Pré-quiasmática, injeção única de sangue autólogo para induzir hemorragia subaracnóidea experimental em modelo de rato

Summary

A hemorragia subaracnóidea continua a carregar uma alta carga de mortalidade e morbidade no homem. Para facilitar novas pesquisas sobre a condição e sua fisiopatologia, um modelo pré-quiasmático de injeção única é apresentado.

Abstract

Apesar dos avanços no tratamento nas últimas décadas, a hemorragia subaracnóidea (HAS) continua a carregar uma alta carga de morbidade e mortalidade, acometendo em grande parte uma população bastante jovem. Vários modelos animais de HAS têm sido desenvolvidos para investigar os mecanismos fisiopatológicos por trás da HAS e testar intervenções farmacológicas. O modelo pré-quiasmático de injeção única no rato apresentado neste artigo é um modelo experimental de HAS com volume sanguíneo pré-determinado. Resumidamente, o animal é anestesiado, intubado e mantido em ventilação mecânica. A temperatura é regulada com uma almofada de aquecimento. Um cateter é colocado na artéria caudal, permitindo a medição contínua da pressão arterial, bem como a coleta de sangue. A membrana atlantooccipital é incisada e um cateter para registro de pressão é colocado na cisterna magna para permitir a medição da pressão intracerebral. Esse cateter também pode ser utilizado para intervenções terapêuticas intratecais. O rato é colocado em uma estrutura estereotáxica, um orifício de rebarba é perfurado anteriormente ao bregma, e um cateter é inserido através do orifício da broca e colocado logo anterior ao quiasma óptico. O sangue autólogo (0,3 mL) é retirado do cateter de cauda e injetado manualmente. Isso resulta em um aumento da pressão intracerebral e uma diminuição do fluxo sanguíneo cerebral. O animal é mantido sedado por 30 min e recebe soro fisiológico e analgésicos por via subcutânea. O animal é extubado e devolvido à gaiola. O modelo pré-quiasmático apresenta alta taxa de reprodutibilidade e variação limitada entre os animais devido à volemia pré-determinada. Ele mimetiza a HAS em humanos, tornando-se um modelo relevante para a pesquisa da HAS.

Introduction

A hemorragia subaracnóidea (HSA) não traumática é uma forma de acidente vascular cerebral, representando cerca de 5% de todos os casos. A causa mais comum de HAS não traumática é a ruptura súbita de um aneurisma (HAAS), que corresponde a 85% das HAS. Outras causas incluem a ruptura de malformação arteriovenosa, coagulopatias e ruptura de veias na hemorragia perimesencefálica¹. A taxa de incidência é de 9 por 100.000 pessoas-ano, com mortalidade em torno de um em cada três e outro terço necessitando do suporte da vida diária após a HAS ^2,3.

Após a estabilização inicial e a confirmação diagnóstica, o tratamento depende da gravidade da hemorragia. Os pacientes mais gravemente acometidos terão um dreno extraventricular inserido nos ventrículos para reduzir a pressão intracerebral (PIC) e serão internados na unidade de terapia neurointensiva, onde serão monitorados de perto. Os pacientes serão submetidos a uma angiografia para identificar o (provável) aneurisma e, posteriormente, terão o aneurisma enrolado ou cortado para evitar ressangramento⁴. Apesar de inúmeros estudos de terapias farmacológicas, apenas a nimodipina, um antagonista dos canais de cálcio, demonstrou melhorar os desfechos⁵. Vários ensaios clínicos estão atualmente em andamento. Por favor, veja a revisão de Daou e colegas para uma extensa lista⁶.

A ruptura de um aneurisma tem sido descrita como o início súbito da pior cefaleia já experimentada ou uma cefaleia trovoada. A ruptura resulta em um aumento acentuado da PIC seguido por uma redução no fluxo sanguíneo cerebral (FSC). Essa redução resulta em isquemia global do cérebro, o que pode resultar em perda de consciência. Esta via mais mecanicista, juntamente com a quebra iniciada dos elementos extravasados do sangue, dá origem à liberação de citocinas e ativação do sistema imune inato, resultando em neuroinflamação estéril. Além disso, a quebra da barreira hematoencefálica, resultando em edema cerebral e distúrbio na homeostase iônica, é frequentemente observada. Todas essas alterações e muito mais, denominadas lesão cerebral precoce (EBI), ocorrem nos primeiros dias e resultam em perda neuronal e apoptose⁷.

