Un modello modificato di occlusione dell'arteria cerebrale media transcranica per studiare gli esiti dell'ictus nei topi anziani
Summary
Questo protocollo dimostra un modello unico di ictus del topo con un infarto di medie dimensioni e un eccellente tasso di sopravvivenza. Questo modello consente ai ricercatori preclinici sull’ictus di estendere la durata dell’ischemia, utilizzare topi anziani e valutare gli esiti funzionali a lungo termine.
Abstract
Nella ricerca sperimentale sull’ictus, l’occlusione dell’arteria cerebrale media (MCAO) con un filamento intraluminale è ampiamente utilizzata per modellare l’ictus ischemico nei topi. Il modello MCAO a filamento mostra tipicamente un infarto cerebrale massiccio nei topi C57Bl/6 che a volte include tessuto cerebrale nel territorio fornito dall’arteria cerebrale posteriore, che è in gran parte dovuta a un’elevata incidenza di atresia dell’arteria comunicante posteriore. Questo fenomeno è considerato uno dei principali fattori che contribuiscono all’alto tasso di mortalità osservato nei topi C57Bl/6 durante il recupero a lungo termine dell’ictus dopo il filamento MCAO. Pertanto, molti studi sull’ictus cronico sfruttano i modelli MCAO distali. Tuttavia, questi modelli di solito producono infarto solo nell’area della corteccia e, di conseguenza, la valutazione dei deficit neurologici post-ictus potrebbe essere una sfida. Questo studio ha stabilito un modello MCAO transcranico modificato in cui l’MCA al tronco è parzialmente occluso in modo permanente o transitorio attraverso una piccola finestra cranica. Poiché la posizione dell’occlusione è relativamente prossimale all’origine dell’MCA, questo modello genera danni cerebrali sia nella corteccia che nello striato. L’ampia caratterizzazione di questo modello ha dimostrato un eccellente tasso di sopravvivenza a lungo termine, anche nei topi anziani, nonché deficit neurologici facilmente rilevabili. Pertanto, il modello murino MCAO qui descritto rappresenta uno strumento prezioso per la ricerca sperimentale sull’ictus.
Introduction
Quasi 800.000 persone subiscono un ictus negli Stati Uniti ogni anno e la maggior parte di questi ictus sonodi natura ischemica. Il ripristino tempestivo del flusso sanguigno cerebrale con attivatore tissutale del plasminogeno (tPA) e/o trombectomia è attualmente il trattamento più efficace per i pazienti colpiti da ictus; Tuttavia, il pieno recupero delle funzioni neurologiche a lungo termine è raro 2,3. Pertanto, la ricerca di una nuova terapia per l’ictus che miri al miglioramento funzionale è un’intensa area di ricerca che richiede modelli animali clinicamente rilevanti di ictus.
Il modello di ictus ischemico più comune nei roditori utilizza l’occlusione intraluminale dell’arteria cerebrale media (MCAO) per indurre l’ictus. In questo modello, inizialmente sviluppato da Zea Longa nel 1989, un filamento di nylon viene introdotto nell’arteria carotide interna (ICA) per bloccare il flusso sanguigno all’arteria cerebrale media (MCA)4. Tuttavia, questo modello presenta delle limitazioni. In primo luogo, quando il filamento viene inserito nell’ICA, anche il flusso sanguigno all’arteria cerebrale posteriore (PCA) potrebbe essere parzialmente bloccato, specialmente nei topi. Criticamente, l’arteria comunicante posteriore (PcomA), una piccola arteria che collega la circolazione cerebrale anteriore e posteriore, è spesso sottosviluppata in alcuni ceppi di topo, come C57Bl/6, il ceppo prevalentemente utilizzato nella ricerca sperimentale sull’ictus. Si ritiene che questa pervietà del PcomA contribuisca alla variabilità delle dimensioni della lesione nei topi dopo l’ictus5. Infatti, quando il flusso sanguigno al PCA scende precipitosamente durante l’MCAO e il PcomA non è in grado di fornire un flusso sanguigno collaterale sufficiente, l’infarto dell’ictus può espandersi nel territorio del PCA. Inoltre, in questo modello, una lunga durata dell’ischemia porta a una maggiore probabilità di mortalità nei topi. Di conseguenza, una breve durata MCAO di 30-60 minuti è tipicamente utilizzata nei topi. Tuttavia, la maggior parte dei pazienti colpiti da ictus sperimenta alcune ore di ischemia prima del trattamento di riperfusione. Pertanto, un modello di ictus murino con una durata estesa dell’ischemia è di elevata rilevanza clinica.
L’obiettivo generale di questa procedura è quello di modellare l’ictus ischemico in topi che hanno un infarto di medie dimensioni e un eccellente tasso di sopravvivenza. Questo modello transcranico MCAO affronta gli attributi critici dell’ictus clinico, poiché è possibile eseguire un’ischemia prolungata e i topi anziani tollerano bene questo modello, consentendo la valutazione a lungo termine del recupero funzionale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il primo modello di occlusione transcranica MCA è stato stabilito nei ratti nel 1981 11,12 e sostituito dal modello MCAO senza craniectomia nel1989 4. L’occlusione transcranica iniziale dell’MCA aveva un ampio campo chirurgico, tale che l’intera arcata zigomatica veniva rimossa e i muscoli tirati lateralmente. I tessuti locali si sono gonfiati dopo l’intervento chirurgico, causando stress e diminuzione dell’assunzione di cibo per gli anim…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano Kathy Gage per il suo supporto editoriale. Le figure dello schema sono state create con BioRender.com. Questo studio è stato sostenuto da fondi del Dipartimento di Anestesiologia (Duke University Medical Center) e da sovvenzioni NIH (NS099590, HL157354, NS117973 e NS127163).
Materials
| 0.25% bupivacaine | Hospira | NDC 0409-1159-18 | |
| 0.9% sodium chloride | ICU Medical | NDC 0990-7983-03 | |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium Chloride (TTC) | Sigma or any available vendor | ||
| 20 G IV catheter | BD | 381534 | 20 GA 1.6 IN |
| 30 G needle | BD | 305106 | |
| 4-0 silk suture | Look | SP116 | Black braided silk |
| 8-0 suture with needle | Ethilon | 2822G | |
| Alcohol swabs | BD | 326895 | |
| Anesthesia induction box | Any suitable vendor | Pexiglass make | |
| Electrical grinder | JSDA | JD 700 | |
| High temperature cautery loop tip | Bovie | AA03 | |
| Isoflurane | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
| Laser doppler perfusion monitor | Moor Instruments | moorVMS-LDF1 | |
| Lubricant eye ointment | Bausch + Lomb | 339081 | |
| Mouse rectal probe | Physitemp | RET-3 | |
| Nitrous Oxide | Airgas | UN1070 | |
| Otoscope | Welchallyn | 728 | 2.5 mm Speculum |
| Oxygen | Airgas | UN1072 | |
| Povidone-iodine | CVS | 955338 | |
| Recovery box | Brinsea | TLC eco | |
| Rimadyl (carprofen) | Zoetis | 6100701 | Injectable 50 mg/mL |
| Rodent ventilator | Harvard | Model 683 | |
| Temperature controller | Physitemp | TCAT-2DF | |
| Triple antibioric & pain relief | CVS | NDC 59770-823-56 | |
| Vaporizer | RWD | R583S |
References
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