Summary

Optimierung der Methode des Verschlusses der Arteria cerebralis longa für eine vollständige Reperfusion

Published: November 22, 2024
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Summary

Dieses Protokoll stellt eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für Forscher dar, um den Verschluss der mittleren Hirnarterie an Mäusen mit der modifizierten Longa-Methode der Arteria carotis externa durchzuführen. Die in diesem Artikel vorgestellten Modifikationen zielen darauf ab, die Genauigkeit des Verschlusses der mittleren Hirnarterie zu erhöhen und eine vollständige Reperfusion zu gewährleisten.

Abstract

Das Modell des Verschlusses der mittleren Hirnarterie dient als primäres Tiermodell für die Untersuchung des ischämischen Schlaganfalls. Obwohl sie seit über drei Jahrzehnten in der Forschung eingesetzt wird, ist ihre Standardisierung nach wie vor unzureichend. Das Verfahren, das überwiegend an Ratten und Mäusen durchgeführt wird, stellt aufgrund der kleineren und zerbrechlicheren Natur der Mäuse eine Herausforderung dar. Im Gegensatz zur Koizumi-Methode der Arteria carotis communis ist die Arteria carotis externa das einzige Modell für einen intraluminalen Filamentschlag, das eine vollständige Reperfusion nach einer Ischämie gewährleistet. Dieser Aspekt ist von entscheidender Bedeutung für Studien, die Reperfusionsphänomene untersuchen. Die in diesem Artikel gezeigten chirurgischen Modifikationen gewährleisten einen kontinuierlichen Blutfluss aus der Arteria carotis communis während der ischämischen Phase und nach Beginn der Reperfusion. Das Ziel dieser Modifikationen ist es, die mittlere Hirnarterie selektiv zu verschließen, indem die Durchblutung in den Ästen proximal der mittleren Hirnarterie während der Ischämieperiode ununterbrochen bleibt. Darüber hinaus ist der Beginn der Reperfusion plötzlich und kann präzise gesteuert werden, wodurch die endovaskuläre Thrombektomie in der Humanmedizin genauer modelliert werden kann. Unser Ziel mit diesem umfassenden Videoartikel ist es, die Ausbildung neuer Chirurgen zu erleichtern und die Standardisierung chirurgischer Verfahren innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu fördern.

Introduction

Der Schlaganfall ist die zweithäufigste Todesursache und die dritthäufigste Todesursache und die dritthäufigste Todesursache und Invaliditätzusammen 1. Der Schlaganfall kann ischämisch oder hämorrhagisch sein, wobei der ischämische Schlaganfall in der klinischen Praxis deutlich häufiger vorkommt. Ein ischämischer Schlaganfall entsteht durch eine Blockade in einer Arterie, die das Hirngewebe mit Blut versorgt, was zu Ischämie, Zelltod und Entzündungen führt. Seit dem Aufkommen von Reperfusionstherapien wie Thrombolyse und mechanischer Thrombektomie wurden große Fortschritte in der Behandlung des Schlaganfalls erzielt. Alle Reperfusionstherapien bergen jedoch das Risiko, den Zustand des Patienten zu verschlimmern, indem sie eine sogenannte Reperfusionsschädigung verursachen2. Der genaue Mechanismus der Reperfusionsverletzung ist noch unklar, und es liegt in den präklinischen Studien, mögliche Ursachen und vorbeugende Maßnahmen zu identifizieren. Zu diesem Zweck ist die Entwicklung eines geeigneten Tiermodells für Reperfusionsschäden nach ischämischem Schlaganfall von entscheidender Bedeutung.

