Un modello per il trattamento dell'encefalomiosinangiosi dopo ictus indotto da occlusione dell'arteria cerebrale media nei topi
Summary
Il protocollo mira a fornire metodi per l’encefalomiosinangiosi – innesto di un lembo muscolare temporale vascolare sulla superficie piale del tessuto cerebrale ischemico – per il trattamento dell’ictus ischemico acuto non moyamoya. L’efficacia dell’approccio nell’aumentare l’angiogenesi viene valutata utilizzando un modello transitorio di occlusione dell’arteria cerebrale media nei topi.
Abstract
Non esiste un trattamento efficace disponibile per la maggior parte dei pazienti affetti da ictus ischemico, rendendo imperativo lo sviluppo di nuove terapie. La capacità del cervello di auto-guarire dopo l’ictus ischemico è limitata da un inadeguato apporto di sangue nell’area colpita. L’encefalomiosinangiosi (EMS) è una procedura neurochirurgica che raggiunge l’angiogenesi nei pazienti con malattia di moyamoya. Si tratta di craniotomia con posizionamento di un innesto muscolare temporale vascolare sulla superficie ischemica del cervello. L’EMS non è mai stato studiato nel contesto dell’ictus ischemico acuto nei topi. L’ipotesi alla base di questo studio è che l’EMS migliora l’angiogenesi cerebrale sulla superficie corticale che circonda l’innesto muscolare. Il protocollo qui illustrato descrive la procedura e fornisce i dati iniziali a supporto della fattibilità e dell’efficacia dell’approccio EMS. In questo protocollo, dopo 60 minuti di occlusione transitoria dell’arteria cerebrale media (MCAo), i topi sono stati randomizzati al trattamento MCAo o MCAo + EMS. L’EMS è stato eseguito 3-4 ore dopo l’occlusione. I topi sono stati sacrificati 7 o 21 giorni dopo il trattamento MCAo o MCAo + EMS. La vitalità dell’innesto temporale è stata misurata utilizzando il saggio della nicotinammide adenina dinucleotide ridotto-tetrazolium reduttasi. Un array di angiogenesi murina ha quantificato l’espressione proteica angiogenica e neuromodulante. L’immunoistochimica è stata utilizzata per visualizzare il legame del trapianto con la corteccia cerebrale e il cambiamento nella densità dei vasi. I dati preliminari qui suggeriscono che il muscolo innestato è rimasto vitale 21 giorni dopo l’EMS. L’immunocolorazione ha mostrato un impianto di innesto riuscito e un aumento della densità dei vasi vicino all’innesto muscolare, indicando un aumento dell’angiogenesi. I dati mostrano che l’EMS aumenta il fattore di crescita dei fibroblasti (FGF) e diminuisce i livelli di osteopontina dopo l’ictus. Inoltre, l’EMS dopo l’ictus non ha aumentato la mortalità, suggerendo che il protocollo è sicuro e affidabile. Questa nuova procedura è efficace e ben tollerata e ha il potenziale per fornire informazioni su nuovi interventi per migliorare l’angiogenesi dopo ictus ischemico acuto.
Introduction
L’ictus ischemico è una lesione neurovascolare acuta con sequele croniche devastanti. La maggior parte dei sopravvissuti all’ictus, 650.000 all’anno, negli Stati Uniti soffre di disabilità funzionale permanente1. Nessuno dei trattamenti disponibili conferisce neuroprotezione e recupero funzionale dopo la fase acuta dell’ictus ischemico. Dopo un ictus ischemico acuto, sia l’apporto di sangue diretto che quello collaterale sono diminuiti, il che porta alla disfunzione delle cellule e delle reti cerebrali, con conseguenti improvvisi deficit neurologici 2,3. Il ripristino dell’afflusso di sangue alla regione ischemica rimane l’obiettivo principale della terapia dell’ictus. Pertanto, migliorare l’angiogenesi per promuovere l’afflusso di sangue nel territorio ischemico è un approccio terapeutico promettente; Tuttavia, i metodi precedentemente studiati per promuovere l’angiogenesi post-ictus, tra cui eritropoietina, statine e fattori di crescita, sono stati limitati da livelli inaccettabili di tossicità o traducibilità4.
