حقنة واحدة من الدم الذاتي قبل Chiasmatic للحث على نزيف تحت العنكبوتية التجريبي في نموذج الفئران
Summary
لا يزال النزف تحت العنكبوتية يحمل عبئا كبيرا من الوفيات والمراضة لدى الإنسان. لتسهيل إجراء مزيد من البحث في الحالة والفيزيولوجيا المرضية ، يتم تقديم نموذج حقن واحد قبل chiasmatic.
Abstract
على الرغم من التقدم في العلاج على مدى العقود الماضية ، لا يزال النزف تحت العنكبوتية (SAH) يحمل عبئا كبيرا من المراضة والوفيات ، مما يصيب إلى حد كبير السكان الشباب إلى حد ما. تم تطوير العديد من النماذج الحيوانية ل SAH للتحقيق في الآليات الفيزيولوجية المرضية وراء SAH واختبار التدخلات الدوائية. نموذج الحقن الفردي قبل chiasmatic في الفئران المعروضة في هذه المقالة هو نموذج تجريبي ل SAH مع حجم دم محدد مسبقا. باختصار ، يتم تخدير الحيوان وتنبيبه وحفظه تحت التهوية الميكانيكية. يتم تنظيم درجة الحرارة مع وسادة التدفئة. يتم وضع قسطرة في شريان الذيل ، مما يتيح قياس ضغط الدم المستمر وكذلك أخذ عينات الدم. يتم شق الغشاء الأطلسي القذالي ويتم وضع قسطرة لتسجيل الضغط في الصهريج الكبير لتمكين قياس الضغط داخل المخ. يمكن أيضا استخدام هذه القسطرة للتدخلات العلاجية داخل القراب. يتم وضع الجرذ في إطار تجسيمي ، ويتم حفر ثقب لدغ من الأمام إلى bregma ، ويتم إدخال قسطرة من خلال ثقب لدغ ووضعها أمام chiasm البصرية. يتم سحب الدم الذاتي (0.3 مل) من قسطرة الذيل وحقنه يدويا. هذا يؤدي إلى ارتفاع الضغط داخل المخ وانخفاض تدفق الدم الدماغي. يتم الاحتفاظ بالحيوان مخدرا لمدة 30 دقيقة ويعطى محلول ملحي ومسكنات تحت الجلد. يتم نزع الأنبوب من الحيوان وإعادته إلى قفصه. يحتوي نموذج ما قبل chiasmatic على معدل استنساخ مرتفع وتباين محدود بين الحيوانات بسبب حجم الدم المحدد مسبقا. إنه يحاكي SAH في البشر مما يجعله نموذجا مناسبا لأبحاث WAH.
Introduction
النزف تحت العنكبوتية غير الرضحي (SAH) هو شكل من أشكال السكتة الدماغية ، يمثل حوالي 5 ٪ من جميع الحالات. السبب الأكثر شيوعا ل SAH غير الرضحي هو التمزق المفاجئ لتمدد الأوعية الدموية (aSAH) ، والذي يمثل 85٪ من SAHs. تشمل الأسباب الأخرى تمزق التشوه الشرياني الوريدي ، واعتلال التخثر ، وتمزق الأوردة في نزيف محيط الدماغ1. معدل الإصابة هو 9 لكل 100,000 شخص في السنة مع معدل وفيات حوالي واحد من كل ثلاثة وثلث آخر يتطلب دعم الحياة اليومية بعدSAH 2,3.
بعد التثبيت الأولي وتأكيد التشخيص ، يعتمد العلاج على شدة النزيف. سيتم إدخال استنزاف خارج البطين للمرضى الأكثر إصابة في البطينين لتقليل الضغط داخل المخ (ICP) وسيتم إدخالهم إلى وحدة العناية المركزة العصبية ، حيث تتم مراقبتهم عن كثب. سيخضع المرضى لتصوير الأوعية لتحديد تمدد الأوعية الدموية (المحتمل) وبعد ذلك يتم لف تمدد الأوعية الدموية أو قصه لمنع إعادة النزيف4. على الرغم من التجارب العديدة للعلاجات الدوائية ، إلا أن النيموديبين فقط ، وهو مضاد لقناة الكالسيوم ، أظهر أنه يحسن النتائج5. تجري حاليا تجارب سريرية متعددة. يرجى الاطلاع على المراجعة التي أجراها ضو وزملاؤه للحصول على قائمة شاملة6.