Der Verschluss der mittleren Hirnarterie (MCAO) ist das am häufigsten verwendete Tiermodell zur Untersuchung eines ischämischen Schlaganfalls. Sie wird überwiegend bei Nagetieren durchgeführt und hat viele verschiedene Varianten, die bisher in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben wurden 3,4. Die beiden Haupttypen, Koizumi und Longa, die als Varianten der Arteria carotis communis (CCA) und der Arteria carotis externa (ECA) bekannt sind, unterscheiden sich technisch durch die Arteriotomiestelle für die Filamentinsertion 5,6. In unserem kürzlich erschienenen Artikel “Durch In-vivo-Monitoring der vaskulären Perfusion” haben wir gezeigt, dass nur die Longa-Methode wirklich als Hirnischämie/Reperfusionsmodell angesehen werden kann7. Bei diesem Verfahren wird das Filament in die ECA eingeführt, durch die ICA geschoben und an der Verzweigungsstelle der mittleren Hirnarterie (MCA) befestigt, um eine Ischämie des Hirngewebes zu induzieren. Nach einer vorgegebenen Periode der Ischämie ermöglicht der Rückzug des Filaments eine Reperfusion, die eine vorübergehende Hirnischämie simuliert. Nach dem Ausbruch des Schlaganfalls ist die primäre Ergebnisvariable, die in der Forschung verwendet wird, meist das Volumen der infarktierten Läsion, das entweder mit Hilfe der Ex-vivo-Histologie oder mit in vivo-Hirnscans gemessen werden kann. Die Herausforderungen bei MCAO-Modellen drehen sich um die geringe Reproduzierbarkeit, die auf varianzen zwischen Varianten, Betreibern und Probanden zurückzuführen ist, wobei letztere eine erhebliche Einschränkung in der präklinischen Schlaganfallforschung darstellen4.

Darüber hinaus sind die Infarktregionen, die auf MCAO bei Nagetieren folgen, im Verhältnis zur Größe des Nagetiergehirns massiv. Darüber hinaus werden hippocampusale hintere Regionen des Gehirns häufig in das Infarktvolumen rekrutiert, obwohl diese Regionen in erster Linie vom Blutfluss aus der hinteren Hirnarterie (PCA) und nicht von MCA8 abhängig sind. Wie bei den in der Literatur beschriebenen Koizumi- und Longa-Methoden wird das CCA während der Ischämie-Periode aufgrund der unvollständigen Durchgängigkeit des Willis-Kreises bei Mäusen ligiert gehalten, was zu einer Ischämiseinduktion in einer viel breiteren Region als beabsichtigt führt 5,6,9. Selbst bei Methoden, bei denen die CCA nach der Ischämie-Periode wieder geöffnet oder repariert wird, führen die üblichen 30-60 Minuten Ischämie zu einer irreversiblen Gewebeverletzung in Nicht-MCA-Regionen10. Darüber hinaus haben frühere Untersuchungen entgegen den Erwartungen gezeigt, dass die Länge der Silikonbeschichtung eines Filaments keinen Einfluss auf die Läsionsgröße11 hat. Die Wahl der Siliziumbeschichtungslänge des Filaments wurde jedoch nur bei Modellen mit ligiertem CCA während der Okklusionsphase berücksichtigt.

Das Ziel dieser Methode war es, die Longa MCAO-Methode bei Mäusen zu modifizieren, um einen ununterbrochenen Blutfluss aus dem CCA während der Ischämieperiode zu ermöglichen, wodurch die Selektivität von MCAO erhöht und eine vollständige Reperfusion der Infarktregion nach dem Eingriff sichergestellt wird. Diese Modifikationen würden Längsschnittstudien zur Erforschung von Ischämie-Reperfusionsschäden bei Mäusen sehr zugute kommen, indem sie die Sterblichkeitsrate senken und die Varianz zwischen den Probanden verringern.

Protocol

Der Umgang mit Tieren und die Verfahren wurden von der Ethik-Lizenzierungskommission der Medizinischen Fakultät der Universität Zagreb und der Ethikkommission zum Schutz der für wissenschaftliche Zwecke verwendeten Tiere des Landwirtschaftsministeriums der Republik Kroatien genehmigt. Die Versuchsverfahren wurden gemäß dem kroatischen Tierschutzgesetz (NN 102/17, 32/19), den Änderungen des Tierschutzgesetzes (NN 37/13) und den Richtlinien zum Schutz der für wissenschaftliche Zweck…

