Summary

מודל ניקוב אנדווסקולרי לדימום תת-עכבישי בשילוב עם דימום תהודה מגנטית (MRI)

Published: December 16, 2021
doi:

Summary

כאן אנו מציגים מודל עכבר SAH סטנדרטי, המושרה על ידי ניקוב נימה אנדווסקולרית, בשילוב עם הדמיית תהודה מגנטית (MRI) 24 שעות לאחר הניתוח כדי להבטיח את אתר הדימום הנכון ולא לכלול פתולוגיות תוך גולגולתיות רלוונטיות אחרות.

Abstract

מודל הניקוב האנדווסקולרי לחיקוי דימום תת-גולגולתי (SAH) הוא מודל נפוץ – עם זאת, הטכניקה עלולה לגרום לשיעור תמותה גבוה, כמו גם לנפח בלתי נשלט של SAH וסיבוכים תוך גולגולתיים אחרים כגון שבץ או דימום תוך גולגולתי. בפרוטוקול זה מוצג מודל עכבר SAH סטנדרטי, המושרה על ידי ניקוב נימה אנדווסקולרית, בשילוב עם הדמיית תהודה מגנטית (MRI) 24 שעות לאחר הניתוח כדי להבטיח את אתר הדימום הנכון ולא לכלול פתולוגיות תוך גולגולתיות רלוונטיות אחרות. בקצרה, עכברי C57BL/6J מורדמים בזריקת קטמין/קסילאזין תוך-צפקית (משקל גוף של 70 מ”ג/16 מ”ג/ק”ג) ומונחים בתנוחת שכיבה. לאחר חתך הצוואר האמצעי, עורק הצוואר המשותף (CCA) והביפורקציה של הצוואר נחשפים, ותפר פוליפרופילן מונופילמנטי 5-0 שאינו נספג מוחדר באופן מדרדר לתוך עורק הצוואר החיצוני (ECA) ומתקדם לתוך עורק הצוואר המשותף. לאחר מכן, החוט הוא invagined לתוך העורק הצווארי הפנימי (ICA) ונדחף קדימה כדי לנקב את עורק המוח הקדמי (ACA). לאחר ההחלמה מניתוח, עכברים עוברים MRI 7.0 T 24 שעות מאוחר יותר. ניתן לכמת את נפח הדימום ולדרג אותו באמצעות MRI לאחר הניתוח, מה שמאפשר לקבוצת SAH ניסיונית חזקה עם אפשרות לבצע ניתוחים נוספים של תת-קבוצות בהתבסס על כמות הדם.

Introduction

דימום תת-גולגולתי (SAH) נגרם על ידי קרע של מפרצת תוך גולגולתית ומהווה מצב חירום מסכן חיים, הקשור לתחלואה ותמותה משמעותיות, המהוות כ-5% מהשבץ 1,2. חולי SAH סובלים מכאבי ראש קשים, תפקוד נוירולוגי לקוי והפרעה הדרגתית לתודעה3. כ-30% מחולי ה-SAH מתים במהלך 30 הימים הראשונים לאחר אירוע הדימום הראשוני4. מבחינה קלינית, 50% מהמטופלים חווים פגיעה מוחית מאוחרת (DBI) לאחר פגיעה מוחית מוקדמת. DBI מאופיין באיסכמיה מוחית מושהית ובליקויים נוירולוגיים מושהים. מחקרים עדכניים הראו כי ההשפעות הסינרגטיות של מספר גורמים שונים מובילות לאובדן התפקוד הנוירולוגי, כולל הרס מחסום הדם-מוח, התכווצות של עורקים קטנים, תפקוד לקוי של מיקרו-סירקולציה ופקקת 5,6.

היבט ייחודי אחד של SAH הוא שהפתוגנזה מקורה במיקום חוץ-פרנצ’ימלי, אך לאחר מכן מובילה למפלים מזיקים בתוך הפרנכימה: הפתולוגיה מתחילה בהצטברות הדם במרחב התת-קרקעי, ומפעילה שפע של השפעות תוך-פרנצ’ימליות, כגון דלקת עצבית, אפופטוזיס של תאי עצב ואנדותל, דה-פולריזציה של התפשטות קליפת המוח והיווצרות בצקת מוח7, 8.

המחקר הקליני מוגבל על ידי מספר גורמים, מה שהופך את המודל החי למרכיב קריטי בחיקוי עקבי ומדויק של השינויים הפתומכניסטיים של המחלה. הוצעו פרוטוקולים שונים של מודל SAH, למשל, הזרקת דם אוטולוגית לתוך הציסטרנה מגנה (ACM). כמו כן, שיטה שונה עם הזרקה כפולה של דם אוטולוגי לתוך cisterna magna ו בור כיאסם אופטי (APC) בהתאמה 9,10. בעוד שהזרקת דם אוטולוגית היא דרך פשוטה לדמות את התהליך הפתולוגי של vasospasm ותגובות דלקתיות לאחר דימום תת-עכבישי, העלייה הבאה של לחץ תוך גולגולתי (ICP) היא איטית יחסית, ואין שינויים ראויים לציון בחדירות של מחסום הדם-מוח נגרמים11,12. שיטה אחרת, מיקום הדם הפריארטריאלי, המשמשת בדרך כלל במודלים גדולים של SAH (למשל, קופים וכלבים), כוללת הצבת דם אוטולוגי נוגד קרישה או מוצרי דם דומים סביב כלי הדם. את שינויי הקוטר של העורק ניתן לראות עם מיקרוסקופ, המשמש אינדיקטור עבור vasospasm המוח לאחר SAH13.

