Intraluminale gloeidraad occlusie van de middelste cerebrale slagader is het meest gebruikte in vivo model van experimentele beroerte in knaagdieren. Een alternatieve chirurgische benadering om gemeenschappelijke halsslagader reparatie gebeurt hier, waardoor de reperfusie van de gemeenschappelijke halsslagader en een volledige reperfusie naar het grondgebied van de middelste cerebrale slagader.
De ischemische beroerte is een belangrijke oorzaak van volwassen langdurige invaliditeit en dood wereldwijd. De huidige behandelingen beschikbaar zijn beperkt, met alleen tissue plasminogen activator (tPA) als een goedgekeurd geneesmiddel behandeling te richten van ischemische beroerte. Huidige onderzoek op het gebied van ischemische beroerte richt zich op meer inzicht te krijgen in de pathofysiologie van beroerte, te ontwikkelen en nieuwe farmaceutische doelstellingen onderzoeken. Betrouwbare experimentele beroerte modellen zijn cruciaal voor de voortgang van mogelijke behandelingen. Het middelste cerebrale slagader occlusie (MCAO) model is klinisch relevante en de meest gebruikte chirurgische model van ischemische beroerte in knaagdieren. De resultaten van dit model, zoals het volume van de laesie, zijn echter geassocieerd met een hoge mate van variabiliteit, met name in muizen. De alternatieve MCAO model hier beschreven staat de reperfusie van de gemeenschappelijke halsslagader (CCA) en de toegenomen perfusie van het grondgebied van de middelste cerebrale slagader (MCA), met behulp van een weefsel pad met afdichtmiddel fibrinogeen gebaseerde om te herstellen van het schip, en de verbeterde welzijn van de muizen door het vermijden van externe halsslagader (ECA) afbinding. Dit vermindert de afhankelijkheid van de cirkel van Willis, die bekend staat als zeer anatomisch variabele in muizen. Representatieve gegevens blijkt dat de variabiliteit in de laesie volumes tussen de traditionele benadering van de MCAO en de alternatieve benadering die hier beschreven met behulp van deze alternatieve chirurgische aanpak vermindert.
Een belangrijke oorzaak van cerebrale beroerte is focal ischemie op het grondgebied van de middelste cerebrale slagader. Tissue plasminogen activator (tPA) is het alleen farmacologische behandeling beschikbaar met bewezen werkzaamheid, ondanks talrijke klinische drug tests gericht op ischemische beroerte1,2. Echter, als gevolg van bezorgdheid over de veiligheid en een smalle therapeutische venster (< 4.5 h), slechts ~ 15 procent van alle beroerte-patiënten komen in aanmerking voor tPA, en de recanalization-tarieven kunnen < 50%3,4.
Reproduceerbaar zijn en klinisch relevante dierlijke modellen van een beroerte als essentieel om de ontwikkeling van nieuwe en potentiële beroerte therapeutische behandelingen worden beschouwd. Als gevolg van bezorgdheid over de samenhang en de variabiliteit in de resultaten met diermodellen blijft het echter belangrijk voor het verfijnen van bestaande in vivo modellen ter verbetering van de vertaling van preklinische studies naar de kliniek. Het ontbreken van vertaling van de preklinische experimentele werkzaamheid van potentiële behandelingen naar klinische gebruik is een voortdurende zorg voor beroerte onderzoek5. Redenen voor het mislukken van de vertaling zijn waarschijnlijk meerdere en kunnen worden gerelateerd aan, bijvoorbeeld, de proefopzet, vertraging van de behandeling, klinische beroerte heterogeniteit, en de beperkingen van de dierlijke modellen gebruikt6. Een belangrijke uitdaging voor beroerte onderzoek blijft de ontwikkeling van veilige en effectieve behandelingen.
