ラットモデルにおける実験的くも膜下出血を誘発するための自己血の交叉前単回注射
Summary
くも膜下出血は、ヒトにおける死亡率および罹患率の高い負担を負い続けている。状態とその病態生理学のさらなる研究を容易にするために、交叉前の単回注射モデルが提示されます。
Abstract
過去数十年にわたる治療の進歩にもかかわらず、くも膜下出血(SAH)は、罹患率と死亡率の高い負担を負い続けており、主にかなり若い人口を苦しめています。SAHの背後にある病態生理学的メカニズムを調査し、薬理学的介入をテストするために、SAHのいくつかの動物モデルが開発されています。この記事で提示されたラットの交叉前の単回注射モデルは、所定の血液量を有するSAHの実験モデルである。簡単に説明すると、動物は麻酔をかけられ、挿管され、そして機械的換気下に保たれる。温度は加熱パッドで調整されます。尾動脈にはカテーテルを装着し、継続的な血圧測定や採血が可能です。大西洋後頭膜を切開し、大槽に圧力記録用のカテーテルを配置して脳内圧測定を可能にします。このカテーテルは、髄腔内治療介入にも使用できます。ラットを脳定位固定装置フレームに入れ、ブレグマの前方にバリ穴を開け、カテーテルをバリ穴に挿入して視交叉のすぐ前に配置します。自己血(0.3mL)を尾部カテーテルから抜き取り、手動で注入する。これにより、脳内圧が上昇し、脳血流が減少します。動物を30分間鎮静させ続け、皮下生理食塩水および鎮痛薬を与える。動物は抜管され、ケージに戻されます。交叉前モデルは、再現性が高く、事前に決定された血液量のために動物間の変動が限られています。人間のSAHを模倣しており、SAH研究に関連するモデルとなっています。
Introduction
非外傷性くも膜下出血(SAH)は脳卒中の一種であり、全症例の約5%を占めています。非外傷性SAHの最も一般的な原因は、SAHの85%を占める動脈瘤(aSAH)の突然の破裂です。その他の原因としては、動脈静脈奇形の破裂、凝固障害、脳周囲出血における静脈の破裂などがあります1。発生率は10万人年あたり9人で、死亡率は約3人に1人、SAH 2,3後の日常生活の支援が必要です。
最初の安定化と診断の確認後、治療は出血の重症度に依存します。最も重症の患者は、脳内圧(ICP)を下げるために心室に脳室外ドレーンを挿入し、神経集中治療室に入院し、そこで綿密に監視されます。患者は血管造影を受けて(可能性のある)動脈瘤を特定し、その後、再出血を防ぐために動脈瘤をコイル状またはクリップします4。薬理学的療法の多数の試験にもかかわらず、カルシウムチャネル拮抗薬であるニモジピンだけが転帰を改善することを示しています5。現在、複数の臨床試験が進行中です。広範なリストについては、Daouらによるレビューを参照してください6。
動脈瘤の破裂は、これまでに経験した中で最悪の頭痛または雷鳴頭痛の突然の発症として説明されています。破裂により、ICPが急激に上昇し、続いて脳血流(CBF)が減少します。この減少は脳の全体的な虚血をもたらし、意識の喪失をもたらす可能性があります。このより機序的な経路は、血液の血管外漏出要素の開始された分解とともに、サイトカイン放出および自然免疫系の活性化を引き起こし、無菌の神経炎症をもたらす。さらに、血液脳関門の破壊は、脳浮腫およびイオン恒常性の乱れをもたらし、しばしば観察される。早期脳損傷(EBI)と呼ばれるこれらすべての変化は、最初の数日以内に発生し、ニューロンの喪失とアポトーシスをもたらします7。
aSAHに苦しむ患者の約1/3は、4日目から14日目の間に遅発性脳虚血(DCI)を発症します8。DCIは、発作や再出血などの他の原因が除外されている場合、焦点性、神経学的障害のデビュー、またはグラスゴー昏睡スケールで最低1時間続く最低2ポイントの低下のいずれかとして定義されます。DCIは、aSAH9後の死亡リスクの増加と機能的転帰の低下に関連しています。脳動脈の狭窄である脳血管れん縮(CVS)は、何十年にもわたってDCIに関連していることが知られており、以前はDCIの唯一の理由であると考えられていました。それ以来、CVSはDCIの発症なしに発生する可能性があることが示されており、微小血管血栓症および狭窄、皮質拡散抑制、およびEBIの炎症反応を含むより多くの要因がそれ以来同定されている10,11,12。
EBIとDCIは病気の経過と苦しんでいる患者の転帰に大きな影響を与えるため、動物モデルは再現性を持ちながら、これらを可能な限り模倣する必要があります。研究者は、マウスから非ヒト霊長類まで、さまざまな動物でさまざまなモデルを使用して、aSAHをシミュレートしようとしました。Sprague-DawleyおよびWistar野生型ラットは現在最も一般的に使用されている実験動物であり、最も一般的なモデルは血管内穿孔モデル、システルナ-マグナ二重注入モデル、そして最後に本稿13で説明する交叉前単回注入モデルである。
