ניטור ומודולציה בזמן אמת של לחץ דם במודל ארנב של שבץ איסכמי
Summary
רישום לחץ דם עורקי רציף מאפשר לחקור השפעות של פרמטרים המודינמיים שונים. דו”ח זה מדגים את היישום של ניטור לחץ דם עורקי רציף במודל בעלי חיים גדולים של שבץ איסכמי לקביעת פתופיזיולוגיה של שבץ, השפעה של גורמים המודינמיים שונים והערכת גישות טיפול חדשניות.
Abstract
שליטה בלחץ הדם, הן מבחינת ערכים מוחלטים והן מבחינת השונות שלו, משפיעה על התוצאות בחולי שבץ איסכמי. עם זאת, עדיין מאתגר לזהות את המנגנונים המובילים לתוצאות גרועות או להעריך אמצעים שבאמצעותם ניתן למתן השפעות אלה בגלל המגבלות האוסרות הטבועות בנתונים אנושיים. במקרים כאלה, מודלים של בעלי חיים יכולים לשמש לביצוע הערכות קפדניות וניתנות לשחזור של מחלות. כאן אנו מדווחים על חידוד של מודל שתואר קודם לכן של שבץ איסכמי בארנבות, אשר מתוגבר עם רישום לחץ דם מתמשך כדי להעריך את ההשפעות של אפנון על לחץ הדם. בהרדמה כללית, עורקי הירך נחשפים דרך חתכים כירורגיים כדי למקם את נדן העורקים באופן דו-צדדי. תחת הדמיה פלואורוסקופית והנחיית מפת דרכים, מיקרוקטטר מתקדם לתוך עורק של מחזור הדם האחורי של המוח. אנגיוגרמה מבוצעת על ידי הזרקת עורק החוליות הנגדי כדי לאשר חסימה של עורק המטרה. כאשר הצנתר החוסם נשאר במקומו למשך זמן קבוע, לחץ הדם נרשם ברציפות כדי לאפשר טיטרציה הדוקה של מניפולציות לחץ דם, בין אם באמצעים מכניים או פרמקולוגיים. בסיום מרווח החסימה, המיקרוקטטר מוסר, והחיה נשמרת בהרדמה כללית למשך זמן קבוע של זילוח. במחקרים חריפים, לאחר מכן מרדימים את בעל החיים ועורפים את ראשו. המוח נקצר ומעובד כדי למדוד את נפח האוטם תחת מיקרוסקופ אור ומוערך עוד יותר עם כתמים היסטופתולוגיים שונים או ניתוח תעתיק מרחבי. פרוטוקול זה מספק מודל הניתן לשחזור שניתן להשתמש בו למחקרים פרה-קליניים יסודיים יותר על ההשפעות של פרמטרים של לחץ דם במהלך שבץ איסכמי. זה גם מאפשר הערכה פרה-קלינית יעילה של התערבויות נוירופרוטקטיביות חדשניות שעשויות לשפר את הטיפול בחולי שבץ איסכמי.
Introduction
שבץ איסכמי (IS) הוא גורם מוביל למוות ולנכות ארוכת טווח ברחבי העולם, ושכיחותו צפויה לעלות ככל שהחברה מזדקנתבגיל שנה. בעוד התקדמות משמעותית נעשתה בהתערבויות אקוטיות ובאסטרטגיות מניעה שניוניות, טיפולים נוירופרוטקטיביים משלימים לא עקבו אחר האפס 2,3,4,5,6,7. יש צורך במחקר נוסף על פתולוגיה של שבץ מוחי מכיוון שמנגנונים שבאמצעותם טיפולים עשויים להוכיח יעילות או לא מובנים היטב. זאת בעיקר בשל האופי ההטרוגני של אוכלוסיית חולי השבץ, שלרבים מהם יש תחלואה נלווית רבה המבלבלתאת ניתוח 1. אחד הגורמים למגבלות במחקר הוא היעדר נתונים ברמת הרקמה – תקן הזהב במחקר הביו-רפואי – בשל התחלואה האוסרת של דגימת רקמה ממערכת העצבים המרכזית האנושית. באופן ספציפי, קצירת רקמת כלי דם באדם חי תגרום לשבץ, ולכן רקמת כלי הדם מתקבלת בדרך כלל רק בנתיחה שלאחר המוות, שאינה מייצגת מספיק את האוכלוסייה הכללית ונוטה לכיוון מחלה מתקדמת יותר בחולים קשישים עם אבחנות מקבילות.