تم وصف تمزق تمدد الأوعية الدموية بأنه البداية المفاجئة لأسوأ صداع شهدته على الإطلاق أو صداع الرعد. يؤدي التمزق إلى ارتفاع حاد في برنامج المقارنات الدولية يليه انخفاض في تدفق الدم الدماغي (CBF). يؤدي هذا الانخفاض إلى نقص تروية الدماغ الشامل ، مما قد يؤدي إلى فقدان الوعي. هذا المسار الأكثر ميكانيكية ، جنبا إلى جنب مع الانهيار الذي بدأ لعناصر الدم المتسربة ، يؤدي إلى إطلاق السيتوكين وتنشيط الجهاز المناعي الفطري مما يؤدي إلى التهاب عصبي عقيم. علاوة على ذلك ، غالبا ما يلاحظ انهيار الحاجز الدموي الدماغي ، مما يؤدي إلى وذمة دماغية واضطراب في التوازن الأيوني. كل هذه التغييرات وأكثر ، صاغ إصابة الدماغ المبكرة (EBI) ، تحدث خلال اليومين الأولين وتؤدي إلى فقدان الخلايا العصبية وموت الخلايا المبرمج7.
ما يقرب من 1/3 من المرضى المصابين ب aSAH سيصابون بنقص التروية الدماغية المتأخر (DCI) بين اليوم 4-148. يتم تعريف DCI إما لاول مرة من ضعف بؤري أو عصبي أو انخفاض نقطتين على الأقل على مقياس غلاسكو غيبوبة يستمر لمدة لا تقل عن 1 ساعة ، عندما يتم استبعاد الأسباب الأخرى ، بما في ذلك النوبات وإعادة النزيف. يرتبط DCI بزيادة خطر الوفاة وانخفاض النتائج الوظيفية بعد aSAH9. من المعروف أن التشنج الوعائي الدماغي (CVS) ، وهو تضيق الشرايين الدماغية ، مرتبط ب DCI منذ عقود وكان يعتقد سابقا أنه السبب الوحيد ل DCI. وقد تبين منذ ذلك الحين أن CVS يمكن أن يحدث دون تطور DCI والمزيد من العوامل ، بما في ذلك تجلط الأوعية الدموية الدقيقة والانقباض ، والاكتئاب انتشار القشرة ، والاستجابة الالتهابية ل EBI منذ ذلك الحين تم تحديد10،11،12.
نظرا للتأثير الكبير ل EBI و DCI على مسار المرض ونتائج المرضى المصابين ، تحتاج النماذج الحيوانية إلى تقليدها إلى أقصى درجة ممكنة ، بينما لا تزال قابلة للتكرار. استخدم الباحثون مجموعة واسعة من النماذج المختلفة في مجموعة متنوعة من الحيوانات من الفئران إلى الرئيسيات غير البشرية لمحاولة محاكاة aSAH. تعد فئران Sprague-Dawley و Wistar البرية حاليا أكثر المختبر استخداما ، والنماذج الأكثر شيوعا هي نموذج الانثقاب داخل الأوعية الدموية ، ونموذج الحقن المزدوج cisterna-magna ، وأخيرا نموذج الحقن الفردي قبل chiasmatic ، والذي سيتم وصفه في هذه المقالة13.
تم تطوير نموذج الحقن الفردي قبل chiasmatic في الأصل من قبل Prunell وزملائه لمواجهة بعض أوجه القصور في النماذج التجريبية الأخرى14. الجراحة ، عندما تتقن ، قابلة للتكرار بدرجة كبيرة وتقلل من التباين بين الحيوانات. يحاكي النموذج SAH في البشر في نقاط متعددة ، بما في ذلك الارتفاع المفاجئ في برنامج المقارنات الدولية بعد حقن الدم ، مما يؤدي إلى نقص التروية العالمي العابر بسبب انخفاض CBF15,16. يؤثر على الدورة الدموية الأمامية ، حيث تحدث معظم aSAH في البشر17. يتراوح معدل الوفيات من 10٪ إلى 33٪ اعتمادا على الدراسة وكمية الدم المحقونة14,18. يمكن الكشف عن تأخر موت الخلايا والالتهاب العصبي في اليوم 2 و 7 وبالتالي توفير متغيرات لدراسة عواقب EBI و DCI19,20.
