Modellering beroerte bij muizen: transiënte middelste cerebrale arterie occlusie via de externe halsslagader

Beroerte is wereldwijd een van de meest voorkomende oorzaken van overlijden en invaliditeit. Hoewel er voornamelijk twee verschillende vormen van beroerte zijn, ischemisch en hemorragisch, is 80-85% van alle gevallen van beroerte ischemisch¹. Momenteel zijn er slechts twee behandelingen beschikbaar voor patiënten met ischemische beroerte: farmacologische behandeling met recombinant weefselplasminogeenactivator (rtPA) of mechanische trombectomie. Vanwege het smalle therapeutische tijdvenster en de meervoudige exclusiecriteria kan echter slechts een select aantal patiënten profiteren van deze specifieke behandelingsopties. In de afgelopen twee decennia heeft preklinisch en translationeel beroerteonderzoek zich gericht op de studie van neuroprotectieve benaderingen. Alle verbindingen die klinische onderzoeken hebben bereikt, hebben tot nu toe echter geen verbeteringen voor de patiënt laten zien².

Omdat in vitro modellen niet alle herseninteracties en pathofysiologische mechanismen van beroerte nauwkeurig kunnen reproduceren, zijn diermodellen cruciaal voor preklinisch beroerteonderzoek. Het nabootsen van alle aspecten van menselijke ischemische beroerte in een enkel diermodel is echter niet haalbaar, omdat ischemische beroerte een zeer complexe en heterogene ziekte is. Om deze reden zijn er in de loop van de tijd verschillende ischemische beroertemodellen ontwikkeld bij verschillende soorten. Fototrombose van cerebrale arteriolen of permanente distale occlusie van de middelste hersenslagader (MCA) zijn veelgebruikte modellen die kleine en lokaal gedefinieerde laesies induceren in de neocortex^3,4. Daarnaast is het meest gebruikte slagmodel waarschijnlijk het zogenaamde “filamentmodel”, waarbij een voorbijgaande occlusie van MCA wordt bereikt. Dit model bestaat uit een voorbijgaande introductie van een hechtdraadfilament aan de oorsprong van de MCA, wat leidt tot een abrupte vermindering van de cerebrale bloedstroom en het daaropvolgende grote infarct van subcorticale en corticale hersengebieden⁵. Hoewel de meeste slagmodellen MCA-occlusies ⁶nabootsen, maakt het “filamentmodel” een nauwkeurige afbakening van de ischemische tijd mogelijk. Reperfusie door filamentverwijdering bootst het menselijke klinische scenario na van cerebrale bloedstroomherstel na spontane of therapeutische (rtPA of mechanische trombectomie) stolsellysis. Tot op heden zijn verschillende modificaties van dit “filamentmodel” beschreven. In de meest voorkomende benadering, voor het eerst beschreven door Longa et al. in 1989⁵, wordt een met silicium gecoat filament via de gemeenschappelijke halsslagader (CCA) geïntroduceerd bij de oorsprong van de MCA⁷. Hoewel het een veel gebruikte aanpak is, laat dit model geen volledig herstel van de bloedstroom toe tijdens reperfusie, omdat de CCA permanent wordt geligeerd na verwijdering van het filament.

In het afgelopen decennium zijn steeds meer onderzoeksgroepen geïnteresseerd in het modelleren van beroerte bij muizen met behulp van dit ‘filamentmodel’. De aanzienlijke variabiliteit van dit model en het gebrek aan standaardisatie van de procedures zijn echter enkele van de redenen voor de hoge variabiliteit en slechte reproduceerbaarheid van de experimentele resultaten en wetenschappelijke bevindingen die tot nu toe zijn gerapporteerd^2,8. Een mogelijke oorzaak van de huidige “replicatiecrisis”, verwijzend naar de lage reproduceerbaarheid onder onderzoekslaboratoria, zijn de niet-vergelijkbare beroerte-infarctvolumes tussen onderzoeksgroepen die dezelfde experimentele methodologie gebruiken⁹. Na het uitvoeren van de eerste preklinische gerandomiseerde gecontroleerde multicenter studie¹⁰, konden we bevestigen dat het gebrek aan voldoende standaardisatie van dit experimentele beroertemodel en de daaropvolgende uitkomstparameters de belangrijkste redenen waren voor het falen van de reproduceerbaarheid in preklinische studies tussen onafhankelijke laboratoria¹¹ . Deze drastische verschillen in de resulterende infarctgroottes vormen, ondanks het gebruik van hetzelfde beroertemodel, terecht niet alleen een bedreiging voor bevestigend onderzoek, maar ook voor wetenschappelijke samenwerkingen vanwege het gebrek aan robuuste en reproduceerbare modellen.

In het licht van deze uitdagingen wilden we de procedure voor een gestandaardiseerd transiënt MCAo-model ontwikkelen en in detail beschrijven, zoals gebruikt voor de gezamenlijke onderzoeksinspanningen binnen het onderzoeksconsortium “ImmunoStroke” (https://immunostroke.de/). Dit consortium heeft tot doel de hersen-immuuninteracties te begrijpen die ten grondslag liggen aan de mechanistische principes van beroerteherstel. Daarnaast worden histologische en gerelateerde functionele methoden voor de analyse van beroerte-uitkomsten gepresenteerd. Alle methoden zijn gebaseerd op vastgestelde standaard operationele procedures die worden gebruikt in alle onderzoekslaboratoria van het ImmunoStroke-consortium.