Мониторинг и модуляция артериального давления в режиме реального времени в модели ишемического инсульта у кроликов
Summary
Непрерывная регистрация артериального давления позволяет исследовать влияние различных гемодинамических параметров. В этом отчете демонстрируется применение непрерывного мониторинга артериального давления на модели ишемического инсульта на крупных животных для определения патофизиологии инсульта, влияния различных гемодинамических факторов и оценки новых подходов к лечению.
Abstract
Контроль артериального давления, как с точки зрения абсолютных значений, так и с точки зрения его вариабельности, влияет на исходы у пациентов с ишемическим инсультом. Тем не менее, по-прежнему сложно определить механизмы, которые приводят к плохим результатам, или оценить меры, с помощью которых эти последствия могут быть смягчены из-за запретительных ограничений, присущих человеческим данным. В таких случаях животные модели могут быть использованы для проведения строгих и воспроизводимых оценок заболеваний. Здесь мы сообщаем о уточнении ранее описанной модели ишемического инсульта у кроликов, которая дополняется непрерывной регистрацией артериального давления для оценки влияния модуляции на артериальное давление. Под общим наркозом бедренные артерии обнажаются через хирургические разрезы для двустороннего размещения артериальных оболочек. При рентгеноскопической визуализации и дорожной карте микрокатетер продвигается в артерию заднего круга кровообращения головного мозга. Ангиограмма выполняется путем инъекции контралатеральной позвоночной артерии для подтверждения окклюзии целевой артерии. Когда окклюзионный катетер остается в нужном положении в течение фиксированного времени, артериальное давление непрерывно регистрируется, чтобы обеспечить плотное титрование манипуляций с артериальным давлением, будь то механическими или фармакологическими средствами. По завершении интервала окклюзии микрокатетер удаляют, и животное поддерживается под общим наркозом в течение предписанной длины реперфузии. Для острых исследований животное затем усыпляют и обезглавливают. Мозг собирают и обрабатывают для измерения объема инфаркта под световой микроскопией и дополнительно оценивают с помощью различных гистопатологических пятен или пространственного транскриптомного анализа. Этот протокол обеспечивает воспроизводимую модель, которая может быть использована для более тщательных доклинических исследований влияния параметров артериального давления во время ишемического инсульта. Это также способствует эффективной доклинической оценке новых нейропротекторных вмешательств, которые могут улучшить уход за пациентами с ишемическим инсультом.
Introduction
Ишемический инсульт (ИИ) является основной причиной смерти и длительной инвалидности во всем мире, и, по прогнозам, его распространенность будет увеличиваться по мере старения общества1. Несмотря на то, что были достигнуты значительные успехи в неотложных вмешательствах и стратегиях вторичной профилактики, дополнительные нейропротекторные методы лечения не последовали быстро 2,3,4,5,6,7. Необходимы дальнейшие исследования патобиологии инсульта, потому что механизмы, с помощью которых терапия может оказаться или не оказаться эффективной, плохо изучены. Во многом это связано с гетерогенным характером популяции пациентов с инсультом, многие из которых имеют многочисленные сопутствующие заболевания, затрудняющие анализ1. Одной из причин ограничений в исследованиях является отсутствие данных на тканевом уровне – золотой стандарт в биомедицинских исследованиях – из-за непомерно высокой заболеваемости забором тканей из центральной нервной системы человека. В частности, забор сосудистой ткани у живого человека может вызвать инсульт, поэтому сосудистая ткань обычно получается только при вскрытии, что недостаточно репрезентативно для населения в целом и склоняется к более позднему заболеванию у пожилых пациентов с сопутствующими диагнозами.
В таких случаях, когда не может быть использовано достаточное количество данных о человеке, животные модели могут восполнить пробелы в данных. Модели инсульта на крупных животных ограничены, так как большинство крупных животных, используемых в исследованиях, являются копытными, имеющими rete mirabile, который предотвращает прямой эндоваскулярный доступ к мозговым артериям 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Кролики имеют долгую историю использования для исследования сердечно-сосудистых заболеваний, включая внутричерепные патологии 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Кролики представляют собой идеальную модель цереброваскулярных заболеваний, потому что они достаточно велики для эндоваскулярной катетеризации и не имеют rete mirabile, который исключает внутричерепной доступ у других крупных млекопитающих 9,15,16,17. Ранее они использовались специально для исследования ИИ путем точной и хорошо контролируемой окклюзии внутричерепной артерии с помощью микрокатетера18.
