Realtidsovervågning og modulering af blodtryk i en kaninmodel af iskæmisk slagtilfælde

Summary

Kontinuerlig arteriel blodtryksoptagelse muliggør undersøgelse af virkningerne af forskellige hæmodynamiske parametre. Denne rapport demonstrerer anvendelsen af kontinuerlig arteriel blodtryksovervågning i en stor dyremodel af iskæmisk slagtilfælde til bestemmelse af slagtilfældepatofysiologi, virkningen af forskellige hæmodynamiske faktorer og vurdering af nye behandlingsmetoder.

Abstract

Kontrol af blodtryk, både hvad angår absolutte værdier og dets variabilitet, påvirker resultaterne hos iskæmiske slagtilfældepatienter. Det er dog fortsat en udfordring at identificere de mekanismer, der fører til dårlige resultater, eller evaluere foranstaltninger, hvormed disse virkninger kan afbødes på grund af de uoverkommelige begrænsninger, der er forbundet med humane data. I sådanne tilfælde kan dyremodeller bruges til at foretage strenge og reproducerbare evalueringer af sygdomme. Her rapporterer vi forfining af en tidligere beskrevet model af iskæmisk slagtilfælde hos kaniner, der suppleres med kontinuerlig blodtryksregistrering for at vurdere virkningerne af modulering på blodtrykket. Under generel anæstesi udsættes lårbensarterier gennem kirurgiske nedskæringer for at placere arterielle skeder bilateralt. Under fluoroskopisk visualisering og køreplansvejledning føres et mikrokateter ind i en arterie i hjernens bageste cirkulation. Et angiogram udføres ved at injicere den kontralaterale vertebrale arterie for at bekræfte okklusion af målarterien. Når det okklusive kateter forbliver på plads i en fast varighed, registreres blodtrykket kontinuerligt for at muliggøre tæt titrering af blodtryksmanipulationer, hvad enten det er mekanisk eller farmakologisk. Ved afslutningen af okklusionsintervallet fjernes mikrokateteret, og dyret opretholdes under generel anæstesi i en foreskrevet reperfusionslængde. Til akutte undersøgelser aflives dyret derefter og halshugges. Hjernen høstes og behandles for at måle infarktvolumenet under lysmikroskopi og vurderes yderligere med forskellige histopatologiske pletter eller rumlig transkriptomisk analyse. Denne protokol giver en reproducerbar model, der kan bruges til mere grundige prækliniske undersøgelser af virkningerne af blodtryksparametre under iskæmisk slagtilfælde. Det letter også effektiv præklinisk evaluering af nye neurobeskyttende interventioner, der kan forbedre plejen af iskæmiske slagtilfældepatienter.

Introduction

Iskæmisk slagtilfælde (IS) er en førende årsag til død og langvarig invaliditet over hele verden, og dens udbredelse forventes at stige som samfundet alder¹. Mens der er gjort betydelige fremskridt inden for akutte interventioner og sekundære forebyggelsesstrategier, har supplerende neuroprotektive behandlinger ikke fulgt tempoet 2,3,4,5,6,7. Yderligere forskning er nødvendig i slagtilfælde patobiologi, fordi mekanismer, hvormed terapier måske eller måske ikke viser sig effektive, er dårligt forstået. Dette skyldes i høj grad den heterogene karakter af slagtilfældepatientpopulationen, hvoraf mange har adskillige comorbiditeter, der forvirrer analyse¹. En drivkraft for begrænsninger i forskning er fraværet af data på vævsniveau – guldstandarden i biomedicinsk forskning – på grund af den uoverkommelige sygelighed af prøveudtagningsvæv fra det menneskelige centralnervesystem. Specifikt vil vaskulær vævshøstning hos et levende menneske forårsage et slagtilfælde, så vaskulært væv opnås typisk kun ved obduktion, som er underrepræsentativt for den generelle befolkning og skæver mod mere avanceret sygdom hos ældre patienter med samtidige diagnoser.

I sådanne tilfælde, når tilstrækkelige humane data ikke kan udnyttes, kan dyremodeller bygge bro over datahullerne. Store dyremodeller for slagtilfælde er begrænsede, da de fleste store dyr, der anvendes i forskning, er hovdyr, der har en rete miraile, der forhindrer direkte endovaskulær adgang til cerebrale arterier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Kaniner har en lang brugshistorie til undersøgelse af hjerte-kar-sygdomme, herunder intrakranielle patologier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Kaniner præsenterer en ideel model for cerebrovaskulære sygdomme, fordi de er store nok til endovaskulær kateterisering og mangler rete mirabil, der udelukker intrakraniel adgang hos andre store pattedyr 9,15,16,17. De er tidligere blevet brugt specifikt til undersøgelse af IS gennem præcis og velkontrolleret okklusion af en intrakraniel arterie med et mikrokateter¹⁸.

