2 الأوعية الدموية الانسداد / انخفاض ضغط الدم: نموذج الفئران من نقص التروية الدماغية العالمية
Summary
انسداد الشريان السباتي الثنائية إلى جانب انخفاض ضغط الدم النظامية ينتج نقص التروية الدماغية العالمية في الفئران، مما يؤدي إلى تلف الحصين مع شدة استنساخه. يتم تخفيض قيمة المواد الحيوانية مع أنماط يمكن التنبؤ بها من تلف في الدماغ، وسرعة في استرداد، ومعدلات وفيات منخفضة نسبيا.
Abstract
السكتة القلبية تليها الإنعاش في كثير من الأحيان يؤدي إلى تلف في الدماغ الناجم عن نقص التروية درامية وضخه لاحقة من الدماغ. نقص تروية الدماغ العالمية تنتج الأضرار التي لحقت مناطق محددة في الدماغ أظهرت أن تكون حساسة للغاية لنقص التروية 1. الخلايا العصبية قرن آمون لديهم حساسية أعلى للإهانات الدماغية مقارنة مع السكان الخلية الأخرى، وعلى وجه التحديد، المنطقة CA1 من الحصين هو عرضة بشكل خاص لنقص التروية / ضخه 2.
تصميم التدخلات العلاجية، أو دراسة الآليات التي تشارك في الضرر الدماغي، يتطلب نموذج الذي ينتج الضرر مماثلة لحالة سريرية وبطريقة استنساخه. الثنائية انسداد الأوعية السباتية مع انخفاض ضغط الدم (2VOH) هو النموذج الذي ينتج عكسها نقص تروية الدماغ الأمامي، ليحاكي الأحداث الدماغية التي يمكن أن تحدث أثناء توقف القلب والإنعاش. وصفنا نموذجا معدلة من سميث وآخرون. (1984) 2، كما قدم لأول مرة في شكله الحالي في ساندرسون وآخرون (2008) 3، التي تنتج اصابة استنساخه إلى انتقائي مناطق الدماغ عرضة 3-6. موثوقية هذا النموذج تمليه مراقبة دقيقة من النظامية ضغط الدم انخفاض ضغط الدم أثناء تطبيقها، ومدة نقص التروية، على مقربة التحكم في درجة الحرارة، وهو نظام التخدير محددة، والاجتهاد الرعاية اللاحقة للعمليات الجراحية. إهانة الدماغية 8 دقائق تنتج من موت الخلايا CA1 الخلايا العصبية الحصين أن تقدم على مدى 6-24 ساعة من ضخه، بينما تعف عن مناطق الدماغ أقل عرضة للخطر. وكميا هذا موت الخلايا التدريجي بسهولة بعد 7-14 أيام من ضخه، باعتبارها خسارة كاملة بالقرب من CA1 الخلايا العصبية هو واضح في هذا الوقت.
وبالإضافة إلى هذا النموذج إصابات الدماغ، ونحن نقدم وسيلة لCA1 الضرر الكمي باستخدام بسيطة، ولكنها وافية، ومنهجية. الأهم من ذلك، الكمي ويمكن تحقيق ذلك باستخدام مجهر بسيط كاميرا محمولة، وهودا مجانا يماغيج (NIH) المساعد البرمجيات، مما يغني عن الحاجة إلى باهظة التكلفة البرامج التجسيم ومرحلة المجهرية الآلية لتقييم الأضرار.
Introduction
تلف في الدماغ نتيجة لسكتة قلبية والسكتة الدماغية هي السبب الرئيسي للوفاة والعجز على المدى الطويل. بينما إنعاش القلب والرئة لضحايا السكتة القلبية ينجح في استعادة الدورة الدموية عفوية في حوالي 70،000 مريض سنويا في الولايات 7،8 على الأقل 60٪ من هؤلاء المرضى يموتون في وقت لاحق في المستشفى نتيجة لتلف في الدماغ واسعة و٪ فقط 3-10 من المرضى أحيا يمكن استئناف أنماط حياتهم السابقة 9،10. بوضوح، وفهم الآليات التي تؤدي إلى تلف في الدماغ بعد نقص التروية الدماغية العالمية وتصميم التدخلات العلاجية لتقليل الصدمة العصبية له أهمية حاسمة.
