Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.
Pesquisa derrame tem sofrido muitos contratempos em traduzir terapias neuroprotetoras para a prática clínica. Em contraste, a terapia do mundo real (tPA trombólise) raramente produz benefícios em modelos experimentais à base de oclusão mecânica, os quais dominam a investigação pré-clínica acidente vascular cerebral. Esta divisão entre o banco e cabeceira sugere a necessidade de empregar modelos tPA-responsivos em pesquisa pré-clínica acidente vascular cerebral. Para este fim, um modelo de acidente vascular cerebral trombótico simples e de tPA-reactivo é inventado e descrito aqui. Este modelo consiste de oclusão transiente da artéria carótida comum unilateral e entrega de 7,5% de oxigénio através de uma máscara facial em ratos adultos, durante 30 min, enquanto se mantinha a temperatura rectal dos animais a 37,5 ± 0,5 ° C. A ligadura reversível da artéria carótida unilateral ou hipóxia cada suprimido o fluxo sanguíneo cerebral apenas transitoriamente, a combinação de ambos os insultos causada duradoura défices de reperfusão, a fibrina e a deposição de plaquetas, e grande INFARCT no território fornecido pelo artéria cerebral média. Importante, a injecção de tPA recombinante a 0,5, 1, ou 4 h pós-THI (10 mg / kg) da veia da cauda proporcionou uma redução tempo-dependente do tamanho do enfarte e mortalidade. Este novo modelo de acidente vascular cerebral é simples e pode ser padronizado em laboratórios para comparar os resultados experimentais. Além disso, induz a trombose sem craniectomia ou a introdução de êmbolos pré-formadas. Tendo em conta estes méritos exclusivos, o modelo Thi é uma adição útil para o repertório de pesquisa do curso pré-clínico.
Trombólise e recanalização é a terapia mais eficaz de AVC isquêmico agudo na prática clínica 1. No entanto, a maioria da investigação pré-clínica foi realizada a neuroprotecção num modelo transiente mecânico obstrução (oclusão da artéria cerebral média sutura intraluminal) que produz uma recuperação rápida de fluxo sanguíneo cerebral após a remoção da oclusão vascular e mostra pouca ou nenhuma benefícios por tPA trombólise. Tem sido sugerido que a escolha duvidosa de modelos de acidente vascular cerebral contribui, pelo menos em parte, da dificuldade em traduzir terapia neuroprotectora para pacientes 2,3. Assim, há um crescente apelo para o emprego de modelos de AVC tromboembólica tPA-responsivos em pesquisa pré-clínica, mas tais modelos também têm problemas técnicos (ver Discussão) 4-7. Aqui nós descrevemos um novo modelo de acidente vascular cerebral trombótico com base em (ITU) insulto hipóxico-isquêmica transitória unilateral e suas respostas à terapia tPA intravenosa 8.
O modelo de acidente vascular cerebral Thi foi desenvolvido com base no procedimento de Levine (ligadura permanente da artéria carótida comum unilateral seguida por exposição a hipoxia transitória numa câmara) que foi inventado para experiências com ratos adultos em 1960 9. O procedimento Levine inicial desapareceu na obscuridade porque ele só produziu danos cerebrais variável, mas o mesmo insulto causado neuropatologia consistente em filhotes de roedores quando foi re-introduzido por Robert Vannucci e seus colegas como um modelo de neonatal encefalopatia hipóxico-isquêmica (HIE) em 1981 10. Nos últimos anos, alguns investigadores re-adaptado ao modelo Levine-Vannucci para ratinhos adultos por ajustamento da temperatura na câmara hipóxica 11. É plausível que as lesões cerebrais inconsistentes no procedimento Levine original pode surgir a partir de temperaturas flutuantes do corpo de roedores adultos na câmara hipóxica. Para testar esta hipótese, nós modificamos o procedimento Levine pela administração de gás hipóxicoatravés de uma máscara facial, enquanto se mantinha a temperatura interna a 37 ° roedor C na mesa cirúrgica 12. Como esperado, o controlo rigoroso da temperatura corporal aumentou significativamente a reprodutibilidade da patologia cerebral induzida por HI. O insulto HI também provoca a coagulação, a autofagia, e grisalhos e branco-matéria lesão 13. Outros pesquisadores também usaram o modelo HI para investigar pós-AVC respostas inflamatórias 14.
