Monitoraggio in tempo reale e modulazione della pressione sanguigna in un modello di coniglio di ictus ischemico

Summary

La registrazione continua della pressione arteriosa consente l’indagine degli impatti di vari parametri emodinamici. Questo rapporto dimostra l’applicazione del monitoraggio continuo della pressione arteriosa in un ampio modello animale di ictus ischemico per la determinazione della fisiopatologia dell’ictus, l’impatto di diversi fattori emodinamici e la valutazione di nuovi approcci terapeutici.

Abstract

Il controllo della pressione arteriosa, sia in termini di valori assoluti che di variabilità, influenza i risultati nei pazienti con ictus ischemico. Tuttavia, rimane difficile identificare i meccanismi che portano a risultati scadenti o valutare le misure con cui questi effetti possono essere mitigati a causa delle limitazioni proibitive inerenti ai dati umani. In questi casi, i modelli animali possono essere utilizzati per condurre valutazioni rigorose e riproducibili delle malattie. Qui riportiamo il perfezionamento di un modello precedentemente descritto di ictus ischemico nei conigli che è aumentato con la registrazione continua della pressione sanguigna per valutare gli impatti della modulazione sulla pressione sanguigna. In anestesia generale, le arterie femorali sono esposte attraverso tagli chirurgici per posizionare le guaine arteriose bilateralmente. Sotto la visualizzazione fluoroscopica e la guida della tabella di marcia, un microcatetere viene avanzato in un’arteria della circolazione posteriore del cervello. Un angiogramma viene eseguito iniettando l’arteria vertebrale controlaterale per confermare l’occlusione dell’arteria bersaglio. Con il catetere occlusivo che rimane in posizione per una durata fissa, la pressione sanguigna viene registrata continuamente per consentire una stretta titolazione delle manipolazioni della pressione sanguigna, sia attraverso mezzi meccanici che farmacologici. Al completamento dell’intervallo di occlusione, il microcatetere viene rimosso e l’animale viene mantenuto in anestesia generale per una durata prescritta di riperfusione. Per gli studi acuti, l’animale viene quindi eutanasia e decapitato. Il cervello viene raccolto ed elaborato per misurare il volume dell’infarto al microscopio ottico e ulteriormente valutato con varie colorazioni istopatologiche o analisi trascrittomica spaziale. Questo protocollo fornisce un modello riproducibile che può essere utilizzato per studi preclinici più approfonditi sugli effetti dei parametri della pressione sanguigna durante l’ictus ischemico. Facilita inoltre un’efficace valutazione preclinica di nuovi interventi neuroprotettivi che potrebbero migliorare la cura per i pazienti con ictus ischemico.

Introduction

L’ictus ischemico (IS) è una delle principali cause di morte e disabilità a lungo termine in tutto il mondo e si prevede che la sua prevalenza aumenterà con l’età della società^{di 1} anno. Mentre sono stati fatti progressi sostanziali negli interventi acuti e nelle strategie di prevenzione secondaria, i trattamenti neuroprotettivi aggiuntivi non hanno seguito il ritmo 2,3,4,5,6,7. Sono necessarie ulteriori ricerche sulla patobiologia dell’ictus perché i meccanismi attraverso i quali le terapie possono o non possono dimostrarsi efficaci sono poco conosciuti. Ciò è in gran parte dovuto alla natura eterogenea della popolazione di pazienti colpiti da ictus, molti dei quali hanno numerose comorbidità che confondono l’analisi¹. Un fattore di limitazione nella ricerca è l’assenza di dati a livello tissutale – il gold standard nella ricerca biomedica – a causa della morbilità proibitiva del campionamento del tessuto dal sistema nervoso centrale umano. In particolare, la raccolta di tessuto vascolare in un essere umano vivente causerebbe un ictus, quindi il tessuto vascolare è in genere ottenuto solo all’autopsia, che è sottorappresentativa della popolazione generale e si inclina verso una malattia più avanzata nei pazienti anziani con diagnosi concomitanti.

