Ein Modell für die Enzephalomyosynangiose-Behandlung nach einem durch Verschluss der mittleren Hirnarterie induzierten Schlaganfall bei Mäusen
Summary
Das Protokoll zielt darauf ab, Methoden für die Enzephalomomyosynangiose – Transplantation eines vaskulären Temporalis-Muskellappens auf der Pialoberfläche des ischämischen Hirngewebes – zur Behandlung des akuten ischämischen Schlaganfalls ohne Moyamoya bereitzustellen. Die Wirksamkeit des Ansatzes bei der Steigerung der Angiogenese wird anhand eines vorübergehenden Verschlussmodells der mittleren Hirnarterien bei Mäusen bewertet.
Abstract
Für die meisten Patienten, die an einem ischämischen Schlaganfall leiden, gibt es keine wirksame Behandlung, was die Entwicklung neuartiger Therapeutika zwingend erforderlich macht. Die Fähigkeit des Gehirns, sich nach einem ischämischen Schlaganfall selbst zu heilen, ist durch eine unzureichende Blutversorgung im betroffenen Bereich eingeschränkt. Die Enzephalomyosynangiose (EMS) ist ein neurochirurgisches Verfahren, das bei Patienten mit Morbus Moyamoya eine Angiogenese erreicht. Es handelt sich um eine Kraniotomie mit Platzierung eines vaskulären Temporalis-Muskeltransplantats auf der ischämischen Gehirnoberfläche. EMS wurde noch nie im Rahmen eines akuten ischämischen Schlaganfalls bei Mäusen untersucht. Die Hypothese, die dieser Studie zugrunde liegt, ist, dass EMS die zerebrale Angiogenese an der kortikalen Oberfläche um das Muskeltransplantat herum verbessert. Das hier gezeigte Protokoll beschreibt das Verfahren und liefert erste Daten, die die Machbarkeit und Wirksamkeit des EMS-Ansatzes belegen. In diesem Protokoll wurden Mäuse nach 60 Minuten vorübergehendem mittleren Hirnarterienverschluss (MCAo) randomisiert entweder einer MCAo- oder MCAo + EMS-Behandlung unterzogen. Das EMS wurde 3-4 h nach der Okklusion durchgeführt. Die Mäuse wurden 7 oder 21 Tage nach der MCAo- oder MCAo + EMS-Behandlung geopfert. Die Lebensfähigkeit des Temporalis-Transplantats wurde mit dem Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-reduzierten Tetrazoliumreduktase-Assay gemessen. Ein Mausangiogenese-Array quantifizierte die angiogene und neuromodulierende Proteinexpression. Die Immunhistochemie wurde verwendet, um die Transplantatbindung mit der Hirnrinde und die Veränderung der Gefäßdichte zu visualisieren. Die vorläufigen Daten hier deuten darauf hin, dass der transplantierte Muskel 21 Tage nach dem EMS lebensfähig blieb. Die Immunfärbung zeigte eine erfolgreiche Transplantatimplantation und eine Zunahme der Gefäßdichte in der Nähe des Muskeltransplantats, was auf eine erhöhte Angiogenese hinweist. Die Daten zeigen, dass EMS den Fibroblastenwachstumsfaktor (FGF) erhöht und den Osteopontinspiegel nach einem Schlaganfall senkt. Darüber hinaus erhöhte EMS nach einem Schlaganfall die Mortalität nicht, was darauf hindeutet, dass das Protokoll sicher und zuverlässig ist. Dieses neuartige Verfahren ist wirksam und gut verträglich und hat das Potenzial, Informationen über neuartige Interventionen zur verbesserten Angiogenese nach akutem ischämischen Schlaganfall zu liefern.
Introduction
Der ischämische Schlaganfall ist eine akute neurovaskuläre Verletzung mit verheerenden chronischen Folgeerkrankungen. Die meisten Schlaganfallüberlebenden, 650.000 pro Jahr, in den USA leiden an einer dauerhaften funktionellen Behinderung1. Keine der verfügbaren Behandlungen bietet Neuroprotektion und funktionelle Erholung nach der akuten Phase des ischämischen Schlaganfalls. Nach einem akuten ischämischen Schlaganfall sind sowohl die direkte als auch die kollaterale Blutversorgung vermindert, was zu Funktionsstörungen von Gehirnzellen und Netzwerken führt, was zu plötzlichen neurologischen Ausfällen führt 2,3. Die Wiederherstellung der Blutversorgung der ischämischen Region bleibt das oberste Ziel der Schlaganfalltherapie. Daher ist die Verbesserung der Angiogenese zur Förderung der Blutversorgung im ischämischen Territorium ein vielversprechender therapeutischer Ansatz; Zuvor untersuchte Methoden zur Förderung der Angiogenese nach Schlaganfall, einschließlich Erythropoietin, Statine und Wachstumsfaktoren, wurden jedoch durch inakzeptable Toxizitäts- oder Übersetzbarkeitsniveaus eingeschränkt4.
