Summary

模拟小鼠中风:通过颈外动脉的短暂性脑中动脉闭塞

Published: May 24, 2021
doi:

Summary

脑中动脉阻塞(MCAo)的不同模型用于实验性中风研究。在这里,描述了通过颈外动脉(ECA)的短暂性MCAo的实验性中风模型,该模型旨在模仿人类中风,其中由于自发凝块溶解或治疗而切除脑血管血栓。

Abstract

在发达国家,卒中是第三大常见死亡原因,也是获得性成人残疾的主要原因。迄今为止,治疗选择仅限于中风后最初几个小时内的一小部分卒中患者。正在广泛研究新的治疗策略,特别是延长治疗时间窗口。目前的这些研究包括研究卒中后重要的病理生理学途径,如卒中后炎症、血管生成、神经元可塑性和再生。在过去十年中,人们越来越关注独立研究小组对实验结果和科学发现的可重复性差的担忧。为了克服所谓的”复制危机”,迫切需要所有程序的详细标准化模型。作为”免疫中风”研究联盟(https://immunostroke.de/)的一项努力,提出了一种短暂的脑中动脉阻塞(MCAo)的标准化小鼠模型。该模型允许在去除细丝时完全恢复血流,模拟在大部分人类中风中发生的治疗性或自发性凝块裂解。该”细丝”卒中模型的外科手术过程及其功能分析工具在随附的视频中进行了演示。

Introduction

中风是全世界最常见的死亡和残疾原因之一。虽然脑卒中主要有两种截然不同的形式,缺血性和出血性,但80-85%的卒中病例是缺血性1。目前,缺血性卒中患者只有两种治疗方法:重组组织纤溶酶原激活剂(rtPA)的药物治疗或机械血栓切除术。然而,由于治疗时间窗口狭窄和多种排除标准,只有少数患者可以从这些特定的治疗方案中受益。在过去的二十年中,临床前和转化卒中研究一直集中在神经保护方法的研究上。然而,到目前为止,所有进入临床试验的化合物都没有显示出对患者2的改善。

由于体外模型不能准确再现中风的所有大脑相互作用和病理生理机制,因此动物模型对于临床前卒中研究至关重要。然而,在单个动物模型中模拟人类缺血性卒中的各个方面是不可行的,因为缺血性卒中是一种高度复杂和异质性疾病。因此,随着时间的推移,不同物种中已经开发了不同的缺血性卒中模型。脑小动脉光血栓形成或大脑中动脉永久性远端闭塞(MCA)是常用的模型,可诱导新皮层中小而局部定义的病变3,4。除此之外,最常用的中风模型可能是所谓的”灯丝模型”,其中实现了MCA的瞬时闭塞。该模型包括将缝合线短暂引入MCA的起源,导致脑血流量突然减少以及随后皮质下和皮质脑区域的大梗死5。虽然大多数中风模型模仿MCA闭塞6,但”灯丝模型”允许精确地划定缺血时间。通过细丝去除进行再灌注,模拟自发性或治疗性(rtPA 或机械血栓切除术)裂解后脑血流恢复的人类临床情况。迄今为止,已经描述了这种”灯丝模型”的不同修改。在最常见的方法中,首先由Longa等人描述。在1989年5,一种硅涂层的长丝通过颈总动脉(CCA)引入MCA7的起源。虽然这是一种广泛使用的方法,但该模型不允许在再灌注期间完全恢复血流,因为CCA在去除细丝后永久结扎。

在过去的十年中,越来越多的研究小组对使用这种”细丝模型”对小鼠中风进行建模感兴趣。然而,该模型的相当大的可变性和程序缺乏标准化是实验结果和迄今为止报道的科学发现具有高变异性和较差再现性的一些原因2,8。当前”复制危机”的一个潜在原因,指的是研究实验室之间的低可重复性,是使用相同的实验方法的研究小组之间不具可比性的中风梗死体积9。事实上,在进行了第一项临床前随机对照多中心试验研究10后,我们能够证实,该实验中风模型缺乏足够的标准化以及随后的结果参数是独立实验室之间临床前研究再现性失败的主要原因11.尽管使用相同的卒中模型,但由此产生的梗死尺寸的这些巨大差异不仅对验证性研究构成威胁,而且由于缺乏稳健且可重复的模型,也对科学合作构成威胁。

