Summary

Continue IV Infusion is de keuze behandeling Route voor arginine-vasopressine Receptor Blocker conivaptan in Muizen op de studie-Stroke opgeroepen hersenoedeem

Published: September 01, 2016
doi:

Summary

Our studies have revealed that the beneficial effects of conivaptan are dependent on the method of delivery after experimental stroke in mice. We have developed a research protocol for delivery of the receptor blocker via IV catheter on stroke-evoked brain edema formation in mice.

Abstract

Beroerte is een van de belangrijkste oorzaken van morbiditeit en mortaliteit in de wereld. Stroke wordt bemoeilijkt door hersenoedeem en andere pathofysiologische gebeurtenissen. Een van de belangrijkste spelers in de ontwikkeling en evolutie van beroerte opgewekte hersenoedeem is het hormoon arginine-vasopressine en zijn receptoren, V1a en V2. Onlangs heeft de V1a en V2-receptor blokker conivaptan het aantrekken van de aandacht als een potentieel geneesmiddel voor hersenoedeem te verminderen na een beroerte. Echter diermodellen die conivaptan toepassingen de beroerte onderzoek moeten worden aangepast op basis van mogelijke toedieningswegen. Hier de resultaten van 48 uur continue intraveneuze (IV) vergeleken met intraperitoneale (IP) conivaptan behandelingen na experimentele beroerte bij muizen. We ontwikkelden een protocol waarin de middelste cerebrale slagader occlusie met catheter installatie werd gecombineerd in de halsader voor IV behandeling van conivaptan (0,2 mg) of voertuig. Verschillende cohorten dieren werden behandeld met 0,2mg bolus van conivaptan of voertuig IP per dag. Experimenteel-takt opgeroepen hersenoedeem werd geëvalueerd in muizen na continue IV en IP-behandelingen. Vergelijking van de resultaten bleek dat de continue intraveneuze toediening van conivaptan vermindert post-ischemische hersenoedeem bij muizen, in tegenstelling tot de IP toediening van conivaptan. Concluderen we dat ons model kan worden gebruikt voor toekomstige studies conivaptan toepassingen in de context van een beroerte en hersenoedeem.

Introduction

Stroke continues to be an enormous burden for patients and clinicians. Animal stroke models have been used in the laboratory setting for nearly two decades.1 Nevertheless, experimental treatments that work in animals often fail in humans.2 This discrepancy in treatment outcomes may be due to various factors, such as administration routes for drugs used in animal research, drug metabolism and elimination rate, and many other aspects. One of the major complications of stroke, brain edema, is a focus of current research in neuroscience. Mechanisms of brain edema formation involve disturbances in water and electrolyte balance triggered by the arginine-vasopressin (AVP) response to ischemic brain injury.3 Therefore, AVP and its receptors (V1a and V2) are a major focus of research studies of post-ischemic brain edema formation.3

We have developed a methodology to study the effects of mixed arginine-vasopressin (V1a and V2) receptor blocker conivaptan on post-ischemic brain edema in mice.4 Molecular targets of conivaptan5 make the drug a suitable candidate for exploration of its properties in alleviation of brain edema. Furthermore, conivaptan needs to be studied in the context of pathophysiological events of stroke.6 In designing this study, we considered comparing treatment outcomes using two different routes of administration for conivaptan: intravenous (IV)4 and intraperitoneal (IP).7 Effects of the treatments on stroke-induced brain edema were evaluated. Here detailed protocols are described for surgical induction of experimental stroke by middle cerebral artery occlusion (MCAO), and followed by continuous conivaptan treatment using the installation of a jugular IV catheter. After induction of stroke, animals were randomly allocated into the following groups: vehicle or conivaptan (0.2 mg/day) treated IV or IP.

Protocol

De experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van de National Institutes of Health voor de verzorging en het gebruik van dieren in het onderzoek uitgevoerd en goedgekeurd door de Zweedse Medical Center Animal Care en gebruik Comite. Alle procedures werden uitgevoerd met de juiste aseptische technieken. Proefdieren gebruikt voor de studie waren mannen, 3 maanden oud, wild-type C57 muizen met een lichaamsgewicht van 25-27 g. 1. In Vivo Stroke Inductie <…

Representative Results

De lichaamstemperatuur van de dieren was in het fysiologische bereik en stabiel tijdens de chirurgische procedure beroerte inductie. Twee muizen die NDS lager vertoonden dan 2 direct na MCAO uit de studie werden uitgesloten. MCAO in muizen produceert infarct volume in de ipsilaterale hemisfeer na 48 uur. Evaluatie van de TTC gekleurde plakjes blijkt dat ongeveer 50% van de halve bol wordt beïnvloed door infarct na MCAO <stron…

Discussion

Deze studie heeft belangrijke waarde voor preklinisch beroerte onderzoek. Deze studie toont aan dat continue IV infusie van conivaptan (0,2 mg / dag) na experimentele beroerte bij muizen vermindert efficiënt hersenoedeem na 48 uur behandeling. Het effect van IP injectie van dezelfde dosis conivaptan op hersenoedeem werd eveneens onderzocht. Conivaptan behandeling van zowel IV en IP routes produceert aquaresis bij muizen aangegeven: 1) verhoging van plasma osmolaliteit iets boven fysiologische niveaus; en 2) afname van …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wij danken Swedish Medical Center voor het verstrekken van de financiering en de faciliteiten. We danken ook Craig Hospital voor de royale gebruik van de laboratoriumruimte.