交叉前の単回注入モデルは、もともと他の実験モデルの欠点のいくつかに対抗するためにPrunellらによって開発されました14。手術は、習得すると再現性が高く、動物間のばらつきを最小限に抑えます。このモデルは、血液注入後のICPの突然の上昇を含む複数の点でヒトのSAHを模倣し、CBFの低下による一時的な全体的な虚血をもたらします15,16。それは、ヒトのほとんどのaSAHが発生する前循環に影響を及ぼします17。死亡率は、研究と注入された血液の量に応じて10%〜33%の範囲です14,18。遅延細胞死および神経炎症は2日目および7日目に検出することができ、それによってEBIおよびDCIの結果を研究するための変数を提供する19,20。
この研究では、ラットにおける交叉前単回注射モデルの更新された説明と、ICPプローブを髄腔内投与のポートとして利用する方法の説明を示します。
Protocol
Representative Results
Discussion
SAHの交叉前単回注入モデルは、ICPのスパイク、CBFの減少、一過性のグローバル虚血、神経炎症マーカーのアップレギュレーション、CVS14、15、16、18、19、20など、ヒトSAHのいくつかの重要な要素を模倣しています。ICPプローブは、髄腔内投与用の…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作業は、ルンドベック財団とルンドベック優秀助成金(番号R59-A5404)によってサポートされました。資金提供者は原稿のどの部分にも役割を果たさなかった。
Materials
| 16 G peripheral vein catheter | BD Venflon | 393229 | Needle shortened, distal 1 cm curved. Wings removed |
| Anesthesia bell/ chamber | Unknown | ||
| Blood gas analyzer | Radiometer | ABL80 | |
| Blood pressure (BP) monitor | Adinstruments | ML117 | Connects to Powerlab |
| Curved forceps, 12 cm x 3 | F.S.T | 11001-12 | For anesthesia |
| Cylindrical pillow, 28 cm x 4 cm | Homemade | Made from surgical towels | |
| Data acquisition hardware | Adinstruments | ML870 Powerlab | |
| Data acquistion software | Adinstruments | LabChart 6.0 | |
| Drill | KMD | 1189 | |
| Drill controller | Silfradent | 300 IN | |
| Flexible light | Schott | KL200 | |
| Heating pad | Minco | 1135 | |
| Hypodermic needle, 20 G | KD Medical | 301300 | Connects to stereotaxic frame |
| ICP monitor | Adinstruments | ML117 | Connects to Powerlab |
| Isoflurane vaporizer | Ohmeda | TEC3 | |
| Laptop | Lenovo | T410 | |
| Laser doppler monitor | Adinstruments | ML191 | |
| Laser doppler probe | Oxford Optronics | MSF100XP | Connects to laser doppler monitor |
| Needle holder, 13 cm | F.S.T | 12001-13 | For anesthesia |
| Precision syringe, 0.025 mL | Hamilton | 547407 | |
| Stereotaxic frame | Kopf Instruments | M900 | |
| Surgical microscope | Carl Zeiss | F170 | |
| Suture needle | Allgaier | 1245 | For anesthesia |
| Temperaure controller | CWE,INC. | TC-1000 | |
| Transducer x 2 | Adinstruments | MLT0699 | Connects to BP and ICP monitor |
| Ventilator | Ugo Basile | 7025 | |
| Veterinary clipper | Aesculap | GT421 | |
| 3-pronged Blair retractor, 13.5 cm | Agnthos | 17022–13 | |
