The Rabbit Blood-shunt modell for studier av akutt og senskader av subaraknoidalblødning: Tekniske aspekter
Summary
The experimental intracranial pressure-controlled blood shunt subarachnoid hemorrhage (SAH) model in the rabbit combines the standard procedures — subclavian artery cannulation and transcutaneous cisterna magna puncture, which enables close mimicking of human pathophysiological conditions after SAH. We present step-by-step instructions and discuss key surgical points for successful experimental SAH creation.
Abstract
Tidlig hjerneskade og forsinket cerebral vasospasme både bidra til ugunstige utfall etter subaraknoidalblødning (SAH). Reproduserbare og kontrollerbare dyremodeller som simulerer begge forholdene er i dag uvanlig. Derfor er nye modeller som trengs for å etterligne menneskelige patofysiologiske forhold som følge av SAH.
Denne rapporten beskriver de tekniske nyansene av en kanin blod-shunt SAH modell som muliggjør kontroll av hjernetrykk (ICP). En ekstrakorporeal shunt er plassert mellom det arterielle system og subarachnoid plass, noe som gjør det mulig for sensor-uavhengig SAH i en lukket kraniet. Step-by-step prosessuelle instruksjoner og nødvendig utstyr er beskrevet, samt tekniske hensyn til å produsere modellen med minimal dødelighet og sykelighet. Viktige detaljer som kreves for vellykket kirurgisk etableringen av dette robust, enkel og konsekvent ICP-kontrollerte SAH kanin modell er beskrevet.
Introduction
Aneurysmal subaraknoidalblødning (SAH) er en av de mest livstruende nevropatologiske tilstander, ofte fører til permanent nevrologisk skade eller død en. Tidligere forskning har fokusert på forsinket cerebral vasospasme (DCVS) som primær etiologi av nevrologiske underskudd forbundet med SAH to. Imidlertid har de generelt dårlige kliniske utfall av pasienter som lider av SAH etter behandling av vasospasme førte til en utvidelse av forskningsfokus for å inkludere effekten av tidlig hjerneskade (EBI) etter SAH tre. Større forståelse for betydningen av både EBI og DCVS i å bidra til dårlige kliniske resultater etter SAH er avgjørende for utvikling av mer effektive terapeutiske strategier.
Inntil nå har enkeltrom og dobbeltrom injeksjon autologt blod inn i cisterna magna vært standardmetoden for SAH induksjon for studiet av DCVS 2-6. Skjønt vanligvis brukes i tidligere studierdenne modellen mest sannsynlig ikke reprodusere ikke de nevropatologiske viktige endringer knyttet til SAH indusert EBI 7. I motsetning til dette blir endovaskulær perforering kjent for å produsere alvorlige akutte patofysiologiske endringer som delvis etterligner symptomene på EBI 7.
Denne rapport beskriver en ny kaninmodell av SAH utformet for å muliggjøre undersøkelse av både EBI og DCVS, for derved å tillate mer nøyaktig karakterisering av SAH-indusert patologi 8-10. Med den beskrevne teknikk, er standard cisterna magna modell tilpasset ved å koble det arterielle systemet av arteria subclavia og cisterna magna via en ekstrakorporal shunt. Blodstrømmen blir derved koblet til kaninens fysiologi og drevet av en trykkgradient mellom det arterielle blod, og intrakranialt trykk. Blødningen stopper når intracerebral trykk (ICP) er lik diastolisk blodtrykk og blod i shuntsystem koagulerer. Utnytte verten & #8217; s fysiologi reduserer sensor-avhengige SAH induksjon, noe som fører til en mer konsistent modell av SAH som pålitelig produserer både EBI og DCVS fenotyper 3,8-10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Shunt modellen produserer patologi lik den som ble observert hos mennesker etter akutt SAH 3,8,10. Det har vært antydet at EBI kan forverre, opprettholde og til og med utløse DCVS 12, og som sådan denne modellen kan hjelpe til å undersøke både tidlig og sent DCVS faser, inkludert EBI og DCVS interaksjoner følgende SAH. Spesielt repeterbare in vivo DCVS overvåking teknikker inkludert DSA 13, computertomografi angiografi 14, og transkranial Doppler 15…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne takker Laurie von Melchner, Bern universitetssykehus, Nevrokirurgisk avdeling, Bern, Sveits, for korrekturlesing og redigering av manuskriptet og Paskus Jeremia, Boston Children Hospital, Boston, MA for korrekturlesing den opprinnelige utkastet. Vi setter pris på dyktige styring av dyr omsorg, anestesi og operativ bistand fra Daniel Mettler, DVM, Max Müller, DVM, Daniel Zalokar, og Olgica Beslac, Experimental Kirurgisk institutt, Institutt for klinisk forskning, Universitetet i Bern, Bern, Sveits. Vi takker Michael Lensch, leder Forsknings Sykepleier, Department of Intensive Care Medicine, Bern universitetssykehus og Universitetet i Bern, Bern, Sveits, for sanntids dataovervåking og etterbehandling av de fysiologiske parametere. Vi takker Edin Nevzati, Carl Muroi, og Salome Erhardt, for deres utmerkede laboratorium teknisk og operativ bistand.