Middelste cerebrale slagader occlusie (MCAO) door intraluminale gloeidraad opneming is de meest gebruikte in vivo knaagdier model van experimentele beroerte. Dit model kunnen het herstel van de bloedtoevoer na een ischemie inductie, het nabootsen van de gebeurtenissen die zich in menselijke lijn7 voordoen. Echter, in het bijzonder in muizen, heterogene laesie volumes met gevarieerde standaarddeviaties ook optreden als gedefinieerd chirurgische protocollen zijn toegepaste8,9,10. Het is tekenend dat een bimodaal verdeling van kleine striatale en grote striato-corticale laesie volumes11. Om te induceren ischemie, wordt meestal de gloeidraad ingebracht via een snede van de CCA of ECA die vervolgens blijven permanent ligaturen12. De permanente Afbinding van de CCA voorkomt het opnieuw opzetten van de bloedstroom in de interne halsslagader (ICA) en vervolgens het MCA grondgebied. Hierdoor reperfusie zijn afhankelijk van de collaterale levering binnen de cirkel van Willis (CoW). De structuur van de koe heeft anatomische variabiliteit tussen de individuele dieren, met name in C57BL/6 muizen-a stam meestal gebruikt in in-vivo onderzoek lijn13. Een alternatieve methode, van de gloeidraad inbrengen via de ECA, laat de voortdurende perfusie via het CCA, maar deze methode compromissen de arteriële toevoer naar het grondgebied van de Europese Rekenkamer, waarvan is aangetoond, bij ratten, hebben een nadelig effect op het dier welzijn14.
De afhankelijkheid van de koe voor bijkomende leveringen en reperfusie in de gevestigde MCAO model kan gedeeltelijk verantwoordelijk voor de laesie volume variabiliteit na occlusie. We beschrijven een alternatieve lymfkliertest chirurgische procedure waar ECA Afbinding wordt vermeden en de CCA-incisie is gerepareerd, dus mooi reperfusie via de CCA, onafhankelijk van de koe. De reparatie van de incisie CCA is eerder aangetoond in ratten leiden tot een succesvolle reperfusie via de CCA-15. Wij hebben deze aanpak succesvol in muizen11 toegepast en verslag hier het protocol wat in een verminderde variabiliteit in laesie volume, de belangrijkste resultaat maatregel gebruikt in experimentele lijn studies resulteert.
In dit protocol, laten we zien hoe ertoe MCAO via CCA vaartuig gloeidraad invoeging gevolgd door CCA vaartuig reparatie, waarbij een weefsel pad- en afdichtmassa toepassing zodat reperfusie.
Gloeidraad inductie van voorbijgaande MCAO in knaagdieren is de meest gebruikte experimentele beroerte model, aangezien het reperfusie aan het getroffen gebied, het nabootsen van het vóórkomen van gebeurtenissen na klinische ischemische beroerte7toestaat. Gemeld hier is een alternatieve chirurgische benadering naar de traditionele methode van voorbijgaande MCAO gloeidraad-geïnduceerd in muizen. De alternatieve aanpak, analgesie behandeling, ECA afbinding vermijden en CCA incisie reparatie, resulteert in een verminderde variabiliteit van de LV wanneer beoordeeld met behulp van zowel de MRI als de histologische kleuring methoden11.
Traditionele benaderingen voor het opwekken van MCAO grotendeels vertrouwen op het transect, of ten minste afbinding, van de Rekenkamer, waarvan is aangetoond, bij ratten, beïnvloeden van gedrag drinken en een toename van de lichaam gewichtsverlies na de MCAO14. Het protocol hier, gedefinieerd in muizen, met het vermijden van ECA afbinding en analgesie toevoeging, stelde een afname van de lichaam gewichtsverlies na de MCAO met geen effect op het volume van de laesie. Het gebruik van analgesie is vermeden, of in ieder geval niet gemeld, in de meeste studies van de experimentele lijn, als gevolg van mogelijke storende effecten op de experimentele resultaten. Echter, volledig vermijden van analgesie niet altijd gerechtvaardigd is en er is een noodzakelijke evenwicht tussen enerzijds de behoeften van de welzijn van de dieren en de verwezenlijking van de wetenschappelijke doelstellingen.
