Echtzeitüberwachung und Modulation des Blutdrucks in einem Kaninchenmodell des ischämischen Schlaganfalls
Summary
Die kontinuierliche arterielle Blutdruckmessung ermöglicht die Untersuchung der Auswirkungen verschiedener hämodynamischer Parameter. Dieser Bericht demonstriert die Anwendung der kontinuierlichen arteriellen Blutdrucküberwachung in einem Großtiermodell des ischämischen Schlaganfalls zur Bestimmung der Pathophysiologie des Schlaganfalls, des Einflusses verschiedener hämodynamischer Faktoren und der Bewertung neuer Behandlungsansätze.
Abstract
Die Kontrolle des Blutdrucks, sowohl in Bezug auf die absoluten Werte als auch auf seine Variabilität, beeinflusst die Ergebnisse bei ischämischen Schlaganfallpatienten. Es bleibt jedoch schwierig, die Mechanismen zu identifizieren, die zu schlechten Ergebnissen führen, oder Maßnahmen zu bewerten, durch die diese Auswirkungen gemildert werden können, da menschliche Daten unerschwingliche Einschränkungen haben. In solchen Fällen können Tiermodelle verwendet werden, um strenge und reproduzierbare Bewertungen von Krankheiten durchzuführen. Hier berichten wir über die Verfeinerung eines zuvor beschriebenen Modells des ischämischen Schlaganfalls bei Kaninchen, das durch kontinuierliche Blutdruckaufzeichnung ergänzt wird, um die Auswirkungen der Modulation auf den Blutdruck zu bewerten. Unter Vollnarkose werden die Oberschenkelarterien durch chirurgische Schnitte freigelegt, um arterielle Schleusen beidseitig zu platzieren. Unter fluoroskopischer Visualisierung und Roadmap-Anleitung wird ein Mikrokatheter in eine Arterie des hinteren Kreislaufs des Gehirns vorgeschoben. Ein Angiogramm wird durch Injektion der kontralateralen Wirbelarterie durchgeführt, um den Verschluss der Zielarterie zu bestätigen. Wenn der okklusive Katheter für eine bestimmte Zeit in Position bleibt, wird der Blutdruck kontinuierlich aufgezeichnet, um eine enge Titration von Blutdruckmanipulationen zu ermöglichen, sei es mit mechanischen oder pharmakologischen Mitteln. Nach Ablauf des Okklusionsintervalls wird der Mikrokatheter entfernt und das Tier für eine vorgeschriebene Dauer der Reperfusion unter Vollnarkose gehalten. Für akute Untersuchungen wird das Tier dann eingeschläfert und enthauptet. Das Gehirn wird entnommen und aufbereitet, um das Infarktvolumen unter Lichtmikroskopie zu messen und mit verschiedenen histopathologischen Färbungen oder räumlichen transkriptomischen Analysen weiter zu beurteilen. Dieses Protokoll stellt ein reproduzierbares Modell dar, das für gründlichere präklinische Studien zu den Auswirkungen von Blutdruckparametern während eines ischämischen Schlaganfalls verwendet werden kann. Es ermöglicht auch eine effektive präklinische Evaluierung neuartiger neuroprotektiver Interventionen, die die Versorgung von Patienten mit ischämischem Schlaganfall verbessern könnten.
Introduction
Der ischämische Schlaganfall (IS) ist weltweit eine der Hauptursachen für Tod und langfristige Behinderungen, und es wird prognostiziert, dass seine Prävalenz mit zunehmendem Alter der Gesellschaft zunehmenwird 1. Während bei Akutinterventionen und Sekundärpräventionsstrategien erhebliche Fortschritte erzielt wurden, folgten ergänzende neuroprotektive Behandlungen nicht schnell 2,3,4,5,6,7. Weitere Forschung zur Pathobiologie des Schlaganfalls ist erforderlich, da die Mechanismen, durch die sich Therapien als wirksam erweisen können oder nicht, nur unzureichend verstanden sind. Dies ist vor allem auf die heterogene Natur der Schlaganfallpatientenpopulation zurückzuführen, von denen viele zahlreiche Komorbiditäten aufweisen, die die Analyse1 verwirren. Ein Grund für die Einschränkungen in der Forschung ist das Fehlen von Daten auf Gewebeebene – dem Goldstandard in der biomedizinischen Forschung – aufgrund der unerschwinglichen Morbidität der Entnahme von Gewebeproben aus dem menschlichen Zentralnervensystem. Insbesondere die Entnahme von Gefäßgewebe bei einem lebenden Menschen würde einen Schlaganfall verursachen, so dass Gefäßgewebe in der Regel nur bei der Autopsie gewonnen wird, was für die Allgemeinbevölkerung nicht repräsentativ ist und bei älteren Patienten mit Begleitdiagnosen zu einer fortgeschritteneren Erkrankung neigt.