Aproximadamente 1/3 dos pacientes acometidos por HSA desenvolverá isquemia cerebral tardia (ICD) entre os dias 4-14⁸. A ICD é definida como a estreia de um comprometimento neurológico focal ou uma queda de no mínimo dois pontos na escala de coma de Glasgow com duração mínima de 1 h, quando outras causas, incluindo convulsões e ressangramento, são excluídas. A ICD está associada a um risco aumentado de morte e a um desfecho funcional diminuído após a HSA⁹. O vasoespasmo cerebral (CVS), o estreitamento das artérias cerebrais, é conhecido por estar associado à ICD há décadas e antigamente pensava-se ser a única razão para a ICD. Desde então, tem sido demonstrado que a SCV pode ocorrer sem o desenvolvimento de ICD e mais fatores, incluindo trombose e constrição microvascular, depressão disseminada cortical e resposta inflamatória de EBI foram identificados desde então10,11,12.

Devido à grande influência da EBI e DCI no curso da doença e na evolução dos pacientes acometidos, os modelos animais precisam mimetizá-los no maior grau possível, sem deixar de ser reprodutíveis. Os pesquisadores empregaram uma ampla gama de modelos diferentes em uma variedade de animais, de camundongos a primatas não humanos, para tentar simular a aSAH. Os ratos selvagens Sprague-Dawley e Wistar são atualmente os animais de laboratório mais utilizados, e os modelos mais comuns são o modelo de perfuração endovascular, o modelo de injeção dupla de cisterna-magna e, por último, o modelo de injeção única pré-quiasmática, que será descrito neste artigo¹³.

O modelo pré-quiasmático de injeção única foi originalmente desenvolvido por Prunell e colaboradores para combater algumas das deficiências dos outros modelos experimentais¹⁴. A cirurgia, quando dominada, é altamente reprodutível e minimiza a variação entre os animais. O modelo mimetiza a HAS em humanos em múltiplos pontos, incluindo o aumento súbito da PIC após a injeção de sangue, resultando em isquemia global transitória devido à queda do FSC^15,16. Acomete a circulação anterior, que é onde ocorre a maior parte da HAS em humanos¹⁷. A mortalidade varia de 10% a 33%, dependendo do estudo e da quantidade de sangue injetado^14,18. A morte celular tardia e a neuroinflamação podem ser detectadas nos dias 2 e 7, fornecendo variáveis para estudar as consequências da EBI e DCI ^19,20.

O estudo apresenta uma descrição atualizada do modelo de injeção única pré-quiasmática no rato, juntamente com uma descrição de como utilizar a sonda ICP como porta para administração intratecal de fármacos.

Protocol

Este procedimento é feito de acordo com a Diretiva 2010/63/UE da União Europeia relativa à proteção de animais utilizados para fins científicos e aprovada pela Inspeção Dinamarquesa de Experiências Animais (licença n.º 2016-15-0201-00940). A cirurgia é realizada usando técnica asséptica na medida do possível, incluindo instrumentos estéreis, luvas, cateteres e suturas. Foram utilizados ratos machos e fêmeas da linhagem Sprague-Dawley, pesando entre 230 e 350 g, grupo alojados em ciclo claro/escuro de 12 …

Representative Results

As mulheres têm um risco aumentado de HSA em comparação com os homens. Apesar disso, roedores machos são usados principalmente em experimentos devido ao possível viés da heterogeneidade do ciclo estral em fêmeas. Os resultados representativos aqui apresentados são de uma publicação recente comparando ratos fêmeas e machos, confirmando que o modelo produz resultados semelhantes em fêmeas em comparação commachos 21. Participaram do estudo 34 ratas da raça Sprague-Dawley (18 HSAs e 16 …

Discussion

O modelo pré-quiasmático de injeção única de HAS mimetiza vários elementos importantes da HAS humana, incluindo a espícula da PIC, redução do FSC, isquemia global transitória, suprarregulação de marcadores neuroinflamatórios e SCV 14,15,16,18,19,20. A sonda ICP também foi utilizada como porta para administraçã…

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