Summary

Periorbitale Platzierung einer Laser-Doppler-Sonde zur Überwachung des zerebralen Blutflusses vor einem Verschluss der mittleren Hirnarterie in Nagetiermodellen

Published: November 22, 2024
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Summary

Hier wird ein minimal-invasives chirurgisches Verfahren gezeigt, bei dem die Laser-Doppler-Sonde über der distalen Region der mittleren Hirnarterie (MCA), einer für Ratten und Mäuse geeigneten periorbitalen Stelle, auf den Schädel aufgesetzt wird, um den Blutfluss während eines vorübergehenden MCA-Verschlusses zu beurteilen.

Abstract

Der Verschluss der mittleren Hirnarterie (MCAO) ist die Goldstandardmethode für die präklinische Modellierung des ischämischen Schlaganfalls bei Nagetieren. Eine erfolgreiche Okklusion ist jedoch selbst für die geschicktesten chirurgischen Hände nicht garantiert. Fehler treten vor allem dann auf, wenn das Filament nicht in der richtigen Tiefe platziert wird, und umfassen entweder keinen Infarkt oder eine Gefäßperforation, die zum Tod führen kann. Die Laser-Doppler-Flowmetrie (LDF) ist eine zuverlässige Technik, die während des MCAO-Verfahrens Echtzeit-Feedback über den regionalen zerebralen Blutfluss (CBF) liefert. Hier demonstrieren wir eine schnelle Technik zur periorbitalen Platzierung einer Laser-Doppler-Sonde zur Messung von CBF sowohl bei Mäusen als auch bei Ratten. Unser Grundgedanke bestand darin, die LDF-Implementierung zu vereinfachen und eine breite Anwendung zu fördern, um die chirurgische Zuverlässigkeit zu verbessern. Die Technik macht eine Schädelausdünnung und spezielle Ausrüstung überflüssig, da die Platzierung im periorbitalen Bereich und nicht in der dorsalen Region erfolgt, was die Effizienz und einfache Einführung fördert. Das hier beschriebene Protokoll umfasst die präoperativen Vorbereitungen, die Platzierung der periorbitalen Dopplersonde und die postoperative Versorgung. Zu den repräsentativen Ergebnissen gehören visuelle Darstellungen von Verfahrenselementen sowie repräsentative LDF-Spuren, die erfolgreiche MCAO-Operationen veranschaulichen, wobei Fälle von erfolgloser Filamentplatzierung, die zu Komplikationen führten, veranschaulicht wurden. Das Protokoll veranschaulicht LDF bei der Bestätigung der korrekten Filamentplatzierung und bietet ein vereinfachtes Verfahren im Vergleich zu alternativen Methoden.

Introduction

Die Methode des Verschlusses der mittleren Hirnarterie (MCAO) ist bei Nagetieren weit verbreitet, seit sie 1986 in die wissenschaftliche Gemeinschaft eingeführt wurde, um sie bei Ratten anzuwenden1 , wobei die Longa-Adaption 1990beschrieben wurde 2 und Anpassungen für Mäuse bald darauffolgten 3. Obwohl in Longas Veröffentlichung nicht beschrieben, wurde die Verwendung des Laser-Doppler-Flowmetrie-Signals (LDF) zur Bestätigung der Filamentplatzierung bald in der Literatur beschrieben4. Die LDF-Beschäftigung während des MCAO-Verfahrens wird in der Literatur prominent dargestellt, wird aber in den aktuellen Standard Operational Procedures (SOPs) der Stroke Preclinical Assessment Networks (SPAN)5 als optionaler Schritt bezeichnet.