نقص تروية الدماغ يمكن أن تكون على غرار استخدام أساليب متعددة. الأكثر شيوعا، وينتج نقص التروية الدماغية في القوارض التي تسد أحد الأوعية الدموية الرئيسية في المخ، الشريان الدماغي الأوسط، وبالتالي إنتاج السكتة الدماغية التنسيق 11،12. بينما هامة سريريا،التنسيق نقص تروية الدماغ ليست طريقة دقيقة لدراسة تلف في الدماغ التي تنتجها السكتة القلبية / الإنعاش. لوضع نموذج لهذا النموذج السريري يجب أن يتم الدماغ بأكمله الدماغية تليها إعادة تدفق الدم. لتقليد عن كثب هذا السريرية والمحققين لحث تجريبيا السكتة القلبية تليها الانعاش CPR وصدمات الكهربائية مع 13،14. هذا النموذج هو ذات الصلة سريريا، يمكن مرات الانعاش لكن لا يمكن التنبؤ بها زيادة التباين وربما جعل تحليل البيانات من الصعب تفسيرها. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط هذا النموذج مع معدل وفيات مرتفع، مما يزيد من عدد الحيوانات اللازمة لاختبار الفرضية. التحقيق في استجابة لنقص التروية الدماغية العالمية و / أو ضخه في إهانة أكثر استنساخه، متسقة، والنجاة قد يكون من المفضل.
يمكن أن يتسبب نقص التروية في الدماغ العالمية مع الحفاظ على تدفق الدم بشكل منتظم بعض. هذا يقلل من الوفيات، في حين يسمح investigatioن من آليات تلف الأنسجة في الدماغ 2. لإنتاج نقص تروية الدماغ العالمي، فمن الضروري أن يقطع أو إلى حد كبير الحد من تدفق في جميع السفن الأربعة التي تغذي الدماغ، والشرايين السباتية الداخلية والشرايين الفقري. هذه السفن تغذي الدماغ مع تدفق الدم من خلال هيكل الأوعية الدموية تسمى دائرة ويليس، الذي يشكل حلقة تفاغري. هذه العمارة الأوعية الدموية يسمح الدماغ على الاحتفاظ نضح في حال انسداد الأوعية الدموية القريبة. لذلك، للحث على نقص التروية كاملة من الدماغ، وتدفق الدم من خلال جميع السفن الاشتراكات يجب أن يحدث. انسداد الشريان السباتي يمكن إنجازه باستخدام العنق مينيملي بطني قطع أسفل وتطبيق مقاطع تمدد الأوعية الدموية لمدة المرجوة. انقطاع تدفق الدم عبر الشرايين الفقري يمكن أن يكون صعبا، كما أنها incased في الثقب عرضية من العمود الفقري. وقد تناولت محققين بذلك عن طريق electrocauterizing الشرايين الفقري 24-48 ساعة قبل السباتيانسداد ونقص تروية الدماغ (4VO نموذج) 15. وعلى النقيض من هذا النهج، سميث وآخرون. المتقدمة وسيلة لإحداث نقص تروية الدماغ العالمي عن طريق خفض ضغط الدم الشرياني يعني (MAP) بشكل منتظم إلى 40 ملم زئبقي للحد من نضح من خلال الشرايين الفقري إلى نقطة حيث يتم فقدان تدفق الدم أو تقلص إلى حد كبير 2 . عندما يقترن مع انسداد الشريان السباتي، وهذه الطريقة تنتج نقص التروية في جميع أنحاء الدماغ الأمامي، مما أدى إلى وجود نمط من تلف في الدماغ الذي يحاكي بشكل وثيق أن الناجين من السكتة القلبية. في آخر لهذا الأسلوب الصقل، ونموذج نحن الحاضرين هنا يتطلب تنظيم MAP ضيق في 30 ملم زئبقي ± 1mHg خلال 8 دقائق كاملة من نقص التروية. وجدنا هذا التغيير يحسن من استنساخ تلف في الدماغ الناجم عن هذا النموذج مع الحفاظ على معدل وفيات منخفض للتقنية الأصلي الذي صممه سميث وآخرون.
