De Rabbit Bloed-shunt model voor de studie van Acute en Late Late gevolgen van subarachnoïdale bloeding: Technische aspecten
Summary
The experimental intracranial pressure-controlled blood shunt subarachnoid hemorrhage (SAH) model in the rabbit combines the standard procedures — subclavian artery cannulation and transcutaneous cisterna magna puncture, which enables close mimicking of human pathophysiological conditions after SAH. We present step-by-step instructions and discuss key surgical points for successful experimental SAH creation.
Abstract
Vroege hersenletsel en vertraagde cerebrale vasospasm beide bijdragen tot ongunstige uitkomsten na een subarachnoïdale bloeding (SAB). Reproduceerbaar en controleerbaar diermodellen dat aan beide voorwaarden te simuleren zijn momenteel ongewoon. Daarom zijn nieuwe modellen nodig om de menselijke pathofysiologische omstandigheden als gevolg van SAH bootsen.
Dit rapport beschrijft de technische nuances van een konijn bloed-shunt SAH model dat de controle van intracerebrale druk (ICP) mogelijk maakt. Een extracorporale shunt geplaatst tussen het arteriële systeem en de subarachnoïdale ruimte, waarbij onderzoeker-onafhankelijke SAH maakt in een gesloten schedel. Stap-voor-stap procedurele instructies en benodigde apparatuur worden beschreven, evenals de technische overwegingen aan het model met minimale mortaliteit en morbiditeit te produceren. Belangrijke details die nodig zijn voor een succesvolle chirurgische creatie van deze robuuste, eenvoudige en consistente-ICP gecontroleerde SAH konijn model worden beschreven.
Introduction
Aneurysma subarachnoïdale bloeding (SAB) is een van de meest levensbedreigende neuropathologische omstandigheden, vaak leidend tot blijvende neurologische schade of overlijden 1. Verleden onderzoek heeft zich gericht op vertraagde cerebrale vasospasm (DCVS) als de primaire oorzaak van neurologische tekorten in verband met een SAB 2. Echter, over het algemeen slechte klinische resultaten van patiënten SAH na behandeling van vasospasme heeft geleid tot een uitbreiding van het onderzoek gericht op de effecten van vroege hersenletsel (EBI) na SAH 3 omvatten. Beter begrip van de betekenis van zowel de EBI en DCVS in het bijdragen aan een slechte klinische resultaten na een SAB is essentieel voor de ontwikkeling van meer effectieve therapeutische strategieën.
Tot nu toe is enkel en dubbel autoloog bloed injectie in de cisterna magna de standaardmethode voor SAH inductie voor de studie van DCVS 2-6 geweest. Hoewel vaak gebruikt in eerdere studies,dit model waarschijnlijk niet de neuropathologische belangrijkste veranderingen die gepaard gaan met een SAB reproduceren geïnduceerde EBI 7. Daarentegen is endovasculaire perforatie bekend ernstige acute pathofysiologische veranderingen die gedeeltelijk bootsen de symptomen van EBI 7 produceren.
Dit rapport beschrijft een nieuwe konijn model van SAH ontworpen om onderzoek van zowel EBI en DCVS mogelijk, waardoor nauwkeuriger karakterisering van SAH-geïnduceerde pathologie 8-10. Met de beschreven techniek, wordt de standaard cisterna magna model aangepast door het aansluiten van het arteriële systeem van de subclavia en de cisterna magna via een extracorporale shunt. De bloedstroom wordt daardoor gekoppeld aan de fysiologie van het konijn en aangedreven door het drukverschil tussen de arteriële en intracraniale druk. Het bloeden stopt als intracerebrale druk (ICP) geeft diastolische bloeddruk en het bloed in het shuntsysteem coaguleert. Gebruik makend van de gastheer & #8217; s fysiologie vermindert onderzoeker-afhankelijke SAH inductie, wat leidt tot een meer consistente model van SAH die betrouwbaar produceert zowel EBI en DCVS fenotypes 3,8-10.