In questi casi, quando non è possibile utilizzare dati umani sufficienti, i modelli animali possono colmare le lacune nei dati. I grandi modelli animali di ictus sono limitati poiché la maggior parte degli animali di grandi dimensioni utilizzati nella ricerca sono ungulati che hanno una rete mirabile che impedisce l’accesso endovascolare diretto alle arterie cerebrali 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . I conigli hanno una lunga storia di utilizzo per lo studio delle malattie cardiovascolari, comprese le patologie intracraniche 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. I conigli rappresentano un modello ideale per le malattie cerebrovascolari perché sono abbastanza grandi per il cateterismo endovascolare e mancano della rete mirabile che preclude l’accesso intracranico in altri grandi mammiferi 9,15,16,17. Sono stati precedentemente utilizzati specificamente per lo studio dell’IS attraverso l’occlusione precisa e ben controllata di un’arteria intracranica con un microcatetere¹⁸.

Il controllo della pressione arteriosa (BP), sia attraverso la modulazione della BP assoluta o la variabilità della BP (BPV), il grado in cui la pressione arteriosa fluttua intorno a una pressione arteriosa media, è un potenziale bersaglio terapeutico emergente per i pazienti con IS dopo segnalazioni di esiti peggiori in quelli con BP scarsamente controllata o BPV 19,20,21,22 . Manca un’indagine meccanicistica su come i cambiamenti portino a scarsi risultati nei pazienti con IS. Ciò è in parte dovuto alla difficoltà di ottenere dati a livello tissutale e di eseguire analisi ben controllate negli esseri umani. Per testare interventi che modulano BP o BPV, i modelli animali devono essere utilizzati per superare questi limiti. Questo rapporto descrive l’accoppiamento di successo di un modello di coniglio precedentemente validato di IS utilizzando l’occlusione controllata dell’arteria cerebrale posteriore in combinazione con la misurazione intra-arteriosa continua di BP¹⁸. Il metodo qui presentato migliora i precedenti approcci alla fisiopatologia dell’ictus applicando un modello di ictus convalidato e riproducibile a un sistema in cui è possibile ottenere una misurazione e un controllo precisi della BP. In questo modello raffinato, il carico di infarto può essere valutato con la colorazione istopatologica post-procedurale del cervello prelevato, che è anche suscettibile di varie colorazioni e analisi più avanzate come la trascrittomica spaziale. Inoltre, l’arteria di circolazione posteriore occlusa può anche essere scelta per essere valutata per l’analisi della morbilità seguendo le procedure di sopravvivenza.

Protocol

Questo protocollo è approvato dal Comitato istituzionale per la cura e l’uso degli animali (numero di protocollo IACUC dell’Università dello Utah 21-09021). I conigli bianchi maturi della Nuova Zelanda sono ottenuti da venditori commerciali. 1. Acquisizione di animali Acclimatare gli animali per la durata richiesta dopo l’arrivo secondo il protocollo istituzionale, ospitando socialmente gli animali in un vivaio con diete standard di chow. Il periodo di acclimatazio…

Representative Results

Negli esperimenti iniziali con questo modello, il nostro gruppo ha raggiunto con successo il risultato desiderato di un’occlusione cerebrale posteriore o superiore dell’arteria cerebellare in 12 animali su 14 (85,7%). Per l’esperimento, sono stati studiati sette maschi e sette femmine. Il peso medio dell’animale era di 3,6 kg (± 0,46 kg). Nei due animali in cui non è stato raggiunto il successo, il vasospasmo indotto da catetere profondo ha precluso un accesso sicuro alla circolazione intracranica. In un coniglio, l’ac…

Discussion

Sono stati compiuti progressi sostanziali nella gestione dell’IS, in particolare considerando i progressi nelle strategie di intervento acuto e di prevenzione secondaria. Tuttavia, si può fare di più per migliorare l’assistenza ai pazienti IS. Progressi limitati in altri aspetti del trattamento dell’IS, in particolare nel campo della neuroprotezione, probabilmente derivano dai limiti nella comprensione fisiopatologica dei processi meccanicistici a livello tissutale e molecolare. I dati di impatto degli esseri umani son…

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