Modelo de ratos de sangue-cérebro Rompimento de barreira para permitir alvejado Neurovascular Therapeutics
Summary
Hemato-encefálica ruptura da barreira auxilia a distribuição de certas drogas para o cérebro. Manitol entregue intra-arterialmente células vizinhas encolhe vasos sanguíneos, a fim de interromper a barreira física.
Abstract
Células endoteliais com junções apertadas, juntamente com a membrana de base e os pés de extremidade de astrócitos rodeiam os vasos sanguíneos cerebrais, para formar a barreira sangue-cérebro 1. A barreira selectivamente exclui moléculas de cruzamento entre o sangue e o cérebro com base no seu tamanho e carga. Esta função pode impedir a entrega de terapêuticas para doenças neurológicas. Um certo número de fármacos quimioterapêuticos, por exemplo, não irá efectivamente atravessar a barreira sangue-cérebro para atingir as células tumorais 2. Assim, melhorando a libertação de fármacos através da barreira sangue-cérebro, é uma área de interesse.
Os métodos mais comuns para melhorar a administração de fármacos ao cérebro, são perfusão cerebral directa e barreira hemato-encefálica ruptura 3. Directos garantias de infusão intracerebrais terapias que chegar ao cérebro, no entanto, este método tem uma capacidade limitada para dispersar a droga 4. Hemato-encefálica ruptura da barreira (BBBD) albaixos de drogas para fluir directamente a partir do sistema circulatório no cérebro e, assim, atingir mais eficazmente dispersas células tumorais. Três métodos de interrupção barreira incluem rompimento barreira osmótica, a interrupção barreira farmacológico e ultra-som focalizado com microbolhas. Ruptura osmótica, iniciada por Neuwelt, utiliza uma solução hipertónica de 25% de manitol que desidrata as células da barreira sangue-cérebro, causando-lhes a encolher e perturbam as suas junções apertadas. Ruptura da barreira também pode ser realizada com compostos farmacologicamente vasoactivos, tais como a histamina 5 e 6 de bradicinina. Este método, no entanto, é selectiva em primeiro lugar para a barreira cérebro-tumoral 7. Além disso, RMP-7, um análogo do péptido bradiquinina, verificou-se ser inferior quando comparado cabeça-a-cabeça com BBBD osmótico com manitol 25% 8. Outro método, de ultra-som focado (FUS) em conjunto com agentes de contraste de microbolhas de ultra-som, também tem sido demonstradoa reversivelmente abrir a barreira sangue-cérebro 9. Em comparação com o FUS, porém, manitol 25% tem um longo histórico de segurança em pacientes humanos que o torna uma ferramenta comprovada para pesquisa translacional 10-12.
A fim de realizar BBBD, manitol devem ser entregues a uma taxa elevada directamente na circulação arterial cerebral. Em seres humanos, um cateter endovascular é guiado para o cérebro, onde o fluxo rápido e directo pode ser realizado. Este protocolo de modelos humanos BBBD tão perto quanto possível. Na sequência de um corte para baixo em relação à bifurcação da artéria carótida comum, um cateter é inserido dentro da ECA retrógrado e usados para entregar o manitol directamente para dentro da artéria carótida interna (ICA) a circulação. Propofol e N 2 O anestesia são usados para a sua capacidade para aumentar a eficácia de ruptura da barreira 13. Se for executado adequadamente, este procedimento tem a capacidade de segurança, de forma eficaz, e reversivelmente abrir a barreira sangue-cérebro e improve a entrega de medicamentos que normalmente não chegam ao cérebro 8,13,14.
Protocol
Representative Results
Discussion
Existem alguns meios de maximizar a eficácia de BBBD. É importante minimizar a hemorragia durante a fase de corte para baixo. A pressão arterial ea freqüência cardíaca pode ser afetada por sangramento substancial e esses fatores são conhecidos por afetar o grau de BBBD 13. Sangramento pode ser reduzido pelo uso de suturas para ligar grandes vasos, tais como o da tiróide superior e as artérias occipitais, as quais devem ser divididas. Além disso, a electrocauterização pode ser usado para dividir va…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pela Fundação Marshall JB.
