चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के साथ संयुक्त Subarachnoid रक्तस्राव के लिए एंडोवैस्कुलर छिद्र मॉडल
Summary
यहां हम एक मानकीकृत एसएएच माउस मॉडल प्रस्तुत करते हैं, जो एंडोवैस्कुलर फिलामेंट वेध द्वारा प्रेरित होता है, जो सही रक्तस्राव साइट को सुनिश्चित करने और अन्य प्रासंगिक इंट्राक्रैनियल विकृति को बाहर करने के लिए ऑपरेशन के बाद चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) 24 घंटे के साथ संयुक्त होता है।
Abstract
सबराक्नोइड हेमरेज (एसएएच) की नकल करने के लिए एंडोवैस्कुलर फिलामेंट वेध मॉडल एक आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला मॉडल है – हालांकि, तकनीक एक उच्च मृत्यु दर के साथ-साथ एसएएच और स्ट्रोक या इंट्राक्रैनियल रक्तस्राव जैसी अन्य इंट्राक्रैनियल जटिलताओं की बेकाबू मात्रा का कारण बन सकती है। इस प्रोटोकॉल में, एक मानकीकृत एसएएच माउस मॉडल प्रस्तुत किया जाता है, जो एंडोवैस्कुलर फिलामेंट वेध द्वारा प्रेरित होता है, जो सही रक्तस्राव साइट को सुनिश्चित करने और अन्य प्रासंगिक इंट्राक्रैनियल विकृति को बाहर करने के लिए ऑपरेशन के बाद चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के साथ 24 घंटे के साथ संयुक्त होता है। संक्षेप में, C57BL / 6J चूहों को एक इंट्रापेरिटोनियल केटामाइन / xylazine (70 मिलीग्राम / 16 मिलीग्राम / किग्रा शरीर का वजन) इंजेक्शन के साथ एनेस्थेटिक किया जाता है और एक सुपाइन स्थिति में रखा जाता है। मध्यरेखा गर्दन चीरा के बाद, आम कैरोटिड धमनी (सीसीए) और कैरोटिड विभाजन उजागर होते हैं, और एक 5-0 गैर-अवशोषक मोनोफिलामेंट पॉलीप्रोपाइलीन सीवन को बाहरी कैरोटिड धमनी (ईसीए) में प्रतिगामी फैशन में डाला जाता है और आम कैरोटिड धमनी में उन्नत किया जाता है। फिर, फिलामेंट को आंतरिक कैरोटिड धमनी (आईसीए) में संक्रमित किया जाता है और पूर्वकाल सेरेब्रल धमनी (एसीए) को छिद्रित करने के लिए आगे बढ़ाया जाता है। सर्जरी से उबरने के बाद, चूहों को 24 घंटे बाद 7.0 टी एमआरआई से गुजरना पड़ता है। रक्तस्राव की मात्रा को पोस्टऑपरेटिव एमआरआई के माध्यम से परिमाणित और वर्गीकृत किया जा सकता है, जिससे रक्त की मात्रा के आधार पर आगे उपसमूह विश्लेषण करने के विकल्प के साथ एक मजबूत प्रयोगात्मक एसएएच समूह सक्षम हो सकता है।
Introduction
Subarachnoid रक्तस्राव (एसएएच) एक इंट्राक्रैनियल एन्यूरिज्म के टूटने के कारण होता है और एक जीवन-धमकी वाली आपातकालीन स्थिति पैदा करता है, जो पर्याप्त रुग्णता और मृत्यु दर से जुड़ा होता है, जो लगभग 5% स्ट्रोक 1,2 के लिए लेखांकन करता है। एसएएच रोगियों गंभीर सिरदर्द, न्यूरोलॉजिकल शिथिलता, और चेतना की प्रगतिशील गड़बड़ी के साथ मौजूद3. एसएएच रोगियों के लगभग 30% प्रारंभिक रक्तस्राव की घटना 4 के बाद पहले 30 दिनों के भीतर मर जातेहैं। चिकित्सकीय रूप से, 50% रोगियों को प्रारंभिक मस्तिष्क की चोट के बाद मस्तिष्क की चोट (डीबीआई) में देरी का अनुभव होता है। डीबीआई विलंबित सेरेब्रल ischemia और विलंबित न्यूरोलॉजिकल घाटे की विशेषता है। वर्तमान अध्ययनों से पता चला है कि कई अलग-अलग कारकों के सहक्रियात्मक प्रभाव न्यूरोलॉजिकल फ़ंक्शन के नुकसान का कारण बनते हैं, जिसमें रक्त-मस्तिष्क बाधा का विनाश, छोटी धमनियों का संकुचन, माइक्रोसर्कुलेटरी डिसफंक्शन और थ्रोम्बोसिस 5,6 शामिल हैं।
