Yüksek Frekanslı Transkraniyal Dubleks Ultrason ile Subaraknoid Kanamanın Murine Modelinde Serebral Vazospazm Analizi
Summary
Bu makalenin amacı, farelerde serebral arterlerde kan akışının in vivo görüntülenmesini sağlayan sonografi tabanlı bir yöntem sunmaktır. Subaraknoid kanamanın (SAH) murine modellerinde vazospazm ile ilişkili kan akışı hızlarındaki değişiklikleri belirlemek için uygulamasını gösteriyoruz.
Abstract
Bir tür hemorajik inme olan subaraknoid kanamadan sonraki haftalarda ortaya çıkan serebral vazospazm, gecikmiş serebral iskemiye katkıda bulunur. SAH’ın murine modellerinin kullanılarak yapılan deneysel çalışmalarda karşılaşılan bir sorun, farelerde serebral vazospazm in vivo izleme yöntemlerinin eksik olmasıdır. Burada fareler üzerinde transkraniyal Dubleks sonografi muayeneleri yapmak için yüksek frekanslı ultrason uygulamasını gösteriyoruz. Yöntem kullanılarak, iç karotis arterler (ICA) tanımlanabilir. intrakraniyal ICA’lardaki kan akışı hızları SAH indüksiyonu sonrasında önemli ölçüde hızlanırken, ekstrakraniyal ICA’lardaki kan akışı hızları düşük kalarak serebral vazospazmı gösterdi. Sonuç olarak, burada gösterilen yöntem, bir murine SAH modelinde serebral vazospazm fonksiyonel, noninvaziv in vivo izlenmesine izin verir.
Introduction
Spontan subaraknoid kanama (SAH), çoğunlukla intrakraniyal anevrizma1’inyırtılmasından kaynaklanan hemorajik inme şeklidir. Nörolojik sonuç esas olarak iki faktörden etkilenir: kanamanın ve buna bağlı geçici küresel serebral iskeminin etkilerinden kaynaklanan erken beyin hasarı (EBI) ve kanamayı takip eden haftalarda ortaya çıkan gecikmiş serebral iskemi (DCI),2,3. DCI’nın SAH hastalarının %30’una kadar etkilediğibildirilmiştir 2. DCI’nın patofizyolojisi anjiyografik serebral vazospazm, mikrovazospaz ve mikrotemozun neden olduğu rahatsız bir mikrositülasyon, kortikal yayılır depresyonlar ve iltihabın tetiklediği etkileri içerir4. Ne yazık ki, tam patofizyoloji belirsizliğini koruyor ve DCI3’üetkili bir şekilde önleyen bir tedavi yok. Bu nedenle DCI birçok klinik ve deneysel çalışmada araştırılmaktadır.
Günümüzde, SAH ile ilgili çoğu deneysel çalışmada, özellikle farelerde5, 6 , 7,8,9,10,11,12,13küçük hayvan modellerikullanmaktadır. Bu tür çalışmalarda serebral vazospazm uç nokta olarak sıkça araştırılmaktadır. Vasospasm ex vivo derecesini belirlemek yaygındır. Bunun nedeni, kısa anestezi süresi gerektiren ve hayvanlara sadece az sıkıntı uygulayan serebral vazospazm in vivo muayenesi için noninvaziv yöntemlerin eksik olmasıdır. Bununla birlikte, serebral vazospazm in vivo muayenesi avantajlı olacaktır. Bunun nedeni, farelerde vazospazm üzerinde uzunlamasına in vivo çalışmalara izin vermesidir (yani, SAH’ın indüksiyondan sonraki günlerde farklı zaman noktalarında serebral vazospazm görüntüleme). Bu, farklı zaman noktalarında elde edilen verilerin karşılaştırıllanabilirliğini artıracaktır. Ayrıca, uzunlamasına bir çalışma tasarımı kullanmak hayvan sayılarını azaltmak için bir stratejidir.
Burada farelerde serebral arterlerdeki kan akışını belirlemek için yüksek frekanslı transkraniyal ultrasonun kullanımını gösteriyoruz. Klinik uygulama 14, 15 ,16,17 ,18’detranskraniyal Doppler sonografi (TCD) veya transkraniyal renk kodlu Dubleks sonografiye (TCCD) benzer şekilde, bu yöntemin murine modelinde SAH indüksiyonu sonrası intrakraniyal arterlerin kan akış hızlarını ölçerek serebral vazospazmı izlemek için kullanılabileceğini gösteriyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bilgimiz dahilinde, bu çalışma, yüksek frekanslı transkraniyal renk kodlu Dubleks ultrason ile SAH’ın bir murine modelinde serebral vazospazm izlenmesi için bir protokol sunan ilk çalışmadır. Bu yöntemin farelerde SAH indüksiyonu sonrası intrakraniyal kan akışı hızlarında bir artışı ölçebileceğini gösteriyoruz. İnsan tıbbında bu fenomen iyi bilinmektedir3,15. Çeşitli klinik çalışmalar, büyük intrakraniyal arterlerin yüksek kan…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, videodaki illüstrasyonların hazırlanması için Stefan Kindel’e teşekkür etmek istiyor. PW, MM ve SHK, Almanya Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (BMBF 01EO1503) tarafından desteklendi. Çalışma, Alman Araştırma Vakfı’nın (DFG INST 371/47-1 FUGG) Büyük Enstrümantasyon Hibesi ile desteklendi. MM, Else Kröner-Fresenius-Stiftung (2020_EKEA.144) tarafından hibe ile desteklendi.
