نهج الجراحي لانسداد الشريان الدماغي الأوسط وضخه المستحثة السكتة الدماغية في الفئران
Summary
من أجل فهم الفيزيولوجيا المرضية من السكتة الدماغية، فمن المهم استخدام نماذج يمكن الاعتماد عليها. هذه الورقة سوف تصف واحد من النماذج السكتة الدماغية الأكثر استخداما في الفئران، ويطلق عليه نموذج المتوسطة الدماغي انسداد الشريان (MCAo) (كما وصف خيوط داخل اللمعة أو نموذج خياطة) مع ضخه.
Abstract
السكتة الدماغية هي السبب الرئيسي للوفاة في جميع أنحاء العالم، وتستمر لتكون واحدة من الأسباب الرئيسية للإعاقة الكبار على المدى الطويل. حوالي 87٪ من السكتات الدماغية هي الدماغية في الأصل وتحدث في أراضي الشريان الدماغي الأوسط (مولودية الجزائر). حاليا فقط إدارة الغذاء والدواء (FDA) وافقت المخدرات لعلاج هذا المرض الفتاك هو منشط البلازمينوجين النسيجي (TPA). ومع ذلك، منشط البلاسمينوجين النسيجي لديه نافذة العلاجية صغير لإدارة (3-6 ساعة)، وغير فعالة إلا في 4٪ من المرضى الذين يحصلون عليها بالفعل. يركز البحث الحالي على فهم الفيزيولوجيا المرضية من السكتة الدماغية من أجل العثور على الأهداف العلاجية المحتملة. وهكذا، ونماذج يمكن الاعتماد عليها هي الحاسمة، و(MCAo) نموذج MCA انسداد (تسمى أيضا داخل اللمعة خيوط أو خياطة نموذج) والتي تعتبر نموذج الجراحية الأكثر صلة سريريا من السكتة الدماغية، وهي إلى حد ما غير الغازية واستنساخه بسهولة. وعادة ما تستخدم نموذج MCAo مع القوارض، خاصة مع الفئران بسببإلى كل الاختلافات الجينية المتاحة لهذه الأنواع. نحن هنا وصف (وموجودة في شريط الفيديو) كيفية تنفيذ بنجاح نموذج MCAo (مع ضخه) في الفئران لتوليد بيانات موثوقة وقابلة للتكرار.
Introduction
السكتة الدماغية هي السبب الخامس للوفاة في جميع أنحاء العالم، مع شخص واحد يموت من المرض كل 4 دقائق. أكثر من 800،000 الاميركيين يعانون من السكتة الدماغية كل عام، وهي ليست مدمرة فقط للمريض، ولكن أيضا لعائلاتهم. السكتة الدماغية هي السبب الرئيسي للعجز الكبار، ويقدر الإنفاق السنوي ليكون في ترتيب 36500000000 $ 1 على الرغم من عدد قليل جدا من خيارات العلاج يجري المتاحة.
منشط بلاسمينوجين النسيجي (TPA) هو الوحيد إدارة الغذاء والدواء (FDA) مرخصة المخدرات للسكتة الدماغية. ومع ذلك، فإنه لا تكون فعالة إلا إذا ما تم إعطاؤها للمرضى في غضون 3-6 ساعات من بداية السكتة الدماغية، وفي هذه الحالات فهي تستفيد سوى 4٪ من المرضى 2. وبالتالي، فمن الضروري أن يتم استخدام استنساخه، النماذج الحيوانية ذات الصلة سريريا من السكتة الدماغية للمساعدة في وضع استراتيجيات والعلاجات المحتملة لهذا المرض. ومن المهم أن نلاحظ أنه في المختبر </م> النماذج، في حين مفيدة في نمذجة بعض جوانب الخلل الدماغي، ليست قادرة على تلخيص التفاعلات الفسيولوجية المعقدة التي تحدث في الدماغ والأطراف إثر إصابته بجلطة. ونتيجة لذلك، في النماذج الحية ضرورية.