Контроль артериального давления (АД), как посредством модуляции абсолютного АД, так и вариабельности АД (АД), степени, в которой артериальное АД колеблется вокруг среднего АД, является новой потенциальной терапевтической мишенью для пациентов с ИИ после сообщений о худших исходах у пациентов с плохо контролируемым АД или АД 19,20,21,22 . Механистическое исследование того, как изменения приводят к плохим результатам у пациентов с ИИ, отсутствует. Отчасти это связано с трудностями в получении данных на тканевом уровне и проведении хорошо контролируемых анализов у людей. Для тестирования вмешательств, модулирующих АД или БПВ, необходимо использовать модели на животных для преодоления этих ограничений. В этом отчете описывается успешное сопряжение ранее проверенной модели ИИ у кроликов с использованием контролируемой окклюзии задней мозговой артерии в сочетании с непрерывным внутриартериальным измерением АД18. Представленный здесь метод улучшает предыдущие подходы к патофизиологии инсульта, применяя проверенную и воспроизводимую модель инсульта к системе, в которой может быть достигнуто точное измерение и контроль АД. В этой уточненной модели инфарктное бремя может быть оценено с помощью постпроцедурного гистопатологического окрашивания собранного мозга, которое также поддается различным окрашиваниям и более продвинутым анализам, таким как пространственная транскриптомика. Кроме того, закупоренная артерия заднего круга кровообращения также может быть выбрана для оценки для анализа заболеваемости после процедур выживания.
Protocol
Representative Results
Discussion
Существенный прогресс был достигнут в лечении ИС, особенно с учетом достижений в стратегиях неотложного вмешательства и вторичной профилактики. Тем не менее, можно проделать большую работу по улучшению ухода за пациентами с ИБ. Ограниченный прогресс в других аспектах лечения ИИ, особе…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Исследование, представленное в этой публикации, было поддержано Национальным центром развития трансляционных наук Национальных институтов здравоохранения под номерами наград UL1TR002538 и KL2TR002539 и трансформационным грантом 19TPA34910194 от Американской кардиологической ассоциации.
Materials
| 3-0 Silk Suture | Ethicon | A184H | |
| Buprenorphine | Sigma-Aldrich | B9275 | |
| Catheter | Terumo | CG415 | 4F glide catheter |
| Endovascular Pressure Sensor | Millar | SPR-524 | |
| Euthasol | Virbac | PVS111 | |
| Guidewire | Terumo | GR1804 | |
| Iohexol | ThermoFisher | 466651000 | Iodinated Contrast |
| Ketamine | Biorbyt | orb61131 | |
| LabChart Software | ADInstruments | ||
| Lidocaine | Spectrum | LI102 | |
| Microcatheter | Medtronic | EV3 105-5056 | Marathon Microcatheter |
| Microwire | Medtronic | EV3 103-0608 | Mirage Microwire |
| PowerLab | ADInstruments | ||
| Rabbit Brain 2mm Coronal Cutting Matrix | Ted Pella | 15026 | |
| Saline | FisherScientific | 23-535435 | |
| Sheath | Merit Medical | PSI-5F-11 | |
| Xylazine | ThermoFisher | J61430.14 |
References
- the American Heart Association. Heart Disease and Stroke Statistics-2022 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 145 (8), 153 (2022).
- Jadhav, A. P., Campbell, B. C. V. Ongoing advances in medical and interventional treatments of large vessel occlusion stroke. Stroke. 52 (3), 1115-1117 (2021).
- Caprio, F. Z., Sorond, F. A. Cerebrovascular disease: Primary and secondary stroke prevention. The Medical Clinics of North America. 103 (2), 295-308 (2019).