Verschillen in de grootte van de dieren, stam en cerebrovasculaire anatomie, naast gloeidraad grootte en type variaties, worden alle voorgesteld om de invloed van beroerte resultaten23,24. De hier beschreven alternatieve aanpak vermijdt de afhankelijkheid van de koe tijdens reperfusie, waardoor, ten minste gedeeltelijk de variabiliteit tussen de dieren in de laesie volume gezien. Koe-anatomie is zeer variabel in muizen, met name in de C57BL /6 stam, die vaak wordt gebruikt in experimentele lijn studies. 90% van de C57BL/6 muizen hebben een onvolledige koe als gevolg van een gevarieerde posterieure communicerende slagader (PcomA) bij, die een effect op de hoeveelheid ischemische schade als gevolg van de ontoereikende perfusie van structuren buiten het MCA grondgebied13, hebben kan 25. repareren het CCA in muizen, zoals hier wordt weergegeven, resulteert in het opnieuw opzetten van bloed stromen via het CCA aan het ischemische gebied, zoals hiervoor is beschreven in ratten15. De representatieve gegevens hier is gebleken dat de reparatie van de CCA reperfusie uitbreidt, hoewel de bloedstroom in de CCA was niet direct gemeten. Het is echter mogelijk dat de chirurg te visualiseren de CCA-reperfuse met bloed na de reparatie van het vaartuig, als het terugkeert naar een pulserende en volledige staat langs de stam, proximale en distale naar de locatie van de reparatie. Deze visuele bevestiging, samen met laser Doppler flowmetrie lezingen van de ischemische ruimte, kan worden gebruikt ter bevestiging van de succesvolle reparatie van het schip. De tijd tussen de toepassing van de pad weefsel en de verwijdering van de clip van het vaartuig van de CCA kan een invloed hebben op de resulterende bij van het CCA, voor het verminderen van de tijd tussen de toepassing van de pad weefsel en de clip verwijderen voorkomt u dat de weefsel pad vast te houden aan de o pposite kant van de CCA. Hoewel technisch uitdagende, vereist de alternatieve MCAO procedure uitgelegd hier geen geen extra vaardigheden dan die welke vereist zijn voor het uitvoeren van de chirurgische inductie van MCAO in muizen.
Traditioneel geassocieerd met een hoge variabiliteit in resultaat maatregelen, kunnen experimentele lijn studies hebben de neiging om worden ondermaatse. Ethische en sociale eisen in combinatie met economische en praktische zorgen kunnen bijdragen aan studies worden ondermaatse. Door het verminderen van de variabiliteit in de uitkomst, en daarom, het produceren van meer consistente resultaten van de laesie in een experimentele groep, kunnen doeltreffender macht berekeningen worden uitgevoerd met het uiteindelijke doel van studies op de juiste wijze wordt aangedreven.
Kortom, deze alternatieve CCA-herstelprocedure, bij muizen, resulteert in minder variabiliteit in laesie volume na experimentele beroerte en maakt het mogelijk kleinere experimentele groepen nodig zijn voor het testen van een effect van de behandeling indien nodig power berekeningen worden gebruikt.
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd gefinancierd door het nationaal centrum voor de vervanging, verfijning en vermindering van dieren in het onderzoek (NC3Rs; NC/M000117/1 naar CG). De auteurs danken het personeel van de afdeling van biomedische diensten, Universiteit van Leicester, voor hun verzorging van de proefdieren en Maria Viskaduraki voor haar statistische advies. De representatieve resultaten worden aangepast met toestemming van ziekte modellen & mechanismen11.
