تحليل فاسوسباسم الدماغي في نموذج مورين من نزيف تحت العنكبوتية مع الموجات فوق الصوتية المزدوجة عبر الجمجمة عالية التردد
Summary
الهدف من هذه المخطوطة هو تقديم طريقة تعتمد على السونوغرافيا تسمح في التصوير الحي لتدفق الدم في الشرايين الدماغية في الفئران. نحن نظهر تطبيقه لتحديد التغيرات في سرعات تدفق الدم المرتبطة vasospasm في نماذج مورين من نزيف تحت العنكبوتية (SAH).
Abstract
توسع الأوعية الدماغية الذي يحدث في الأسابيع التي تلت بعد نزيف تحت العنكبوتية, نوع من السكتة الدماغية النزفية, يساهم في تأخر نقص التروية الدماغية. مشكلة واجهت في الدراسات التجريبية باستخدام نماذج مورين من SAH هو أن أساليب الرصد في الجسم الحي من vasospasm الدماغي في الفئران تفتقر. هنا، ونحن نظهر تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية التردد لإجراء فحوص السونوغرافيا المزدوجة عبر الجمجمة على الفئران. باستخدام هذه الطريقة، يمكن التعرف على الشرايين السباتية الداخلية (ICA). تسارعت سرعات تدفق الدم في ICAs داخل الجمجمة بشكل كبير بعد تحريض SAH ، في حين ظلت سرعات تدفق الدم في ICAs خارج الجمجمة منخفضة ، مما يشير إلى زيادة الأوعية الدماغية. في الختام، فإن الطريقة التي أظهرت هنا يسمح وظيفية، غير الباضعة في رصد الجسم الحي من vasospasm الدماغي في نموذج SAH مورين.
Introduction
نزيف تحت العنكبوتية العفوي (SAH) هو شكل من أشكال السكتة الدماغية النزفية الناجمة في الغالب عن تمزق تمدد الأوعية الدموية داخل الجمجمة1. تتأثر النتيجة العصبية بشكل رئيسي بعاملين: إصابة الدماغ المبكرة (EBI) ، والتي تسببها آثار النزيف وما يرتبط به من نقص التروية الدماغية الدماغية العالمية العابرة ، وتأخر نقص التروية الدماغية (DCI) ، والذي يحدث خلال الأسابيع التالية للنزيف2،3. وأفادت التقارير DCI تؤثر على ما يصل إلى 30٪ من المرضى SAH2. الفيزيولوجيا المرضية من DCI ينطوي على الأوعية الدموية الدماغية، دوران الأوعية الدقيقة المضطربة الناجمة عن microvasospasms وmicrothrombosis، والاكتئاب انتشار القشرية، والآثار الناجمة عن التهاب4. لسوء الحظ، لا يزال الفيزيولوجيا المرضية الدقيقة غير واضحة ولا يوجد علاج متاح يمنع بشكل فعال DCI3. لذلك، يتم التحقيق DCI في العديد من الدراسات السريرية والتجريبية.
في الوقت الحاضر، معظم الدراسات التجريبية على SAH استخدام نماذج الحيوانات الصغيرة، وخاصة في الفئران5،6،7،8،9،10،11،12،13. في مثل هذه الدراسات، يتم التحقيق في كثير من الأحيان فصام الأوعية الدماغي كنقطة نهاية. ومن الشائع تحديد درجة من vasospasm ex vivo. وذلك لأن الأساليب غير الباضعة لفحص الأوعية الدموية الدماغية في الجسم الحي التي تتطلب وقتا قصيرا للتخدير وفرض القليل من الضيق على الحيوانات غير موجودة. ومع ذلك ، فإن فحص الأوعية الدموية الدماغية في الجسم الحي سيكون مفيدا. وذلك لأنه سيسمح الطولية في الدراسات الحية على vasospasm في الفئران (أي تصوير الأوعية الدموية الدماغية في نقاط زمنية مختلفة خلال الأيام التي تلت تحريض SAH). ومن شأن ذلك أن يعزز إمكانية مقارنة البيانات المكتسبة في نقاط زمنية مختلفة. وعلاوة على ذلك، فإن استخدام تصميم دراسة طولية هو استراتيجية للحد من أعداد الحيوانات.
