Preclinical models of intracerebral hemorrhage are utilized to mimic certain aspects of clinical disease. Thus, mechanisms of injury and potential therapeutic strategies may be explored. In this protocol, two models of intracerebral hemorrhage are described, intrastriatal (basal ganglia) injections of autologous blood or collagenase.
Intracerebral blödning (ICH) är en vanlig form av cerebrovaskulär sjukdom och förknippas med betydande morbiditet och mortalitet. Brist på effektiv behandling och misslyckande av stora kliniska studier som syftar till hemostas och koagulera borttagning visar behovet av ytterligare mekanism driven utredning av ICH. Denna forskning kan utföras genom den ram som prekliniska modeller. Två musmodeller i populär användning inkluderar intrastriatal (basala ganglierna) injektion av antingen autologt helblod eller clostridial kollagenas. Eftersom representerar varje modell helt olika patofysiologiska funktioner som är relaterade till ICH, kan väljas användning av en viss modell som bygger på vilken aspekt av sjukdomen är att studeras. Till exempel autologt blod injektion representerar mest korrekt hjärnans svar på närvaron av intraparenkymal blod, och kan närmast replikera lobära blödning. Clostridial kollagenas injektion representerar de mest noggrantgalleria kärl bristning och hematom evolution karakteristisk för djupa blödningar. Således varje modell resulterar i olika hematom, neuroinflammatoriska respons, cerebralt ödem utveckling och neurobehavioral resultat. Robusthet av en påstådd terapeutisk intervention kan bedömas bäst med båda modellerna. I detta protokoll, är induktion av ICH med båda modellerna, omedelbara postoperativa demonstration av skada, och tidiga postoperativa vårdteknik demonstreras. Båda modellerna resulterar i reproducerbara skador, hematom volymer och neurobehavioral underskott. På grund av den heterogena mänskliga ICH, finns flera prekliniska modeller som krävs för att grundligt undersöka patofysiologiska mekanismer och testa potentiella terapeutiska strategier.
Intracerebral blödning (ICH) är en relativt vanlig form av cerebrovaskulär sjukdom med cirka 40-50% av drabbade patienter som dör inom 30 dagar 1. Tyvärr har liten förbättring skett i dödligheten under de senaste 20 åren 2. Rapporter från National Institutes of Health 3 och riktlinjer från American Heart Association 4 betonade vikten av att utveckla kliniskt relevanta modeller av ICH att utöka förståelsen av patofysiologi och utveckla mål för nya terapeutiska metoder.
Flera modeller finns för att efterlikna den mänskliga ICH 5. Som förståelse för ICH patofysiologi mognar, har det blivit uppenbart att en mängd olika modeller kan användas för att undersöka olika aspekter av sjukdomen. Tidigare använda modeller inkluderar murina amyloid angiopati 6, intraparenkymal mikroballonger insättning och inflationen 7, och direkt arteriellt blodinfiltration 8,9. Lobar hemorragi från amyloidangiopati har modellerats med användning av transgena möss och representerar en distinkt ICH undertyp. Mikroballonger modeller härma akut masseffekt från hematombildning men misslyckas med att fånga hjärnans cellulära svar på närvaron av blod. Slutligen utsätter direkt arteriellt blod infiltration hjärnan till artärtryck från lårbensartären. Således innebär denna modell härmar artärtryck och förekomst av blod men inte utsätta hjärnan för mikrovaskulära skador från små blodkärl brista. Vidare har denna modell inneboende hög variabilitet. Intressant, spontant hypertensiva råttor 10 utvecklar spontan ICH som de gamla. Studie av dessa djur efter ICH utveckling kan efterlikna sjukdomen i närvaro av en av de stora sjukdomstillstånd som predisponerar människor till ICH. Även om dessa andra modeller finns, intrastriatal injektion av Clostridial kollagenas 11 eller instrastiatal injektion av enutologous helblod 12 är, för närvarande, de två vanligaste modellerna som används inom preklinisk ICH forskning.