النمط الظاهري الدقيق لموت الخلايا ومدى الشاملة من تلف الأنسجة التي تسببهاالنموذج المقدم هنا تعتمد اعتمادا مباشرا على مدة 16 الدماغية. بعد 8 دقائق من نقص التروية، CA1 الخلايا العصبية معرضا تأخير موت الخلايا، مما يوحي بأن هناك نافذة الزمنية للتدخل العلاجي أثناء مرحلة ضخه 15،17. في بداية ضخه، الخلايا العصبية بسرعة استعادة وظيفة وليس موت الخلايا فوري قابلا للاكتشاف 18. لكن هذه الاهانة يسبب تحريض شلالات موت الخلايا (موت الخلايا المبرمج) التي تبلغ ذروتها في الافراج عن البروتينات apoptogenic من الميتوكوندريا، بما في ذلك السيتوكروم ج، بين 4-6 ساعة من ضخه 3،19. بين 6 و 24 ساعة من ضخه، ارتكبوا الخلايا العصبية في قرن آمون CA1 إلى زوال الخلية، ويتم تنفيذ برنامج موت الخلية أفكارك 19. وتجدر الإشارة إلى أن الخلية النمط الظاهري الموت المسؤولة عن الإصابة الدماغية هي مثيرة للجدل. وقد اقترحت الدراسات في وقت مبكر نخر هي الخلية النمط الظاهري الموت الابتدائي 20،21، في حين يقدم آخرون الأخرى apoptعمليات التفتيش الموقعي بوصفه الآلية الرئيسية 22،23. في المجموع، والأدلة الحالية تشير إلى أن الخلايا تموت من طائفة من الظواهر موت الخلايا تتراوح من موت الخلايا المبرمج الكلاسيكية إلى النخر. وضع معين من موت الخلايا يعتمد على العديد من العوامل، مع درجة مساهمة كل النمط الظاهري اعتمادا على شدة الإهانة، من بين عوامل أخرى 24،25. بحلول 24 ساعة من ضخه، الخلايا الميتة تمتلك نواة تغلظية، العصارة الخلوية مكثف مع أدلة واضحة من محتويات الخلوية المجمعة، وفقدان مورفولوجيا الميتوكوندريا وظيفية. يتم تقسيم الخلايا الميتة إلى مزيد من الانخفاض، اجتاحت من قبل خلايا المناعة مثل الضامة و / أو الخلايا الدبقية الصغيرة، وتطهيرها من منطقة الحصين CA1. من قبل 4-7 أيام من ضخه، تتم إزالة الخلايا الميتة، وكل ما تبقى هي الخلايا الالتهابية والمفعلين يمكنهم الخلايا الدبقية 17،26. لذا، 7 أيام من ضخه يمثل الوقت الأمثل حيث يمكن قياسها كميا CA1 الحصين وفاة الخلايا العصبية باستخدام بسيطة والبقع الخلايا غير محددة فيبغرض اختتامها البنفسجي الكريزيل أو hemotoxylin-يوزين وتحسب على أساس معايير إدراج المورفولوجي. الخلايا المتبقية في هذا الفاصل الزمني أواخر ضخه يمكن اعتبار الخلايا على قيد الحياة، وبالتالي توفير فهرس من تلف في الدماغ.
إذا كان هذا النموذج هو لاستخدامها لاختبار التدخلات العلاجية، فيقترح أن التصميم التجريبي اتباع معايير سلالم (السكتة الدماغية الصناعة الأكاديمي العلاج المائدة المستديرة) 27. وينبغي اتباع هذه المبادئ التوجيهية عند تصميم وإجراء دراسة، ومع ذلك لا يتم مناقشتها هنا.