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 |
References
- Macdonald, R. L., Schweizer, T. A. Spontaneous subarachnoid haemorrhage. Lancet. 389 (10069), 655-666 (2017).
- Macdonald, R. L. Delayed neurological deterioration after subarachnoid haemorrhage. Nature Reviews Neurology. 10 (1), 44-58 (2014).
- Francoeur, C. L., Mayer, S. A. Management of delayed cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage. Critical Care. 20 (1), 277 (2016).
- van Lieshout, J. H., et al. An introduction to the pathophysiology of aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Neurosurgical Review. , (2017).
- Altay, T., et al. A novel method for subarachnoid hemorrhage to induce vasospasm in mice. J Neurosci Methods. 183 (2), 136-140 (2009).
- Momin, E. N., et al. Controlled delivery of nitric oxide inhibits leukocyte migration and prevents vasospasm in haptoglobin 2-2 mice after subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery. 65 (5), 937-945 (2009).
- Froehler, M. T., et al. Vasospasm after subarachnoid hemorrhage in haptoglobin 2-2 mice can be prevented with a glutathione peroxidase mimetic. Journal of Clinical Neuroscience. 17 (9), 1169-1172 (2010).
- Provencio, J. J., Altay, T., Smithason, S., Moore, S. K., Ransohoff, R. M. Depletion of Ly6G/C(+) cells ameliorates delayed cerebral vasospasm in subarachnoid hemorrhage. Journal of Neuroimmunology. 232 (1-2), 94-100 (2011).
- Kamp, M. A., et al. Evaluation of a murine single-blood-injection SAH model. PLoS One. 9 (12), 114946 (2014).
- Luh, C., et al. The Contractile Apparatus Is Essential for the Integrity of the Blood-Brain Barrier After Experimental Subarachnoid Hemorrhage. Translational Stroke Research. , (2018).
- Neulen, A., et al. A Volumetric Method for Quantification of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage. Journal of Visualized Experiments. (137), (2018).
- Neulen, A., et al. Large Vessel Vasospasm Is Not Associated with Cerebral Cortical Hypoperfusion in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage. Translational Stroke Research. , (2018).
- Neulen, A., et al. Neutrophils mediate early cerebral cortical hypoperfusion in a murine model of subarachnoid haemorrhage. Scientific Reports. 9 (1), 8460 (2019).
- Neulen, A., et al. Volumetric analysis of intracranial vessels: a novel tool for evaluation of cerebral vasospasm. Int J Comput Assist Radiol Surg. 14 (1), 157-167 (2019).
- Washington, C. W., Zipfel, G. J. Participants in the International Multi-disciplinary Consensus Conference on the Critical Care Management of Subarachnoid, H. Detection and monitoring of vasospasm and delayed cerebral ischemia: a review and assessment of the literature. NeuroCritical Care. 15 (2), 312-317 (2011).
- Greke, C., et al. Image-guided transcranial Doppler sonography for monitoring of defined segments of intracranial arteries. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 25 (1), 55-61 (2013).
- Neulen, A., Prokesch, E., Stein, M., Konig, J., Giese, A. Image-guided transcranial Doppler sonography for monitoring of vasospasm after subarachnoid hemorrhage. Clinical Neurology and Neurosurgery. 145, 14-18 (2016).
- Neulen, A., et al. Image-Guided Transcranial Doppler Ultrasound for Monitoring Posthemorrhagic Vasospasms of Infratentorial Arteries: A Feasibility Study. World Neurosurgery. 134, 284-291 (2020).
- Neulen, A., et al. Correlation of cardiac function and cerebral perfusion in a murine model of subarachnoid hemorrhage. Scientific Reports. 11 (1), 3317 (2021).
- Neulen, A., et al. A segmentation-based volumetric approach to localize and quantify cerebral vasospasm based on tomographic imaging data. PLoS One. 12 (2), 0172010 (2017).
- Marbacher, S., et al. Systematic Review of In Vivo Animal Models of Subarachnoid Hemorrhage: Species, Standard Parameters, and Outcomes. Translational Stroke Research. , (2018).
- Figueiredo, G., et al. Comparison of digital subtraction angiography, micro-computed tomography angiography and magnetic resonance angiography in the assessment of the cerebrovascular system in live mice. Clinical Neuroradiology. 22 (1), 21-28 (2012).
- Lindegaard, K. F., Nornes, H., Bakke, S. J., Sorteberg, W., Nakstad, P. Cerebral vasospasm diagnosis by means of angiography and blood velocity measurements. Acta Neurochirurgica. 100 (1-2), 12-24 (1989).
- Cassia, G. S., Faingold, R., Bernard, C., Sant’Anna, G. M. Neonatal hypoxic-ischemic injury: sonography and dynamic color Doppler sonography perfusion of the brain and abdomen with pathologic correlation. American Journal of Roentgenology. 199 (6), 743-752 (2012).
- Shen, Q., Stuart, J., Venkatesh, B., Wallace, J., Lipman, J. Inter observer variability of the transcranial Doppler ultrasound technique: impact of lack of practice on the accuracy of measurement. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 15 (3-4), 179-184 (1999).
