نموذج السكتة القلبية للفأر لتصوير الدماغ ومراقبة فسيولوجيا الدماغ أثناء نقص التروية والإنعاش
Summary
يوضح هذا البروتوكول نموذجا فريدا للفأر للسكتة القلبية الخانقة التي لا تتطلب ضغطا على الصدر للإنعاش. هذا النموذج مفيد لمراقبة وتصوير ديناميكيات فسيولوجيا الدماغ أثناء السكتة القلبية والإنعاش.
Abstract
يعاني معظم الناجين من السكتة القلبية (CA) من درجات متفاوتة من العجز العصبي. لفهم الآليات التي تدعم إصابة الدماغ التي يسببها CA ، وبالتالي تطوير علاجات فعالة ، يعد البحث التجريبي CA ضروريا. تحقيقا لهذه الغاية ، تم إنشاء عدد قليل من نماذج CA الماوس. في معظم هذه النماذج ، يتم وضع الفئران في وضع ضعيف من أجل إجراء ضغط الصدر للإنعاش القلبي الرئوي (CPR). ومع ذلك ، فإن إجراء الإنعاش هذا يجعل التصوير / المراقبة في الوقت الفعلي لفسيولوجيا الدماغ أثناء CA والإنعاش أمرا صعبا. للحصول على مثل هذه المعرفة الهامة ، يقدم البروتوكول الحالي نموذج CA لاختناق الفئران لا يتطلب خطوة الإنعاش القلبي الرئوي لضغط الصدر. يسمح هذا النموذج بدراسة التغيرات الديناميكية في تدفق الدم ، وبنية الأوعية الدموية ، والإمكانات الكهربائية ، وأكسجين أنسجة المخ من خط الأساس قبل CA إلى إعادة التروية المبكرة بعد CA. الأهم من ذلك ، ينطبق هذا النموذج على الفئران المسنة. وبالتالي ، من المتوقع أن يكون نموذج CA للفأر أداة حاسمة لفك رموز تأثير CA على فسيولوجيا الدماغ.
Introduction
لا تزال السكتة القلبية (CA) تمثل أزمة صحية عامةعالمية 1. يتم الإبلاغ عن أكثر من 356,000 حالة خارج المستشفى و 290,000 حالة CA داخل المستشفى سنويا في الولايات المتحدة وحدها ، ومعظم ضحايا CA تزيد أعمارهم عن 60 عاما. والجدير بالذكر أن الإعاقات العصبية بعد CA شائعة بين الناجين ، وهذه تمثل تحديا كبيرا لإدارة CA2،3،4،5. لفهم التغيرات المرضية للدماغ بعد CA وتأثيراتها على النتائج العصبية ، تم تطبيق العديد من تقنيات المراقبة الفسيولوجية العصبية ومراقبة أنسجة المخ في المرضى6،7،8،9،10،11،12. باستخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة ، تم أيضا إجراء مراقبة الدماغ في الوقت الفعلي في فئران CA للتنبؤ بالنتائج العصبية13.
ومع ذلك ، في نماذج الفئران CA ، كان نهج التصوير هذا معقدا بسبب الحاجة إلى ضغط الصدر لاستعادة الدورة الدموية التلقائية ، والتي تستلزم دائما حركة جسدية كبيرة ، وبالتالي تعيق إجراءات التصوير الدقيقة. علاوة على ذلك ، يتم إجراء نماذج CA عادة مع الفئران في وضع ضعيف ، في حين يجب تحويل الفئران إلى وضعية الانبطاح للعديد من طرق تصوير الدماغ. وبالتالي ، يلزم وجود نموذج فأر مع الحد الأدنى من حركة الجسم أثناء الجراحة في كثير من الحالات من أجل إجراء تصوير / مراقبة في الوقت الفعلي للدماغ أثناء إجراء CA بأكمله ، والذي يمتد من ما قبل CA إلى ما بعد الإنعاش.
في السابق ، أبلغ Zhang et al. عن نموذج CA للفأر يمكن أن يكون مفيدا لتصوير الدماغ14. في نموذجهم ، تم تحفيز CA عن طريق حقن البلعة من vecuronium و esmolol تليها وقف التهوية الميكانيكية. أظهروا أنه بعد 5 دقائق من CA ، يمكن تحقيق الإنعاش عن طريق غرس خليط الإنعاش. والجدير بالذكر ، مع ذلك ، أن توقف الدورة الدموية في نموذجهم حدث فقط بعد حوالي 10 ثوان من حقن الإسمولول. وبالتالي ، فإن هذا النموذج لا يلخص تطور CA الناجم عن الاختناق في المرضى ، بما في ذلك فرط ثنائي أكسيد الكربون ونقص الأكسجة في الأنسجة خلال فترة ما قبل الاعتقال.