هنا نحن نثبت استخدام الموجات فوق الصوتية عبر الجمجمة عالية التردد لتحديد تدفق الدم في الشرايين الدماغية في الفئران. نظهر أنه ، على غرار السونوغرافيا دوبلر عبر الجمجمة (TCD) أو السونوغرافيا المزدوجة المرمزة بالألوان عبر الجمجمة (TCCD) في الممارسة السريرية14و15و16و17و18، يمكن استخدام هذه الطريقة لمراقبة انسداد الأوعية الدماغية عن طريق قياس سرعات تدفق الدم للشرايين داخل الجمجمة بعد تحريض SAH في نموذج المورين.
Protocol
Representative Results
Discussion
على حد علمنا، هذه الدراسة هي الأولى لتقديم بروتوكول لرصد vasospasm الدماغي في نموذج مورين من SAH مع ارتفاع وتيرة عبر الجمجمة اللون المرمزة الموجات فوق الصوتية المزدوجة. نظهر أن هذه الطريقة يمكن قياس زيادة في سرعات تدفق الدم داخل الجمجمة بعد التعريفي SAH في الفئران. في الطب البشري هذه الظاهرة معرو…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويود المؤلفان أن يشكرا ستيفان كيندل على إعداد الرسوم التوضيحية في الفيديو. وقد تم دعم PW وMM وSHK من قبل الوزارة الاتحادية الألمانية للتعليم والبحث (BMBF 01EO1503). وقد تم دعم العمل بمنحة كبيرة للأجهزة من مؤسسة البحوث الألمانية (DFG INST 371/47-1 FUGG). وقد تم دعم MM بمنحة من ال Else Kröner-Fresenius-Stiftung (2020_EKEA.144).
Materials
| Balea hair removal creme | Balea; Germany | ASIN B0759XM39V | hair removal creme |
| C57BL/6N mice | Janvier; Saint-Berthevin Cedex, France | n.a. | mice |
| Corneregel | Bausch&Lomb; Rochester, NY, USA | REF 81552983 | eye ointment, lube |
| cotton swabs | Hecht Assistent; Sondenheim vor der Röhn, Germany | REF 44302010 | cotton swabs |
| Ecco-XS razor | Tondeo; Soligen, Germany | DE 28693396 | razor |
| Electrode cream | GE; Boston, MA, USA | REF 21708318 | conductive paste |
| Heating plate | Medax; Kiel, Germany | 2005-205-01 | |
| Isoflurane | Abvie; Wiesbaden, Germany | n.a. | volatile anesthetic |
| Leukofix | BSN medical; Hamburg, Germany | REF 02137-00 | tape |
| Mechanical arm + micromanipulator | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | P/N 11277 | |
| Microbac tissues | Paul Hartmann AG; Hamburg, Germany | REF 981387 | antimicrobial tissues |
| MZ400, 38 MHz linear array transducer | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | REF 51068-30 | ultrasound transducer |
| Sonosid | ASID Bonz GmbH; Herrenberg, Germany | REF 782010 | ultrasonography gel |
| Ultrasound platform with heating plate and ECG-recording | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | P/N 11179 | |
| UniVet-Porta | Groppler; Oberperasberg, Germany | S/N BKGM0437 | isoflurane vaporizer |
| Vevo3100 | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | REF 51073-45 | ultrasonography device |
| VevoLab software | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | n.a. | evaluation software |
Riferimenti
- Macdonald, R. L., Schweizer, T. A. Spontaneous subarachnoid haemorrhage. Lancet. 389 (10069), 655-666 (2017).
- Macdonald, R. L. Delayed neurological deterioration after subarachnoid haemorrhage. Nature Reviews Neurology. 10 (1), 44-58 (2014).
- Francoeur, C. L., Mayer, S. A. Management of delayed cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage. Critical Care. 20 (1), 277 (2016).
- van Lieshout, J. H., et al. An introduction to the pathophysiology of aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Neurosurgical Review. , (2017).
- Altay, T., et al. A novel method for subarachnoid hemorrhage to induce vasospasm in mice. J Neurosci Methods. 183 (2), 136-140 (2009).
- Momin, E. N., et al. Controlled delivery of nitric oxide inhibits leukocyte migration and prevents vasospasm in haptoglobin 2-2 mice after subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery. 65 (5), 937-945 (2009).
