Subaraknoidalblødning fortsetter å bære en høy byrde av dødelighet og sykelighet hos mennesker. For å lette videre forskning på tilstanden og dens patofysiologi, presenteres en pre-chiasmatisk, enkeltinjeksjonsmodell.
Til tross for fremskritt i behandlingen de siste tiårene, fortsetter subaraknoidalblødning (SAH) å bære en høy byrde av sykelighet og dødelighet, i stor grad plager en ganske ung befolkning. Flere dyremodeller av SAH er utviklet for å undersøke de patofysiologiske mekanismene bak SAH og for å teste farmakologiske inngrep. Den pre-chiasmatiske, enkeltinjeksjonsmodellen i rotte presentert i denne artikkelen er en eksperimentell modell av SAH med et forhåndsbestemt blodvolum. Kort fortalt blir dyret bedøvet, intubert og holdt under mekanisk ventilasjon. Temperaturen reguleres med en varmepute. Et kateter er plassert i halearterien, noe som muliggjør kontinuerlig blodtrykksmåling samt blodprøvetaking. Den atlantooccipitale membranen snittes og et kateter for trykkregistrering plasseres i cisterna magna for å muliggjøre intracerebral trykkmåling. Dette kateteret kan også brukes til intratekale terapeutiske inngrep. Rotta er plassert i en stereotaktisk ramme, et burrhull bores fremre for bregma, og et kateter settes inn gjennom burrhullet og plasseres like foran den optiske chiasmen. Autologt blod (0,3 ml) trekkes ut av halekateteret og injiseres manuelt. Dette resulterer i en økning av intracerebral trykk og en reduksjon av cerebral blodstrøm. Dyret holdes bedøvet i 30 min og gis subkutan saltvann og smertestillende midler. Dyret er ekstubert og returnert til buret. Den pre-chiasmatiske modellen har høy reproduserbarhetshastighet og begrenset variasjon mellom dyr på grunn av det forhåndsbestemte blodvolumet. Det etterligner SAH hos mennesker, noe som gjør det til en relevant modell for SAH-forskning.
Ikke-traumatisk subaraknoidalblødning (SAH) er en form for hjerneslag, som representerer rundt 5% av alle tilfeller. Den vanligste årsaken til ikke-traumatisk SAH er den plutselige brudd på en aneurisme (aSAH), som står for 85% av SAH. Andre årsaker inkluderer brudd på en arteriovenøs misdannelse, koagulopatier og brudd på vener i perimesencephalic blødning1. Insidensraten er 9 per 100 000 personår, med dødelighet rundt en av tre og en annen tredjedel som krever støtte fra dagliglivet etter SAH 2,3.
Etter innledende stabilisering og diagnosebekreftelse avhenger behandlingen av alvorlighetsgraden av blødningen. De hardest rammede pasientene vil få inn et ekstraventrikkeldren i ventriklene for å redusere det intracerebrale trykket (ICP) og bli innlagt på nevrointensivavdelingen, hvor de overvåkes nøye. Pasienter vil gjennomgå en angiografi for å identifisere (sannsynlig) aneurisme og etterpå har aneurisme kveilet eller klippet for å hindre ny blødning4. Til tross for mange studier av farmakologiske terapier, har bare nimodipin, en kalsiumkanalantagonist, vist seg å forbedre resultatene5. Flere kliniske studier er for tiden i gang. Se gjennomgangen av Daou og kolleger for en omfattende liste6.
Brudd på en aneurisme har blitt beskrevet som den plutselige utbruddet av den verste hodepine noensinne opplevd eller en tordenskrall hodepine. Bruddet resulterer i en bratt økning i ICP etterfulgt av en reduksjon i cerebral blodstrøm (CBF). Denne reduksjonen resulterer i global iskemi i hjernen, noe som kan føre til tap av bevissthet. Denne mer mekanistiske banen, sammen med den initierte nedbrytningen av de ekstravaserte elementene i blodet, gir opphav til cytokinfrigjøring og aktivering av det medfødte immunsystemet som resulterer i steril nevroinflammasjon. Videre observeres ofte nedbrytning av blod-hjernebarrieren, noe som resulterer i cerebralt ødem og forstyrrelse i ionhomeostasen. Alle disse endringene og mer, myntet tidlig hjerneskade (EBI), forekommer i løpet av de første par dagene og resulterer i nevrontap og apoptose7.