Protocol
Representative Results
Discussion
نموذج الموصوفة هنا تنتج إهانة الدماغية الى الدماغ التي يمكن أن تحدث نتيجة لتوقف القلب والإنعاش، وتوفير اصابة مماثلة لتلك الموجودة في البشر. هذه الطريقة لإنتاج نقص تروية الدماغ العالمية هي واحدة من بروتوكولات متعددة. علينا الاستفادة من هذا البروتوكول قبل كل شيء لسعر…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Material Name | |||
| 5-0 VICRYL suture, reverse cutting | Ethicon | J391H | |
| Scalpel, No.10 | Swann-Morton | 6601 | |
| Gauze Sponges | Fisher | 22-362-178 | |
| 18G x 1 ½ in needle | BD | 305201 | |
| 23G x 1 in needle | BD | 305145 | |
| 26 G x 3/8 in needle | BD | 305110 | |
| 18 G x 1 ¼ catheter | EXEL | 26735 | |
| 1 ml syringe | BD | 309659 | |
| 10 ml syringe | BD | 309604 | |
| 60 ml syringe | BD | 309653 | |
| Surgilube | Henry Schein | 1152666 | |
| .9% Saline, plastic IV bag | Henry Schein | 1537468 | |
| Suture 3-0 Silk | Henry Schein | 1007842 | |
| Puralube Ophthalmic Ointment | Henry Schein | 3390017 | |
| Betadine | Henry Schein | 6903564 | |
| Sterile Towel Drape | Moore Medical | 14170 | |
| Polyethylene Tubing, 50 | Intramedic | 427411 | |
| Stopcock, 3 way | Smiths medical | MX9311L | |
| Drug Name | |||
| AERRANE (isoflurane) | Henry Schein | 2091966 | |
| Mapap Liquid (Tylenol) | Major Pharmaceuticals | 1556 | |
| Kedavet (ketamine) | Ketathesia Butney | NDC 50989-996-06 | |
| Butorphic (butorphanol) | Lloyd Labs | 4881 | |
| Heparin | APP Pharmaceuticals | 504011 | |
| Chemical Name | |||
| Paraformaldehyde prills | Elecron Microscopy Sci. | 19202 | |
| 2-methylbutane | Sigma | 270342 | |
| Cresyl Violet Acetate | Sigma | C5042 | |
| Sucrose | Sigma | S9378 | |
| Software | |||
| ImageJ | NIH |
Riferimenti
- Kirino, T., Sano, K. Selective vulnerability in the gerbil hippocampus following transient ischemia. Acta Neuropathologica. 62, 201-208 (1984).
- Smith, M. L., Auer, R. N., Siesjo, B. K. The density and distribution of ischemic brain injury in the rat following 2-10 min of forebrain ischemia. Acta Neuropathologica. 64, 319-332 (1984).
- Sanderson, T. H., Kumar, R., Sullivan, J. M., Krause, G. S. Insulin blocks cytochrome c release in the reperfused brain through PI3-K signaling and by promoting Bax/Bcl-XL binding. Journal of Neurochemistry. 106, 1248-1258 (2008).
- Sanderson, T. H., et al. Insulin activates the PI3K-Akt survival pathway in vulnerable neurons following global brain ischemia. Neurological Research. 31, 947-958 (2009).
- Sanderson, T. H., et al. PKR-like endoplasmic reticulum kinase (PERK) activation following brain ischemia is independent of unfolded nascent proteins. Neuroscienze. 169, 1307-1314 (2010).
- Hazelton, J. L., et al. Hyperoxic reperfusion after global cerebral ischemia promotes inflammation and long-term hippocampal neuronal death. Journal of Neurotrauma. 27, 753-762 (2010).
- Lloyd-Jones, D., et al. Heart disease and stroke statistics–2010 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 121, e46-e215 (2010).
- Krause, G. S., Kumar, K., White, B. C., Aust, S. D., Wiegenstein, J. G. Ischemia, resuscitation, and reperfusion: mechanisms of tissue injury and prospects for protection. American Heart Journal. 111, 768-780 (1986).
- Krause, G. S., White, B. C., Aust, S. D., Nayini, N. R., Kumar, K. Brain cell death following ischemia and reperfusion: a proposed biochemical sequence. Critical Care Medicine. 16, 714-726 (1988).
- Bloom, H. L., et al. Long-term survival after successful inhospital cardiac arrest resuscitation. American Heart Journal. 153, 831-836 (2007).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation. 20, 84-91 (1989).
- Uluc, K., Miranpuri, A., Kujoth, G. C., Akture, E., Baskaya, M. K. Focal cerebral ischemia model by endovascular suture occlusion of the middle cerebral artery in the rat. J. Vis. Exp. (48), e1978 (2011).