الهدف العام من الإجراء الجراحي الحالي هو نمذجة الاختناق السريري CA في الفئران متبوعا بالإنعاش دون ضغط على الصدر. وبالتالي ، يسمح نموذج CA هذا باستخدام تقنيات التصوير المعقدة لدراسة فسيولوجيا الدماغ في الفئران15.
Protocol
Representative Results
Discussion
في دراسات CA التجريبية ، تم استخدام الاختناق أو حقن كلوريد البوتاسيوم أو الرجفان البطيني المشتق من التيار الكهربائي للحث على CA16،17،18،19،20،21،22،23.</s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون كاثي غيج على دعمها التحريري. تم دعم هذه الدراسة بأموال من قسم التخدير (المركز الطبي بجامعة ديوك) ، ومنحة جمعية القلب الأمريكية (18CSA34080277) ، ومنح المعاهد الوطنية للصحة (NIH) (NS099590 و HL157354 و NS117973 و NS127163).
Materials
| Adrenalin | Par Pharmaceutical | NDC 42023-159-01 | |
| Alcohol swabs | BD | 326895 | |
| Animal Bio Amp | ADInstruments | FE232 | |
| BP transducer | ADInstruments | MLT0699 | |
| Bridge Amp | ADInstruments | FE117 | |
| Heparin sodium injection, USP | Fresenius Kabi | NDC 63323-540-05 | |
| Isoflurane | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
| Laser Doppler perfusion monitor | Moor Instruments | moorVMS-LDF1 | |
| Laser speckle imaging system | RWD | RFLSI III | |
| Lubricant eye ointment | Bausch + Lomb | 339081 | |
| Micro clip | Roboz | RS-5431 | |
| Mouse rectal probe | Physitemp | RET-3 | |
| Needle electrode | ADInstruments | MLA1213 | 29 Ga, 1.5 mm socket |
| Nitrogen | Airgas | UN1066 | |
| Optic plastic fibre | Moor Instruments | POF500 | |
| Otoscope | Welchallyn | 728 | 2.5 mm Speculum |
| Oxygen | Airgas | UN1072 | |
| PE-10 tubing | BD | 427401 | Polyethylene tubing |
| Povidone-iodine | CVS | 955338 | |
| PowerLab 8/35 | ADInstruments | ||
| Rimadyl (carprofen) | Zoetis | 6100701 | Injectable 50 mg/ml |
| Small animal ventilator | Kent Scientific | RoVent Jr. | |
| Temperature controller | Physitemp | TCAT-2DF | |
| Triple antibioric & pain relief | CVS | NDC 59770-823-56 | |
| Vaporizer | RWD | R583S | |
| 0.25% bupivacaine | Hospira | NDC 0409-1159-18 | |
| 0.9% sodium chroride | ICU Medical | NDC 0990-7983-03 | |
| 1 mL plastic syringe | BD | 309659 | |
| 4-0 silk suture | Look | SP116 | Black braided silk |
| 6-0 nylon suture | Ethilon | 1698G | |
| 8.4% sodium bicarbonate Inj., USP | Hospira | NDC 0409-6625-02 | |
| 20 G IV catheter | BD | 381534 | 20GA 1.6 IN |
| 30 G PrecisionGlide needle | BD | 305106 | 30 G X 1/2 |
References
- Smith, A., Masters, S., Ball, S., Finn, J. The incidence and outcomes of out-of-hospital cardiac arrest in metropolitan versus rural locations: A systematic review and meta-analysis. Resuscitation. 185, 109655 (2022).
- Amacher, S. A., et al. Predicting neurological outcome in adult patients with cardiac arrest: systematic review and meta-analysis of prediction model performance. Critical Care. 26 (1), 382 (2022).
- Matsuyama, T., Ohta, B., Kiyohara, K., Kitamura, T. Intra-arrest partial carbon dioxide level and favorable neurological outcome after out-of-hospital cardiac arrest: A nationwide multicenter observational study in Japan (the JAAM-OHCA registry). European Heart Journal of Acute Cardiovascular Care. 12 (1), 14-21 (2023).
