Sanntidsovervåking og modulering av blodtrykk i en kaninmodell av iskemisk slag

Summary

Kontinuerlig arteriell blodtrykksregistrering tillater undersøkelse av virkninger av forskjellige hemodynamiske parametere. Denne rapporten demonstrerer anvendelsen av kontinuerlig arteriell blodtrykksovervåking i en stor dyremodell av iskemisk hjerneslag for bestemmelse av slagpatofysiologi, virkningen av forskjellige hemodynamiske faktorer og vurderingen av nye behandlingsmetoder.

Abstract

Kontroll av blodtrykk, både når det gjelder absolutte verdier og variabilitet, påvirker utfallet hos pasienter med iskemisk hjerneslag. Det er imidlertid fortsatt utfordrende å identifisere mekanismene som fører til dårlige resultater eller evaluere tiltak som disse effektene kan reduseres på grunn av de uoverkommelige begrensningene som ligger i menneskelige data. I slike tilfeller kan dyremodeller brukes til å gjennomføre strenge og reproduserbare evalueringer av sykdommer. Her rapporterer vi forbedring av en tidligere beskrevet modell av iskemisk slag hos kaniner som er forsterket med kontinuerlig blodtrykksregistrering for å vurdere virkningen av modulering på blodtrykk. Under generell anestesi blir lårarteriene eksponert gjennom kirurgiske nedskjæringer for å plassere arterielle skjeder bilateralt. Under fluoroskopisk visualisering og veikartveiledning blir et mikrokateter avansert inn i en arterie i hjernens bakre sirkulasjon. Et angiografi utføres ved å injisere den kontralaterale vertebrale arterien for å bekrefte okklusjon av målarterien. Når det okklusive kateteret forblir i posisjon i en fast varighet, registreres blodtrykket kontinuerlig for å muliggjøre tett titrering av blodtrykksmanipulasjoner, enten ved mekaniske eller farmakologiske midler. Ved fullføring av okklusjonsintervallet fjernes mikrokateteret, og dyret opprettholdes under generell anestesi i en foreskrevet reperfusjonslengde. For akutte studier blir dyret deretter avlivet og halshugget. Hjernen høstes og bearbeides for å måle infarktvolumet ved lysmikroskopi og videre utredes med ulike histopatologiske flekker eller romlig transkriptomisk analyse. Denne protokollen gir en reproduserbar modell som kan brukes til grundigere prekliniske studier på effekten av blodtrykksparametere under iskemisk slag. Det letter også effektiv preklinisk evaluering av nye nevrobeskyttende inngrep som kan forbedre omsorgen for iskemiske slagpasienter.

Introduction

Iskemisk hjerneslag (IS) er en ledende dødsårsak og langsiktig funksjonshemming over hele verden, og utbredelsen forventes å øke etter hvert som samfunnet er i alderen¹. Mens det er gjort betydelige fremskritt i akutte intervensjoner og sekundære forebyggingsstrategier, har tilleggsbehandling av nevrobeskyttende behandling ikke fulgt tempo 2,3,4,5,6,7. Videre forskning er nødvendig i hjerneslag patobiologi fordi mekanismer som terapier kan eller ikke kan vise seg effektive er dårlig forstått. Dette skyldes i stor grad den heterogene karakteren til slagpasientpopulasjonen, hvorav mange har mange komorbiditeter som forvirrer analyse¹. En driver for begrensninger i forskning er fraværet av data på vevsnivå – gullstandarden i biomedisinsk forskning – på grunn av den uoverkommelige sykeligheten av prøvetakingsvev fra det menneskelige sentralnervesystemet. Spesielt vil vaskulær vevshøsting i et levende menneske forårsake et slag, så vaskulært vev oppnås vanligvis bare ved obduksjon, som er underrepresentativt for befolkningen generelt og skjevheter mot mer avansert sykdom hos eldre pasienter med samtidige diagnoser.