Protocol
Representative Results
Discussion
De shunt model produceert pathologie vergelijkbaar met dat bij de mens na een acuut SAH 3,8,10. Er is gesuggereerd dat EBI kan verergeren, handhaven en zelfs leiden DCVS 12, en als zodanig dit model als hulpmiddel bij onderzoek zowel de vroege en late fasen DCVS, waaronder EBI en DCVS interacties na SAH. In het bijzonder, herhaalbare in vivo DCVS controletechnieken zoals DSA 13, computertomografie angiografie 14 en transcraniële Doppler 15 zijn meer readib…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs danken Laurie von Melchner, Bern Universitair Ziekenhuis, afdeling Neurochirurgie, Bern, Zwitserland, voor het corrigeren en redigeren van het manuscript en Paskus Jeremia, Boston Children's Hospital, Boston, MA voor proeflezen het oorspronkelijke ontwerp. Wij waarderen de bekwame leiding van de verzorging van dieren, anesthesie, en operationele steun van Daniel Mettler, DVM, Max Müller, DVM, Daniel Zalokar en Olgica Beslac, Experimentele Chirurgische Institute, Department of Clinical Research, Universiteit van Bern, Bern, Zwitserland. Wij danken Michael Lensch, Hoofd Research Nurse, Afdeling Intensieve Geneeskunde, Bern University Hospital en de Universiteit van Bern, Bern, Zwitserland, voor real-time data monitoring en post-processing van de fysiologische parameters. Wij danken Edin Nevzati, Carl Muroi, en Salome Erhardt, voor hun uitstekende laboratoria de technische en operationele ondersteuning.
Dit werk werd ondersteund door het Ministerie van Intensive Care Medicine, Bern University Hospital en de Universiteit van Bern, Bern, Zwitserland, de afdeling Klinische Research, Universiteit van Bern, Bern, Zwitserland, en het Fonds voor onderzoek van de Kantonsspital Aarau, Aarau, Zwitserland. Wij danken Elsevier, voor herdruk toestemming voor de figuren 1 en 2.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Equipment | |||
| operation microscope | Zeiss, Jena, Germany | Zeiss, OPMI-MD surgical microscope | |
| surgical equipment | B. Braun, Germany | forceps medical n°5, vessel sciccors 8cm, microclip 4mm | |
| respirator | Hugo Sachs | ||
| hair clipper | 3M Surgical Clipper | Starter Kit 9667A | |
| body warm plate | FHC | ||
| blood gas analyzer | Radiometer, Copenhagen, Denmark | ABL 725 | |
| cardiac monitoring | Camino Multi-Parameter Monitor, Integra, Plainsboro, NJ, US | AP-05 | |
| software analysis | BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA | Biopac MP100 and acqKnowledge software,version 3.8.1 | |
| software analysis | ImagePro Discovery, MediaCybernetics, Silver Spring, MD, USA | image-Pro Plus version | |
| angiography apparatus | DFP 2000 A-Toshiba | MIIXR0001EAA | |
| ICP monitor | Camino Laboratories, San Diego, CA, USA | ICP monitor, Model 110-4B | |
| blood flow monitor | Oxford Optronix Ltd., Oxford, UK | CAL KIT microsphere solution | |
| laser-Doppler flowmetry fine needle probes | Oxford Optronix Ltd., Oxford, UK | MNP110XP, 0.48 mm diameter | |
| pressure tube | B. Braun, Germay | PE 1.0 mm × 2.0 mm | |
| anesthesia monitor | GE Medical Systems, Switzerland | Datex S5 Monitor | |
| Material | |||
| 20 G vascular catheter | Smiths Medical | Jelco i.v. catheter, REF 4057 | |
| 5.5F three-lumen central venous catheter | Connectors, Tagelswangen, Switzerland | silicone catheter STH-C040 | |
| 22Gx40mm needle | Emergo Group Inc., Netherlands | ||
| high-speed microdrill | Stryker, Solothurn, Switzerland | 5400-15 | |
| bone wax | Ethicon, Johnson & Johnson,NJ, USA | ETHW31G | |
| bipolar forceps | Aesculap, Inc., PA, US | US349SP | |
| Ketamin | Any generic product | ||
| Xylazine | Any generic product | ||
| Buprenorphine | Any generic product | ||
| Fentanyl | Any generic product | ||
| transdermal fentanyl matrix patches | Any generic product | ||
| Lidocaine 1% | Any generic product | ||
| 4% papaverin HCl | Any generic product | ||
| Neomycin sulfate | Research Organics Inc., OH, USA | Any generic product | |
| Povidone-iodine | Any generic product | ||
| 0.9% sodium chloride | Any generic product | ||
| Iopamidol | Abott Laboratories, IL, USA | Any generic product | |
| 3-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP824G | |
| 5-0 non absorbable suture | Ethicon Inc., USA | 8618G | |
| 4-0 polyfilament sutures | Ethicon Inc., USA | VCP284G | |
Riferimenti
- Taylor, T. N., et al. Lifetime cost of stroke in the United States. Stroke; a journal of cerebral circulation. 27, 1459-1466 (1996).
