Modelo de Oclusão Transcraniana da Artéria Cerebral Média Modificada para Estudo de Resultados de Acidente Vascular Cerebral em Camundongos Idosos
Summary
Este protocolo demonstra um modelo único de acidente vascular cerebral em camundongo com um infarto de tamanho médio e uma excelente taxa de sobrevida. Esse modelo permite que os pesquisadores pré-clínicos do AVC estendam a duração da isquemia, usem camundongos envelhecidos e avaliem os resultados funcionais a longo prazo.
Abstract
Na pesquisa experimental de AVC, a oclusão da artéria cerebral média (ACM) com um filamento intraluminal é amplamente utilizada para modelar o acidente vascular cerebral isquêmico em camundongos. O modelo de MCAO filamentar tipicamente exibe um infarto cerebral maciço em camundongos C57Bl/6 que às vezes inclui tecido cerebral no território suprido pela artéria cerebral posterior, o que é em grande parte devido a uma alta incidência de atresia da artéria comunicante posterior. Este fenômeno é considerado um dos principais contribuintes para a alta taxa de mortalidade observada em camundongos C57Bl/6 durante a recuperação de AVC a longo prazo após MCAO filamentar. Assim, muitos estudos de AVC crônico exploram modelos de MCAO distais. No entanto, esses modelos geralmente produzem infarto apenas na área do córtex e, consequentemente, a avaliação de déficits neurológicos pós-AVC poderia ser um desafio. Este estudo estabeleceu um modelo de MCAO transcraniana modificada no qual a MCA no tronco é parcialmente ocluída permanente ou transitoriamente através de uma pequena janela craniana. Como o local de oclusão é relativamente próximo à origem da ACM, esse modelo gera dano cerebral tanto no córtex quanto no estriado. A extensa caracterização deste modelo demonstrou uma excelente taxa de sobrevida a longo prazo, mesmo em camundongos envelhecidos, bem como déficits neurológicos prontamente detectáveis. Portanto, o modelo de camundongo MCAO descrito aqui representa uma ferramenta valiosa para a pesquisa experimental de AVC.
Introduction
Quase 800.000 pessoas sofrem um acidente vascular cerebral nos EUA a cada ano, e a maioria desses acidentes vasculares cerebrais é de natureza isquêmica1. A restauração oportuna do fluxo sanguíneo cerebral com ativador do plasminogênio tecidual (tPA) e/ou trombectomia é atualmente o tratamento mais eficaz para pacientes com AVC; entretanto, a recuperação completa das funções neurológicas em longo prazo é rara 2,3. Assim, a busca por novas terapias para AVC que visem a melhora funcional é uma área intensa de pesquisa que requer modelos animais clinicamente relevantes de AVC.
O modelo de AVC isquêmico mais comum em roedores utiliza a oclusão intraluminal da artéria cerebral média (ACM) para induzir acidente vascular cerebral. Nesse modelo, desenvolvido inicialmente por Zea Longa em 1989, um filamento de náilon é introduzido na artéria carótida interna (ACI) para bloquear o fluxo sanguíneo para a artéria cerebral média (ACM)4. No entanto, esse modelo apresenta limitações. Primeiro, quando o filamento é inserido na ACI, o fluxo sanguíneo para a artéria cerebral posterior (ACP) também pode ser parcialmente bloqueado, especialmente em camundongos. Criticamente, a artéria comunicante posterior (PcomA), uma pequena artéria que conecta a circulação cerebral anterior e posterior, é frequentemente subdesenvolvida em algumas cepas de camundongos, como a C57Bl/6, a cepa predominantemente usada em pesquisas experimentais de AVC. Acredita-se que essa patência do PComA contribua para a variabilidade no tamanho da lesão em camundongos apósAVE5. De fato, quando o fluxo sanguíneo para a ACP cai vertiginosamente durante a ACM, e a PcomA é incapaz de fornecer fluxo sanguíneo colateral suficiente, o infarto do AVC pode se expandir para o território da ACP. Além disso, nesse modelo, uma longa duração de isquemia leva a uma maior chance de mortalidade em camundongos. Consequentemente, uma curta duração MCAO de 30-60 min é tipicamente usada em camundongos. No entanto, a maioria dos pacientes com AVC experimenta algumas horas de isquemia antes do tratamento de reperfusão. Assim, um modelo de AVC em camundongo com duração prolongada de isquemia é de alta relevância clínica.
O objetivo geral deste procedimento é modelar o acidente vascular cerebral isquêmico em camundongos com infarto de tamanho médio e excelente taxa de sobrevida. Este modelo transcraniano de MCAO aborda atributos críticos do AVC clínico, uma vez que isquemia prolongada pode ser realizada, e camundongos idosos toleram bem esse modelo, permitindo a avaliação em longo prazo da recuperação funcional.
Protocol
Representative Results
Discussion
O primeiro modelo de oclusão transcraniana da ACM foi estabelecido em ratos em 1981 11,12 e substituído pelo modelo de MCAO sem craniectomia em1989 4. A oclusão transcraniana inicial da ACM tinha um campo cirúrgico amplo, de modo que todo o arco zigomático foi removido e os músculos tracionados lateralmente. Os tecidos locais ficaram inchados após a cirurgia, causando estresse e diminuição da ingestão alimentar dos animais. Em no…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem a Kathy Gage por seu apoio editorial. As figuras do esquema foram criadas com BioRender.com. Este estudo foi financiado pelo Departamento de Anestesiologia (Duke University Medical Center) e por subsídios do NIH (NS099590, HL157354, NS117973 e 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
- Tsao, C. W., et al. Heart disease and stroke statistics-2022 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 145 (8), e153 (2022).
- Nogueira, R. G., et al. Thrombectomy 6 to 24 hours after stroke with a mismatch between deficit and infarct. The New England Journal of Medicine. 378 (1), 11-21 (2018).
- 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).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
- 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).
- Yang, Z., et al. Post-ischemia common carotid artery occlusion worsens memory loss, but not sensorimotor deficits, in long-term survived stroke mice. Brain Research Bulletin. 183, 153-161 (2022).
- Wang, Z., et al. Increasing O-GlcNAcylation is neuroprotective in young and aged brains after ischemic stroke. Experimental Neurology. 339, 113646 (2021).
- Jiang, M., et al. XBP1 (X-box-binding protein-1)-dependent O-GlcNAcylation Is neuroprotective in ischemic stroke in young mice and its impairment in aged mice is rescued by thiamet-G. Stroke. 48 (6), 1646-1654 (2017).
- Li, X., et al. Single-cell transcriptomic analysis of the immune cell landscape in the aged mouse brain after ischemic stroke. Journal of Neuroinflammation. 19 (1), 83 (2022).
- Li, X., et al. Beneficial effects of neuronal ATF6 activation in permanent ischemic stroke. Frontiers in Cellular Neuroscience. 16, 1016391 (2022).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 2. Regional cerebral blood flow determined by [14C]iodoantipyrine autoradiography following middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1 (1), 61-69 (1981).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1 (1), 53-60 (1981).