تقدم الدراسة وصفا محدثا لنموذج الحقن الفردي قبل chiasmatic في الفئران جنبا إلى جنب مع وصف لكيفية استخدام مسبار ICP كمنفذ لإدارة الأدوية داخل القراب.
Protocol
Representative Results
Discussion
يحاكي نموذج الحقن الفردي قبل chiasmatic ل SAH العديد من العناصر المهمة ل SAH البشري ، بما في ذلك الارتفاع في برنامج المقارنات الدولية ، والحد من CBF ، ونقص التروية العالمي العابر ، وتنظيم علامات الالتهاب العصبي ، و CVS14،15،16،18،19<sup class="xref…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم العمل من قبل مؤسسة Lundbeck ومنحة Lundbeck للتميز (رقم R59-A5404). لم يكن للممولين أي دور في أي جزء من المخطوطة.
Materials
| 16 G peripheral vein catheter | BD Venflon | 393229 | Needle shortened, distal 1 cm curved. Wings removed |
| Anesthesia bell/ chamber | Unknown | ||
| Blood gas analyzer | Radiometer | ABL80 | |
| Blood pressure (BP) monitor | Adinstruments | ML117 | Connects to Powerlab |
| Curved forceps, 12 cm x 3 | F.S.T | 11001-12 | For anesthesia |
| Cylindrical pillow, 28 cm x 4 cm | Homemade | Made from surgical towels | |
| Data acquisition hardware | Adinstruments | ML870 Powerlab | |
| Data acquistion software | Adinstruments | LabChart 6.0 | |
| Drill | KMD | 1189 | |
| Drill controller | Silfradent | 300 IN | |
| Flexible light | Schott | KL200 | |
| Heating pad | Minco | 1135 | |
| Hypodermic needle, 20 G | KD Medical | 301300 | Connects to stereotaxic frame |
| ICP monitor | Adinstruments | ML117 | Connects to Powerlab |
| Isoflurane vaporizer | Ohmeda | TEC3 | |
| Laptop | Lenovo | T410 | |
| Laser doppler monitor | Adinstruments | ML191 | |
| Laser doppler probe | Oxford Optronics | MSF100XP | Connects to laser doppler monitor |
| Needle holder, 13 cm | F.S.T | 12001-13 | For anesthesia |
| Precision syringe, 0.025 mL | Hamilton | 547407 | |
| Stereotaxic frame | Kopf Instruments | M900 | |
| Surgical microscope | Carl Zeiss | F170 | |
| Suture needle | Allgaier | 1245 | For anesthesia |
| Temperaure controller | CWE,INC. | TC-1000 | |
| Transducer x 2 | Adinstruments | MLT0699 | Connects to BP and ICP monitor |
| Ventilator | Ugo Basile | 7025 | |
| Veterinary clipper | Aesculap | GT421 | |
| 3-pronged Blair retractor, 13.5 cm | Agnthos | 17022–13 | |
| Blunt Alm retractor | F.S.T | 17008-07 | |
| Curved forceps, 12 cm x 2 | F.S.T | 11001-12 | |
| Needle holder, 13 cm | F.S.T | 12001-13 | |
| Straight Dumont forceps, 11 cm | F.S.T | 11252-00 | |
| Straight Halsted-Mosquito hemostat x 2 | F.S.T | 13008-12 | |
| Straight Iris scissor, 9 cm | F.S.T | 14090-09 | |
| Straight Vannas scissor, 10.5 cm | F.S.T | 15018-10 | |
| Absorpable swabs | Kettenbach | 31603 | |
| Black silk thread, 4-0, 5 x 15 cm | Vömel | 14757 | |
| Bone wax | Aesculap | 1029754 | |
| Carbomer eye gel 2 mg/g | Paranova | ||
| Cotton swab | Heinz Herenz | WA-1 | |
| Cotton tipped applicator x 4 | Selefa | 120788 | |
| Hypodermic needle, 23 G x2 | KD Medical | 900284 | Connects to stopcock. Remove distal end |
| Hypodermic needle, 23 G x3 | KD Medical | 900284 | Remove distal end. 2 connects to stopcock, 1 to syringe |
| ICP probe: | Homemade | Made of the following: | |
| Polythene tubing, 20 mm | Smiths medical | 800/100/200 | Inner diameter (ID): 0.58 mm, Outer diameter (OD): 0.96 mm. |
| Silicone tubing, 10 mm | Fisher | 15202710 | ID: 0.76 mm, OD: 2.4 mm. |
| Silicone tubing, 2 mm | Fisher | 11716513 | ID: 1.0 mm, OD: 3.0 mm. |
