高周波経頭蓋二重超音波を用いたくも膜下出血のマウスモデルにおける脳血管れん縮の解析
1Department of Neurosurgery,University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University of Mainz, 2Center for Cardiology – Cardiology I,University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University of Mainz, 3Center for Thrombosis and Hemostasis (CTH),University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University of Mainz, 4German Center for Cardiovascular Research (DZHK) – Partner site Rhine-Main, 5Department of Anesthesiology,University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University of Mainz
Summary
本稿の目的は、マウスにおける大脳動脈の血流の インビボ イメージングを可能にするソノグラフィーベースの方法を提示することである。我々は、くも膜下出血(SAH)のマウスモデルにおける血管れん縮に伴う血流速度の変化を決定するための応用を実証する。
Abstract
くも膜下出血後数週間に起こる脳血管れん縮は、出血性脳卒中の一種であり、脳虚血の遅延に寄与する。SAHのマウスモデルを用いた実験研究で遭遇する問題は、マウスにおける脳血管れん縮の インビボ モニタリングの方法が欠けていることである。ここでは、マウスに対して経頭蓋二重超音波検査を行う高周波超音波の応用を示す。この方法を用いて、内頸動脈(ICA)を同定することができた。頭蓋内ICAの血流速度はSAHの誘導後に有意に加速したが、頭蓋外のICAの血流速度は低いままであり、脳血管れん縮を示す。結論として、ここで示す方法は、マウスSAHモデルにおける脳血管れん縮の機能的、非侵襲的な インビボ モニタリングを可能にする。
Introduction
自然くも膜下出血(SAH)は、主に頭蓋内動脈瘤の破裂によって引き起こされる出血性脳卒中の一種である。神経学的結果は、主に2つの要因によって影響される:早期脳損傷(EBI)は、出血および関連する一過性の脳虚血の影響によって引き起こされる、および出血後の数週間に起こる遅延脳虚血(DCI)2、3。DCIは、SAH患者の最大30%に影響を及ぼすと報告された2.DCIの病態生理学は、血管造影大血管れん縮、微小血管痙攣および微小血栓症によって引き起こされる微小循環の乱れ、皮質広がりのうつ病、および炎症によって引き起こされる効果を含む4。残念ながら、正確な病態生理学は不明のままであり、効果的にDCI3を防ぐ治療法はありません。従って、DCIは多くの臨床および実験的研究で調べられます。
今日では、SAHに関するほとんどの実験的研究は、特にマウス5、6、7、8、9、10、11、12、13の小動物モデルを使用しています。このような研究では、脳血管れん縮がエンドポイントとして頻繁に調査される。血管れん縮ex vivoの程度を決定することが一般的である。これは、短い麻酔時間を必要とし、動物に少しの苦痛を課す脳血管れん縮のインビボ検査のための非侵襲的な方法が欠けているためです。しかし、生体内での脳血管れん縮の検査は有利であろう。これは、マウスの血管れん縮に関するインビボでの縦方向の研究(すなわち、SAHの誘導後の日の間に異なる時点での脳血管れん縮のイメージング)を可能にするためである。これにより、異なる時点で取得されたデータの比較可能性が向上します。さらに、縦方向の研究設計を用いて、動物数を減らす戦略である。
ここでは、マウスの脳動脈の血流を決定するための高周波経頭蓋超音波の使用を実証する。我々は、臨床実践における経頭蓋ドップラー超音波検査(TCD)または経頭蓋色分けされた二重ソノグラフィー(TCCD)と同様に、この方法は、SAH誘導後の脳血管痙攣を測定することによって脳血管れん縮をモニタリングするために使用できることを示す。
Protocol
動物実験は、責任ある動物ケア委員会(ランデスンテルストゥンサムト・マインラント・プファルツ)によって承認され、ドイツ動物福祉法(TierSchG)に従って実施されました。動物のケアと使用に関するすべての適用可能な国際、国内、制度的ガイドラインに従った。本研究では、体重11~12週齢の雌C57BL/6Nマウスにおける頭蓋内および頭蓋外動脈の血流速度の測定を19~21gの体重で行った。マウスを…
Representative Results
6匹のマウスにおいて、SAHが内血管フィラメントモデルを用いて誘導された3匹では、3人が偽の手術を得たが、頭蓋内頸動脈(ICA)および頭蓋外ICAの血流速度は手術の1日前、手術後1、3、7日目に決定された。測定は、37°C19で体温を維持しながら、イソフルランによる麻酔下での別の研究の心エコー検査の一部として行った。 手術前、余分および頭蓋内血流?…
Discussion
我々の知る限りでは、この研究は、高周波経頭蓋色分けされた二重超音波を有するSAHのマウスモデルにおける脳血管れん縮のモニタリングプロトコルを提示する最初の研究である。この方法は、マウスでのSAH誘導後の頭蓋内血流速度の増加を測定できることを示す。ヒト医学では、この現象は3,15でよく知られている。いくつかの臨床研究は、大頭?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者たちは、ビデオのイラストの準備のためにステファン・キンデルに感謝したいと思います。PW、MM、SHKは、ドイツ連邦教育研究省(BMBF 01EO1503)によって支援されました。この研究は、ドイツ研究財団(DFG INST 371/47-1 FUGG)の大規模な計装助成金によって支援されました。MMはエルゼ・クレナー=フレゼニウス=スティフトゥン(2020_EKEA.144)からの助成金によって支えられた。
Materials
| Balea hair removal creme | Balea; Germany | ASIN B0759XM39V | hair removal creme |
| C57BL/6N mice | Janvier; Saint-Berthevin Cedex, France | n.a. | mice |
| Corneregel | Bausch&Lomb; Rochester, NY, USA | REF 81552983 | eye ointment, lube |
| cotton swabs | Hecht Assistent; Sondenheim vor der Röhn, Germany | REF 44302010 | cotton swabs |
| Ecco-XS razor | Tondeo; Soligen, Germany | DE 28693396 | razor |
| Electrode cream | GE; Boston, MA, USA | REF 21708318 | conductive paste |
| Heating plate | Medax; Kiel, Germany | 2005-205-01 | |
| Isoflurane | Abvie; Wiesbaden, Germany | n.a. | volatile anesthetic |
| Leukofix | BSN medical; Hamburg, Germany | REF 02137-00 | tape |
| Mechanical arm + micromanipulator | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | P/N 11277 | |
| Microbac tissues | Paul Hartmann AG; Hamburg, Germany | REF 981387 | antimicrobial tissues |
| MZ400, 38 MHz linear array transducer | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | REF 51068-30 | ultrasound transducer |
| Sonosid | ASID Bonz GmbH; Herrenberg, Germany | REF 782010 | ultrasonography gel |
| Ultrasound platform with heating plate and ECG-recording | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | P/N 11179 | |
| UniVet-Porta | Groppler; Oberperasberg, Germany | S/N BKGM0437 | isoflurane vaporizer |
| Vevo3100 | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | REF 51073-45 | ultrasonography device |
| VevoLab software | VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA | n.a. | evaluation software |
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Cite This Article
Neulen, A., Molitor, M., Kosterhon, M., Pantel, T., Karbach, S. H., Wenzel, P., Gaul, T., Ringel, F., Thal, S. C. Analysis of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage with High Frequency Transcranial Duplex Ultrasound. J. Vis. Exp. (172), e62186, doi:10.3791/62186 (2021).