Die Verwendung von LDF bestätigt die korrekte Filamentplatzierung während des MCAO-Verfahrens und trägt daher zur Strenge des Studiendesigns und den nachfolgenden Ergebnissen bei, insbesondere in Experimenten zur Untersuchung der Wirksamkeit von Arzneimitteln. Die Verwendung von LDF reduziert chirurgische Fehler, die auf eine falsche Filamentplatzierung zurückzuführen sind, was zu der dichotomen Situation führt, dass entweder keine Verletzungen auftreten, wenn das Filament nicht weit genug platziert wird, oder dass Tiere aufgrund von Gefäßperforationen sterben, wenn das Filament zu weit eingeführt wird. Auf der anderen Seite ist die Verwendung von LDF nicht mit der Variabilität der Infarktgröße verbunden, die häufig nach dem MCAO-Verfahren beobachtet wird6. Die Verwendung von LDF im MCAO-Verfahren kann insbesondere bei Ratten als schwierig und belastend empfunden werden, da der Schädel dicker ist als bei Mäusen und vor der LDF-Platzierung eine Schädelausdünnung erforderlich sein kann 7,8. Auch die Platzierung der dorsalen Sonde wird häufig mit einigen Protokollen beschrieben, die eine spezielle Ausrüstung oder Vorbereitung erfordern 7,8,9. Bei einer dieser Barrieren kann es sein, dass die Implementierung des LDF zur Bestätigung der Filamentplatzierung nicht stattfindet.

In diesem Protokoll beschreiben wir die Platzierung der Laser-Doppler-Sonde am Schädel und über dem distalen Bereich der mittleren Hirnarterie – eine periorbitale Platzierung – zur Beurteilung des Blutflusses während des MCAO-Verfahrens sowohl bei Mäusen als auch bei Ratten. Unser Grundgedanke war es, ein Verfahren zu entwickeln, das mehrere Vorteile gegenüber einigen in der Literatur berichteten Methoden hat 7,8,9,10, da es minimalinvasiv und schnell ist und keine Schädelausdünnung oder spezielle Ausrüstung über die Laser-Doppler-Sonde hinaus erfordert.

Protocol

Zur Veranschaulichung dieses Protokolls wurden adulte Mäuse und Ratten herangezogen (25 g, C57BL/6J, Jackson Laboratories; 250 g, Sprague Dawley, Envigo). Der Umgang mit Tieren und die Versuchsverfahren wurden mit Genehmigung und in Übereinstimmung mit dem Institutional Animal Care and Use Committee der University of Arizona, den nationalen Gesetzen und gemäß den Grundsätzen der Labortierpflege11 durchgeführt. Ratten und Mäuse wurden mit einem 12-stündigen…

Representative Results

Die Platzierung der Laser-Doppler-Sonde in der MCA-Region ist in Abbildung 1 visuell dargestellt und bietet ein Piktogramm des Gefäßsystems, das als visuelle Orientierung aus sagittaler und dorsaler Perspektive dient. Abbildung 2 fasst die kritischen Schritte für die Platzierung der Laser-Doppler-Sonde und die Ergebnisse in der Maus zusammen. Abbildung 2A zeigt ein Bild einer anästhesierten und …

Discussion

Das MCAO ist das Goldstandardverfahren für die Modellierung von Hirnarterienverschluss und Reperfusion bei Nagetieren und war der Eckpfeiler der präklinischen Schlaganfallforschung, der die Induktion von fokaler Ischämie bei Nagetieren ermöglichte, um die Pathophysiologie des menschlichen Schlaganfalls nachzuahmen. Es handelt sich um ein anspruchsvolles chirurgisches Verfahren mit erheblicher inter- und sogar intrachirurgischer Variabilität. Es gibt zwar keine Hinweise darauf, dass …

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Forschung wurde durch NINDS 1R41NS124450 finanziert. Biorender: KT26JWLYF6

Materials

curved spring scissors Castroviejo 1501710
forceps #5 Fine science tools 11250-20
forceps #5/45 Fine science tools 1151-35
Forcepts Cautery tool Conmed M18019-01
Laboratory tape Fisherbrand Labeling Tape 15-950
Laser Doppler Monitor Moore Instruments  MOORVMS-LDF
LDF software Perisoft for Windows or moorSOFT NA
Mouse clippers Philips Norelco MG7910
Periflux System 4000, probe 407 Perimed equipment no longer available
plastic wrap Glad press n seal
Rat clippers oster A5 or similar
Small rodent anesthesia JD Medical custom order
small scissors excelta 362 Sissors or similar
Temperature monitor system with probe Physitemp TCAT-2AC Controller

Referenzen

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Diesen Artikel zitieren
Dickson, D. C., Bartlet, M. J., Hom, S., Morrison, H. W. Periorbital Placement of a Laser Doppler Probe for Cerebral Blood Flow Monitoring Prior to Middle Cerebral Artery Occlusion in Rodent Models. J. Vis. Exp. (213), e66839, doi:10.3791/66839 (2024).

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