Uma característica única do modelo de acidente vascular cerebral HI é que ele segue de perto tríade de Virchow de formação de trombos, incluindo a estase do fluxo de sangue, lesão endotelial (por exemplo, devido ao estresse oxidativo induzido por HI), e hipercoagulabilidade (ativação plaquetária induzida pelo HI) ( Figura 1A) 15. Como tal, o modelo HI pode capturar alguns mecanismos fisiopatológicos relevantes para AVC isquêmico no mundo real. Com esta ideia em mente, nós refinou ainda mais o modelo HI com ligadura reversível da ONUartéria carótida comum ilateral (portanto, para criar um insulto HI transitória), e testou suas respostas ao tPA trombólise com ou sem edaravona. Edaravona é um captador de radicais livres já aprovado no Japão para tratar AVC isquêmico dentro de 24 horas do início 9. As nossas experiências mostraram que tão breve quanto 30 min transiente HI desencadeia enfarte trombótico, e que o tratamento com tPA-edaravona combinada confere benefícios sinérgicos 8. Aqui nós descrevemos os procedimentos cirúrgicos detalhadas e considerações metodológicas do modelo Thi, que podem ser utilizados para otimizar tratamentos reperfusão de AVC isquêmico agudo.
O AVC é um importante problema de saúde de crescente importância para qualquer sociedade com o envelhecimento da população. Globalmente, o AVC é a segunda principal causa de morte com um número estimado de 5,9 milhões de eventos fatais em 2010, o equivalente a 11,1% de todas as mortes 18. O AVC é também a terceira maior causa de anos de vida ajustados por incapacidade (DALYs) perdidos globalmente em 2010, elevando-se a partir da quinta posição em 1990 19. Esses dados epidemiológicos ap…
The authors have nothing to disclose.
This study was supported by the NIH grant NS074559 (to C. K.). We thank all collaborators who contributed to our research articles that the present methodology report is based upon.
adult male mice | Charles River | C57BL/6 | 10~13 weeks old (22~30 g) |
Mobile Laboratory Animal Anesthesia System | VetEquip | 901807 | anesthesia |
Medical air (Compressed) air tank | Airgas | UN1002 | anesthesia |
Isoflurane | Piramal Healthcare | NDC 66794-013-25 | anesthesia |
Multi-Station Lab Animal AnesthesiaSystem | Surgivet | V703501 | hypoxia system |
7.5% O2 balanced by 92.5% N2 tank | Airgas | UN1956 | hypoxia system |
Temperature Controller with heating lamp | Cole Parmer | EW-89000-10 | temperature controllers |
Rectal probe | Cole Parmer | NCI-00141PG | temperature controllers |
Dissecting microscope | Olympus | SZ40 | surgical setup |
Heat pump with warming pad | Gaymar | TP700 | surgical setup |
Fine curved forceps (serrated) | FST | 11370-31 | surgical instrument |
Fine curved forceps (smooth) | FST | 11373-12 | surgical instrument |
micro scissors | FST | 15000-03 | surgical instrument |
micro needle holders | FST | 12060-01 | surgical instrument |
Halsted-Mosquito hemostats | FST | 13008-12 | surgical instrument |
5-0 silk suture | Harvard Apparatus | 624143 | surgical supplies |
4-0 Nylon monofilament suture | LOOK | 766B | surgical supplies |
Tissue glue | Abbott Laboratories | NC9855218 | surgical supplies |
Puralube Vet ointment | Fisher | NC0138063 | eye dryness prevention |
MoorFLPI-2 blood flow imager | Moor | 780-nm laser source | Laser Speckle Contrast Imaging |
Mannitol | Sigma | M4125 | in-vivo TTC |
2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) | Sigma | T8877 | in-vivo TTC |
Vibratome | Stoelting | 51425 | brain section for in-vivo TTC |
Digital microscope | Dino-Lite | AM2111 | whole-braina imaging |
O.C.T compound | Sakura Finetek | 4583 | |
goat anti-rabbit Alexa Fluro 488 | Invitrogen | A11008 | Immunohistochemistry |
Cryostat | Vibratome | ultrapro 5000 | brain section for IHC |
Evans blue | Sigma | E2129 | Detecting vascular perfusion |
Microtome | Electron Microscopy Sciences | 5000 | brain section for histology |
Avertin (2, 2, 2-Tribromoethanol) | Sigma | T48402 | euthanasia |
Fluorescent microscope | Olympus | DP73 |