במקרים כאלה, כאשר לא ניתן להשתמש במספיק נתונים אנושיים, מודלים של בעלי חיים יכולים לגשר על פערי הנתונים. מודלים גדולים של בעלי חיים של שבץ מוחי מוגבלים מכיוון שרוב בעלי החיים הגדולים המשמשים במחקר הם ungulates בעלי rete mirabile המונע גישה אנדו-וסקולרית ישירה לעורקי המוח 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . ארנבים יש היסטוריה ארוכה של שימוש לחקר מחלות לב וכלי דם, כולל פתולוגיות תוך גולגולתיות 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. ארנבים מהווים מודל אידיאלי למחלות כלי דם במוח מכיוון שהם גדולים מספיק לצנתור אנדו-וסקולרי וחסרים את ה-rete mirabile המונע גישה תוך גולגולתית אצל יונקים גדולים אחרים 9,15,16,17. הם שימשו בעבר במיוחד לחקירת דאע”ש באמצעות חסימה מדויקת ומבוקרת היטב של עורק תוך גולגולתי עם מיקרוקטטר18.
שליטה בלחץ הדם (BP), הן באמצעות אפנון של השתנות BP מוחלטת או BP (BPV), המידה שבה BP עורקי משתנה סביב BP ממוצע, היא יעד טיפולי פוטנציאלי מתפתח עבור חולי IS לאחר דיווחים על תוצאות גרועות יותר אצל אלה עם BP או BPV בשליטה גרועה 19,20,21,22. חסרה חקירה מכניסטית של האופן שבו שינויים מובילים לתוצאות גרועות בחולי דאע”ש. זה נובע בחלקו מהקושי להשיג נתונים ברמת הרקמה ולבצע ניתוחים מבוקרים היטב בבני אדם. כדי לבחון התערבויות המווסתות BP או BPV, יש להשתמש במודלים של בעלי חיים כדי להתגבר על מגבלות אלה. דו”ח זה מתאר את הזיווג המוצלח של מודל ארנב שאומת בעבר של IS באמצעות חסימה מבוקרת של עורק המוח האחורי בשילוב עם מדידה תוך-עורקית רציפה של BP18. השיטה המוצגת כאן משפרת את הגישות הקודמות לפתופיזיולוגיה של שבץ מוחי על ידי יישום מודל שבץ מאומת וניתן לשחזור על מערכת שבה ניתן להשיג מדידה ובקרה מדויקות של BP. במודל מעודן זה, ניתן להעריך את עומס האוטם באמצעות צביעה היסטופתולוגית פוסט-פרוצדורלית של המוח שנקטף, אשר ניתנת גם לכתמים שונים ולניתוחים מתקדמים יותר כגון תעתיק מרחבי. בנוסף, ניתן לבחור גם בעורק הדם האחורי החסום לניתוח תחלואה לאחר הליכי הישרדות.
Protocol
Representative Results
Discussion
הושגה התקדמות משמעותית בניהול דאע”ש, במיוחד בהתחשב בהתקדמות בהתערבות אקוטית ובאסטרטגיות מניעה שניוניות. עם זאת, ניתן לעשות עבודה נוספת כדי לשפר את הטיפול בחולי דאעש. התקדמות מוגבלת בהיבטים אחרים של הטיפול בדאע”ש, במיוחד בתחום ההגנה העצבית, נובעת ככל הנראה מהמגבלות בהבנה הפתופיזיולוגית של…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחקר המדווח בפרסום זה נתמך על ידי המרכז הלאומי לקידום מדעי התרגום של המכונים הלאומיים לבריאות תחת מספרי פרסים UL1TR002538 ו- KL2TR002539 ועל ידי מענק טרנספורמטיבי 19TPA34910194 מאיגוד הלב האמריקאי.
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).