एसएएच का एक अनूठा पहलू यह है कि रोगजनन एक एक्स्ट्रापैरेन्काइमल स्थान से उत्पन्न होता है, लेकिन फिर पैरेन्काइमा के अंदर हानिकारक कैस्केड की ओर जाता है: पैथोलॉजी सबराक्नोइड स्पेस में रक्त के संचय के साथ शुरू होती है, जो इंट्रापेरेन्काइमल प्रभावों की एक भीड़ को ट्रिगर करती है, जैसे कि न्यूरोइंफ्लेमेशन, न्यूरोनल और एंडोथेलियल सेल एपोप्टोसिस, कॉर्टिकल प्रसार विध्रुवीकरण, और मस्तिष्क एडिमा गठन7, ८ ।
नैदानिक अनुसंधान कई कारकों द्वारा सीमित है, जिससे पशु मॉडल लगातार और सटीक रूप से बीमारी के पैथोमैकेनिस्टिक परिवर्तनों की नकल करने में एक महत्वपूर्ण तत्व बन जाता है। विभिन्न एसएएच मॉडल प्रोटोकॉल प्रस्तावित किए गए हैं, उदाहरण के लिए, टंकी मैग्ना (एसीएम) में ऑटोलॉगस रक्त इंजेक्शन। इसके अलावा, टंकी मैग्ना और ऑप्टिक चियास्म टंकी (एपीसी) में ऑटोलॉगस रक्त के दोहरे इंजेक्शन के साथ एक संशोधित विधि क्रमशः 9,10। जबकि ऑटोलॉगस रक्त इंजेक्शन एक सरल तरीका है vasospasm और सूजन प्रतिक्रियाओं के रोग प्रक्रिया का अनुकरण करने के लिए subarachnoid रक्तस्राव के बाद, intracranial दबाव (आईसीपी) की निम्नलिखित वृद्धि अपेक्षाकृत धीमी है, और रक्त-मस्तिष्क बाधा की पारगम्यता में कोई उल्लेखनीय परिवर्तन11,12 प्रेरित कर रहे हैं। एक अन्य विधि, पेरिआर्टेरियल रक्त प्लेसमेंट, आमतौर पर बड़े एसएएच मॉडल (जैसे, बंदरों और कुत्तों) में उपयोग किया जाता है, जिसमें पोत के चारों ओर एंटीकोएगुलेटेड ऑटोलॉगस रक्त या तुलनीय रक्त उत्पादों को रखना शामिल है। धमनी के व्यास परिवर्तन को माइक्रोस्कोप के साथ देखा जा सकता है, जो एसएएच13 के बाद सेरेब्रल वैसोस्पास्म के लिए एक संकेतक के रूप में कार्य करता है।
बैरी एट अल ने पहली बार 1979 में एक एंडोवैस्कुलर वेध मॉडल का वर्णन किया था जिसमें खोपड़ी को हटाने के बाद बेसिलर धमनी उजागर होती है; धमनी को तब टंगस्टन माइक्रोइलेक्ट्रोड्स के साथ पंचर किया जाता है, एक माइक्रोस्कोपिक स्टीरियोटैक्टिक तकनीक14 का उपयोग करके। 1995 में, बेडरसन और वीलकेन ने सेरेब्रल इस्किमिया के ज़ीया-लांगा मॉडल को संशोधित किया और एंडोवैस्कुलर वेध की स्थापना की, जिसे15,16 के बाद से लगातार सुधार किया गया है। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि चूहे और मनुष्य एक समान इंट्राक्रैनियल संवहनी नेटवर्क साझा करते हैं, जिसे विलिस के सर्कल के रूप में जाना जाता है।
माउस मॉडल में एसएएच के पश्चात मूल्यांकन और ग्रेडिंग के लिए, विभिन्न दृष्टिकोण प्रस्तावित किए गए हैं। सुगावरा एट अल ने एक ग्रेडिंग स्केल विकसित किया जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है 200817। यह विधि रूपात्मक परिवर्तनों के आधार पर एसएएच की गंभीरता का आकलन करती है। हालांकि, इस विधि के लिए, माउस के मस्तिष्क के ऊतक आकृति विज्ञान की प्रत्यक्ष दृष्टि के तहत जांच की जानी चाहिए, और इसलिए, माउस को मूल्यांकन के लिए बलिदान किया जाना चाहिए। इसके अलावा, विवो में एसएएच गंभीरता का निर्धारण करने के लिए कई तरीके स्थापित किए गए हैं। दृष्टिकोण सरल न्यूरोलॉजिकल स्कोरिंग से लेकर इंट्राक्रैनियल दबाव (आईसीपी) की निगरानी तक विभिन्न रेडियोलॉजिकल इमेजिंग तकनीकों तक होते हैं। इसके अलावा, एमआरआई ग्रेडिंग को एसएएच गंभीरता को ग्रेड करने के लिए एक नए, गैर-इनवेसिव टूल के रूप में दिखाया गया है, जो न्यूरोलॉजिकल स्कोर18,19 से संबंधित है।