- Froehler, M. T., et al. Vasospasm after subarachnoid hemorrhage in haptoglobin 2-2 mice can be prevented with a glutathione peroxidase mimetic. Journal of Clinical Neuroscience. 17 (9), 1169-1172 (2010).
- Provencio, J. J., Altay, T., Smithason, S., Moore, S. K., Ransohoff, R. M. Depletion of Ly6G/C(+) cells ameliorates delayed cerebral vasospasm in subarachnoid hemorrhage. Journal of Neuroimmunology. 232 (1-2), 94-100 (2011).
- Kamp, M. A., et al. Evaluation of a murine single-blood-injection SAH model. PLoS One. 9 (12), 114946 (2014).
- Luh, C., et al. The Contractile Apparatus Is Essential for the Integrity of the Blood-Brain Barrier After Experimental Subarachnoid Hemorrhage. Translational Stroke Research. , (2018).
- Neulen, A., et al. A Volumetric Method for Quantification of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage. Journal of Visualized Experiments. (137), (2018).
- Neulen, A., et al. Large Vessel Vasospasm Is Not Associated with Cerebral Cortical Hypoperfusion in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage. Translational Stroke Research. , (2018).
- Neulen, A., et al. Neutrophils mediate early cerebral cortical hypoperfusion in a murine model of subarachnoid haemorrhage. Scientific Reports. 9 (1), 8460 (2019).
- Neulen, A., et al. Volumetric analysis of intracranial vessels: a novel tool for evaluation of cerebral vasospasm. Int J Comput Assist Radiol Surg. 14 (1), 157-167 (2019).
- Washington, C. W., Zipfel, G. J. Participants in the International Multi-disciplinary Consensus Conference on the Critical Care Management of Subarachnoid, H. Detection and monitoring of vasospasm and delayed cerebral ischemia: a review and assessment of the literature. NeuroCritical Care. 15 (2), 312-317 (2011).
- Greke, C., et al. Image-guided transcranial Doppler sonography for monitoring of defined segments of intracranial arteries. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 25 (1), 55-61 (2013).
- Neulen, A., Prokesch, E., Stein, M., Konig, J., Giese, A. Image-guided transcranial Doppler sonography for monitoring of vasospasm after subarachnoid hemorrhage. Clinical Neurology and Neurosurgery. 145, 14-18 (2016).
- Neulen, A., et al. Image-Guided Transcranial Doppler Ultrasound for Monitoring Posthemorrhagic Vasospasms of Infratentorial Arteries: A Feasibility Study. World Neurosurgery. 134, 284-291 (2020).
- Neulen, A., et al. Correlation of cardiac function and cerebral perfusion in a murine model of subarachnoid hemorrhage. Scientific Reports. 11 (1), 3317 (2021).
- Neulen, A., et al. A segmentation-based volumetric approach to localize and quantify cerebral vasospasm based on tomographic imaging data. PLoS One. 12 (2), 0172010 (2017).
- Marbacher, S., et al. Systematic Review of In Vivo Animal Models of Subarachnoid Hemorrhage: Species, Standard Parameters, and Outcomes. Translational Stroke Research. , (2018).
- Figueiredo, G., et al. Comparison of digital subtraction angiography, micro-computed tomography angiography and magnetic resonance angiography in the assessment of the cerebrovascular system in live mice. Clinical Neuroradiology. 22 (1), 21-28 (2012).
- Lindegaard, K. F., Nornes, H., Bakke, S. J., Sorteberg, W., Nakstad, P. Cerebral vasospasm diagnosis by means of angiography and blood velocity measurements. Acta Neurochirurgica. 100 (1-2), 12-24 (1989).
- Cassia, G. S., Faingold, R., Bernard, C., Sant’Anna, G. M. Neonatal hypoxic-ischemic injury: sonography and dynamic color Doppler sonography perfusion of the brain and abdomen with pathologic correlation. American Journal of Roentgenology. 199 (6), 743-752 (2012).
- Shen, Q., Stuart, J., Venkatesh, B., Wallace, J., Lipman, J. Inter observer variability of the transcranial Doppler ultrasound technique: impact of lack of practice on the accuracy of measurement. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 15 (3-4), 179-184 (1999).
