Summary

Modello di perforazione endovascolare per emorragia subaracnoidea combinata con risonanza magnetica (MRI)

Published: December 16, 2021
doi:

Summary

Qui presentiamo un modello murino SAH standardizzato, indotto dalla perforazione del filamento endovascolare, combinato con la risonanza magnetica (MRI) 24 ore dopo l’operazione per garantire il corretto sito di sanguinamento ed escludere altre patologie intracraniche rilevanti.

Abstract

Il modello di perforazione del filamento endovascolare per imitare l’emorragia subaracnoidea (SAH) è un modello comunemente usato – tuttavia, la tecnica può causare un alto tasso di mortalità e un volume incontrollabile di SAH e altre complicanze intracraniche come ictus o emorragia intracranica. In questo protocollo viene presentato un modello murino SAH standardizzato, indotto dalla perforazione del filamento endovascolare, combinato con la risonanza magnetica (MRI) 24 ore dopo l’operazione per garantire il corretto sito di sanguinamento ed escludere altre patologie intracraniche rilevanti. In breve, i topi C57BL/ 6J vengono anestetizzati con un’iniezione intraperitoneale di ketamina/xilazina (70 mg/16 mg/kg di peso corporeo) e posti in posizione supina. Dopo l’incisione del collo della linea mediana, l’arteria carotide comune (CCA) e la biforcazione carotidea sono esposte e una sutura di polipropilene monofilamento non assorbibile 5-0 viene inserita in modo retrogrado nell’arteria carotide esterna (ECA) e avanzata nell’arteria carotide comune. Quindi, il filamento viene invaginato nell’arteria carotide interna (ICA) e spinto in avanti per perforare l’arteria cerebrale anteriore (ACA). Dopo il recupero dall’intervento chirurgico, i topi subiscono una risonanza magnetica 7.0 T 24 ore dopo. Il volume di sanguinamento può essere quantificato e classificato tramite risonanza magnetica postoperatoria, consentendo un robusto gruppo sperimentale SAH con la possibilità di eseguire ulteriori analisi di sottogruppo in base alla quantità di sangue.

Introduction

L’emorragia subaracnoidea (SAH) è causata dalla rottura di un aneurisma intracranico e rappresenta un’emergenza pericolosa per la vita, associata a morbilità e mortalità sostanziali, pari a circa il 5% degli ictus 1,2. I pazienti con SAH presentano forti mal di testa, disfunzioni neurologiche e disturbi progressivi della coscienza3. Circa il 30% dei pazienti con SAH muore entro i primi 30 giorni dopo l’evento emorragico iniziale4. Clinicamente, il 50% dei pazienti sperimenta lesioni cerebrali ritardate (DBI) dopo lesioni cerebrali precoci. La DBI è caratterizzata da ischemia cerebrale ritardata e deficit neurologici ritardati. Studi attuali hanno dimostrato che gli effetti sinergici di diversi fattori portano alla perdita della funzione neurologica, tra cui la distruzione della barriera emato-encefalica, la contrazione delle piccole arterie, la disfunzione microcircolatoria e la trombosi 5,6.

Un aspetto unico della SAH è che la patogenesi ha origine da una posizione extraparenchimale ma poi porta a cascate dannose all’interno del parenchima: la patologia inizia con l’accumulo di sangue nello spazio subaracnoideo, innescando una moltitudine di effetti intraparenchimali, come neuroinfiammazione, apoptosi delle cellule neuronali ed endoteliali, depolarizzazione della diffusione corticale e formazione di edema cerebrale7, 8.

La ricerca clinica è limitata da diversi fattori, rendendo il modello animale un elemento critico nell’imitare in modo coerente e accurato i cambiamenti patomeccanici della malattia. Sono stati proposti diversi protocolli modello SAH, ad esempio l’iniezione di sangue autologo nella cisterna magna (ACM). Inoltre, un metodo modificato con una doppia iniezione di sangue autologo nella cisterna magna e nella cisterna del chiasma ottico (APC) rispettivamente 9,10. Mentre l’iniezione di sangue autologo è un modo semplice per simulare il processo patologico del vasospasmo e le reazioni infiammatorie dopo l’emorragia subaracnoidea, il seguente aumento della pressione intracranica (ICP) è relativamente lento e non vengono indotti cambiamenti degni di nota nella permeabilità della barriera emato-encefalica11,12. Un altro metodo, il posizionamento del sangue periarterioso, solitamente utilizzato in grandi modelli di SAH (ad esempio, scimmie e cani), prevede il posizionamento di sangue autologo anticoagulato o di prodotti sanguigni comparabili attorno alla nave. I cambiamenti di diametro dell’arteria possono essere osservati con un microscopio, che funge da indicatore per il vasospasmo cerebrale dopo SAH13.

Barry et al. descrissero per la prima volta un modello di perforazione endovascolare nel 1979 in cui l’arteria basilare è esposta dopo aver rimosso il cranio; l’arteria viene quindi perforata con microelettrodi di tungsteno, utilizzando una tecnica stereotassica microscopica14. Nel 1995, Bederson e Veelken hanno modificato il modello Zea-Longa di ischemia cerebrale e stabilito la perforazione endovascolare, che è stata continuamente migliorata dal15,16. Questo metodo si basa sul fatto che topi e umani condividono una rete vascolare intracranica simile, nota come il cerchio di Willis.