- Neumar, R. W., et al. Calpain mediates eukaryotic initiation factor 4G degradation during global brain ischemia. J. Cereb. Blood Flow Metab. 18, 876-881 (1998).
- Paine, M. G., Che, D., Li, L., Neumar, R. W. Cerebellar Purkinje Cell Neurodegeneration After Cardiac Arrest: Effect of Therapeutic Hypothermia. Resuscitation. , (2012).
- Pulsinelli, W. A., Brierley, J. B., Plum, F. Temporal profile of neuronal damage in a model of transient forebrain ischemia. Annals of Neurology. 11, 491-498 (1982).
- Edinger, A. L., Thompson, C. B. Death by design: apoptosis, necrosis and autophagy. Current Opinion in Cell Biology. 16, 663-669 (2004).
- Kirino, T. Delayed neuronal death in the gerbil hippocampus following ischemia. Brain Research. 239, 57-69 (1982).
- Yager, J. Y., Brucklacher, R. M., Vannucci, R. C. Cerebral energy metabolism during hypoxia-ischemia and early recovery in immature rats. The American Journal of Physiology. 262, 672-677 (1992).
- Sugawara, T., Fujimura, M., Morita-Fujimura, Y., Kawase, M., Chan, P. H. Mitochondrial release of cytochrome c corresponds to the selective vulnerability of hippocampal CA1 neurons in rats after transient global cerebral ischemia. J. Neurosci. 19, RC39 (1999).
- Nishino, H., et al. Pathophysiological process after transient ischemia of the middle cerebral artery in the rat. Brain Research Bulletin. 35, 51-56 (1994).
- Ross, D. T., Ebner, F. F. Thalamic retrograde degeneration following cortical injury: an excitotoxic process. Neuroscienze. 35, 525-550 (1990).
- Soriano, M. A., Ferrer, I., Rodriguez-Farre, E., Planas, A. M. Apoptosis and c-Jun in the thalamus of the rat following cortical infarction. Neuroreport. 7, 425-428 (1996).
- Watanabe, H., et al. Protein synthesis inhibitor transiently reduces neuronal death in the thalamus of spontaneously hypertensive rats following cortical infarction. Neuroscience Letters. 233, 25-28 (1997).
- Wei, L., Ying, D. J., Cui, L., Langsdorf, J., Yu, S. P. Necrosis, apoptosis and hybrid death in the cortex and thalamus after barrel cortex ischemia in rats. Brain Research. 1022, 54-61 (2004).
- Zong, W. X., Thompson, C. B. Necrotic death as a cell fate. Genes & Development. 20, 1-15 (2006).
- Ito, U., Spatz, M., Walker, J. T., Klatzo, I. Experimental cerebral ischemia in mongolian gerbils. I. Light microscopic observations. Acta Neuropathologica. 32, 209-223 (1975).
- Saver, J. L., Albers, G. W., Dunn, B., Johnston, K. C., Fisher, M. Stroke Therapy Academic Industry Roundtable (STAIR) recommendations for extended window acute stroke therapy trials. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation. 40, 2594-2600 (2009).
- Busto, R., Dietrich, W. D., Globus, M. Y., Ginsberg, M. D. The importance of brain temperature in cerebral ischemic injury. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation. 20, 1113-1114 (1989).
- Voll, C. L., Auer, R. N. Postischemic seizures and necrotizing ischemic brain damage: neuroprotective effect of postischemic diazepam and insulin. Neurology. 41, 423-428 (1991).
- Yamaguchi, M., Calvert, J. W., Kusaka, G., Zhang, J. H. One-stage anterior approach for four-vessel occlusion in rat. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation. 36, 2212-2214 (2005).
- Gionet, T. X., Warner, D. S., Verhaegen, M., Thomas, J. D., Todd, M. M. Effects of intra-ischemic blood pressure on outcome from 2-vessel occlusion forebrain ischemia in the rat. Brain Research. 586, 188-194 (1992).
- Sugawara, T., et al. Effect of hypotension severity on hippocampal CA1 neurons in a rat global ischemia model. Brain Research. 877, 281-287 (2000).