- Kikkawa, Y., Kameda, K., Hirano, M., Sasaki, T., Hirano, K. Impaired feedback regulation of the receptor activity and the myofilament Ca2+ sensitivity contributes to increased vascular reactiveness after subarachnoid hemorrhage. Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 30, 1637-1650 (2010).
- Marbacher, S., Fandino, J., Kitchen, N. D. Standard intracranial in vivo animal models of delayed cerebral vasospasm. British journal of neurosurgery. 24, 415-434 (2010).
- Marbacher, S., Neuschmelting, V., Graupner, T., Jakob, S. M., Fandino, J. Prevention of delayed cerebral vasospasm by continuous intrathecal infusion of glyceroltrinitrate and nimodipine in the rabbit model in vivo. Intensive care medicine. 34, 932-938 (2008).
- Zhou, M. L., et al. Comparison between one- and two-hemorrhage models of cerebral vasospasm in rabbits. Journal of neuroscience. 159, 318-324 (2007).
- Vatter, H., et al. Time course in the development of cerebral vasospasm after experimental subarachnoid hemorrhage: clinical and neuroradiological assessment of the rat double hemorrhage model. Neurosurgery. 58, 1190-1197 (2006).
- Lee, J. Y., Sagher, O., Keep, R., Hua, Y., Xi, G. Comparison of experimental rat models of early brain injury after subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery. 65, 331-343 (2009).
- Marbacher, S., et al. A new rabbit model for the study of early brain injury after subarachnoid hemorrhage. Journal of neuroscience. 208, 138-145 (2012).
- Marbacher, S., et al. Outer skull landmark-based coordinates for measurement of cerebral blood flow and intracranial pressure in rabbits. Journal of neuroscience methods. 201, 322-326 (2011).
- Marbacher, S., et al. Extra-intracranial blood shunt mimicking aneurysm rupture: intracranial-pressure-controlled rabbit subarachnoid hemorrhage model. Journal of neuroscience. 191, 227-233 (2010).
- Sugawara, T., Ayer, R., Jadhav, V., Zhang, J. H. A new grading system evaluating bleeding scale in filament perforation subarachnoid hemorrhage rat model. J Neurosci Methods. 167, 327-334 (2008).
- Macdonald, R. L. Delayed neurological deterioration after subarachnoid haemorrhage. Nature reviews. Neurology. 10, 44-58 (2014).
- Zhang, Z. W., et al. Platelet-derived growth factor-induced severe and chronic vasoconstriction of cerebral arteries: proposed growth factor explanation of cerebral vasospasm. Neurosurgery. 66, 728-735 (2010).
- Laslo, A. M., Eastwood, J. D., Chen, F. X., Lee, T. Y. Dynamic CT perfusion imaging in subarachnoid hemorrhage-related vasospasm. AJNR. American journal of neuroradiology. 27, 624-631 (2006).
- Shao, Z., et al. Effects of tetramethylpyrazine on nitric oxide/cGMP signaling after cerebral vasospasm in rabbits. Brain research. 1361, 67-75 (2010).
- Bederson, J. B., Germano, I. M., Guarino, L. Cortical blood flow and cerebral perfusion pressure in a new noncraniotomy model of subarachnoid hemorrhage in the rat. Stroke; a journal of cerebral circulation. 26, 1086-1091 (1995).
- Veelken, J. A., Laing, R. J., Jakubowski, J. The Sheffield model of subarachnoid hemorrhage in rats. Stroke; a journal of cerebral circulation. 26, 1279-1283 (1995).
- Zakhartchenko, V., et al. Cell-mediated transgenesis in rabbits: chimeric and nuclear transfer animals. Biology of reproduction. 84, 229-237 (2011).
- Capecchi, M. R. Gene targeting in mice: functional analysis of the mammalian genome for the twenty-first century. Nature reviews. Genetics. 6, 507-512 (2005).
- Flisikowska, T., et al. Efficient immunoglobulin gene disruption and targeted replacement in rabbit using zinc finger nucleases. PloS one. 6, e21045 (2011).
- Nakajima, M., et al. Effects of aging on cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage in rabbits. Stroke. 32, 620-628 (2001).
