Kaninen Blod-shunt modell för studier av akut och sen Sena effekter av subaraknoidalblödning: Tekniska aspekter
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
Tidig hjärnskada och fördröjd cerebral vasospasm båda bidrar till negativa effekter efter subaraknoidalblödning (SAH). Reproducerbara och kontrollerbara djurmodeller som simulerar båda villkoren är för närvarande ovanligt. Därför är nya modeller som krävs för att efterlikna mänskliga patofysiologiska villkor som följer av SAH.
Denna rapport beskriver de tekniska nyanserna i en kaninblod-shunt SAH modell som möjliggör styrning av intracerebral tryck (ICP). En extrakorporeal shunt placeras mellan det arteriella systemet och subaraknoidalrummet, vilket möjliggör granskaren oberoende SAH i en sluten kraniet. Steg-för-steg instruktioner om förfaranden och nödvändig utrustning finns beskrivna, liksom tekniska överväganden för att producera modellen med minimal dödlighet och sjuklighet. Viktiga detaljer som krävs för framgångsrik kirurgisk skapandet av denna robusta, enkla och konsekventa ICP-styrd SAH kaninmodell beskrivs.
Introduction
Aneurysmal subaraknoidalblödning (SAH) är en av de mest livshotande neuropatologiska förhållanden, ofta leder till bestående neurologiska skador eller dödsfall 1. Tidigare forskning har fokuserat på fördröjd cerebral vasospasm (DCVS) som den primära etiologin för neurologiska skador i samband med SAH 2. Däremot har de allmänt dåliga kliniska resultat av patienter som lider av SAH efter behandling av vasospasm lett till en expansion av forskningsfokus att inkludera effekterna av tidig hjärnskada (EBI) efter SAH 3. Ökad förståelse av betydelsen av både EBI och DCVS bidra till fattiga kliniska resultat efter SAH är avgörande för utvecklingen av effektivare behandlingsstrategier.
Hittills har enkla och dubbla autologt blod injektion i cisterna magna varit standardmetoden för SAH induktion för att studera DCVS 2-6. Även vanligt förekommande i tidigare studier,denna modell troligen inte återge de neuropatologiska viktiga förändringar i samband med SAH inducerade EBI 7. I motsats härtill är endovaskulär perforering känt att producera svåra akuta patofysiologiska förändringar som delvis efterliknar symptomen av EBI 7.
Rapporten beskriver en ny kanin modell av SAH utformad för att möjliggöra utredning av både EBI och DCVS, vilket möjliggör mer exakt karakterisering av SAH-inducerad patologi 8-10. Med den beskrivna tekniken är standard cisterna magna modell anpassad genom att ansluta arteriella systemet av den subklavikulära artären och den cisterna magna via en extrakorporeal shunt. Blodflödet är därmed kopplad till kaninens fysiologi och driven av tryckgradienten mellan arteriellt blod och det intrakraniella trycket. Blödningen stannar när intracerebral tryck (ICP) är lika med diastoliskt blodtryck och blodet i shuntsystemet koagulerar. Använda värd & #8217; fysiologi minskar examinator beroende SAH induktion, vilket leder till en mer enhetlig modell för SAH som tillförlitligt producerar både EBI och DCVS fenotyper 3,8-10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Shunten Modellen producerar patologi liknande den som observerats hos människa efter akut SAH 3,8,10. Det har föreslagits att EBI kan förvärra, behålla och till och med utlösa DCVS 12, och som sådan denna modell kan hjälpa till att utreda både de tidiga och sena DCVS faser, inklusive EBI och DCVS interaktioner efter SAH. Särskilt repeterbar in vivo DCVS övervakningstekniker inklusive DSA 13, datortomografi angiografi 14 och transkraniell Doppler 15</su…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna tackar Laurie von Melchner, Bern Universitetssjukhus, Institutionen för neurokirurgi, Bern, Schweiz, för korrekturläsning och redigering av manuskriptet och Paskus Jeremiah, Boston Barnsjukhus, Boston, MA för korrekturläsning det ursprungliga förslaget. Vi uppskattar skickliga hantering av djurvård, anestesi och operativ hjälp från Daniel Mettler, DVM, Max Müller, DVM, Daniel Zalokar och Olgica Beslac, Experimentell Kirurgiska Institutet, Institutionen för klinisk forskning, universitetet i Bern, Bern, Schweiz. Vi tackar Michael Lensch, chef forskningssjuksköterska, Institutionen för intensivvård, Bern University Hospital och University of Bern, Bern, Schweiz, för realtidsövervakning av data och efterbearbetning av fysiologiska parametrar. Vi tackar Edin Nevzati, Carl Muroi och Salome Erhardt, för deras utmärkta laboratorium teknisk och operativ hjälp.
Detta arbete stöddes av Department of Intensive Care Medicine, Bern University Hospital och University of Bern, Bern, Schweiz, Institutionen för klinisk forskning, universitetet i Bern, Bern, Schweiz, och forskningsfonden från Kantonsspital Aarau, Aarau, Schweiz. Vi tackar Elsevier, för nytryck tillstånd till figurerna 1 och 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).