Materials

Heated Pad K&H Manufacturing Inc 1060
Temperature Monitor with Rectal Probe Physitemp 7029
Silk Suture Spool, 6-0 Surgical Specialties Corporation SP114
Silk Suture on a Needle, 3-0 Ethicon 1684G
Nylon Suture, 7-0 Ethicon 1696G
Dental Resin Polysiloxane with Hardener Heraeus Kulzer 65817930
Microinfusion IV Pump Kent Scietific GT0897
Swivel 22GA Instech 375/22PS
Laboratory Tubing, 0.94 x 0.51 mm Dow Corning 508-002
Laboratory Tubing, 3.18 x 1.98 mm Dow Corning 508-009

References

  1. Gueniau, C., Oberlander, C. The kappa opioid agonist niravoline decreases brain edema in the mouse middle cerebral artery occlusion model of stroke. J Pharmacol Exp Ther. 282, 1-6 (1997).
  2. Krafft, P. R., et al. Etiology of stroke and choice of models. Int J Stroke. 7, 398-406 (2012).
  3. Vakili, A., Kataoka, H., Plesnila, N. Role of arginine vasopressin V1 and V2 receptors for brain damage after transient focal cerebral ischemia. J Cereb Blood Flow Metab. 25, 1012-1019 (2005).
  4. Zeynalov, E., Jones, S. M., Seo, J. W., Snell, L. D., Elliott, J. P. Arginine-Vasopressin Receptor Blocker Conivaptan Reduces Brain Edema and Blood-Brain Barrier Disruption after Experimental Stroke in Mice. PloS one. 10, e0136121 (2015).
  5. Med Lett Drugs Ther.. Conivaptan (Vaprisol) for hyponatremia. The Medical letter on drugs and therapeutics. 48, 51-52 (2006).
  6. Zhao, X. Y., et al. Effect of arginine vasopressin on the cortex edema in the ischemic stroke of Mongolian gerbils. Neuropeptides. 51, 55-62 (2015).
  7. Manaenko, A., Chen, H., Kammer, J., Zhang, J. H., Tang, J. Comparison Evans Blue injection routes: Intravenous versus intraperitoneal, for measurement of blood-brain barrier in a mice hemorrhage model. J Neurosci Methods. 195, 206-210 (2011).
  8. Adams, S., Pacharinsak, C. Mouse anesthesia and analgesia. Curr Protoc Mouse Biol. 5, 51-63 (2015).
  9. Zeynalov, E., et al. The perivascular pool of aquaporin-4 mediates the effect of osmotherapy in postischemic cerebral edema. Crit Care Med. 36, 2634-2640 (2008).
  10. Zeynalov, E., Dore, S. Low doses of carbon monoxide protect against experimental focal brain ischemia. Neurotox Res. 15, 133-137 (2009).
  11. Zeynalov, E., Nemoto, M., Hurn, P. D., Koehler, R. C., Bhardwaj, A. Neuroprotective effect of selective kappa opioid receptor agonist is gender specific and linked to reduced neuronal nitric oxide. J Cereb Blood Flow Metab. 26, 414-420 (2006).
  12. Ma, M. C., Qian, H., Ghassemi, F., Zhao, P., Xia, Y. Oxygen-sensitive {delta}-opioid receptor-regulated survival and death signals: novel insights into neuronal preconditioning and protection. J Biol Chem. 280, 16208-16218 (2005).
  13. Ahmad, M., Zhang, Y., Liu, H., Rose, M. E., Graham, S. H. Prolonged opportunity for neuroprotection in experimental stroke with selective blockade of cyclooxygenase-2 activity. Brain Res. 1279, 168-173 (2009).
  14. Meisel, C., et al. Preventive antibacterial treatment improves the general medical and neurological outcome in a mouse model of stroke. Stroke. 35, 2-6 (2004).
  15. Miner, N. A., Koehler, J., Greenaway, L. Intraperitoneal injection of mice. Appl Microbiol. 17, 250-251 (1969).
  16. Adis International Limited. Conivaptan: YM 087. Drugs in R&D. 5, 94-97 (2004).
  17. Murphy, T., Dhar, R., Diringer, M. Conivaptan bolus dosing for the correction of hyponatremia in the neurointensive care unit. Neurocrit Care. 11, 14-19 (2009).
  18. Liu, X., Nakayama, S., Amiry-Moghaddam, M., Ottersen, O. P., Bhardwaj, A. Arginine-vasopressin V1 but not V2 receptor antagonism modulates infarct volume, brain water content, and aquaporin-4 expression following experimental stroke. Neurocrit Care. 12, 124-131 (2010).
  19. Wallace, B. K., Jelks, K. A., O’Donnell, M. E. Ischemia-induced stimulation of cerebral microvascular endothelial cell Na-K-Cl cotransport involves p38 and JNK MAP kinases. Am J Physiol Cell Physiol. 302, C505-C517 (2012).
  20. O’Donnell, M. E., et al. Intravenous HOE-642 reduces brain edema and Na uptake in the rat permanent middle cerebral artery occlusion model of stroke: evidence for participation of the blood-brain barrier Na/H exchanger. J Cereb Blood Flow Metab. 33, 225-234 (2013).
  21. Walcott, B. P., Kahle, K. T., Simard, J. M. Novel treatment targets for cerebral edema. Neurotherapeutics. 9, 65-72 (2012).
  22. Shen, Z., et al. Inhibition of G protein-coupled receptor 81 (GPR81) protects against ischemic brain injury. CNS Neurosci Ther. 21, 271-279 (2015).

Play Video

Cite This Article
Zeynalov, E., Jones, S. M., Elliott, J. P. Continuous IV Infusion is the Choice Treatment Route for Arginine-vasopressin Receptor Blocker Conivaptan in Mice to Study Stroke-evoked Brain Edema. J. Vis. Exp. (115), e54170, doi:10.3791/54170 (2016).

View Video