Materials
| Material Name | Company | Catalogue number | Comment |
| Long Evans rat | Harlan Laboratories | 210-250 g, male | |
| PE 50 Tubing | Beckton-Dickinson | ||
| 18 gauge x 2.5″ IV catheter | Terumo | For ET tube | |
| 30″ IV extension sets | Abbott | ||
| 26 gauge veterinary IV catheter | Monoject | ||
| Evans blue dye | Sigma | E2129 | |
| Bipolar | Codman | ||
| Filter, 5 μm | Braun |
References
- Abbott, N. J., Patabendige, A. A. K., Dolman, D. E. M., Yusof, S. R., Begley, D. J. Structure and function of the blood-brain barrier. Neurobiology of disease. 37, 13-25 (2010).
- Smith, Q. R. The Blood-Brain Barrier. 89, 193-208 (2003).
- Kroll, R. A., Neuwelt, E. A. Outwitting the blood-brain barrier for therapeutic purposes: osmotic opening and other means. Neurosurgery. 42, 1083 (1998).
- Kroll, R. A., Pagel, M. A., Muldoon, L. L., Roman-Goldstein, S., Neuwelt, E. A. Increasing volume of distribution to the brain with interstitial infusion: dose, rather than convection, might be the most important factor. Neurosurgery. 38, 746-754 (1996).
- Butt, A. M., Jones, H. C. Effect of histamine and antagonists on electrical resistance across the blood-brain barrier in rat brain-surface microvessels. Brain research. 569, 100-105 (1992).
- Inamura, T., Black, K. L. Bradykinin selectively opens blood-tumor barrier in experimental brain tumors. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 14, 862-870 (1994).
- Matsukado, K., et al. Enhanced tumor uptake of carboplatin and survival in glioma-bearing rats by intracarotid infusion of bradykinin analog, RMP-7. Neurosurgery. 39, 125 (1996).
- Kroll, R. A., et al. Improving drug delivery to intracerebral tumor and surrounding brain in a rodent model: a comparison of osmotic versus bradykinin modification of the blood-brain and/or blood-tumor barriers. Neurosurgery. 43, 879 (1998).
- Kinoshita, M., McDannold, N., Jolesz, F. A., Hynynen, K. Noninvasive localized delivery of Herceptin to the mouse brain by MRI-guided focused ultrasound-induced blood-brain barrier disruption. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103, 11719-11723 (2006).
- Neuwelt, E. A., Dahlborg, S. A. Chemotherapy administered in conjunction with osmotic blood-brain barrier modification in patients with brain metastases. Journal of neuro-oncology. 4, 195-207 (1987).
- Doolittle, N. D., et al. Safety and efficacy of a multicenter study using intraarterial chemotherapy in conjunction with osmotic opening of the blood-brain barrier for the treatment of patients with malignant brain tumors. Cancer. 88, 637-647 (2000).
- Guillaume, D. J., et al. Intra-arterial chemotherapy with osmotic blood-brain barrier disruption for aggressive oligodendroglial tumors: results of a phase I study. Neurosurgery. 66, 48 (2010).
- Remsen, L. G., et al. The influence of anesthetic choice, PaCO2, and other factors on osmotic blood-brain barrier disruption in rats with brain tumor xenografts. Anesthesia & Analgesia. 88, 559-559 (1999).
- Nilaver, G., et al. Delivery of herpesvirus and adenovirus to nude rat intracerebral tumors after osmotic blood-brain barrier disruption. Proceedings of the National Academy of Sciences. 92, 9829 (1995).
- Fortin, D., McCormick, C. I., Remsen, L. G., Nixon, R., Neuwelt, E. A. Unexpected neurotoxicity of etoposide phosphate administered in combination with other chemotherapeutic agents after blood-brain barrier modification to enhance delivery, using propofol for general anesthesia, in a rat model. Neurosurgery. 47, 199 (2000).
- Neuwelt, E. A., et al. Primary CNS lymphoma treated with osmotic blood-brain barrier disruption: prolonged survival and preservation of cognitive function. Journal of clinical oncology. 9, 1580 (1991).
- Remsen, L. G., Trail, P. A., Hellström, I., Hellström, K. E., Neuwelt, E. A. Enhanced delivery improves the efficacy of a tumor-specific doxorubicin immunoconjugate in a human brain tumor xenograft model. Neurosurgery. 46, 704 (2000).
- Neuwelt, E. A., Pagel, M. A., Kraemer, D. F., Peterson, D. R., Muldoon, L. L. Bone marrow chemoprotection without compromise of chemotherapy efficacy in a rat brain tumor model. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 309, 594-599 (2004).
