JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neuroscience

Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) ile Kombine Subaraknoid Kanama için Endovasküler Perforasyon Modeli

Published: December 16, 2021
doi:
10.3791/63150
, , , , , , ,
1Department of Neurosurgery,Charité – Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, and Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 2Department of Experimental Neurology and Center for Stroke Research Berlin,Charité – Universitätsmedizin Berlin, corporate member of Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, and Berlin Institute of Health, 3NeuroCure Cluster of Excellence and Charité Core Facility 7T Experimental MRIs,Charité – Universitätsmedizin Berlin

Summary

Burada, doğru kanama bölgesini sağlamak ve diğer ilgili intrakraniyal patolojileri dışlamak için operasyondan 24 saat sonra manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile kombine edilen endovasküler filament perforasyonu ile indüklenen standartlaştırılmış bir SAH fare modeli sunulmaktadır.

Abstract

Subaraknoid kanamayı (SAK) taklit etmek için endovasküler filament perforasyon modeli yaygın olarak kullanılan bir modeldir – ancak teknik, yüksek mortalite oranının yanı sıra kontrol edilemeyen bir SAH hacmine ve inme veya intrakraniyal kanama gibi diğer intrakraniyal komplikasyonlara neden olabilir. Bu protokolde, doğru kanama bölgesini sağlamak ve diğer ilgili intrakraniyal patolojileri dışlamak için ameliyattan 24 saat sonra manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile kombine edilmiş, endovasküler filament perforasyonu ile indüklenen standartlaştırılmış bir SAH fare modeli sunulmaktadır. Kısaca C57BL/6J fareler intraperitoneal ketamin/ksilazin (70 mg/16 mg/kg vücut ağırlığı) enjeksiyonu ile uyuşturulur ve sırtüstü pozisyona yerleştirilir. Orta hat boyun insizyonundan sonra, ortak karotis arter (CCA) ve karotis bifurkasyonu açığa çıkar ve 5-0 emilemeyen monofilament polipropilen sütür, retrograd bir şekilde eksternal karotis artere (ECA) yerleştirilir ve ortak karotis artere ilerletilir. Daha sonra, filament internal karotis artere (ICA) invagine edilir ve anterior serebral arteri (ACA) delmek için ileri itilir. Ameliyattan iyileştikten sonra, fareler 24 saat sonra 7.0 T MRG’ye tabi tutulur. Kanama hacmi, postoperatif MRG ile ölçülebilir ve derecelendirilebilir, bu da kan miktarına göre daha fazla alt grup analizi yapma seçeneği ile sağlam bir deneysel SAH grubu sağlar.

Introduction

Subaraknoid kanama (SAK), intrakraniyal anevrizmanın rüptürü sonucu oluşur ve hayatı tehdit eden acil bir durum oluşturur ve inmelerin yaklaşık %5’ini oluşturan önemli morbidite ve mortalite ile ilişkilidir1,2. SAH hastaları şiddetli baş ağrısı, nörolojik disfonksiyon ve ilerleyici bilinç bozukluğu ile başvururlar3. SAH hastalarının yaklaşık% 30’u ilk kanama olayından sonraki ilk 30 gün içinde ölür4. Klinik olarak, hastaların% 50’si erken beyin hasarından sonra gecikmiş beyin hasarı (DBI) yaşamaktadır. DBI gecikmiş serebral iskemi ve gecikmiş nörolojik defisitler ile karakterizedir. Mevcut çalışmalar, birkaç farklı faktörün sinerjik etkilerinin, kan-beyin bariyerinin tahrip olması, küçük arterlerin kasılması, mikrodolaşım bozukluğu ve tromboz dahil olmak üzere nörolojik fonksiyon kaybına yol açtığını göstermiştir 5,6.

SAH’ın benzersiz bir yönü, patogenezin ekstraparankimal bir lokalizasyondan kaynaklanması, ancak daha sonra parankim içinde zararlı kaskadlara yol açmasıdır: patoloji, subaraknoid boşlukta kan birikmesi ile başlar ve nöroinflamasyon, nöronal ve endotel hücre apoptozisi, kortikal yayılan depolarizasyon ve beyin ödemi oluşumu7 gibi çok sayıda intraparankimal etkiyi tetikler, 8.