L’encefalomiosinangiosi (EMS) è una procedura chirurgica che migliora l’angiogenesi cerebrale negli esseri umani con malattia di moyamoya, una condizione delle arterie craniche ristrette che spesso porta all’ictus. L’EMS comporta il distacco parziale di una sezione vascolare del muscolo temporale del paziente dal cranio, seguito da craniotomia e innesto del muscolo sulla corteccia interessata. Questa procedura è ben tollerata e induce l’angiogenesi cerebrale, riducendo il rischio di ictus ischemico nei pazienti con malattia di moyamoya 5,6. Pertanto, la procedura svolge in gran parte un ruolo preventivo in questi pazienti. L’angiogenesi causata da questa procedura può anche avere un ruolo nel promuovere la protezione neurovascolare e il recupero nel contesto dell’ictus ischemico. Questo rapporto supporta l’ipotesi che l’angiogenesi causata dall’EMS abbia il potenziale per espandere la comprensione e le opzioni terapeutiche per l’ischemia cerebrale.
Oltre all’EMS, ci sono diversi approcci farmacologici e chirurgici per migliorare l’angiogenesi, ma hanno diversi limiti. Approcci farmacologici come la somministrazione del fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF) sono risultati insufficienti o addirittura dannosi a causa di diverse limitazioni, tra cui la formazione di plessi vascolari caotici, disorganizzati, permeabili e primitivi, che assomigliano a quelli trovati nei tessuti tumorali 7,8 e non hanno effetti benefici negli studi clinici9.
Gli approcci chirurgici comprendono l’anastomosi diretta come l’anastomosi superficiale dell’arteria temporale-media cerebrale, l’anastomosi indiretta come l’encefalo-duro arterio-sinangiosi (EDAS), l’encefalomiosinangiosi (EMS) e combinazioni di anastomosi diretta e indiretta10. Tutte queste procedure sono molto impegnative dal punto di vista tecnico e impegnative nei piccoli animali, ad eccezione dell’EMS. Mentre le altre procedure richiedono anastomosi vascolare complessa, EMS richiede un innesto muscolare relativamente semplice. Inoltre, la vicinanza del muscolo temporale alla corteccia lo rende una scelta naturale per l’innesto, in quanto non ha bisogno di essere completamente asportato o scollegato dal suo apporto di sangue, come sarebbe necessario se un muscolo più distante fosse utilizzato per l’innesto.
L’EMS è stato studiato in modelli di ipoperfusione cerebrale cronica nei ratti 7,11. Tuttavia, l’EMS che utilizza un innesto muscolare temporale non è mai stato studiato nell’ictus ischemico acuto nei roditori. Qui, descriviamo un nuovo protocollo di EMS nei topi dopo un ictus ischemico tramite il modello di occlusione dell’arteria cerebrale media (MCAo). Questo manoscritto serve come descrizione dei metodi e dei primi dati per questo nuovo approccio di EMS nei topi dopo MCAo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo protocollo descrive una procedura EMS di successo in un modello murino di ictus indotto da MCAo. I dati mostrano che il tessuto innestato rimane vitale e può formare legami con la corteccia cerebrale molto tempo dopo l’intervento chirurgico EMS. Questi risultati supportano il razionale per l’utilizzo di un innesto muscolare cerebrale per sviluppare gradualmente un ambiente trofico riccamente vascolare nel sito dell’ictus. L’EMS è una terapia promettente per riparare potenzialmente il tessuto cerebrale infartuato…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato da Research Excellence Program-UConn Health (a Ketan R Bulsara e Rajkumar Verma) e UConn Health start-up (a Rajkumar Verma).
Materials
| 6-0 monocryl suture | Ethilon | 697G | |
| 70% ethanol to sanitize operating surface | Walgreen | ||
| Bupivacaine 0.25% solution | Midwest Vet | ||
| Clamps for tissue retraction | Roboz | ||
| Doccal suture with Nylon coating | Doccal corporation Sharon MA | 602145PK10Re | |
| Electric heating pad for operating surface | |||
| Isoflurane anesthesia | Piramal Critical Care Inc | ||
| Isoflurane delivery apparatus | –B6Surgivet (Isotech 4) | ||
| Micro drill | Harvard Apparatus | ||
| Microdissecting tweezers, curved x2 | Piramal Critical Care Inc | ||
| mouse angiogenesis panel arrat | R& D biotech | ARY015 | |
| Needle driver | Ethilon | ||
| Ointment for eye protection | walgreen | ||
| Operating microscope | Olympus | ||
| Operating surface | Olympus | ||
| Povidone iodine solution | walgreen | ||
| Rectal thermometer | world precison instrument | ||
| Saline or 70% ethanol for irrigation | walgreen | ||
| Small electric razor to shave operative site | generic | ||
| Surgical scissors | Roboz |
References
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