यहां, एंडोवैस्कुलर वेध के कारण एसएएच मॉडल के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया जाता है, जो पोस्टऑपरेटिव एमआरआई के साथ संयुक्त होता है। विवो सेटिंग में रक्तस्राव की मात्रा को ऑब्जेक्टिफाई करने के लिए एक प्रणाली स्थापित करने के प्रयास में , हमने 7.0 टी उच्च-रिज़ॉल्यूशन टी 2-भारित एमआरआई के आधार पर कुल रक्त की मात्रा के एसएएच ग्रेडिंग और परिमाणीकरण के लिए एक प्रणाली भी विकसित की। यह दृष्टिकोण एसएएच के सही प्रेरण और स्ट्रोक, हाइड्रोसेफलस, या इंट्रासेरेब्रल हेमरेज (आईसीएच) और जटिलताओं जैसे अन्य विकृतियों के बहिष्करण को सुनिश्चित करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
संक्षेप में, एंडोवैस्कुलर फिलामेंट वेध ऑपरेशन द्वारा प्रेरित एक मानकीकृत एसएएच माउस मॉडल को मामूली आक्रमण, कम ऑपरेटिव समय और स्वीकार्य मृत्यु दर के साथ प्रस्तुत किया जाता है। एमआरआई सही रक्तस्राव सा…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SL चीनी छात्रवृत्ति परिषद द्वारा समर्थित किया गया था। KT बर्लिन इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ और Sonnenfeld-Stiftung के BIH-MD छात्रवृत्ति द्वारा समर्थित था। RX BIH-Charité Clinician Scientist Program द्वारा समर्थित है, जिसे Charité-Universitätsmedizin बर्लिन और बर्लिन इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ द्वारा वित्त पोषित किया जाता है। हम जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (DFG) और Charité के ओपन एक्सेस पब्लिकेशन फंड से समर्थन स्वीकार करते हैं – Universitätsmedizin बर्लिन।
Materials
| Eye cream | Bayer | 815529836 | Bepanthen |
| Images analysis software | ImageJ | Bundled with Java 1.8.0_172 | |
| Ligation suture (5-0) | SMI | Silk black USP | |
| Light source for microscope | Zeiss | CL 6000 LED | |
| Ketamine | CP-pharma | 797-037 | 100 mg/mL |
| MRI | Bruker | Pharmascan 70/16 | 7 Tesla |
| MRI images acquired software | Bruker | Bruker Paravision 5.1 | |
| Paracetamol (40 mg/mL) | bene Arzneimittel | 4993736 | |
| Prolene filament (5-0) | Erhicon | EH7255 | |
| Razor | Wella | HS61 | |
| Surgical instrument (Fine Scissors) | FST | 14060-09 | |
| Surgical instrument (forceps#1) | AESCULAP | FM001R | |
| Surgical instrument (forceps#2) | AESCULAP | FD2855R | |
| Surgical instrument (forceps#3) | Hammacher | HCS 082-12 | |
| Surgical instrument (Needle holder) | FST | 91201-13 | |
| Surgical instrument (Vannas Spring Scissors) | FST | 15000-08 | |
| Surgical microscope | Zeiss | Stemi 2000 C | |
| Ventilation monitoring | Stony Brook | Small Animal Monitoring & Gating System | |
| Wounding suture(4-0) | Erhicon | CB84D | |
| Xylavet | CP-pharma | 797-062 | 20 mg/mL |
References
- Macdonald, R. L., Schweizer, T. A. Spontaneous subarachnoid haemorrhage. The Lancet. 389 (10069), 655-666 (2017).
- van Gijn, J., Kerr, R. S., Rinkel, G. J. Subarachnoid haemorrhage. The Lancet. 369 (9558), 306-318 (2007).
- Abraham, M. K., Chang, W. -. T. W. Subarachnoid hemorrhage. Emergency Medicine Clinics of North America. 34 (4), 901-916 (2016).
- Schertz, M., Mehdaoui, H., Hamlat, A., Piotin, M., Banydeen, R., Mejdoubi, M. Incidence and mortality of spontaneous subarachnoid hemorrhage in martinique. PLOS ONE. 11 (5), 0155945 (2016).