Blodtrykskontrol (BP), både gennem modulering af absolut BP eller BP variabilitet (BPV), i hvilken grad arteriel BP svinger omkring en gennemsnitlig BP, er et voksende potentielt terapeutisk mål for IS-patienter efter rapporter om dårligere resultater hos dem med dårligt kontrolleret BP eller BPV 19,20,21,22. Mekanistisk undersøgelse af, hvordan ændringer fører til dårlige resultater hos IS-patienter, mangler. Dette skyldes til dels vanskeligheden ved at indhente data på vævsniveau og udføre velkontrollerede analyser på mennesker. For at teste interventioner, der modulerer BP eller BPV, skal dyremodeller bruges til at overvinde disse begrænsninger. Denne rapport beskriver den vellykkede parring af en tidligere valideret kaninmodel af IS ved hjælp af kontrolleret okklusion af den bageste cerebrale arterie i forbindelse med kontinuerlig intraarteriel måling af BP¹⁸. Metoden, der præsenteres her, forbedrer de tidligere tilgange til slagtilfældepatofysiologi ved at anvende en valideret og reproducerbar slagtilfældemodel til et system, hvor præcis måling og kontrol af BP kan opnås. I denne raffinerede model kan infarktbyrden vurderes med post-proceduremæssig histopatologisk farvning af den høstede hjerne, som også er modtagelig for forskellige pletter og mere avancerede analyser såsom rumlig transkriptomik. Derudover kan den okkluderede bageste cirkulationsarterie også vælges til at blive evalueret til sygelighedsanalyse efter overlevelsesprocedurer.

Protocol

Denne protokol er godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee (University of Utah IACUC Protocol Number 21-09021). Ældre New Zealand hvide kaniner fås fra kommercielle leverandører. 1. Erhvervelse af dyr Akklimatisere dyrene i den krævede varighed efter ankomsten i henhold til institutionel protokol, opstalde dyrene socialt i et vivarium med standard chow-diæter. Akklimatiseringsperioden på vores institution er 2 uger. <p class="jove_title…

Representative Results

I de indledende forsøg med denne model opnåede vores gruppe med succes det ønskede resultat af en posterior cerebral eller overlegen cerebellar arterieokklusion hos 12 ud af 14 dyr (85,7%). Til eksperimentet blev syv mænd og syv kvinder undersøgt. Den gennemsnitlige dyrevægt var 3,6 kg (± 0,46 kg). Hos de to dyr, hvor succes ikke blev opnået, udelukkede dyb kateterinduceret vasospasme sikker adgang til det intrakranielle kredsløb. Hos den ene kanin kunne intrakraniel adgang ikke opnås på grund af okklusiv vaso…

Discussion

Der er gjort betydelige fremskridt i forvaltningen af IS, navnlig i betragtning af fremskridtene inden for akut intervention og sekundære forebyggelsesstrategier. Der kan dog gøres mere arbejde for at forbedre plejen af IS-patienter. Begrænsede fremskridt inden for andre aspekter af IS-behandling, især inden for neurobeskyttelse, skyldes sandsynligvis begrænsningerne i patofysiologisk forståelse af mekanistiske processer på vævs- og molekylært niveau. Virkningsfulde data fra mennesker er urealistiske og sandsynl…

Materials

3-0 Silk Suture	Ethicon	A184H
Buprenorphine	Sigma-Aldrich	B9275
Catheter	Terumo	CG415	4F glide catheter
Endovascular Pressure Sensor	Millar	SPR-524
Euthasol	Virbac	PVS111
Guidewire	Terumo	GR1804
Iohexol	ThermoFisher	466651000	Iodinated Contrast
Ketamine	Biorbyt	orb61131
LabChart Software	ADInstruments
Lidocaine	Spectrum	LI102
Microcatheter	Medtronic	EV3 105-5056	Marathon Microcatheter
Microwire	Medtronic	EV3 103-0608	Mirage Microwire
PowerLab	ADInstruments
Rabbit Brain 2mm Coronal Cutting Matrix	Ted Pella	15026
Saline	FisherScientific	23-535435
Sheath	Merit Medical	PSI-5F-11
Xylazine	ThermoFisher	J61430.14