- Kleindorfer, D. O., et al. Guideline for the prevention of stroke in patients with stroke and transient ischemic attack: A guideline from the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke. 52 (7), 364 (2021).
- Kitagawa, K. Blood pressure management for secondary stroke prevention. Hypertension Research: Official Journal of the Japanese Society of Hypertension. 45 (6), 936-943 (2022).
- Buchan, A. M., Pelz, D. M. Neuroprotection in acute ischemic stroke: A brief review. The Canadian Journal of Neurological Sciences. 49 (6), 741-745 (2021).
- Paul, S., Candelario-Jalil, E. Emerging neuroprotective strategies for the treatment of ischemic stroke: An overview of clinical and preclinical studies. Experimental Neurology. 335, 113518 (2021).
- Zabriskie, M., et al. New Zealand White rabbits fed high cholesterol diets develop morbid systemic diseases before intracranial atherosclerosis is detected. Journal of Veterinary Science & Medical Diagnosis. 8 (3), (2019).
- McNally, J. S., et al. Rabbit models of intracranial atherosclerotic disease for pathological validation of vessel wall MRI. The Neuroradiology Journal. 34 (3), 193-199 (2020).
- Brousseau, M. E., Hoeg, J. M. Transgenic rabbits as models for atherosclerosis research. Journal of Lipid Research. 40 (3), 365-375 (1999).
- Ji, D., Zhao, G., Songstad, A., Cui, X., Weinstein, E. J. Efficient creation of an APOE knockout rabbit. Transgenic Research. 24 (2), 227-235 (2015).
- Abela, G. S., et al. Triggering of plaque disruption and arterial thrombosis in an atherosclerotic rabbit model. Circulation. 91 (3), 776-784 (1995).
- Aliev, G., Burnstock, G. Watanabe rabbits with heritable hypercholesterolaemia: a model of atherosclerosis. Histology and Histopathology. 13 (3), 797-817 (1998).
- Brinjikji, W., Ding, Y. H., Kallmes, D. F., Kadirvel, R. From bench to bedside: Utility of the rabbit elastase aneurysm model in pre-clinical studies of intracranial aneurysm treatment. Journal of Neurointerventional Surgery. 8 (5), 521-525 (2016).
- Zabriskie, M. S., Wang, C., Wang, S., Alexander, M. D. Apolipoprotein E knockout rabbit model of intracranial atherosclerotic disease. Animal Models and Experimental Medicine. 3 (2), 208-213 (2020).
- Zabriskie, M. S., Cooke, D. L., Wang, C., Alexander, M. D. Spatially resolved transcriptomics for evaluation of intracranial vessels in a rabbit model: Proof of concept. bioRxiv. , (2022).
- Alexander, M. D., Darflinger, R. D., Sun, Z., Cooke, D. L. Assessment of cell yield among different devices for endovascular biopsy to harvest endothelial cells. Biotechniques. 66 (1), 34-36 (2017).
- English, J. D., et al. A novel model of large vessel ischemic stroke in rabbits: microcatheter occlusion of the posterior cerebral artery. Journal of Neurointerventional Surgery. 7 (5), 363-366 (2015).
- Peng, T. J., Ortega-Gutiérrez, S., de Havenon, A., Petersen, N. H. Blood pressure management after endovascular thrombectomy. Frontiers in Neurology. 12, 723461 (2021).
- Nepal, G., Shrestha, G. S., Shing, Y. K., Muha, A., Bhagat, R. Systolic blood pressure variability following endovascular thrombectomy and clinical outcome in acute ischemic stroke: A meta-analysis. Acta Neurologica Scandinavica. 144 (4), 343-354 (2021).
- Bennett, A. E., et al. Increased blood pressure variability after endovascular thrombectomy for acute stroke is associated with worse clinical outcome. Journal of Neurointerventional Surgery. 10 (9), 823-827 (2018).
- de Havenon, A., et al. Increased blood pressure variability contributes to worse outcome after intracerebral hemorrhage. Stroke. 49 (8), 1981-1984 (2018).