- Okazaki, T., Kuroda, Y. Aneurysmal subarachnoid hemorrhage: intensive care for improving neurological outcome. Journal of Intensive Care. 6 (1), 28 (2018).
- Kilbourn, K. J., Levy, S., Staff, I., Kureshi, I., McCullough, L. Clinical characteristics and outcomes of neurogenic stress cadiomyopathy in aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Clinical Neurology and Neurosurgery. 115 (7), 909-914 (2013).
- de Oliveira Manoel, A. L., et al. The critical care management of spontaneous intracranial hemorrhage: a contemporary review. Critical Care. 20 (1), 272 (2016).
- Schneider, U. C., et al. Microglia inflict delayed brain injury after subarachnoid hemorrhage. Acta Neuropathologica. 130 (2), 215-231 (2015).
- Delgado, T. J., Brismar, J., Svendgaard, N. A. Subarachnoid haemorrhage in the rat: angiography and fluorescence microscopy of the major cerebral arteries. Stroke. 16 (4), 595-602 (1985).
- Piepgras, A., Thomé, C., Schmiedek, P. Characterization of an anterior circulation rat subarachnoid hemorrhage model. Stroke. 26 (12), 2347-2352 (1995).
- Suzuki, H., et al. Heme oxygenase-1 gene induction as an intrinsic regulation against delayed cerebral vasospasm in rats. Journal of Clinical Investigation. 104 (1), 59-66 (1999).
- Dudhani, R. V., Kyle, M., Dedeo, C., Riordan, M., Deshaies, E. M. A Low mortality rat model to assess delayed cerebral vasospasm after experimental subarachnoid hemorrhage. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (71), e4157 (2013).
- Iuliano, B. A., Pluta, R. M., Jung, C., Oldfield, E. H. Endothelial dysfunction in a primate model of cerebral vasospasm. Journal of Neurosurgery. 100 (2), 287-294 (2004).
- Barry, K. J., Gogjian, M. A., Stein, B. M. Small animal model for investigation of subarachnoid hemorrhage and cerebral vasospasm. Stroke. 10 (5), 538-541 (1979).
- 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. 26 (6), 1086-1092 (1995).
- Veelken, J. A., Laing, R. J. C., Jakubowski, J. The Sheffield model of subarachnoid hemorrhage in rats. Stroke. 26 (7), 1279-1284 (1995).
- Sugawara, T., Ayer, R., Jadhav, V., Zhang, J. H. A new grading system evaluating bleeding scale in filament perforation subarachnoid hemorrhage rat model. Journal of Neuroscience Methods. 167 (2), 327-334 (2008).
- Egashira, Y., Shishido, H., Hua, Y., Keep, R. F., Xi, G. New grading system based on magnetic resonance imaging in a mouse model of subarachnoid hemorrhage. Stroke. 46 (2), 582-584 (2015).
- Mutoh, T., Mutoh, T., Sasaki, K., Nakamura, K., Taki, Y., Ishikawa, T. Value of three-dimensional maximum intensity projection display to assist in magnetic resonance imaging (MRI)-based grading in a mouse model of subarachnoid hemorrhage. Medical Science Monitor. 22, 2050-2055 (2016).
- Kothari, R. U., et al. The ABCs of measuring intracerebral hemorrhage volumes. Stroke. 27 (8), 1304-1305 (1996).
- Leclerc, J. L., et al. A comparison of pathophysiology in humans and rodent models of subarachnoid hemorrhage. Frontiers in Molecular Neuroscience. 11, 71 (2018).
- Titova, E., Ostrowski, R. P., Zhang, J. H., Tang, J. Experimental models of subarachnoid hemorrhage for studies of cerebral vasospasm. Neurological Research. 31 (6), 568-581 (2009).
- 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).
- Marbacher, S., Fandino, J., Kitchen, N. D. Standard intracranial in vivo animal models of delayed cerebral vasospasm. British Journal of Neurosurgery. 24 (4), 415-434 (2010).
- Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 1-8 (2019).
- Frontera, J. A., et al. Prediction of symptomatic vasospasm after subarachnoid hemorrhage: The modified fisher scale. Neurosurgery. 59 (1), 21-26 (2006).
- Fisher, C. M., Kistler, J. P., Davis, J. M. Relation of cerebral vasospasm to subarachnoid hemorrhage visualized by computerized tomographic scanning. Neurosurgery. 6 (1), 1-9 (1980).
- Wilson, D. A., et al. A simple and quantitative method to predict symptomatic vasospasm after subarachnoid hemorrhage based on computed tomography: Beyond the fisher scale. Neurosurgery. 71 (4), 869-875 (2012).
- Schüller, K., Bühler, D., Plesnila, N. A murine model of subarachnoid hemorrhage. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (81), e50845 (2013).