Klinik araştırmalar çeşitli faktörlerle sınırlıdır ve hayvan modelini hastalığın pathomechanistic değişikliklerini tutarlı ve doğru bir şekilde taklit etmede kritik bir unsur haline getirmektedir. Farklı SAH model protokolleri önerilmiştir, örneğin, sarnıç magna (ACM) içine otolog kan enjeksiyonu. Ayrıca, sırasıyla 9,10 sarnıç magna ve optik kiazm sarnıcına (APC) otolog kan enjeksiyonu ile modifiye bir yöntem. Otolog kan enjeksiyonu, subaraknoid kanama sonrası vazospazm ve inflamatuar reaksiyonların patolojik sürecini simüle etmenin basit bir yolu olsa da, aşağıdaki kafa içi basınç (ICP) artışı nispeten yavaştır ve kan-beyin bariyerinin geçirgenliğinde kayda değer bir değişiklik indüklenmemiştir11,12. Başka bir yöntem, genellikle büyük SAH modellerinde (örneğin, maymunlar ve köpekler) kullanılan periarteriyel kan yerleşimi, damarın etrafına antikoagüle otolog kan veya karşılaştırılabilir kan ürünleri yerleştirmeyi içerir. Arterin çap değişiklikleri, SAH13’ten sonra serebral vazospazm için bir gösterge görevi gören mikroskopla gözlemlenebilir.

Barry ve ark. ilk olarak 1979’da kafatasını çıkardıktan sonra baziler arterin açığa çıktığı bir endovasküler perforasyon modelini tanımladılar; arter daha sonra mikroskobik stereotaktik teknik14 kullanılarak tungsten mikroelektrotlarla delinir. 1995 yılında Bederson ve Veelken, Zea-Longa serebral iskemi modelini değiştirdi ve 15,16’dan beri sürekli olarak iyileştirilen endovasküler perforasyonu kurdu. Bu yöntem, farelerin ve insanların, Willis’in çemberi olarak bilinen benzer bir kafa içi vasküler ağı paylaştığı gerçeğine dayanmaktadır.

Fare modelinde SAH’ın postoperatif değerlendirilmesi ve derecelendirilmesi için farklı yaklaşımlar önerilmiştir. Sugawara ve ark. 2008’den beri yaygın olarak kullanılan bir derecelendirme ölçeği geliştirmiştir17. Bu yöntem, morfolojik değişikliklere dayanarak SAH’ın şiddetini değerlendirir. Ancak bu yöntem için farenin beyin dokusu morfolojisi doğrudan görme altında incelenmeli ve bu nedenle farenin değerlendirme için feda edilmesi gerekir. Ayrıca, in vivo SAH şiddetini belirlemek için çeşitli yöntemler oluşturulmuştur. Yaklaşımlar basit nörolojik skorlamadan kafa içi basıncın (ICP) izlenmesine ve çeşitli radyolojik görüntüleme tekniklerine kadar uzanmaktadır. Ayrıca, MRG derecelendirmesi, nörolojik skor18,19 ile ilişkili olarak, SAH şiddetini derecelendirmek için yeni, invaziv olmayan bir araç olarak gösterilmiştir.

Burada, endovasküler perforasyonun neden olduğu bir SAH modeli için postoperatif MRG ile birlikte bir protokol sunulmaktadır. İn vivo bir ortamda kanama miktarını nesnelleştirmek için bir sistem kurmak amacıyla, 7.0 T yüksek çözünürlüklü T2 ağırlıklı MRG’ye dayanarak toplam kan hacminin SAH derecelendirilmesi ve nicelleştirilmesi için bir sistem geliştirdik. Bu yaklaşım, SAH’ın doğru indüklenmesini ve inme, hidrosefali veya intraserebral kanama (ICH) ve komplikasyonlar gibi diğer patolojilerin dışlanmasını sağlar.

Protocol

Deneyler, Landesamt fuer Gesundheit und Soziales (LaGeSo), Berlin, Almanya (G0063/18) tarafından belirlenen kılavuz ilkelere ve düzenlemelere uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, 25 ± 0.286 g (ortalama ± s.e.m.) ağırlığında C57Bl/6J erkek (8-12 haftalık) fareler kullanılmıştır. 1. Hayvan hazırlığı İntraperitoneal olarak ketamin (70 mg/kg) ve ksilazin (16 mg/kg) enjekte edilerek anesteziyi indükleyin. Normal vücut ısısını ko…

