מודל שונה של חסימת עורק מוחי אמצעי טרנס-גולגולתי לחקר תוצאות שבץ מוחי בעכברים מזדקנים
Summary
פרוטוקול זה מדגים מודל שבץ עכבר ייחודי עם אוטם בגודל בינוני ושיעור הישרדות מצוין. מודל זה מאפשר לחוקרי שבץ פרה-קליניים להאריך את משך האיסכמיה, להשתמש בעכברים מזדקנים ולהעריך תוצאות תפקודיות ארוכות טווח.
Abstract
במחקר שבץ ניסיוני, חסימת עורק מוחי אמצעי (MCAO) עם חוט להט intraluminal נמצא בשימוש נרחב כדי למדל שבץ איסכמי בעכברים. מודל MCAO נימה מציג בדרך כלל אוטם מוחי מסיבי בעכברי C57Bl/6 הכולל לעיתים רקמת מוח בשטח המסופק על ידי עורק המוח האחורי, אשר נובע בעיקר משכיחות גבוהה של אטרזיה עורקית תקשורת אחורית. תופעה זו נחשבת לתורמת מרכזית לשיעור התמותה הגבוה שנצפה בעכברי C57Bl/6 במהלך התאוששות ארוכת טווח משבץ מוחי לאחר MCAO נימה. לפיכך, מחקרי שבץ כרוני רבים מנצלים מודלים דיסטליים של MCAO. עם זאת, מודלים אלה בדרך כלל מייצרים אוטם רק באזור קליפת המוח, וכתוצאה מכך, הערכת ליקויים נוירולוגיים לאחר שבץ יכולה להיות מאתגרת. מחקר זה ביסס מודל MCAO טרנס-גולגולתי שונה שבו ה-MCA בתא המטען מוסתר חלקית באופן קבוע או ארעי דרך חלון גולגולת קטן. מאחר שמיקום החסימה קרוב יחסית למקור ה-MCA, מודל זה יוצר נזק מוחי הן בקליפת המוח והן בסטריאטום. אפיון נרחב של מודל זה הוכיח שיעור הישרדות מצוין לטווח ארוך, אפילו בעכברים זקנים, כמו גם ליקויים נוירולוגיים הניתנים לגילוי בקלות. לכן, מודל העכבר MCAO המתואר כאן מייצג כלי רב ערך לחקר שבץ ניסיוני.
Introduction
כמעט 800,000 אנשים סובלים משבץ מוחי בארה”ב מדי שנה, ורוב השבץ הזה הוא איסכמי באופיו1. שחזור בזמן של זרימת הדם במוח עם מפעיל פלסמינוגן רקמות (tPA) ו / או thrombectomy הוא כיום הטיפול היעיל ביותר עבור חולי שבץ; עם זאת, התאוששות מלאה של תפקודים נוירולוגיים בטווח הארוך היא נדירה 2,3. לפיכך, חיפוש אחר טיפול חדשני בשבץ המתמקד בשיפור תפקודי הוא תחום מחקר אינטנסיבי הדורש מודלים רלוונטיים מבחינה קלינית של שבץ מוחי.
מודל השבץ האיסכמי הנפוץ ביותר במכרסמים משתמש בחסימת עורק מוחי אמצעי תוך לומינלי (MCAO) כדי לגרום לשבץ. במודל זה, שפותח לראשונה על ידי זאה לונגה בשנת 1989, חוט ניילון מוכנס לעורק התרדמה הפנימי (ICA) כדי לחסום את זרימת הדם לעורק המוח האמצעי (MCA)4. עם זאת, מודל זה יש מגבלות. ראשית, כאשר חוט הלהט מוכנס לאגודה למלחמה בסרטן, זרימת הדם לעורק המוח האחורי (PCA) עלולה להיחסם חלקית גם כן, במיוחד בעכברים. באופן קריטי, עורק התקשורת האחורי (PcomA), עורק קטן המחבר בין מחזור הדם המוחי הקדמי והאחורי, אינו מפותח לעתים קרובות בזני עכברים מסוימים, כגון C57Bl/6, הזן המשמש בעיקר במחקר שבץ ניסיוני. פטנט זה של PcomA הוא האמין לתרום לשונות בגודל הנגע בעכברים לאחר שבץ5. ואכן, כאשר זרימת הדם ל- PCA יורדת באופן תלול במהלך MCAO, וה- PcomA אינו מסוגל לספק זרימת דם בטחונית מספקת, אוטם השבץ יכול להתרחב לשטח ה- PCA. יתר על כן, במודל זה, משך זמן ארוך של איסכמיה מוביל לסיכוי גבוה יותר לתמותה בעכברים. כתוצאה מכך, משך MCAO קצר של 30-60 דקות משמש בדרך כלל בעכברים. עם זאת, רוב חולי שבץ חווים כמה שעות של איסכמיה לפני טיפול רפרפוזיה. לפיכך, מודל שבץ עכבר עם משך ממושך של איסכמיה הוא בעל רלוונטיות קלינית גבוהה.