Per la valutazione postoperatoria e la classificazione della SAH nel modello murino, sono stati proposti diversi approcci. Sugawara et al. hanno sviluppato una scala di classificazione che è stata ampiamente utilizzata dal 200817. Questo metodo valuta la gravità della SAH in base ai cambiamenti morfologici. Tuttavia, per questo metodo, la morfologia del tessuto cerebrale del topo deve essere esaminata in visione diretta e, pertanto, il topo deve essere sacrificato per la valutazione. Inoltre, sono stati stabiliti diversi metodi per determinare la gravità della SAH in vivo. Gli approcci vanno dal semplice punteggio neurologico al monitoraggio della pressione intracranica (ICP) a varie tecniche di imaging radiologico. Inoltre, la classificazione MRI si è dimostrata un nuovo strumento non invasivo per valutare la gravità del SAH, correlata al punteggio neurologico18,19.

Qui, viene presentato un protocollo per un modello SAH causato dalla perforazione endovascolare, combinato con la risonanza magnetica postoperatoria. Nel tentativo di stabilire un sistema per oggettivare la quantità di sanguinamento in un ambiente in vivo , abbiamo anche sviluppato un sistema per la classificazione SAH e la quantificazione del volume totale del sangue basato su una risonanza magnetica ponderata T2 ad alta risoluzione 7.0 T. Questo approccio garantisce la corretta induzione della SAH e l’esclusione di altre patologie come ictus, idrocefalo o emorragia intracerebrale (ICH) e complicanze.

Protocol

Gli esperimenti sono stati eseguiti in conformità con le linee guida e i regolamenti stabiliti da Landesamt fuer Gesundheit und Soziales (LaGeSo), Berlino, Germania (G0063/18). In questo studio sono stati utilizzati topi maschi C57Bl/6J (8-12 settimane) con un peso di 25 ± 0,286 g (media ± s.e.m.). 1. Preparazione animale Indurre l’anestesia iniettando ketamina (70 mg/kg) e xilazina (16 mg/kg) per via intraperitoneale. Mantenere la temperatura corporea normale, co…

Representative Results

MortalitàPer questo studio, un totale di 92 topi maschi C57Bl / 6J di età compresa tra 8-12 settimane sono stati sottoposti a operazione SAH; in questi, abbiamo osservato un tasso di mortalità complessivo dell’11,9% (n = 12). La mortalità si è verificata esclusivamente entro le prime 6-24 ore dopo l’intervento chirurgico, suggerendo la mortalità perioperatoria e il sanguinamento SAH stesso come i fattori che contribuiscono più probabilmente. Grado di sanguin…

Discussion

In sintesi, un modello murino SAH standardizzato indotto dall’operazione di perforazione del filamento endovascolare è presentato con invasione minore, breve tempo operativo e tassi di mortalità accettabili. La risonanza magnetica viene condotta 24 ore su 24 postoperatoria per garantire il corretto sito di sanguinamento e l’esclusione di altre patologie intracraniche rilevanti. Inoltre, abbiamo classificato diversi gradi di sanguinamento SAH e misurato i volumi di sanguinamento, consentendo ulteriori analisi di sottogr…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

SL è stato sostenuto dal Chinese Scholarship Council. KT è stato sostenuto dalla borsa di studio BIH-MD dell’Istituto di sanità di Berlino e dalla Sonnenfeld-Stiftung. RX è supportato dal BIH-Charité Clinician Scientist Program, finanziato dalla Charité -Universitätsmedizin Berlin e dal Berlin Institute of Health. Riconosciamo il sostegno della Fondazione tedesca per la ricerca (DFG) e del Fondo di pubblicazione ad accesso aperto di Charité – Universitätsmedizin Berlin.

Materials

Eye cream Bayer 815529836 Bepanthen
Images analysis software ImageJ Bundled with Java 1.8.0_172
Ligation suture (5-0) SMI Silk black USP
Light source for microscope Zeiss CL 6000 LED
Ketamine CP-pharma 797-037 100 mg/mL
MRI Bruker Pharmascan 70/16  7 Tesla
MRI images acquired software Bruker Bruker Paravision 5.1
Paracetamol (40 mg/mL) bene Arzneimittel 4993736
Prolene filament (5-0) Erhicon EH7255
Razor Wella HS61
Surgical instrument (Fine Scissors) FST 14060-09
Surgical instrument (forceps#1) AESCULAP FM001R
Surgical instrument (forceps#2) AESCULAP FD2855R
Surgical instrument (forceps#3) Hammacher HCS 082-12
Surgical instrument (Needle holder) FST 91201-13
Surgical instrument (Vannas Spring Scissors) FST 15000-08
Surgical microscope Zeiss Stemi 2000 C
Ventilation monitoring Stony Brook Small Animal Monitoring & Gating System
Wounding suture(4-0) Erhicon CB84D
Xylavet CP-pharma 797-062 20 mg/mL

Referencias

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Citar este artículo
Liu, S., Tielking, K., von Wedel, D., Nieminen-Kelhä, M., Mueller, S., Boehm-Sturm, P., Vajkoczy, P., Xu, R. Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging (MRI). J. Vis. Exp. (178), e63150, doi:10.3791/63150 (2021).

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