자기 공명 영상(MRI)과 결합된 Subarachnoid 출혈에 대한 혈관 내 천공 모델
Summary
여기서 우리는 정확한 출혈 부위를 보장하고 다른 관련 두개내 병리를 배제하기 위해 수술 후 24 시간 동안 자기 공명 영상 (MRI)과 결합 된 혈관 내 필라멘트 천공에 의해 유도 된 표준화 된 SAH 마우스 모델을 제시합니다.
Abstract
지주막하 출혈 (SAH)을 모방하는 혈관 내 필라멘트 천공 모델은 일반적으로 사용되는 모델입니다 – 그러나, 기술은 높은 사망률뿐만 아니라 SAH 및 뇌졸중 또는 두개내 출혈과 같은 다른 두개내 합병증의 통제 할 수없는 부피를 유발할 수 있습니다. 이 프로토콜에서, 표준화된 SAH 마우스 모델이 제시되고, 혈관 내 필라멘트 천공에 의해 유도되고, 수술 후 24시간 후에 자기 공명 영상(MRI)과 결합되어 정확한 출혈 부위를 보장하고 다른 관련 두개내 병리를 배제한다. 간단히 말해서, C57BL / 6J 마우스는 복강 내 케타민 / 자일라진 (70mg / 16mg / kg 체중) 주사로 마취되어 수핀 위치에 놓입니다. 미드라인 목 절개 후, 일반적인 경동맥 (CCA) 및 경동맥 분기가 노출되고, 5-0 비흡수성 모노필라멘트 폴리프로필렌 봉합사가 역행 방식으로 외부 경동맥 (ECA)으로 삽입되고 일반적인 경동맥으로 진행된다. 이어서, 필라멘트는 내부 경동맥(ICA)으로 질내 내로 들어가고, 전방 대뇌동맥(ACA)을 천공하기 위해 앞으로 밀려난다. 수술에서 회복 한 후, 마우스는 24 시간 후에 7.0 T MRI를 겪습니다. 출혈의 양은 수술 후 MRI를 통해 정량화되고 등급화 될 수 있으므로 혈액량에 따라 추가 하위 그룹 분석을 수행 할 수있는 옵션을 갖춘 강력한 실험 SAH 그룹이 가능합니다.
Introduction
Subarachnoid 출혈 (SAH)은 두개내 동맥류의 파열로 인해 발생하며 뇌졸중 1,2의 약 5 %를 차지하는 상당한 이환률 및 사망률과 관련하여 생명을 위협하는 응급 상황을 초래합니다. SAH 환자는 심한 두통, 신경 학적 기능 장애 및 의식의 진행성 장애를 가지고 있습니다3. SAH 환자의 약 30 %가 초기 출혈 사건4 후 처음 30 일 이내에 사망합니다. 임상적으로, 환자의 50 %는 초기 뇌 손상 후 지연 뇌 손상 (DBI)을 경험합니다. DBI는 지연된 뇌 허혈 및 지연된 신경학적 결핍을 특징으로 한다. 현재의 연구에 따르면 여러 가지 요인의 상승 효과는 혈액 – 뇌 장벽의 파괴, 작은 동맥의 수축, 미세 순환 기능 장애 및 혈전증 5,6을 포함한 신경 기능의 상실로 이어진다는것을 보여주었습니다.
SAH의 한 가지 독특한 측면은 병인이 실질 외 위치에서 유래하지만 실질 내부의 해로운 캐스케이드로 이어진다는 것입니다 : 병리학은 지주막하 공간에 혈액이 축적되어 신경 염증, 신경 및 내피 세포 아폽토시스, 피질 확산 탈분극 및 뇌 부종 형성과 같은 많은 사각 부근 효과를 유발합니다7, 8.
임상 연구는 여러 가지 요인에 의해 제한되며, 동물 모델은 질병의 pathomechanistic 변화를 일관되고 정확하게 모방하는 데 중요한 요소입니다. 상이한 SAH 모델 프로토콜, 예를 들어, 시스테르나 마그나(ACM)로의 자가 혈액 주입이 제안되었다. 또한, 시스테르나 마그나 및 시신경 치아즘 수조(APC)에 자가 혈액을 각각 9,10개로 이중 주사하는 변형된 방법이다. 자가 혈액 주입은 지주막하 출혈 후 혈관 경련 및 염증 반응의 병리학 적 과정을 시뮬레이션하는 간단한 방법이지만, 두개내 압력 (ICP)의 다음과 같은 상승은 상대적으로 느리고 혈액 뇌 장벽의 투과성에 주목할만한 변화는 유도되지 않습니다11,12. 또 다른 방법은, 큰 SAH 모델(예를 들어, 원숭이 및 개)에서 일반적으로 사용되는 동맥주위 혈액 배치는 항응고된 자가 혈액 또는 유사한 혈액 생성물을 혈관 주위에 배치하는 것을 포함한다. 동맥의 직경 변화는 현미경으로 관찰 할 수 있으며 SAH13 이후 뇌 혈관 경련의 지표 역할을합니다.