Omtrent 1/3 av pasientene som er rammet av aSAH vil utvikle forsinket cerebral iskemi (DCI) mellom dag 4-148. DCI er definert som enten debut av fokal, nevrologisk svekkelse eller et fall på minimum to punkter på komaskalaen i Glasgow som varer i minimum 1 time, når andre årsaker, inkludert kramper og ny blødning er utelukket. DCI er forbundet med økt risiko for død og redusert funksjonsutfall etter aSAH9. Cerebral vasospasme (CVS), innsnevring av cerebrale arterier, har vært kjent for å være assosiert med DCI i flere tiår og ble tidligere antatt å være den eneste årsaken til DCI. Det har siden blitt vist at CVS kan oppstå uten utvikling av DCI og flere faktorer, inkludert mikrovaskulær trombose og innsnevring, kortikal spredningsdepresjon og en inflammatorisk respons av EBI har siden blitt identifisert10,11,12.
På grunn av den store innflytelsen fra EBI og DCI på sykdomsforløpet og utfallet av pasientene som rammes, må dyremodeller etterligne disse i størst mulig grad, samtidig som de er reproduserbare. Forskere har brukt et bredt spekter av forskjellige modeller i en rekke dyr fra mus til ikke-menneskelige primater for å prøve å simulere aSAH. Sprague-Dawley og Wistar villtyperotter er for tiden de mest brukte laboratoriedyrene, og de vanligste modellene er endovaskulær perforasjonsmodell, cisterna-magna dobbeltinjeksjonsmodell, og til slutt den pre-chiasmatiske enkeltinjeksjonsmodellen, som vil bli beskrevet i denne artikkelen13.
Den pre-chiasmatiske, enkeltinjeksjonsmodellen ble opprinnelig utviklet av Prunell og kolleger for å motvirke noen av manglene i de andre eksperimentelle modellene14. Operasjonen, når den mestres, er svært reproduserbar og minimerer variasjon mellom dyr. Modellen etterligner SAH hos mennesker på flere punkter, inkludert den plutselige økningen i ICP etter injeksjon av blod, noe som resulterer i forbigående global iskemi på grunn av et fall i CBF15,16. Det påvirker den fremre sirkulasjonen, som er der de fleste aSAH hos mennesker forekommer17. Dødeligheten varierer fra 10% -33% avhengig av studien og mengden blod injisert14,18. Forsinket celledød og nevroinflammasjon kan påvises dag 2 og 7 og dermed gi variabler for å studere konsekvensene av EBI og DCI19,20.
Studien presenterer en oppdatert beskrivelse av den prechiasmatiske enkeltinjeksjonsmodellen hos rotte sammen med en beskrivelse av hvordan ICP-sonden kan brukes som en port for intratekal administrering av legemidler.
Den pre-chiasmatiske enkeltinjeksjonsmodellen til SAH etterligner flere viktige elementer i human SAH, inkludert piggen i ICP, reduksjon av CBF, forbigående global iskemi, oppregulering av nevroinflammatoriske markører og CVS 14,15,16,18,19,20. ICP-sonden ble også brukt som port for intratekal administrering (<strong class…
The authors have nothing to disclose.
Arbeidet ble støttet av Lundbeck Foundation og Lundbeck Grant of Excellence (nr. R59-A5404). Finansiører hadde ingen rolle i noen del av manuskriptet.