النوع الاكثر شيوعا من السكتات الدماغية هو في الأصل، وهو ما يمثل 87٪ من إجمالي السكتات الدماغية. السكتات الدماغية الأخرى نزيف داخل المخ (9٪) ونزيف تحت العنكبوتية (4٪)، وتسببت في معظم الأحيان من قبل الصمات إلى الشريان الدماغي الأوسط (مولودية الجزائر). ويعزى هذا إلى منحنى بارز في جذور مولودية الجزائر، الذي يسبب تدفق الصفحي الدم الى الدماغ لتصبح تعطلت. وMCA ينشأ من الشريان السباتي الداخلي (ICA) والطرق على طول التلم الجانبي، حيث الفروع والمشاريع في العقد القاعدية والسطوح الجانبية للالجبهي، الجداري والفص الصدغي، بما في ذلك المحرك الأساسي والقشرة الحسية. يتم إنشاء دائرة ويليس من الشرايين الدماغية الخلفية يجريتوصيل الشرايين الدماغية والخلفي التواصل الشرايين.
خيوط أو خياطة نموذج داخل اللمعة من MCAo هي واحدة من الأكثر استخداما في البحوث السكتة الدماغية. ومع ذلك، هناك بضعة أشكال مختلفة لهذا النموذج، وهذه هي على أساس ما إذا تم إدراج خييط في الشريان السباتي الخارجي (ECA، ووصف طريقة لونجا) 3، أو ما إذا كان يتم إدراجها في ICA (يدعى كويزومي طريقة) 4. في طريقة كويزومي، الشريان السباتي المشترك (CCA) على جانب الجراحة يجب أن تكون مرتبطة بشكل دائم إذا تم إزالة خيوط لمنع نزيف من شق في التقييم القطري المشترك، بينما في طريقة لونجا انها هي اللجنة الاقتصادية لأفريقيا يجب أن تكون مرتبطة 5 بشكل دائم . هنا سيتم استخدام طريقة لونجا ونحن نرى أن هذا هو أعلى بكثير، ونموذجا الجراحية أكثر أهمية سريريا من السكتة الدماغية. وعلاوة على ذلك، فإن استخدام حيدة ذات الرؤوس السيليكون، وخصوصا مع طريقة لونجا، وتنتج جدا MCAo استنساخه بدلا من الأحادية-اضعافها لهب، والتي غالبا ما تنتج انسداد ناقصة و / أو نزيف تحت العنكبوتية (6).
طريقة خيوط داخل اللمعة يمكن استخدامها كنموذج لل4،6 انسداد دائم أو مؤقت. لأداء نموذج عابرة، تتم إزالة خيوط بعد فترة من نقص التروية (على سبيل المثال، 30 دقيقة، 60 دقيقة، أو 2 ساعة) يسمح، وضخه إلى ذلك. هذا النموذج، إلى حد ما، يحاكي استعادة تدفق الدم بعد التدخل العفوي أو العلاجي (على سبيل المثال، إدارة TPA) إلى ليز جلطة الانسداد التجلطي في البشر. لنموذج دائم، هو بكل بساطة ترك خيوط في مكان لفترة من الوقت (على سبيل المثال، 24 ساعة)، حتى لا يحدث ضخه. ميزة أخرى لهذا الأسلوب خيوط داخل اللمعة هو حقيقة أن حج القحف لا تحتاج إلى أن يؤديها، والسماح للالجمجمة إلى أن تترك سليمة وتجنب أي تغيرات في الضغط داخل الجمجمة ودرجة الحرارة.
<p cمعشوقة = "jove_content"> في هذا الفيديو نحن لشرح كيفية تنفيذ ونجا طريقة خيوط داخل اللمعة للحث على MCAo وضخه. وتبين لنا أيضا كيفية تنفيذ النتيجة العصبية 18 نقطة وتحديد حجم احتشاء باستخدام 2،3،5-triphenyltetrazalium كلوريد (TTC) تلطيخ.Protocol
Representative Results
Discussion
منذ بدايته قبل 20 عاما، وقد تم استخدام نموذج MCAo للسكتة الدماغية البشرية التي تنطوي على إدخال خيوط في عدد كبير من الدراسات. ويرجع ذلك أساسا إلى حقيقة أنه يحاكي ما يحدث سريريا في الشكل الأكثر شيوعا من السكتة الدماغية (أي السكتة الدماغية). المخطط هو أكثر حساسية لنقص ت…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was funded by the National Institute of Health, the National Heart Lung and Blood Institute (NIH and NHLBI; HL125572-01A1) and the LSUHSC-S start up fund to F.N.E. Gavins.