- Takahagi, M., Sawano, H., Moriyama, T. Long-term neurological outcome of extracorporeal cardiopulmonary resuscitation for out-of-hospital cardiac arrest patients with nonshockable rhythms: A single-center, consecutive, retrospective observational study. The Journal of Emergency Medicine. 63 (3), 367-375 (2022).
- Mork, S. R., Botker, M. T., Christensen, S., Tang, M., Terkelsen, C. J. Survival and neurological outcome after out-of-hospital cardiac arrest treated with and without mechanical circulatory support. Resuscition Plus. 10, 100230 (2022).
- Koenig, M. A., Kaplan, P. W., Thakor, N. V. Clinical neurophysiologic monitoring and brain injury from cardiac arrest. Neurologic Clinics. 24 (1), 89-106 (2006).
- Cavazzoni, E., Schibler, A. Monitoring of brain tissue oxygen tension and use of vasopressin after cardiac arrest in a child with catecholamine-induced cardiac arrhythmia. Critical Care & Resuscitation. 10 (4), 316-319 (2008).
- Topjian, A. A., et al. Multimodal monitoring including early EEG improves stratification of brain injury severity after pediatric cardiac arrest. Resuscitation. 167, 282-288 (2021).
- Beekman, R., et al. Bedside monitoring of hypoxic ischemic brain injury using low-field, portable brain magnetic resonance imaging after cardiac arrest. Resuscitation. 176, 150-158 (2022).
- Sinha, N., Parnia, S. Monitoring the brain after cardiac arrest: A new era. Current Neurology Neuroscience Report. 17 (8), 62 (2017).
- Reis, C., et al. Pathophysiology and the monitoring methods for cardiac arrest associated brain injury. International Journal of Molecular Sciences. 18 (1), 129 (2017).
- Zhou, H., Lin, C., Liu, J., Wang, X. Continuous monitoring of brain perfusion by cerebral oximetry after spontaneous return of circulation in cardiac arrest: A case report. BMC Neurology. 22 (1), 365 (2022).
- Takegawa, R., et al. Real-time brain monitoring by near-infrared spectroscopy predicts neurological outcome after cardiac arrest and resuscitation in rats: A proof of concept study of a novel prognostic measure after cardiac arrest. Journal Clinical Medicine. 11 (1), 131 (2021).
- Zhang, C., et al. Invasion of peripheral immune cells into brain parenchyma after cardiac arrest and resuscitation. Aging and Disease. 9 (3), 412-425 (2018).
- Duan, W., et al. Cervical vagus nerve stimulation improves neurologic outcome after cardiac arrest in mice by attenuating oxidative stress and excessive autophagy. Neuromodulation. 25 (3), 414-423 (2022).
- Liu, H., et al. Novel modification of potassium chloride induced cardiac arrest model for aged mice. Aging and Disease. 9 (1), 31-39 (2018).
- Shen, Y., et al. Aging is associated with impaired activation of protein homeostasis-related pathways after cardiac arrest in mice. Journal of American Heart Association. 7 (17), e009634 (2018).
- Wang, P., et al. Manganese porphyrin promotes post cardiac arrest recovery in mice and rats. Biology. 11 (7), 957 (2022).
- Wang, W., et al. Development and evaluation of a novel mouse model of asphyxial cardiac arrest revealed severely impaired lymphopoiesis after resuscitation. Journal of American Heart Association. 10 (11), e019142 (2021).
- Li, R., et al. Activation of the XBP1s/O-GlcNAcylation pathway improves functional outcome after cardiac arrest and resuscitation in young and aged mice. Shock. 56 (5), 755-761 (2021).
- Shen, Y., et al. Activation of the ATF6 (activating transcription factor 6) signaling pathway in neurons improves outcome after cardiac arrest in mice. Journal American Heart Association. 10 (12), e020216 (2021).
- Jiang, M., et al. MCC950, a selective NLPR3 inflammasome inhibitor, improves neurologic function and survival after cardiac arrest and resuscitation. Journal of Neuroinflammation. 17 (1), 256 (2020).
- Zhao, Q., et al. Cardiac arrest and resuscitation activates the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and results in severe immunosuppression. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 41 (5), 1091-1102 (2021).