| Blunt Alm retractor | F.S.T | 17008-07 | |
| Curved forceps, 12 cm x 2 | F.S.T | 11001-12 | |
| Needle holder, 13 cm | F.S.T | 12001-13 | |
| Straight Dumont forceps, 11 cm | F.S.T | 11252-00 | |
| Straight Halsted-Mosquito hemostat x 2 | F.S.T | 13008-12 | |
| Straight Iris scissor, 9 cm | F.S.T | 14090-09 | |
| Straight Vannas scissor, 10.5 cm | F.S.T | 15018-10 | |
| Absorpable swabs | Kettenbach | 31603 | |
| Black silk thread, 4-0, 5 x 15 cm | Vömel | 14757 | |
| Bone wax | Aesculap | 1029754 | |
| Carbomer eye gel 2 mg/g | Paranova | ||
| Cotton swab | Heinz Herenz | WA-1 | |
| Cotton tipped applicator x 4 | Selefa | 120788 | |
| Hypodermic needle, 23 G x2 | KD Medical | 900284 | Connects to stopcock. Remove distal end |
| Hypodermic needle, 23 G x3 | KD Medical | 900284 | Remove distal end. 2 connects to stopcock, 1 to syringe |
| ICP probe: | Homemade | Made of the following: | |
| Polythene tubing, 20 mm | Smiths medical | 800/100/200 | Inner diameter (ID): 0.58 mm, Outer diameter (OD): 0.96 mm. |
| Silicone tubing, 10 mm | Fisher | 15202710 | ID: 0.76 mm, OD: 2.4 mm. |
| Silicone tubing, 2 mm | Fisher | 11716513 | ID: 1.0 mm, OD: 3.0 mm. |
| Micro hematocrit tubes | Brand | 7493 11 | |
| OP-towel, 45 cm x75 cm | Mölnlycke | 800430 | |
| PinPort adapter, 22 G | Instech | PNP3F22 | |
| PinPort injector | Instech | PNP3M | |
| Polythene tubing, 2 x 20 cm | Smiths medical | 800/100/200 | Connects to syringe. ID: 0.58 mm, OD: 0.96 mm. |
| Rubberband | Unknown | ||
| Scalpel, 10 blade | Kiato | 23110 | |
| Spinalneedle, 25 G x 3.5'' | Braun | 5405905-01 | |
| Stopcock system, Discofix x 2 | Braun | 16494C | Connects to transducer |
| Suture, 4-0, monofil, non-resorbable x 3 | Ethicon | EH7145H | |
| Syringe, 1 mL | BD Plastipak | 1710023 | |
| Syringe, luer-lock, 10 mL x 4 | BD Plastipak | 305959 | Connects to transducer |
| Tissue adhesive glue | 3M | 1469SB | |
| 0.5% Chlorhexidine spirit | Faaborg Pharma | 210918 | |
| Carprofen 50 mg/mL | ScanVet | 43715 | Diluted 1:10 |
| Isoflurane | Baxter | ||
| Isotonic saline | Amgros | 16404 | |
| Lidocaine-Adrenaline 10 mg/5 µg/mL | Amgros | 16318 |
Riferimenti
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