0.7mm flexible single fibre optic probe | Moor Instruments, UK | P10d | Use with master probe code: VP10M200ST |
7-0 silicone coated monofilament | Doccol, USA | 701956PKRe | Item dependent on animal size and weight – use manufacteurer guidelines. Product code here was used for representative results shown in article. |
9.4T Preclinical MRI system | Agilent Technologies, Santa Clara, California, USA | MY11520101 | Equipped with gradient and RF coils suitable for mouse brain imaging |
Animal monitoring and gating equipment | SA Instruments, Stony Brook, New York, USA | 22124005 | MRI compatible temperature and respiration monitoring |
Bupivacaine | National Veterinary Services, Stoke-on-trent, UK | 512345 | Marcaine |
C57BL/6 Mice | Charles River, Oxford, UK | B6JSIMA49D | |
Carprofen | Norbrook Laboratories | 143658 | Carprieve 5% w/v Small animal solution for injection |
Chlorhexidine 4% hand cleanser solution | VWR International Ltd, Lutterworth, UK | MOLN10008780 | HibiScrub Antimicrobial hand cleanser, Molnlycke Health Care |
Cotton buds | National Veterinary Services, Stoke-on-trent, UK | 213512 | Any plastic body, cotton bud tip are suitable once made sterile by autoclaving. |
Dissecting stereoscope | Carl Zeiss | OPMI99 | Resident piece of equipment. Any binocular dissecting stereoscope capable of x1-x5 magnification will be suitable. |
dissolvable 6-0 sutures | National Veterinary Services, Stoke-on-trent, UK | 9544 | Absorbable Sutures Ethicon Coated Vicryl 6/0 (Ethicon code: W9981) |
Donut probe holder | Moor Instruments, UK | PHDO | Probe holder for mouse, required to be used with single fibre optic probe when used with laser doppler flowmtry machine. |
dumont #5 forceps | World Precision Instruments, Hertfordshire, UK | 500342 | |
Fibrinogen and thrombin sealant | Baxter, Berkshire, UK | 1502243 | TISSEEL Ready to use solutions for Sealant 2ml |
Gel food | Datesand group, Manchester, UK | 72065022 | Diet Gel Recovery |
Image display and measuring software package | 3D Slicer | https://www.slicer.org/ | Version 4.0 |
Image display and measuring software package | NIH, Maryland, USA | https://imagej.nih.gov/ij/index.html | NIH/ImageJ |
LDF monitor | Moor Instruments, UK | moorVMS-LDF | |
micro vannas scissors | InterFocus Ltd, Linton, UK | 15000-08 | Other microvannas spring scissors can be used as an alternative, although fine tips are required. |
Microvascular clip | World Precision Instruments, Hertfordshire, UK | 15911 | 10 G Vessel Clip |
microvascular clip holders | World Precision Instruments, Hertfordshire, UK | 14189 | |
MRI acquisition and analysis software | Agilent Technologies, Santa Clara, California, USA | VnmrJ Version 4.2 | Revision A |
no. 15 scalpel | Scientific Laboratory Supplies, Nottingham, UK | INS4678 | Sterile No15 Scalpel – manufactuer number P305. Other suppliers are available. |
Non-disolvable 6-0 suture | National Veterinary Services, Stoke-on-trent, UK | W529 | Ethicon Mersilk Sutures |
Ocular lubricant | National Veterinary Services, Stoke-on-trent, UK | 847288 | Lacrilube (5100G13) |
Optical matching gel | Moor Instruments, UK | PMG | |
Pulse Oximetry Reader | Starr Life Sciences Corp., Oakmont, PA, USA | MouseOx | MouseOx – rat & mouse pulse oximeter & physiological monitor Use with mouse thigh sensor. |
Rehydration gel | Datesand group, Manchester, UK | 70015022 | HydroGel |
Small hair clippers | vetproductsuk.com | HS61 | Contura Cordless trimmer/clippers |
Sterile 0.9 % NaCl Solution | VWR International Ltd, Lutterworth, UK |
LOCA3528286 | SODIUM CHLORIDE 0.9% W/V INTRAVENOUS INFUSION BP 500 ML IN ECOFLAC½ PLUS |
sterile petri dish | VWR International Ltd, Lutterworth, UK | 5168021 | 50mm sterile petri dish. Any brand is suitable. Minimum 50mm diameter is required. |
Topical tissue adhesive | World Precision Instruments, Hertfordshire, UK | 503763 | GLUture topical Tissue Adhesive |
Waterproof superglue | Loctite | Loctite Superglue Precision Max | Available at most hardware shops. |
White paper chip | Datesand group, Manchester, UK | CS1BPB | Pure-O'Cel |