| Micro hematocrit tubes | Brand | 7493 11 | |
| OP-towel, 45 cm x75 cm | Mölnlycke | 800430 | |
| PinPort adapter, 22 G | Instech | PNP3F22 | |
| PinPort injector | Instech | PNP3M | |
| Polythene tubing, 2 x 20 cm | Smiths medical | 800/100/200 | Connects to syringe. ID: 0.58 mm, OD: 0.96 mm. |
| Rubberband | Unknown | ||
| Scalpel, 10 blade | Kiato | 23110 | |
| Spinalneedle, 25 G x 3.5'' | Braun | 5405905-01 | |
| Stopcock system, Discofix x 2 | Braun | 16494C | Connects to transducer |
| Suture, 4-0, monofil, non-resorbable x 3 | Ethicon | EH7145H | |
| Syringe, 1 mL | BD Plastipak | 1710023 | |
| Syringe, luer-lock, 10 mL x 4 | BD Plastipak | 305959 | Connects to transducer |
| Tissue adhesive glue | 3M | 1469SB | |
| 0.5% Chlorhexidine spirit | Faaborg Pharma | 210918 | |
| Carprofen 50 mg/mL | ScanVet | 43715 | Diluted 1:10 |
| Isoflurane | Baxter | ||
| Isotonic saline | Amgros | 16404 | |
| Lidocaine-Adrenaline 10 mg/5 µg/mL | Amgros | 16318 |
References
- van Gijn, J., Kerr, R. S., Rinkel, G. J. Subarachnoid haemorrhage. Lancet. 369 (9558), 306-318 (2007).
- de Rooij, N. K., Linn, F. H. H., vander Plas, J. A., Algra, A., Rinkel, G. J. E. Incidence of subarachnoid haemorrhage: a systematic review with emphasis on region, age, gender and time trends. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 78 (12), 1365-1372 (2007).
- Feigin, V. L., Lawes, C. M., Bennett, D. A., Barker-Collo, S. L., Parag, V. Worldwide stroke incidence and early case fatality reported in 56 population-based studies: a systematic review. The Lancet, Neurology. 8 (4), 355-369 (2009).
- Maher, M., Schweizer, T. A., Macdonald, R. L. Treatment of spontaneous subarachnoid hemorrhage: guidelines and gaps. Stroke. 51 (4), 1326-1332 (2020).
- Pickard, J. D., et al. Effect of oral nimodipine on cerebral infarction and outcome after subarachnoid haemorrhage: British aneurysm nimodipine trial. British Medical Journal (Clinical Research ed.). 298 (6674), 636-642 (1989).
- Daou, B. J., Koduri, S., Thompson, B. G., Chaudhary, N., Pandey, A. S. Clinical and experimental aspects of aneurysmal subarachnoid hemorrhage. CNS Neuroscience and Therapeutics. 25 (10), 1096-1112 (2019).
- Fujii, M., et al. Early brain injury, an evolving frontier in subarachnoid hemorrhage research. Translational Stroke Research. 4 (4), 432-446 (2013).
- Roos, Y. B., et al. Complications and outcome in patients with aneurysmal subarachnoid haemorrhage: A prospective hospital based cohort study in the Netherlands. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 68 (3), 337-341 (2000).
- Vergouwen, M. D. I., et al. Definition of delayed cerebral ischemia after aneurysmal subarachnoid hemorrhage as an outcome event in clinical trials and observational studies: proposal of a multidisciplinary research group. Stroke. 41 (10), 2391-2395 (2010).
- Brown, R. J., Kumar, A., Dhar, R., Sampson, T. R., Diringer, M. N. The relationship between delayed infarcts and angiographic vasospasm after aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery. 72 (5), 702-707 (2013).
- Dhar, R., et al. Relationship between angiographic vasospasm and regional hypoperfusion in aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Stroke. 43 (7), 1788-1794 (2012).
- Macdonald, R. L. Delayed neurological deterioration after subarachnoid haemorrhage. Nature Reviews. Neurology. 10 (1), 44-58 (2014).
