Modelleerslag bij muizen: focale corticale laesies door fototrombose

Ischemische beroerte blijft een belangrijkste doodsoorzaak en verworven volwassen invaliditeit in ontwikkelde landen in de 21e eeuw goed voor ongeveer 2,7 miljoen sterfgevallen in 2017 wereldwijd¹. Zelfs met de enorme inspanningen van de wetenschappelijke gemeenschap zijn er weinig behandelingen beschikbaar. Bovendien zijn deze reeds beperkte opties met zulke hoge uitsluitingscriteria niet toegankelijk voor veel patiënten, wat resulteert in een dringende behoefte aan nieuwe behandelingen om het functionele herstel na een beroerte te verbeteren.

Gezien de onbekwaamheid van in vitro modellen om de complexe interacties van de hersenen te repliceren, zijn diermodellen essentieel voor preklinisch beroerteonderzoek. Muizen zijn het meest gebruikte diermodel op het gebied van beroerteonderzoek. De meeste van deze muismodellen zijn gericht op het induceren van infarcten door het blokkeren van de bloedstroom in de middelste cerebrale slagader (MCA), omdat de meerderheid van de menselijke beroerte laesies zich in het MCA-gebied^{bevinden 2}. Hoewel deze modellen de laesies van menselijke beroertes beter samenvatten, omvatten ze geconvuleerde operaties met een hoge variabiliteit van het infarctvolume.

Sinds Rosenblum en El-Sabban’s voorstel van het fototrombotische model in 1977³, en later de toepassing van dit model op ratten Watson et al.⁴, is het op grote schaal gebruikt in ischemisch beroerteonderzoek^5,6. Het fototrombotische beroertemodel induceert een lokaal en gedefinieerd corticale infarct als gevolg van de fotoactivatie van een lichtgevoelige kleurstof die eerder in de bloedstroom werd geïnjecteerd. Dit veroorzaakt lokale trombose van de vaten in de gebieden die aan licht worden blootgesteld. Kortom, bij blootstelling aan licht van de geïnjecteerde lichtgevoelige kleurstof wordt gelokaliseerd oxidatief letsel van het endotheelcelmembraan geïnduceerd, wat leidt tot trombocytenaggregatie en trombusvorming, gevolgd door lokale verstoring van de cerebrale bloedstroom⁷.

Het belangrijkste voordeel van deze techniek ligt in de eenvoud van uitvoering en de mogelijkheid om de laesie naar het gewenste gebied te leiden. In tegenstelling tot andere experimentele beroertemodellen is kleine chirurgische expertise nodig om het fototrombotische beroertemodel uit te voeren, omdat de laesie wordt geïnduceerd door verlichting van de intacte schedel. Bovendien kunnen de goed afgebakende grenzen ( figuur 2A en figuur 5B) en de flexibiliteit om de laesie naar een specifiek hersengebied te induceren, de studie van cellulaire reacties binnen het ischemische of intacte corticale gebied^{vergemakkelijken 8}. Om deze redenen is deze aanpak geschikt voor de studie van cellulaire en moleculaire mechanismen van corticale plasticiteit.

In de afgelopen decennia is de groeiende bezorgdheid over het gebrek aan reproduceerbaarheid tussen onderzoeksgroepen bedacht als de zogenaamde replicatiecrisis⁹. Na de coördinatie van de eerste preklinische gerandomiseerde gecontroleerde multicenter studie in 2015¹⁰, een voorgesteld instrument om preklinisch onderzoek^11,12,13te verbeteren , werd bevestigd dat een van de oorzaken van falende reproduceerbaarheid tussen preklinische studies van onafhankelijke laboratoria het ontbreken van voldoende standaardisatie van experimentele beroertemodellen en uitkomstparameters¹⁴was . Toen het ImmunoStroke-consortium werd opgericht (https://immunostroke.de/), een samenwerking die tot doel heeft hersen-immuuninteracties te begrijpen die ten grondslag liggen aan de mechanistische principes van beroerteherstel, was de standaardisatie van alle experimentele beroertemodellen tussen elke onderzoeksgroep essentieel.

Hier wordt de gestandaardiseerde procedure beschreven voor de inductie van het fototrombotische model zoals gebruikt in het bovengenoemde onderzoeksconsortium. Kortom, een dier onderging verdoving, kreeg intraperitonaal een Rose Bengal injectie (10 μL/g) en de intacte schedel, 3 mm links van bregma, werd onmiddellijk verlicht door een 561 nm laser gedurende 20 min (Figuur 1). Bovendien wordt een gerelateerde histologische en gedragsmatige methode gerapporteerd om het resultaat van de beroerte in dit model te analyseren. Alle methoden zijn gebaseerd op standaard operationele procedures die in het laboratorium zijn ontwikkeld en gebruikt.