המטרה הכוללת של הליך זה היא למדל שבץ איסכמי בעכברים שיש להם אוטם בגודל בינוני ושיעור הישרדות מצוין. מודל MCAO טרנס-גולגולתי זה מתייחס לתכונות קריטיות של שבץ קליני, שכן ניתן לבצע איסכמיה ממושכת, ועכברים מזדקנים סובלים מודל זה היטב, ומאפשרים הערכה ארוכת טווח של התאוששות תפקודית.
Protocol
Representative Results
Discussion
מודל חסימת MCA הטרנס-גולגולתי הראשון הוקם בחולדות בשנת 1981 11,12, והוחלף על ידי מודל MCAO ללא גולגולת בשנת1989 4. חסימת MCA טרנס-גולגולתית ראשונית הייתה בעלת שדה ניתוחי רחב, כך שכל הקשת הזיגומטית הוסרה והשרירים נמשכו לרוחב. רקמות מקומיות נפוחות לאחר הניתו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מודים לקתי גייג’ על תמיכתה בעריכה. דמויות התוכנית נוצרו עם BioRender.com. מחקר זה נתמך על ידי כספים מהמחלקה להרדמה (המרכז הרפואי של אוניברסיטת דיוק) ומענקים של NIH (NS099590, HL157354, NS117973 ו-NS127163).
Materials
| 0.25% bupivacaine | Hospira | NDC 0409-1159-18 | |
| 0.9% sodium chloride | ICU Medical | NDC 0990-7983-03 | |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium Chloride (TTC) | Sigma or any available vendor | ||
| 20 G IV catheter | BD | 381534 | 20 GA 1.6 IN |
| 30 G needle | BD | 305106 | |
| 4-0 silk suture | Look | SP116 | Black braided silk |
| 8-0 suture with needle | Ethilon | 2822G | |
| Alcohol swabs | BD | 326895 | |
| Anesthesia induction box | Any suitable vendor | Pexiglass make | |
| Electrical grinder | JSDA | JD 700 | |
| High temperature cautery loop tip | Bovie | AA03 | |
| Isoflurane | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
| Laser doppler perfusion monitor | Moor Instruments | moorVMS-LDF1 | |
| Lubricant eye ointment | Bausch + Lomb | 339081 | |
| Mouse rectal probe | Physitemp | RET-3 | |
| Nitrous Oxide | Airgas | UN1070 | |
| Otoscope | Welchallyn | 728 | 2.5 mm Speculum |
| Oxygen | Airgas | UN1072 | |
| Povidone-iodine | CVS | 955338 | |
| Recovery box | Brinsea | TLC eco | |
| Rimadyl (carprofen) | Zoetis | 6100701 | Injectable 50 mg/mL |
| Rodent ventilator | Harvard | Model 683 | |
| Temperature controller | Physitemp | TCAT-2DF | |
| Triple antibioric & pain relief | CVS | NDC 59770-823-56 | |
| Vaporizer | RWD | R583S |
References
- Tsao, C. W., et al. Heart disease and stroke statistics-2022 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 145 (8), e153 (2022).
- Nogueira, R. G., et al. Thrombectomy 6 to 24 hours after stroke with a mismatch between deficit and infarct. The New England Journal of Medicine. 378 (1), 11-21 (2018).
- Fisher, M., Savitz, S. I. Pharmacological brain cytoprotection in acute ischaemic stroke-renewed hope in the reperfusion era. Nature Reviews Neurology. 18 (4), 193-202 (2022).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
- Knauss, S., et al. A semiquantitative non-invasive measurement of PcomA patency in C57BL/6 mice explains variance in ischemic brain damage in filament MCAo. Frontiers in Neuroscience. 14, 576741 (2020).
- Yang, Z., et al. Post-ischemia common carotid artery occlusion worsens memory loss, but not sensorimotor deficits, in long-term survived stroke mice. Brain Research Bulletin. 183, 153-161 (2022).
- Wang, Z., et al. Increasing O-GlcNAcylation is neuroprotective in young and aged brains after ischemic stroke. Experimental Neurology. 339, 113646 (2021).
- Jiang, M., et al. XBP1 (X-box-binding protein-1)-dependent O-GlcNAcylation Is neuroprotective in ischemic stroke in young mice and its impairment in aged mice is rescued by thiamet-G. Stroke. 48 (6), 1646-1654 (2017).
- Li, X., et al. Single-cell transcriptomic analysis of the immune cell landscape in the aged mouse brain after ischemic stroke. Journal of Neuroinflammation. 19 (1), 83 (2022).
- Li, X., et al. Beneficial effects of neuronal ATF6 activation in permanent ischemic stroke. Frontiers in Cellular Neuroscience. 16, 1016391 (2022).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 2. Regional cerebral blood flow determined by [14C]iodoantipyrine autoradiography following middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1 (1), 61-69 (1981).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1 (1), 53-60 (1981).