鉴于这些挑战,我们旨在开发和详细描述标准化瞬态MCAo模型的程序,该模型用于”免疫中风”研究联盟(https://immunostroke.de/)内的合作研究工作。该联盟旨在了解中风恢复机制原理背后的脑免疫相互作用。此外,还介绍了用于卒中结果分析的组织学和相关功能方法。所有方法均基于ImmunoStroke联盟所有研究实验室中使用的既定标准操作程序。

Protocol

本视频中报告的实验是按照国家实验动物使用指南进行的,并且协议得到了德国政府委员会(Regierung von Oberbayern,慕尼黑,德国)的批准。使用10周龄的雄性C57Bl / 6J小鼠并将其饲养在受控温度(22±2°C)下,具有12小时的明暗循环期,并随意获得颗粒食物和水 。 1. 材料和仪器的准备 连接热毯,将手术区域的温度和麻醉期间的小鼠体温保持在37°C。 高压灭…

Representative Results

这里描述的模型是对常用的”灯丝”行程模型的修改,该模型包括通过ECA引入硅涂层灯丝以暂时阻断MCA的起源(图1)。去除细丝后,只有ECA中的血流永久停止,允许CCA和ICA完全再通。这允许对大脑进行充分的再灌注(图2),类似于在人类患者中成功进行药物溶栓或机械血栓切除术后观察到的情况。此外,这项工作还描述了一种在闭塞和再灌注过程中测量…

Discussion

本方案描述了一种实验性卒中模型,该模型基于德国多中心研究联盟(”ImmunoStroke”)的共识协议,以建立标准化的瞬态MCAo模型。通过将硅涂层灯丝通过ECA引入MCA的起源而建立的瞬态MCAo模型是使用最广泛的卒中模型之一,用于在限定的闭塞期后实现动脉再灌注。因此,此过程可以被视为与翻译相关的笔画模型。

与前面描述的其他卒中模型相比,视频中介绍的”灯丝模型”具有一?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们感谢免疫中风联盟(FOR 2879,从免疫细胞到中风恢复)的所有合作伙伴的建议和讨论。这项工作由德国研究基金会(DFG,德国研究基金会)资助,在慕尼黑系统神经病学集群(EXC 2145 SyNergy – ID 390857198)的框架内,根据德国卓越战略,并根据资助LI-2534 / 6-1,LI-2534 / 7-1和LL-112 / 1-1资助。

Materials

45° ramp H&S Kunststofftechnik height: 18 cm
5/0 threat Pearsalls 10C103000
5 mL Syringe Braun
Acetic Acid Sigma Life Science 695092
Anesthesia system for isoflurane Drager
Bepanthen pomade Bayer
C57Bl/6J mice Charles River 000664
Clamp FST 12500-12
Clip FST 18055-04
Clip holder FST 18057-14
Cotons NOBA Verbondmitel Danz 974116
Cresyl violet Sigma Life Science C5042-10G
Cryostat Thermo Scientific CryoStarNX70
Ethanol 70% CLN Chemikalien Laborbedorf 521005
Ethanol 96% CLN Chemikalien Laborbedorf 522078
Ethanol 99% CLN Chemikalien Laborbedorf ETO-5000-99-1
Filaments Doccol 602112PK5Re
Fine 45 angled forceps FST 11251-35
Fine forceps FST 11252-23
Fine Scissors FST 14094-11
Glue Orechseln BSI-112
Hardener Glue Drechseln & Mehr BSI-151
Heating blanket FHC DC Temperature Controller
Isoflurane Abbot B506
Isopentane Fluka 59070
Ketamine Inresa Arzneimittel GmbH
Laser Doppler Perimed PF 5010 LDPM, Periflux System 5000
Laser Doppler probe Perimed 91-00123
Phosphate Buffered Saline pH: 7.4 Apotheke Innestadt Uni Munchen P32799
Recovery chamber Mediheat
Roti-Histokit mounting medium Roth 6638.1
Saline solution Braun 131321
Scalpel Feather 02.001.30.011
Silicon-coated filaments Doccol 602112PK5Re
Stereomicropscope Leica M80
Superfrost Plus Slides Thermo Scientific J1800AMNZ
Vannas Spring Scissors FST 15000-00
Xylacine Albrecht

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Llovera, G., Simats, A., Liesz, A. Modeling Stroke in Mice: Transient Middle Cerebral Artery Occlusion via the External Carotid Artery. J. Vis. Exp. (171), e62573, doi:10.3791/62573 (2021).

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