I slike tilfeller, når tilstrekkelige menneskelige data ikke kan utnyttes, kan dyremodeller bygge bro over datahullene. Store dyremodeller av hjerneslag er begrenset da de fleste store dyr som brukes i forskning er hovdyr som har en rete mirabile som forhindrer direkte endovaskulær tilgang til cerebrale arterier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Kaniner har en lang historie med bruk for undersøkelse av kardiovaskulær sykdom, inkludert intrakranielle patologier 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Kaniner presenterer en ideell modell for cerebrovaskulære sykdommer fordi de er store nok til endovaskulær kateterisering og mangler rete mirabile som utelukker intrakraniell tilgang hos andre store pattedyr 9,15,16,17. De har tidligere blitt brukt spesielt for undersøkelse av IS gjennom presis og godt kontrollert okklusjon av en intrakranial arterie med et mikrokateter¹⁸.

Blodtrykkskontroll (BP), både gjennom modulering av absolutt BP- eller BP-variabilitet (BPV), i hvilken grad arterielt BP svinger rundt et gjennomsnittlig BP, er et fremvoksende potensielt terapeutisk mål for IS-pasienter etter rapporter om verre utfall hos de med dårlig kontrollert BP eller BPV 19,20,21,22. Mekanistisk undersøkelse av hvordan endringer fører til dårlige resultater hos IS-pasienter mangler. Dette skyldes delvis vanskeligheten med å skaffe vevsnivådata og utføre velkontrollerte analyser hos mennesker. For å teste inngrep som modulerer BP eller BPV, må dyremodeller benyttes for å overvinne disse begrensningene. Denne rapporten beskriver vellykket parring av en tidligere validert kaninmodell av IS ved bruk av kontrollert okklusjon av bakre cerebrale arterie i forbindelse med kontinuerlig intraarteriell måling av BP¹⁸. Metoden som presenteres her forbedrer de tidligere tilnærmingene til slagpatofysiologi ved å anvende en validert og reproduserbar slagmodell på et system der presis måling og kontroll av BP kan oppnås. I denne raffinerte modellen kan infarktbelastningen vurderes med post-prosedyre histopatologisk farging av den høstede hjernen, som også er mottagelig for ulike flekker og mer avanserte analyser som romlig transkriptomikk. I tillegg kan den okkluderte bakre sirkulasjonsarterien også velges for å bli evaluert for sykelighetsanalyse etter overlevelsesprosedyrer.

Protocol

Denne protokollen er godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee (University of Utah IACUC protokollnummer 21-09021). Eldre New Zealand Hvite kaniner er hentet fra kommersielle leverandører. 1. Dyr oppkjøp Akklimatisere dyrene i ønsket varighet etter ankomst i henhold til institusjonell protokoll, huser dyr sosialt i et vivarium med standard chow-dietter. Akklimatiseringsperioden ved vår institusjon er 2 uker. 2…

Representative Results

I de første forsøkene med denne modellen oppnådde vår gruppe det ønskede resultatet av en bakre cerebral eller overlegen cerebellar arterie okklusjon hos 12 av 14 dyr (85,7%). For forsøket ble syv menn og syv kvinner studert. Gjennomsnittlig dyrevekt var 3,6 kg (± 0,46 kg). Hos de to dyrene hvor suksess ikke ble oppnådd, utelukket uttalt kateterindusert vasospasme sikker tilgang til den intrakranielle sirkulasjonen. Hos den ene kaninen kunne intrakraniell tilgang ikke oppnås på grunn av okklusiv vasospasme, og …

Discussion

Det er gjort betydelige fremskritt i håndteringen av IS, særlig med tanke på fremskritt innen akutt intervensjon og sekundærforebyggende strategier. Imidlertid kan mer arbeid gjøres for å forbedre omsorgen for IS-pasienter. Begrenset fremgang i andre aspekter av IS-behandling, spesielt innen nevrobeskyttelse, skyldes sannsynligvis begrensningene i patofysiologisk forståelse av mekanistiske prosesser på vevs- og molekylært nivå. Virkningsfulle data fra mennesker er urealistiske og sannsynligvis umulige å skaffe…

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