Representative Results

ÖlümlülükBu çalışmada 8-12 haftalık toplam 92 erkek C57Bl/6J faresi SAH operasyonuna tabi tutuldu; bunlarda ise genel mortalite oranı ,9 (n=12) olarak gözlenmiştir. Mortalite sadece ameliyattan sonraki ilk 6-24 saat içinde meydana geldi ve perioperatif mortalitenin yanı sıra SAH kanamasının kendisini en olası katkıda bulunan faktörler olarak düşündürdü. SAH kanama derecesiToplam 50 fare, SAH’yi doğrulamak ve subakut iskemik …

Discussion

Özetle, endovasküler filament perforasyon operasyonunun neden olduğu standartlaştırılmış bir SAH fare modeli, minör invazyon, kısa ameliyat süresi ve kabul edilebilir mortalite oranları ile sunulmaktadır. MRG, doğru kanama bölgesini ve diğer ilgili intrakraniyal patolojilerin dışlanmasını sağlamak için postoperatif 24 saat yapılır. Ayrıca, farklı SAH kanama derecelerini sınıflandırdık ve kanama hacimlerini ölçtük, böylece kanama derecesine göre daha fazla alt grup analizine izin verdik….

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

SL, Çin Burs Konseyi tarafından desteklendi. KT, Berlin Sağlık Enstitüsü ve Sonnenfeld-Stiftung’un BIH-MD bursu ile desteklendi. RX, Charité -Universitätsmedizin Berlin ve Berlin Sağlık Enstitüsü tarafından finanse edilen BIH-Charité Klinisyen Bilim İnsanı Programı tarafından desteklenmektedir. Alman Araştırma Vakfı (DFG) ve Charité Açık Erişim Yayın Fonu – Universitätsmedizin Berlin’in desteğini kabul ediyoruz.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Macdonald, R. L., Schweizer, T. A. Spontaneous subarachnoid haemorrhage. The Lancet. 389 (10069), 655-666 (2017).
  2. van Gijn, J., Kerr, R. S., Rinkel, G. J. Subarachnoid haemorrhage. The Lancet. 369 (9558), 306-318 (2007).
  3. Abraham, M. K., Chang, W. -. T. W. Subarachnoid hemorrhage. Emergency Medicine Clinics of North America. 34 (4), 901-916 (2016).
  4. 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).
  5. Okazaki, T., Kuroda, Y. Aneurysmal subarachnoid hemorrhage: intensive care for improving neurological outcome. Journal of Intensive Care. 6 (1), 28 (2018).
  6. 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).
  7. de Oliveira Manoel, A. L., et al. The critical care management of spontaneous intracranial hemorrhage: a contemporary review. Critical Care. 20 (1), 272 (2016).
  8. Schneider, U. C., et al. Microglia inflict delayed brain injury after subarachnoid hemorrhage. Acta Neuropathologica. 130 (2), 215-231 (2015).
  9. 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).
  10. Piepgras, A., Thomé, C., Schmiedek, P. Characterization of an anterior circulation rat subarachnoid hemorrhage model. Stroke. 26 (12), 2347-2352 (1995).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Veelken, J. A., Laing, R. J. C., Jakubowski, J. The Sheffield model of subarachnoid hemorrhage in rats. Stroke. 26 (7), 1279-1284 (1995).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Kothari, R. U., et al. The ABCs of measuring intracerebral hemorrhage volumes. Stroke. 27 (8), 1304-1305 (1996).
  21. Leclerc, J. L., et al. A comparison of pathophysiology in humans and rodent models of subarachnoid hemorrhage. Frontiers in Molecular Neuroscience. 11, 71 (2018).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 1-8 (2019).
  26. Frontera, J. A., et al. Prediction of symptomatic vasospasm after subarachnoid hemorrhage: The modified fisher scale. Neurosurgery. 59 (1), 21-26 (2006).
  27. 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).
  28. 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).
  29. Schüller, K., Bühler, D., Plesnila, N. A murine model of subarachnoid hemorrhage. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (81), e50845 (2013).

Tags

Endovascular Perforation ModelSubarachnoid HemorrhageMagnetic Resonance Imaging (MRI)MouseCommon Carotid ArteryExternal Carotid ArteryInternal Carotid ArteryProlene FilamentACA-MCA BifurcationSubarachnoid Space
check_url/63150?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Liu, S., Tielking, K., von Wedel, D., Nieminen-Kelhä, M., Mueller, S., Boehm-Sturm, P., Vajkoczy, P., Xu, R. Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging (MRI). J. Vis. Exp. (178), e63150, doi:10.3791/63150 (2021).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image