ICH modellval bör göras utifrån syftet med den experimentella frågan, inklusive val av arter och metod för att framkalla hematom. Till exempel grisar är stora djur med relativt stora vita substansen i hjärnan volymer jämfört med möss. Således är svin modeller lämpade för att studera vita substansen patofysiologi efter ICH. Däremot gnagare hjärnor är i stort sett grå substans, men transgena system gör gnagare lämpligt att utvärdera molekylära mekanismer för skada och återhämtning efter ICH. Varje modell har sina inneboende styrkor och svagheter (tabell 1), som bör övervägas noga innan experiment.
Följande protokoll visar de autologa blod och kollagenas injektion modeller i möss. Dessa modeller har var och översatts från modeller som ursprungligen utvecklats i råttor13,14 och tillåta användning av allmänt tillgängliga transgen teknik för att undersöka molekylära mekanismer som förknippas med celldöd efter ICH. Båda representerar helt olika skademekanismer från mänsklig ICH, och båda har helt olika förväntade utfallet i termer av beteende-och histologiska åtgärder. Således kan vissa hypoteser lämpar sig för en modell över den andra, men många idéer kan kräva godkännande i båda modellerna.
Tabell 1. Jämförelse av egenskaper hos kollagenas-och autologa blod injektion intracerebral blödning modeller.
Kollagenas Injektion | Blod Injektion | |
Lättanvänd | + + + | + + | Reproducerbarhet | + + | + + |
Kontroll av blödning Storlek | + + | + + + |
Blod Reflux | + | + + |
Simulerar Human Disease | + | – |
Enkelhet | + + | + + |
Användning i flera arter | + + | + + |
Trots nya preklinisk forskning och resulterande stora kliniska prövningar för lovande terapi 15-18, det finns inga farmakologiska interventioner visat att förbättra resultatet i ICH, och omsorg är i stort sett positiva. Listor med möjliga behandlingar kan genereras med hög genomströmning teknik, såsom transcriptomic och proteomik arbete. Även om dessa tekniker fortsätter att förbättra vår kunskap om potentiella terapeutiska mål, framåt och bakåt översättning av lovande mål kan bäst unders…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the American Heart Association Scientist Development Grant and the Foundation for Anesthesia Education and Research (MLJ). We would like to thank Talaignair N. Venkatraman PhD for his assistance with magnetic resonance imaging.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stereotactic frame | Stoelting Co. | 51603 | |
Probe holder with corner clamp | Stoelting Co. | 51631 | |
Mini grinder | Power Glide | Model 60100002 | |
0.5 µl Hamilton syringe | Hamilton Co. | 86259 | 25 gauge needle |
50 µl Hamilton syringe | Hamilton Co | 7637-01 | |
26G Hamilton needle | Hamilton Co | 7804-03 | |
Syringe pump | KD Scientific | Model 100 | |
Heat therapy water pump | Gaymar Industries, Inc. | Model# TP650 | |
Circulating waterbed | CMS Tool & Die, Inc. | ||
Rodent ventilator | Harvard Apparatus | Model 683 | |
Isoflurane vaporizer | Drager | Vapor 19.1 | |
Air flowmeter | Cole Parmer | Model PMR1-010295 | |
Induction chamber | Self made | ||
Otoscope | Welch Allyn | 22820 | |
intravenous catheter | Becton-Dickinson | 381534 | 20-gauge, 1.16 inch Insyte-W |
Isoflurane | Baxter Healthcare Corporation | NDC10019-360-69 | |
Collagenase Type IV-S | Sigma | C1889 | |
Polyethylene tubing PE20 | Becton-Dickinson | 427406 | |
Polyethylene tubing PE10 | Becton-Dickinson | 427401 | |
30G 1 inch needle | Becton-Dickinson | 305128 | |
27G 1 1/4 inch needle | Becton-Dickinson | 305136 | |
Surgical scissors | Miltex | 21-539 | |
Forceps | Miltex | 17-307 | |
Needle holder | Boboz | RS-7840 | |
Monofilament suture | Ethicon | 8698 | Size 5-0 |
Indicating controller | YSI | 73ATD |