lo tanto, para crear un insulto HI transitorio), y se ensayó sus respuestas a tPA trombolisis con o sin edavarona. Edaravona es un eliminador de radicales libres ya aprobado en Japón para tratar el ictus isquémico dentro de las 24 horas de aparición 9. Nuestros experimentos mostraron que lo más breve 30 min transitoria HI desencadena el infarto trombótico, y que combinado tratamiento con tPA-edaravona confiere beneficios sinérgicos 8. Aquí se describen los procedimientos quirúrgicos detalladas y consideraciones metodológicas del modelo de THI, que pueden ser utilizados para optimizar los tratamientos de reperfusión de accidente cerebrovascular isquémico agudo.
Protocol
Representative Results
Discussion
El ictus es un problema de salud importante de creciente importancia para cualquier sociedad con una población que envejece. A nivel mundial, el accidente cerebrovascular es la segunda causa principal de la muerte con un estimado de 5.9 millones de eventos fatales en 2010, lo que equivale al 11,1% de todas las muertes 18. El accidente cerebrovascular es también la tercera causa de discapacidad años de vida ajustados (AVAD) perdidos a nivel mundial en 2010, pasando de la quinta posición en 1990 19.</s…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by the NIH grant NS074559 (to C. K.). We thank all collaborators who contributed to our research articles that the present methodology report is based upon.
Materials
| adult male mice | Charles River | C57BL/6 | 10~13 weeks old (22~30 g) |
| Mobile Laboratory Animal Anesthesia System | VetEquip | 901807 | anesthesia |
| Medical air (Compressed) air tank | Airgas | UN1002 | anesthesia |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | NDC 66794-013-25 | anesthesia |
| Multi-Station Lab Animal AnesthesiaSystem | Surgivet | V703501 | hypoxia system |
| 7.5% O2 balanced by 92.5% N2 tank | Airgas | UN1956 | hypoxia system |
| Temperature Controller with heating lamp | Cole Parmer | EW-89000-10 | temperature controllers |
| Rectal probe | Cole Parmer | NCI-00141PG | temperature controllers |
| Dissecting microscope | Olympus | SZ40 | surgical setup |
| Heat pump with warming pad | Gaymar | TP700 | surgical setup |
| Fine curved forceps (serrated) | FST | 11370-31 | surgical instrument |
| Fine curved forceps (smooth) | FST | 11373-12 | surgical instrument |
| micro scissors | FST | 15000-03 | surgical instrument |
| micro needle holders | FST | 12060-01 | surgical instrument |
| Halsted-Mosquito hemostats | FST | 13008-12 | surgical instrument |
| 5-0 silk suture | Harvard Apparatus | 624143 | surgical supplies |
| 4-0 Nylon monofilament suture | LOOK | 766B | surgical supplies |
| Tissue glue | Abbott Laboratories | NC9855218 | surgical supplies |
| Puralube Vet ointment | Fisher | NC0138063 | eye dryness prevention |
| MoorFLPI-2 blood flow imager | Moor | 780-nm laser source | Laser Speckle Contrast Imaging |
| Mannitol | Sigma | M4125 | in-vivo TTC |
| 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) | Sigma | T8877 | in-vivo TTC |
| Vibratome | Stoelting | 51425 | brain section for in-vivo TTC |
| Digital microscope | Dino-Lite | AM2111 | whole-braina imaging |
| O.C.T compound | Sakura Finetek | 4583 | |
| goat anti-rabbit Alexa Fluro 488 | Invitrogen | A11008 | Immunohistochemistry |
| Cryostat | Vibratome | ultrapro 5000 | brain section for IHC |
| Evans blue | Sigma | E2129 | Detecting vascular perfusion |
| Microtome | Electron Microscopy Sciences | 5000 | brain section for histology |
| Avertin (2, 2, 2-Tribromoethanol) | Sigma | T48402 | euthanasia |
| Fluorescent microscope | Olympus | DP73 |
References
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