Materials
| Male C57BL/6 mice | Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME | #000664 | |
| Ketamine Hydrochloride | Morris & Dickson, Shreveport, LA | 67457-108-10 | |
| Xylazine | Akorn, Inc, Lake Forest, IL | NADA# 139-236 | |
| DC temperature control system | FHC, Bowdoin, ME | 40-90-8D | |
| Mini rectal thermistor probe | FHC, Bowdoin, ME | 40-80-5D-02 | |
| Heating pad | FHC, Bowdoin, ME | 40-90-2-06 | |
| Clippers | Amazon, Bellevue, WA | #64800 | |
| 70% ethanol | Worldwide Medical Products, Bristol, PA | #51011023 | |
| Dissecting microscope | Olympus, Center Valley, PA | SZ40 | |
| Iris scissors (straight) | Fine Science Tools, Foster City, CA | 11251-20 | |
| Dumont forceps (45° bent tip) | Fine Science Tools, Foster City, CA | 11297-00 | |
| Micro vessel clip | Fine Science Tools, Foster City, CA | 18055-05 | |
| Micro dissecting spring scissors (straight) | Fine Science Tools, Foster City, CA | 14088-10 | |
| Retractors (blunt) | Fine Science Tools, Foster City, CA | 18200-11 (Helen used 17022-13) | |
| Cotton tipped applicators | Fisher Scientific, Waltham, MA | 23-400-100 | |
| Gauze sponges | Covidien, Mansfield, MA | #9023 | |
| 6-0 silk braided surgical suture | Roboz, Gaithersburg, MD | SUT-1073-11 | |
| 0.9% sodium chloride | Morris & Dickson, Lake Forest, IL | 0409-4888-20 | |
| 6-0 medium MCAO suture (silicon rubber coated monofilament) | Doccol Corporation, Sharon, MA | 6023PKRe | |
| Sofsilk 6-0 silicone coated braided silk | Covidien, Mansfield, MA | SUT-14-1 | |
| Carprofen | Pfizer, New York, NY | NADA# 141-199 | |
| Puralube | Dechra, Norwich, UK | NDC 17033-211-38 | |
| Physitemp temperature controller | Harvard Apparatus, Holliston, MA | TCAT-2AC | |
| Heat lamp | Harvard Apparatus, Holliston, MA | HL-1 | |
| Laser doppler probe | AD Instruments, Colorado Springs, CO | MSP100XP | |
| 24-well plates | Fisher Scientific, Waltham, MA | #353226 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Life Technologies, Carlsbad, CA | 20012-050 | |
| Single edge razor blades | Fisher Scientific, Waltham, MA | 12-640 | |
| 2,3,5-triphenyltetrazalium chloride (TTC) | Sigma Aldrich, St. Louis, MO | T8877-50G | |
| Mouse brain matrix slicer | Braintree Scientific, Braintree, MA | BS-A 5000C | |
| Water bath | VWR, Radnor, PA | #182 | |
| 10% formalin | Sigma Aldrich, St. Louis, MO | HT501128-4L | |
| Image J analysis software | NIH, Bethesda, MD | free download | |
| Retractor | Medical Device Purchase, Newcastle, CA | MP-740 |
References
- Go, A. S., et al. Heart disease and stroke statistics-2014 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 129 (3), e28-e292 (2014).
- Marks, M. P., et al. Patients with acute stroke trated with intravenous tPS 3-6 hours after stroke onset: correlations between MR angiography findings and perfusion- and diffusion-weighted imaging in the DEFUSE study. Radiology. 249 (2), 614-623 (2008).
- 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).
- Koizumi, J., Yoshida, Y., Nakazawa, T., Ooneda, G. Experimental studies of ischemic brain edema, I: a new experimnetal model of cerebral embolism in rats in which recirculation can be introduced in the ischemic area. Jpn J Stroke. (8), 1-8 (1986).
- Smith, H. K., Russell, J. M., Granger, D. N., Gavins, F. N. E. Critical differences between two classical surgical approaches for middle cerebral artery occlusion-induced stroke in mice. J Neurosci Meth. 249, 99-105 (2015).
- Gavins, F. N., Dalli, J., Flower, R. J., Granger, D. N., Perretti, M. Activation of the annexin 1 counter-regulatory circuit affords protection in the mouse brain microcirculation. FASEB J. 21 (8), 1751-1758 (2007).
- Chen, J., et al. Atorvastain induction of VEGF and BDNF promotes brain plasticity after stroke in mice. J Cereb Blood Flow Metab. 25 (2), 281-290 (2005).
- Li, Y., et al. Intrastriatal transplantation of bone marrow nonhematopoietic cells improves functional recovery after stroke in adult mice. J Cereb Blood Flow Metab. 20 (9), 1311-1319 (2000).