Die Enzephalomyosynangiose (EMS) ist ein chirurgisches Verfahren, das die zerebrale Angiogenese bei Menschen mit Moyamoya-Krankheit verbessert, einem Zustand verengter Schädelarterien, der häufig zu einem Schlaganfall führt. EMS beinhaltet eine teilweise Ablösung eines vaskulären Abschnitts des Temporalismuskels des Patienten vom Schädel, gefolgt von einer Kraniotomie und einer Transplantation des Muskels auf den betroffenen Kortex. Dieses Verfahren ist gut verträglich und induziert eine zerebrale Angiogenese, wodurch das Risiko eines ischämischen Schlaganfalls bei Patienten mit Moyamoya-Krankheit verringertwird 5,6. Somit erfüllt das Verfahren bei diesen Patienten weitgehend eine präventive Rolle. Die durch dieses Verfahren hervorgerufene Angiogenese kann auch eine Rolle bei der Förderung des neurovaskulären Schutzes und der Erholung im Rahmen eines ischämischen Schlaganfalls spielen. Dieser Bericht unterstützt die Hypothese, dass die durch EMS hervorgerufene Angiogenese das Potenzial hat, das Verständnis und die therapeutischen Optionen für zerebrale Ischämie zu erweitern.
Neben EMS gibt es mehrere pharmakologische und chirurgische Ansätze zur Verbesserung der Angiogenese, aber sie haben mehrere Einschränkungen. Pharmakologische Ansätze wie die Verabreichung des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) erwiesen sich aufgrund mehrerer Einschränkungen, einschließlich der Bildung chaotischer, desorganisierter, undichter und primitiver Gefäßplexus, die denen im Tumorgewebe ähneln 7,8 und in klinischen Studien keine positiven Auswirkungen haben9.
Chirurgische Ansätze umfassen direkte Anastomose wie oberflächliche temporale Arterien-mittlere Hirnarterienanastomose, indirekte Anastomose wie Enzephalo-Duro-Arterio-Synangiose (EDAS), Enzephalomyosynangiose (EMS) und Kombinationen von direkter und indirekter Anastomose10. Alle diese Verfahren sind bei Kleintieren technisch sehr anspruchsvoll und anspruchsvoll, mit Ausnahme von EMS. Während die anderen Verfahren eine komplexe vaskuläre Anastomose erfordern, erfordert EMS ein relativ einfaches Muskeltransplantat. Darüber hinaus macht die Nähe des Musculus temporalis zum Kortex ihn zu einer natürlichen Wahl für die Transplantation, da er nicht vollständig herausgeschnitten oder von seiner Blutversorgung getrennt werden muss, wie es notwendig wäre, wenn ein weiter entfernter Muskel zum Pfropfen verwendet würde.
EMS wurde in chronischen zerebralen Hypoperfusionsmodellen an Ratten untersucht 7,11. EMS mit einem Temporalis-Muskeltransplantat wurde jedoch noch nie bei akutem ischämischem Schlaganfall bei Nagetieren untersucht. Hier beschreiben wir ein neuartiges EMS-Protokoll bei Mäusen nach einem ischämischen Schlaganfall über ein mittleres Hirnarterienverschlussmodell (MCAo). Dieses Manuskript dient als Beschreibung von Methoden und frühen Daten für diesen neuartigen Ansatz des EMS bei Mäusen nach MCAo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses Protokoll beschreibt ein erfolgreiches EMS-Verfahren in einem Mausmodell des MCAo-induzierten Schlaganfalls. Die Daten zeigen, dass transplantiertes Gewebe lebensfähig bleibt und lange nach der EMS-Operation Bindungen mit der Hirnrinde eingehen kann. Diese Ergebnisse unterstützen die Begründung für die Verwendung eines zerebralen Muskeltransplantats, um allmählich eine reich vaskuläre trophische Umgebung am Ort des Schlaganfalls zu entwickeln. EMS ist eine vielversprechende Therapie zur potenziellen Reparatu…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde vom Research Excellence Program-UConn Health (an Ketan R Bulsara und Rajkumar Verma) und UConn Health Start-up (an Rajkumar Verma) unterstützt.
Materials
| 6-0 monocryl suture | Ethilon | 697G | |
| 70% ethanol to sanitize operating surface | Walgreen | ||
| Bupivacaine 0.25% solution | Midwest Vet | ||
| Clamps for tissue retraction | Roboz | ||
| Doccal suture with Nylon coating | Doccal corporation Sharon MA | 602145PK10Re | |
| Electric heating pad for operating surface | |||
| Isoflurane anesthesia | Piramal Critical Care Inc | ||
| Isoflurane delivery apparatus | –B6Surgivet (Isotech 4) | ||
| Micro drill | Harvard Apparatus | ||
| Microdissecting tweezers, curved x2 | Piramal Critical Care Inc | ||
| mouse angiogenesis panel arrat | R& D biotech | ARY015 | |
| Needle driver | Ethilon | ||
| Ointment for eye protection | walgreen | ||
| Operating microscope | Olympus | ||
| Operating surface | Olympus | ||
| Povidone iodine solution | walgreen | ||
| Rectal thermometer | world precison instrument | ||
| Saline or 70% ethanol for irrigation | walgreen | ||
| Small electric razor to shave operative site | generic | ||
| Surgical scissors | Roboz |
Riferimenti
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