Un modelo de oclusión transcraneal modificado de la arteria cerebral media para estudiar los resultados del accidente cerebrovascular en ratones ancianos
Summary
Este protocolo demuestra un modelo único de brazada de ratón con un infarto de tamaño medio y una excelente tasa de supervivencia. Este modelo permite a los investigadores preclínicos de accidentes cerebrovasculares extender la duración de la isquemia, utilizar ratones de edad avanzada y evaluar los resultados funcionales a largo plazo.
Abstract
En la investigación experimental del ictus, la oclusión de la arteria cerebral media (MCAO) con un filamento intraluminal se utiliza ampliamente para modelar el ictus isquémico en ratones. El modelo de filamento MCAO suele exhibir un infarto cerebral masivo en ratones C57Bl/6 que a veces incluye tejido cerebral en el territorio irrigado por la arteria cerebral posterior, lo que se debe en gran medida a una alta incidencia de atresia de la arteria comunicante posterior. Este fenómeno se considera uno de los principales contribuyentes a la alta tasa de mortalidad observada en ratones C57Bl/6 durante la recuperación a largo plazo del accidente cerebrovascular después del filamento MCAO. Por lo tanto, muchos estudios sobre accidentes cerebrovasculares crónicos explotan modelos distales de MCAO. Sin embargo, estos modelos suelen producir infarto solo en el área de la corteza y, en consecuencia, la evaluación de los déficits neurológicos posteriores al accidente cerebrovascular podría ser un desafío. Este estudio ha establecido un modelo transcraneal modificado en el que el ACM en el tronco se ocluye parcialmente, ya sea de forma permanente o transitoria a través de una pequeña ventana craneal. Dado que la localización de la oclusión es relativamente proximal al origen de la ACM, este modelo genera daño cerebral tanto en la corteza como en el cuerpo estriado. La caracterización exhaustiva de este modelo ha demostrado una excelente tasa de supervivencia a largo plazo, incluso en ratones envejecidos, así como déficits neurológicos fácilmente detectables. Por lo tanto, el modelo de ratón MCAO descrito aquí representa una herramienta valiosa para la investigación experimental del ictus.
Introduction
Casi 800,000 personas sufren un accidente cerebrovascular en los EE. UU. cada año, y la mayoría de estos accidentes cerebrovasculares sonde naturaleza isquémica. El restablecimiento oportuno del flujo sanguíneo cerebral con un activador tisular del plasminógeno (tPA) y/o una trombectomía es actualmente el tratamiento más eficaz para los pacientes con ictus; sin embargo, la recuperación completa de las funciones neurológicas a largo plazo es rara 2,3. Por lo tanto, la búsqueda de nuevas terapias para el ictus que se dirijan a la mejora funcional es un área de investigación intensa que requiere modelos animales de ictus clínicamente relevantes.
El modelo de accidente cerebrovascular isquémico más común en roedores utiliza la oclusión intraluminal de la arteria cerebral media (MCAO) para inducir el accidente cerebrovascular. En este modelo, desarrollado inicialmente por Zea Longa en 1989, se introduce un filamento de nylon en la arteria carótida interna (ACI) para bloquear el flujo sanguíneo a la arteria cerebral media (ACM)4. Sin embargo, este modelo tiene limitaciones. En primer lugar, cuando el filamento se inserta en la ICA, el flujo sanguíneo a la arteria cerebral posterior (PCA) también podría bloquearse parcialmente, especialmente en ratones. De manera crítica, la arteria comunicante posterior (PcomA), una pequeña arteria que conecta la circulación cerebral anterior y posterior, con frecuencia está subdesarrollada en algunas cepas de ratones, como C57Bl/6, la cepa utilizada predominantemente en la investigación experimental de accidentes cerebrovasculares. Se cree que esta permeabilidad de la PcomA contribuye a la variabilidad en el tamaño de la lesión en ratones después de un accidente cerebrovascular5. De hecho, cuando el flujo sanguíneo al ACP cae precipitadamente durante el ACM, y el PcomA no puede proporcionar suficiente flujo sanguíneo colateral, el infarto de accidente cerebrovascular puede expandirse hacia el territorio del ACP. Además, en este modelo, una larga duración de la isquemia conduce a una mayor probabilidad de mortalidad en ratones. En consecuencia, se suele utilizar una duración corta de MCAO de 30-60 min en ratones. Sin embargo, la mayoría de los pacientes con accidente cerebrovascular experimentan unas pocas horas de isquemia antes del tratamiento de reperfusión. Por lo tanto, un modelo de accidente cerebrovascular de ratón con una duración prolongada de isquemia es de alta relevancia clínica.