16 G peripheral vein catheter | BD Venflon | 393229 | Needle shortened, distal 1 cm curved. Wings removed |
Anesthesia bell/ chamber | Unknown | ||
Blood gas analyzer | Radiometer | ABL80 | |
Blood pressure (BP) monitor | Adinstruments | ML117 | Connects to Powerlab |
Curved forceps, 12 cm x 3 | F.S.T | 11001-12 | For anesthesia |
Cylindrical pillow, 28 cm x 4 cm | Homemade | Made from surgical towels | |
Data acquisition hardware | Adinstruments | ML870 Powerlab | |
Data acquistion software | Adinstruments | LabChart 6.0 | |
Drill | KMD | 1189 | |
Drill controller | Silfradent | 300 IN | |
Flexible light | Schott | KL200 | |
Heating pad | Minco | 1135 | |
Hypodermic needle, 20 G | KD Medical | 301300 | Connects to stereotaxic frame |
ICP monitor | Adinstruments | ML117 | Connects to Powerlab |
Isoflurane vaporizer | Ohmeda | TEC3 | |
Laptop | Lenovo | T410 | |
Laser doppler monitor | Adinstruments | ML191 | |
Laser doppler probe | Oxford Optronics | MSF100XP | Connects to laser doppler monitor |
Needle holder, 13 cm | F.S.T | 12001-13 | For anesthesia |
Precision syringe, 0.025 mL | Hamilton | 547407 | |
Stereotaxic frame | Kopf Instruments | M900 | |
Surgical microscope | Carl Zeiss | F170 | |
Suture needle | Allgaier | 1245 | For anesthesia |
Temperaure controller | CWE,INC. | TC-1000 | |
Transducer x 2 | Adinstruments | MLT0699 | Connects to BP and ICP monitor |
Ventilator | Ugo Basile | 7025 | |
Veterinary clipper | Aesculap | GT421 | |
3-pronged Blair retractor, 13.5 cm | Agnthos | 17022–13 | |
Blunt Alm retractor | F.S.T | 17008-07 | |
Curved forceps, 12 cm x 2 | F.S.T | 11001-12 | |
Needle holder, 13 cm | F.S.T | 12001-13 | |
Straight Dumont forceps, 11 cm | F.S.T | 11252-00 | |
Straight Halsted-Mosquito hemostat x 2 | F.S.T | 13008-12 | |
Straight Iris scissor, 9 cm | F.S.T | 14090-09 | |
Straight Vannas scissor, 10.5 cm | F.S.T | 15018-10 | |
Absorpable swabs | Kettenbach | 31603 | |
Black silk thread, 4-0, 5 x 15 cm | Vömel | 14757 | |
Bone wax | Aesculap | 1029754 | |
Carbomer eye gel 2 mg/g | Paranova | ||
Cotton swab | Heinz Herenz | WA-1 | |
Cotton tipped applicator x 4 | Selefa | 120788 | |
Hypodermic needle, 23 G x2 | KD Medical | 900284 | Connects to stopcock. Remove distal end |
Hypodermic needle, 23 G x3 | KD Medical | 900284 | Remove distal end. 2 connects to stopcock, 1 to syringe |
ICP probe: | Homemade | Made of the following: | |
Polythene tubing, 20 mm | Smiths medical | 800/100/200 | Inner diameter (ID): 0.58 mm, Outer diameter (OD): 0.96 mm. |
Silicone tubing, 10 mm | Fisher | 15202710 | ID: 0.76 mm, OD: 2.4 mm. |
Silicone tubing, 2 mm | Fisher | 11716513 | ID: 1.0 mm, OD: 3.0 mm. |
Micro hematocrit tubes | Brand | 7493 11 | |
OP-towel, 45 cm x75 cm | Mölnlycke | 800430 | |
PinPort adapter, 22 G | Instech | PNP3F22 | |
PinPort injector | Instech | PNP3M | |
Polythene tubing, 2 x 20 cm | Smiths medical | 800/100/200 | Connects to syringe. ID: 0.58 mm, OD: 0.96 mm. |
Rubberband | Unknown | ||
Scalpel, 10 blade | Kiato | 23110 | |
Spinalneedle, 25 G x 3.5'' | Braun | 5405905-01 | |
Stopcock system, Discofix x 2 | Braun | 16494C | Connects to transducer |
Suture, 4-0, monofil, non-resorbable x 3 | Ethicon | EH7145H | |
Syringe, 1 mL | BD Plastipak | 1710023 | |
Syringe, luer-lock, 10 mL x 4 | BD Plastipak | 305959 | Connects to transducer |
Tissue adhesive glue | 3M | 1469SB | |
0.5% Chlorhexidine spirit | Faaborg Pharma | 210918 | |
Carprofen 50 mg/mL | ScanVet | 43715 | Diluted 1:10 |
Isoflurane | Baxter | ||
Isotonic saline | Amgros | 16404 | |
Lidocaine-Adrenaline 10 mg/5 µg/mL | Amgros | 16318 |