Barry et al. 먼저 1979년에 두개골을 제거한 후 바질라 동맥이 노출되는 혈관 내 천공 모델을 기술하였다; 동맥은 그 후 미세한 입체 전술 기술(14)을 사용하여 텅스텐 미세전극으로 구멍을 뚫는다. 1995년, 베더슨과 벨켄은 뇌허혈의 Zea-Longa 모델을 수정하고 혈관 내 천공을 확립하였으며, 이는15,16년 이래 지속적으로 개선되고 있다. 이 방법은 생쥐와 인간이 윌리스의 원으로 알려진 유사한 두개내 혈관 네트워크를 공유한다는 사실에 기초합니다.
마우스 모델에서 SAH의 수술 후 평가 및 등급을 매기기 위해 다양한 접근법이 제안되었습니다. Sugawara et al.은 200817 이후 널리 사용 된 등급 척도를 개발했습니다. 이 방법은 형태학적 변화에 기초하여 SAH의 심각도를 평가한다. 그러나이 방법의 경우 마우스의 뇌 조직 형태를 직접 시력으로 검사해야하므로 평가를 위해 마우스를 희생해야합니다. 또한, 생체내에서 SAH 중증도를 결정하기 위한 몇 가지 방법이 확립되었다. 접근법은 간단한 신경 학적 채점에서 두개내 압력 (ICP)의 모니터링에 이르기까지 다양한 방사선 이미징 기술에 이르기까지 다양합니다. 또한, MRI 등급은 SAH 중증도를 등급화하는 새로운 비침습적 도구로 밝혀졌으며, 이는 신경학적 점수18,19와 상관관계가 있다.
여기에서, 혈관 내 천공에 의해 야기된 SAH 모델에 대한 프로토콜이 제시되고, 수술 후 MRI와 결합된다. 생체 내 환경에서 출혈량을 객관화하는 시스템을 구축하기 위한 시도로, 우리는 또한 7.0 T 고해상도 T2 가중 MRI를 기반으로 총 혈액량의 SAH 등급 및 정량화를 위한 시스템을 개발하였다. 이 접근법은 SAH의 올바른 유도와 뇌졸중, 뇌수종 또는 뇌출혈 (ICH) 및 합병증과 같은 다른 병리를 배제합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
요약하면, 혈관 내 필라멘트 천공 조작에 의해 유도된 표준화된 SAH 마우스 모델은 경미한 침윤, 짧은 수술 시간, 및 허용가능한 사망률로 제시된다. MRI는 올바른 출혈 부위와 다른 관련 두개내 병리를 배제하기 위해 수술 후 24 시간 동안 수행됩니다. 또한, 우리는 다른 SAH 출혈 등급을 분류하고 출혈량을 측정하여 출혈 등급에 따라 추가 하위 그룹 분석을 가능하게했습니다.
마…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SL은 중국 장학금위원회의 지원을 받았다. KT는 베를린보건원과 소넨펠트-스티프퉁의 BIH-MD 장학금의 지원을 받았다. RX는 BIH-Charité Clinician Scientist Program의 지원을 받으며, Charité -Universitätsmedizin Berlin과 Berlin Institute of Health가 자금을 지원합니다. 우리는 독일 연구 재단 (DFG)과 Charité – Universitätsmedizin Berlin의 Open Access Publication Fund의 지원을 인정합니다.
Materials
| Eye cream | Bayer | 815529836 | Bepanthen |
| Images analysis software | ImageJ | Bundled with Java 1.8.0_172 | |
| Ligation suture (5-0) | SMI | Silk black USP | |
| Light source for microscope | Zeiss | CL 6000 LED | |
| Ketamine | CP-pharma | 797-037 | 100 mg/mL |
| MRI | Bruker | Pharmascan 70/16 | 7 Tesla |
| MRI images acquired software | Bruker | Bruker Paravision 5.1 | |
| Paracetamol (40 mg/mL) | bene Arzneimittel | 4993736 | |
| Prolene filament (5-0) | Erhicon | EH7255 | |
| Razor | Wella | HS61 | |
| Surgical instrument (Fine Scissors) | FST | 14060-09 | |
| Surgical instrument (forceps#1) | AESCULAP | FM001R | |
| Surgical instrument (forceps#2) | AESCULAP | FD2855R | |
| Surgical instrument (forceps#3) | Hammacher | HCS 082-12 | |
| Surgical instrument (Needle holder) | FST | 91201-13 | |
| Surgical instrument (Vannas Spring Scissors) | FST | 15000-08 | |
| Surgical microscope | Zeiss | Stemi 2000 C | |
| Ventilation monitoring | Stony Brook | Small Animal Monitoring & Gating System | |
| Wounding suture(4-0) | Erhicon | CB84D | |
| Xylavet | CP-pharma | 797-062 | 20 mg/mL |
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