Dette arbeidet ble støttet av Institutt for Intensive Care Medicine, Bern universitetssykehus og Universitetet i Bern, Bern, Sveits, Institutt for klinisk forskning, Universitetet i Bern, Bern, Sveits, og Forskningsfondet fra Kantonsspital Aarau, Aarau, Sveits. Vi takker Elsevier, for opptrykk tillatelse til figur 1 og 2.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Equipment | |||
| operation microscope | Zeiss, Jena, Germany | Zeiss, OPMI-MD surgical microscope | |
| surgical equipment | B. Braun, Germany | forceps medical n°5, vessel sciccors 8cm, microclip 4mm | |
| respirator | Hugo Sachs | ||
| hair clipper | 3M Surgical Clipper | Starter Kit 9667A | |
| body warm plate | FHC | ||
| blood gas analyzer | Radiometer, Copenhagen, Denmark | ABL 725 | |
| cardiac monitoring | Camino Multi-Parameter Monitor, Integra, Plainsboro, NJ, US | AP-05 | |
| software analysis | BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA | Biopac MP100 and acqKnowledge software,version 3.8.1 | |
| software analysis | ImagePro Discovery, MediaCybernetics, Silver Spring, MD, USA | image-Pro Plus version | |
| angiography apparatus | DFP 2000 A-Toshiba | MIIXR0001EAA | |
| ICP monitor | Camino Laboratories, San Diego, CA, USA | ICP monitor, Model 110-4B | |
| blood flow monitor | Oxford Optronix Ltd., Oxford, UK | CAL KIT microsphere solution | |
| laser-Doppler flowmetry fine needle probes | Oxford Optronix Ltd., Oxford, UK | MNP110XP, 0.48 mm diameter | |
| pressure tube | B. Braun, Germay | PE 1.0 mm × 2.0 mm | |
| anesthesia monitor | GE Medical Systems, Switzerland | Datex S5 Monitor | |
| Material | |||
| 20 G vascular catheter | Smiths Medical | Jelco i.v. catheter, REF 4057 | |
| 5.5F three-lumen central venous catheter | Connectors, Tagelswangen, Switzerland | silicone catheter STH-C040 | |
| 22Gx40mm needle | Emergo Group Inc., Netherlands | ||
| high-speed microdrill | Stryker, Solothurn, Switzerland | 5400-15 | |
| bone wax | Ethicon, Johnson & Johnson,NJ, USA | ETHW31G | |
| bipolar forceps | Aesculap, Inc., PA, US | US349SP | |
| Ketamin | Any generic product | ||
| Xylazine | Any generic product | ||
| Buprenorphine | Any generic product | ||
| Fentanyl | Any generic product | ||
| transdermal fentanyl matrix patches | Any generic product | ||
| Lidocaine 1% | Any generic product | ||
| 4% papaverin HCl | Any generic product | ||
| Neomycin sulfate | Research Organics Inc., OH, USA | Any generic product | |
| Povidone-iodine | Any generic product | ||
| 0.9% sodium chloride | Any generic product | ||
| Iopamidol | Abott Laboratories, IL, USA | Any generic product | |
| 3-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP824G | |
| 5-0 non absorbable suture | Ethicon Inc., USA | 8618G | |
| 4-0 polyfilament sutures | Ethicon Inc., USA | VCP284G | |
References
- Taylor, T. N., et al. Lifetime cost of stroke in the United States. Stroke; a journal of cerebral circulation. 27, 1459-1466 (1996).