- Liesz, A., et al. The spectrum of systemic immune alterations after murine focal ischemia; the immunodepression versus immunomodulation. Stroke. 40 (8), 2849-2858 (2009).
- Beckmann, N. High resolution magnetic resonance angiography non-invasively reveals mouse strain differences in the cerebrovascular anatomy in vivo. Magn Reson Med. 44 (2), 252-258 (2000).
- Barone, F. C., Knudsen, D. J., Nelson, A. H., Feuerstein, G. Z., Willette, R. N. Mouse strain differences in susceptibility to cerebral ischemia are related to cerebral vascular anatomy. J Cereb Blood Flow Metab. 13 (4), 683-692 (1993).
- Burk, J., Burggraf, D., Vosko, M., Dichgans, M., Hamann, G. F. Protection of cerebral microvasculature after moderate hypothermia following experimental focal cerebral ischemia in mice. Brain Res. (1226), 248-255 (2008).
- Noor, R., Wang, C. X., Shuaib, A. Effects of hyperthemia on infarct volume in focal embolic model of cerebral ischemia in rats. Neurosci Lett. 349 (2), 130-132 (2003).
- Shin, H. K., et al. Mild induced hypertension improves blood flow and oxygen metabolism in transient focal cerebral ischemia. Stroke. 39 (5), 1548-1555 (2008).
- Richter, S. H., Garner, J. P., Würbel, H. Environmental standardization: cure or cause of poor reproducibility in animal experiments?. Nat Methods. 6 (4), 257-261 (2009).
- Holloway, P. M., et al. Both MC1 and MC3 receptors provide protection from cerebral ischemia-reperfusion-induced neutrophil recruitment. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35, (2015).
- Vandeputte, C., et al. Characterization of the inflammatory response in a photothrombotic stroke model by MRI: implications for stem cell transplantation. Mol Imaging Biol. 13 (4), 663-671 (2010).
- Iwae, Y., et al. Glial cell-mediated deterioration and repair of the nervous system after traumatic brain injury in a rat model as assessed by positron emission tomography. J Neurotrauma. 27 (8), 1463-1475 (2010).
- Morris, R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. J Neurosci Methods. 11 (1), 47-60 (1984).
- Mouzon, B., et al. Repetitive mild traumatic brain injury in a mouse model produces learning and memory deficits accompanied by histological changes. J Neurotrauma. 29 (18), 2761-2773 (2012).
- Fleming, S., et al. Early and progressive sensorimotor anomalies in mice overexpressing wild-type human α-synuclein. J Neurosci. 24 (42), 9434-9440 (2004).
- Sedelis, M., Schwarting, R. K. W., Huston, J. P. Behavioral phenotyping of the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Behav Brain Res. 125 (1-2), 109-125 (2001).
- Toon, L., Silva, M., D’Hooge, R., Aerts, J. M., Berckmans, D. Automated gait analysis in the open-field test for laboratory mice. Behav Res Methods. 41 (1), 148-153 (2009).
- Lubjuhn, J., et al. Functional testing in a mouse stroke model induced by occlusion of the distal middle cerebral artery. J Neurosci Methods. 184 (1), 95-103 (2009).
- Bouët, V., Freret, T., Toutain, J., Divoux, D., Boulouard, M., Schumann-Bard, P. Sensorimotor and cognitive deficits after transient middle cerebral artery occlusion in the mouse. Exp Neurol. 203 (2), 555-567 (2007).
- Freret, T., et al. Behavioral deficits after distal focal cerebral ischemia in mice: usefulness of adhesive removal test. Behav Neurosci. 123 (1), 224-230 (2009).
- Zhan, Y., et al. Deficient neuron-microglia signaling results in impaired functional brain connectivity and social behavior. Nature Neurosci. 17, 400-406 (2013).
- Balkaya, M., Kröber, J. M., Rex, A., Endres, M. Assessing post-stroke behavior in mouse models of focal ischemia. J Cereb Blood Flow. 33, 330-338 (2012).
- Wiessner, C., et al. Anti-nogo-a antibody infusion 24 hours after experimental stroke imporved behavioral outcome and corticospinal plasticity in normotensive and spontaneously hypertensive rats. J Cereb Blood Flow Metab. 23, 154-165 (2003).
- Schaar, K. L., Brenneman, M. M., Savitz, S. I. Functional assessments in the rodent stroke model. Exp Transl Stroke Med. 2 (13), (2010).