In solchen Fällen, in denen nicht genügend menschliche Daten genutzt werden können, können Tiermodelle die Datenlücken schließen. Große Tiermodelle für Schlaganfälle sind begrenzt, da die meisten großen Tiere, die in der Forschung verwendet werden, Huftiere sind, die eine Rete mirabile haben, die einen direkten endovaskulären Zugang zu den Hirnarterien verhindert 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Kaninchen haben eine lange Geschichte der Verwendung für die Untersuchung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, einschließlich intrakranieller Pathologien 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Kaninchen stellen ein ideales Modell für zerebrovaskuläre Erkrankungen dar, da sie groß genug für eine endovaskuläre Katheterisierung sind und die rete mirabile fehlt, die bei anderen großen Säugetieren einen intrakraniellen Zugang ausschließt 9,15,16,17. Sie wurden bisher speziell für die Untersuchung des IS durch präzisen und gut kontrollierten Verschluss einer intrakraniellen Arterie mit einem Mikrokathetereingesetzt 18.
Die Kontrolle des Blutdrucks (BP), sowohl durch Modulation des absoluten Blutdrucks als auch der BP-Variabilität (BPV), des Grades, in dem der arterielle Blutdruck um einen mittleren Blutdruck schwankt, ist ein aufstrebendes potenzielles therapeutisches Ziel für IS-Patienten, nachdem Berichte über schlechtere Ergebnisse bei Patienten mit schlecht eingestelltem Blutdruck oder BPV 19,20,21,22 . Mechanistische Untersuchungen darüber, wie Veränderungen zu schlechten Ergebnissen bei IS-Patienten führen, fehlen. Dies ist zum Teil auf die Schwierigkeit zurückzuführen, Daten auf Gewebeebene zu erhalten und gut kontrollierte Analysen am Menschen durchzuführen. Um Interventionen zu testen, die den Blutdruck oder den Blutdruck modulieren, müssen Tiermodelle verwendet werden, um diese Einschränkungen zu überwinden. Dieser Bericht beschreibt die erfolgreiche Paarung eines zuvor validierten Kaninchenmodells der IS unter Verwendung eines kontrollierten Verschlusses der hinteren Hirnarterie in Verbindung mit einer kontinuierlichen intraarteriellen Messung von BP18. Die hier vorgestellte Methode verbessert die bisherigen Ansätze der Schlaganfall-Pathophysiologie, indem sie ein validiertes und reproduzierbares Schlaganfallmodell auf ein System anwendet, in dem eine präzise Messung und Kontrolle des Blutdrucks erreicht werden kann. In diesem verfeinerten Modell kann die Infarktlast mit einer postprozeduralen histopathologischen Färbung des entnommenen Gehirns beurteilt werden, die auch für verschiedene Färbungen und fortgeschrittenere Analysen wie die räumliche Transkriptomik zugänglich ist. Darüber hinaus kann auch die verschlossene Arteria posterior für die Morbiditätsanalyse nach Überlebensverfahren ausgewählt werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bei der Behandlung von IS wurden erhebliche Fortschritte erzielt, insbesondere angesichts der Fortschritte bei den Strategien für die Akutintervention und die Sekundärprävention. Es kann jedoch noch mehr getan werden, um die Versorgung von IS-Patienten zu verbessern. Begrenzte Fortschritte in anderen Aspekten der IS-Behandlung, insbesondere im Bereich der Neuroprotektion, resultieren wahrscheinlich aus den Einschränkungen des pathophysiologischen Verständnisses mechanistischer Prozesse auf Gewebe- und molekularer Eb…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die in dieser Publikation berichtete Forschung wurde vom National Center for Advancing Translational Sciences der National Institutes of Health unter den Award-Nummern UL1TR002538 und KL2TR002539 sowie durch den Transformational Grant 19TPA34910194 der American Heart Association unterstützt.
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
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