- Kikkawa, Y., Kameda, K., Hirano, M., Sasaki, T., Hirano, K. Impaired feedback regulation of the receptor activity and the myofilament Ca2+ sensitivity contributes to increased vascular reactiveness after subarachnoid hemorrhage. Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 30, 1637-1650 (2010).
- Marbacher, S., Fandino, J., Kitchen, N. D. Standard intracranial in vivo animal models of delayed cerebral vasospasm. British journal of neurosurgery. 24, 415-434 (2010).
- Marbacher, S., Neuschmelting, V., Graupner, T., Jakob, S. M., Fandino, J. Prevention of delayed cerebral vasospasm by continuous intrathecal infusion of glyceroltrinitrate and nimodipine in the rabbit model in vivo. Intensive care medicine. 34, 932-938 (2008).
- Zhou, M. L., et al. Comparison between one- and two-hemorrhage models of cerebral vasospasm in rabbits. Journal of neuroscience. 159, 318-324 (2007).
- Vatter, H., et al. Time course in the development of cerebral vasospasm after experimental subarachnoid hemorrhage: clinical and neuroradiological assessment of the rat double hemorrhage model. Neurosurgery. 58, 1190-1197 (2006).
- Lee, J. Y., Sagher, O., Keep, R., Hua, Y., Xi, G. Comparison of experimental rat models of early brain injury after subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery. 65, 331-343 (2009).
- Marbacher, S., et al. A new rabbit model for the study of early brain injury after subarachnoid hemorrhage. Journal of neuroscience. 208, 138-145 (2012).
- Marbacher, S., et al. Outer skull landmark-based coordinates for measurement of cerebral blood flow and intracranial pressure in rabbits. Journal of neuroscience methods. 201, 322-326 (2011).
- Marbacher, S., et al. Extra-intracranial blood shunt mimicking aneurysm rupture: intracranial-pressure-controlled rabbit subarachnoid hemorrhage model. Journal of neuroscience. 191, 227-233 (2010).
- Sugawara, T., Ayer, R., Jadhav, V., Zhang, J. H. A new grading system evaluating bleeding scale in filament perforation subarachnoid hemorrhage rat model. J Neurosci Methods. 167, 327-334 (2008).
- Macdonald, R. L. Delayed neurological deterioration after subarachnoid haemorrhage. Nature reviews. Neurology. 10, 44-58 (2014).
- Zhang, Z. W., et al. Platelet-derived growth factor-induced severe and chronic vasoconstriction of cerebral arteries: proposed growth factor explanation of cerebral vasospasm. Neurosurgery. 66, 728-735 (2010).
- Laslo, A. M., Eastwood, J. D., Chen, F. X., Lee, T. Y. Dynamic CT perfusion imaging in subarachnoid hemorrhage-related vasospasm. AJNR. American journal of neuroradiology. 27, 624-631 (2006).
- Shao, Z., et al. Effects of tetramethylpyrazine on nitric oxide/cGMP signaling after cerebral vasospasm in rabbits. Brain research. 1361, 67-75 (2010).
- Bederson, J. B., Germano, I. M., Guarino, L. Cortical blood flow and cerebral perfusion pressure in a new noncraniotomy model of subarachnoid hemorrhage in the rat. Stroke; a journal of cerebral circulation. 26, 1086-1091 (1995).
- Veelken, J. A., Laing, R. J., Jakubowski, J. The Sheffield model of subarachnoid hemorrhage in rats. Stroke; a journal of cerebral circulation. 26, 1279-1283 (1995).
- Zakhartchenko, V., et al. Cell-mediated transgenesis in rabbits: chimeric and nuclear transfer animals. Biology of reproduction. 84, 229-237 (2011).
- Capecchi, M. R. Gene targeting in mice: functional analysis of the mammalian genome for the twenty-first century. Nature reviews. Genetics. 6, 507-512 (2005).
- Flisikowska, T., et al. Efficient immunoglobulin gene disruption and targeted replacement in rabbit using zinc finger nucleases. PloS one. 6, e21045 (2011).
- Nakajima, M., et al. Effects of aging on cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage in rabbits. Stroke. 32, 620-628 (2001).