El objetivo general de este procedimiento es modelar el accidente cerebrovascular isquémico en ratones que tienen un infarto de tamaño mediano y una excelente tasa de supervivencia. Este modelo transcraneal de MCAO aborda los atributos críticos del accidente cerebrovascular clínico, ya que se puede realizar isquemia prolongada y los ratones envejecidos toleran bien este modelo, lo que permite la evaluación a largo plazo de la recuperación funcional.
Protocol
Representative Results
Discussion
El primer modelo de oclusión transcraneal de ACM se estableció en ratas en 1981 11,12 y fue reemplazado por el modelo de ACM sin craniectomía en1989 4. La oclusión transcraneal inicial de la ACM tuvo un amplio campo quirúrgico, de modo que se extirpó todo el arco cigomático y se tiró lateralmente de los músculos. Los tejidos locales se hincharon después de la cirugía, lo que provocó estrés y una disminución de la ingesta de a…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a Kathy Gage por su apoyo editorial. Las figuras del esquema se crearon con BioRender.com. Este estudio fue financiado por fondos del Departamento de Anestesiología (Centro Médico de la Universidad de Duke) y subvenciones de los NIH (NS099590, HL157354, NS117973 y NS127163).
Materials
| 0.25% bupivacaine | Hospira | NDC 0409-1159-18 | |
| 0.9% sodium chloride | ICU Medical | NDC 0990-7983-03 | |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium Chloride (TTC) | Sigma or any available vendor | ||
| 20 G IV catheter | BD | 381534 | 20 GA 1.6 IN |
| 30 G needle | BD | 305106 | |
| 4-0 silk suture | Look | SP116 | Black braided silk |
| 8-0 suture with needle | Ethilon | 2822G | |
| Alcohol swabs | BD | 326895 | |
| Anesthesia induction box | Any suitable vendor | Pexiglass make | |
| Electrical grinder | JSDA | JD 700 | |
| High temperature cautery loop tip | Bovie | AA03 | |
| Isoflurane | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
| Laser doppler perfusion monitor | Moor Instruments | moorVMS-LDF1 | |
| Lubricant eye ointment | Bausch + Lomb | 339081 | |
| Mouse rectal probe | Physitemp | RET-3 | |
| Nitrous Oxide | Airgas | UN1070 | |
| Otoscope | Welchallyn | 728 | 2.5 mm Speculum |
| Oxygen | Airgas | UN1072 | |
| Povidone-iodine | CVS | 955338 | |
| Recovery box | Brinsea | TLC eco | |
| Rimadyl (carprofen) | Zoetis | 6100701 | Injectable 50 mg/mL |
| Rodent ventilator | Harvard | Model 683 | |
| Temperature controller | Physitemp | TCAT-2DF | |
| Triple antibioric & pain relief | CVS | NDC 59770-823-56 | |
| Vaporizer | RWD | R583S |
Referenzen
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- Fisher, M., Savitz, S. I. Pharmacological brain cytoprotection in acute ischaemic stroke-renewed hope in the reperfusion era. Nature Reviews Neurology. 18 (4), 193-202 (2022).
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- Knauss, S., et al. A semiquantitative non-invasive measurement of PcomA patency in C57BL/6 mice explains variance in ischemic brain damage in filament MCAo. Frontiers in Neuroscience. 14, 576741 (2020).
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