Representative Results

Intraoperative oder postoperative MRT-Scans, insbesondere perfusionsgewichtete Bildgebung (PWI) und/oder diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) (Abbildung 2), können einen endgültigen Nachweis für ein erfolgreiches Verfahren erbringen. Die intraoperative PWI zeigt eine kritische Ischämie in der ipsilateralen MCA-Region, was bestätigt, dass die Filamentplatzierung zu einem vollständigen Verschluss führte. Die postoperative PWI eines erfolgreichen Eingri…

Discussion

MCAO ist ein sehr anspruchsvolles Verfahren für den Bediener und ein lähmendes Verfahren für das Tier. Aus diesem Grund ist es für Forscher von größter Bedeutung, über ein Standardverfahren zu verfügen, das die Schwere des Schlaganfalls minimiert, Verfahrensfehler reduziert und das Wohlbefinden des Tieres nach dem Eingriff verbessert. Dieses MCAO-Protokoll hebt einige der wichtigsten Aspekte hervor, die bei der Durchführung dieses Verfahrens an einer Maus zu berücksichtigen sin…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch das Projekt BRADISCHEMIA der Kroatischen Wissenschaftsstiftung (UIP-2017-05-8082) finanziert; GA KK01.1.1.01.0007 gefördert von der Europäischen Union über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und von der Europäischen Union über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. KK.01.1.1.07.0071, Projekt “SineMozak. Die Arbeit der Doktoranden Rok Ister und Marta Pongrac wurde durch das von der Europäischen Union aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds finanzierte Projekt “Karriereentwicklungsprojekt für junge Forscher – Ausbildung von Doktoranden” der Kroatischen Wissenschaftsstiftung voll unterstützt. Der Eingriff wurde mit einem Android-Smartphone gefilmt, das mit einer generischen Kamerahalterung an einem Operationsmikroskop befestigt war. Das Videomaterial wurde bearbeitet und das Voiceover mit dem Wondershare Filmora Video Editor aufgenommen.

Materials

Betadine cutaneous solution 10g/100ml Alkaloid Skopje N/A
Braided silk suture Fine Science Tools 18020-60
Dafilon suture 5/0 DS16 B. Braun C0936154
Dolokain 20 mg/g gel Jadran-Galenski Laboratorij N/A
Dumont #5 forceps Fine Science Tools 11251-20 2 pieces
Dumont #7 forceps Fine Science Tools 11271-30
Dumont N0 self-closing forceps Fine Science Tools 11480-11
Durapore Surgical Tape 1,25cm x 9,1m 3M 7100057169
Durapore Surgical Tape 2,5cm x 9,1m 3M 7100057168
External thermostat Petnap 1012536
Halsey needle holders Fine Science Tools 12500-12
Hot bead sterilizer Fine Science Tools 18000-50
Iris scissors Fine Science Tools 14060-10
Isoflurane USP Piramal critical care N/A
Laser Doppler Monitor Moor MOORVMS-LDF2
Metal Pet Heat Pad Petnap 1012525
Micro Vannas spring scissors Fine Science Tools 15000-00
Mini-colibri retractor Fine Science Tools 17000-01
Recugel eye ointment Bausch&Lomb N/A
S&T B-1 vessel micro clamp  Fine Science Tools 00396-01 2 pieces
S&T micro clamp applying forceps Fine Science Tools 00071-14
Schwartz micro serrefines Fine Science Tools 18052-01
Stemi DV4 Spot stereo microscope Zeiss 000000-1018-453
Steri-Strip Reinforced Adhesive Skin Closures 3 mm x 75 mm 3M 7100236545
Straight tissue forceps Fine Science Tools 11023-10
SZX Stand Arm Olympus SZ2-STS
Tec III 300 series calibrated vaporizer Vaporizer Sales and Service inc. N/A
Universal Stand Type 2 Olympus SZ2-STU2
VetFlo Six Channel Anesthesia Stand Kent Scientific VetFlo-1225 Modified for O2/N2 mixing

Referenzen

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Diesen Artikel zitieren
Ister, R., Pongrac, M., Dobrivojević Radmilović, M. Optimization of the Longa Middle Cerebral Artery Occlusion Method for Complete Reperfusion. J. Vis. Exp. (213), e66720, doi:10.3791/66720 (2024).

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