- Marbacher, S., et al. Systematic review of in vivo animal models of subarachnoid hemorrhage: species, standard parameters, and outcomes. Translational Stroke Research. 10 (3), 250-258 (2019).
- Prunell, G. F., Mathiesen, T., Svendgaard, N. -. A. A new experimental model in rats for study of the pathophysiology of subarachnoid hemorrhage. Neuroreport. 13 (18), 2553-2556 (2002).
- Prunell, G. F., Mathiesen, T., Diemer, N. H., Svendgaard, N. A. Experimental subarachnoid hemorrhage: subarachnoid blood volume, mortality rate, neuronal death, cerebral blood flow, and perfusion pressure in three different rat models. Neurosurgery. 52 (1), 165-176 (2003).
- Prunell, G. F., et al. Experimental Subarachnoid Hemorrhage: Cerebral blood flow and brain metabolism during the acute phase in three different models in the rat. Neurosurgery. 54 (2), 426-437 (2004).
- Velthuis, B. K., et al. Subarachnoid hemorrhage: Aneurysm detection and preoperative evaluation with CT angiography. Radiology. 208 (2), 423-430 (1998).
- Leclerc, J. L., et al. A comparison of pathophysiology in humans and rodent models of subarachnoid hemorrhage. Frontiers in Molecular Neuroscience. 11, 71 (2018).
- Prunell, G. F., Svendgaard, N. A., Alkass, K., Mathiesen, T. Inflammation in the brain after experimental subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery. 56 (5), 1082-1091 (2005).
- Prunell, G. F., Svendgaard, N. A., Alkass, K., Mathiesen, T. Delayed cell death related to acute cerebral blood flow changes following subarachnoid hemorrhage in the rat brain. Journal of Neurosurgery. 102 (6), 1046-1054 (2005).
- Spray, S., Haanes, K. A., Edvinsson, L., Johansson, S. E. Subacute phase of subarachnoid haemorrhage in female rats: increased intracranial pressure, vascular changes and impaired sensorimotor function. Microvascular Research. 135, 104127 (2020).
- Ansar, S., Vikman, P., Nielsen, M., Edvinsson, L. Cerebrovascular ETB, 5-HT1B, and AT1 receptor upregulation correlates with reduction in regional CBF after subarachnoid hemorrhage. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 293 (6), 3750-3758 (2007).
- Hansen-Schwartz, J., et al. Subarachnoid hemorrhage enhances endothelin receptor expression and function in rat cerebral arteries. Neurosurgery. 52 (5), 1188-1194 (2003).
- Hayman, E. G., Wessell, A., Gerzanich, V., Sheth, K. N., Simard, J. M. Mechanisms of global cerebral edema formation in aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Neurocritical Care. 26 (2), 301-310 (2017).
- Miyata, H., et al. Vasa vasorum formation is associated with rupture of intracranial aneurysms. Journal of Neurosurgery. , 1-11 (2019).
- Tada, Y., et al. Roles of hypertension in the rupture of intracranial aneurysms. Stroke. 45 (2), 579-586 (2014).
- Nuki, Y., et al. Elastase-induced intracranial aneurysms in hypertensive mice. Hypertension. 54 (6), 1337-1344 (1979).
- Marbacher, S., Wanderer, S., Strange, F., Grüter, B. E., Fandino, J. Saccular aneurysm models featuring growth and rupture: A systematic review. Brain Sciences. 10 (2), 101 (2020).
- Altay, O., et al. Isoflurane on brain inflammation. Neurobiology of Disease. 62, 365-371 (2014).
- Hockel, K., Trabold, R., Schöller, K., Török, E., Plesnila, N. Impact of anesthesia on pathophysiology and mortality following subarachnoid hemorrhage in rats. Experimental and Translational Stroke Medicine. 4 (1), 5 (2012).
- Kamp, M. A., et al. A Systematic and meta-analysis of mortality in experimental mouse models analyzing delayed cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage. Translational Stroke Research. 8 (3), 206-219 (2017).
- Povlsen, G. K., Johansson, S. E., Larsen, C. C., Samraj, A. K., Edvinsson, L. Early events triggering delayed vasoconstrictor receptor upregulation and cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage. BMC Neuroscience. 14, 34 (2013).