Barry et al. תיארו לראשונה מודל ניקוב אנדווסקולרי בשנת 1979 שבו עורק הבזילרי נחשף לאחר הסרת הגולגולת; לאחר מכן מנקבים את העורק במיקרו-אלקטרוניקה של טונגסטן, תוך שימוש בטכניקה סטריאוטקטית מיקרוסקופית14. בשנת 1995, בדרסון וולקן שינו את מודל Zea-Longa של איסכמיה מוחית והקימו את הניקוב האנדווסקולרי, אשר שופר ברציפות מאז15,16. שיטה זו מבוססת על העובדה כי עכברים ובני אדם חולקים רשת כלי דם תוך גולגולתית דומה, המכונה המעגל של ויליס.

להערכה לאחר הניתוח ולציון של SAH במודל העכבר, הוצעו גישות שונות. Sugawara et al. פיתחו סולם דירוג שנמצא בשימוש נרחב מאז 200817. שיטה זו מעריכה את חומרת ה-SAH בהתבסס על שינויים מורפולוגיים. עם זאת, עבור שיטה זו, יש לבחון את המורפולוגיה של רקמת המוח של העכבר תחת ראייה ישירה, ולכן יש להקריב את העכבר לצורך הערכה. יתר על כן, נקבעו מספר שיטות לקביעת חומרת SAH in vivo. הגישות נעות בין ניקוד נוירולוגי פשוט לניטור של לחץ תוך גולגולתי (ICP) ועד טכניקות הדמיה רדיולוגיות שונות. יתר על כן, דירוג MRI הוכח ככלי חדש ולא פולשני לדירוג חומרת SAH, בקורלציה לציון נוירולוגי18,19.

כאן מוצג פרוטוקול למודל SAH הנגרם על ידי ניקוב אנדווסקולרי, בשילוב עם MRI לאחר הניתוח. בניסיון להקים מערכת שתחפצן את כמות הדימום בסביבת in vivo , פיתחנו גם מערכת לדירוג SAH וכימות של נפח הדם הכולל בהתבסס על MRI משוקלל T2 ברזולוציה גבוהה של 7.0 T. גישה זו מבטיחה אינדוקציה נכונה של SAH והדרה של פתולוגיות אחרות כגון שבץ, הידרוצפלוס, או דימום תוך-מוחי (ICH) וסיבוכים.

Protocol

הניסויים בוצעו בהתאם להנחיות ולתקנות שנקבעו על ידי Landesamt fuer Gesundheit und Soziales (LaGeSo), ברלין, גרמניה (G0063/18). במחקר זה נעשה שימוש בעכברים זכרי C57Bl/6J (בני 8-12 שבועות) במשקל של 25 ± 0.286 גרם (ממוצע ± s.e.m.). 1. הכנת בעלי חיים לגרום להרדמה על ידי הזרקת קטמין (70 מ”ג/ק”ג) וקסילזין (16 מ”ג/ק”?…

Representative Results

התמותהלצורך מחקר זה, 92 עכברי C57Bl/6J זכרים בגילאי 8-12 שבועות עברו ניתוח SAH; באלה ראינו שיעור תמותה כולל של 11.9% (n = 12). התמותה התרחשה אך ורק בתוך 6-24 השעות הראשונות לאחר הניתוח, מה שמרמז על תמותה פריאופרטיבית כמו גם על דימום SAH עצמו כגורמים התורמים הסבירים ביותר. ציון ד…

Discussion

לסיכום, מודל עכבר SAH סטנדרטי המושרה על ידי פעולת ניקוב נימה אנדווסקולרית מוצג עם פלישה קלה, זמן ניתוח קצר ושיעורי תמותה מקובלים. MRI מתבצע 24 שעות לאחר הניתוח כדי להבטיח את אתר הדימום הנכון ואת ההדרה של פתולוגיות תוך גולגולתיות רלוונטיות אחרות. יתר על כן, סיווגנו ציוני דימום שונים של SAH ומדדנו …

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

SL נתמכה על ידי מועצת המלגות הסינית. KT נתמך על ידי מלגת BIH-MD של המכון לבריאות בברלין וקרן זוננפלד. RX נתמך על ידי תוכנית המדענים הקלינאים BIH-Charité, הממומנת על ידי ארגון הצדקה -Universitätsmedizin ברלין והמכון לבריאות של ברלין. אנו מכירים בתמיכה של קרן המחקר הגרמנית (DFG) וקרן הפרסום בגישה פתוחה של צדקה – אוניברסיטת ברלין.

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

Referências

  1. Macdonald, R. L., Schweizer, T. A. Spontaneous subarachnoid haemorrhage. The Lancet. 389 (10069), 655-666 (2017).
  2. van Gijn, J., Kerr, R. S., Rinkel, G. J. Subarachnoid haemorrhage. The Lancet. 369 (9558), 306-318 (2007).
  3. Abraham, M. K., Chang, W. -. T. W. Subarachnoid hemorrhage. Emergency Medicine Clinics of North America. 34 (4), 901-916 (2016).
  4. Schertz, M., Mehdaoui, H., Hamlat, A., Piotin, M., Banydeen, R., Mejdoubi, M. Incidence and mortality of spontaneous subarachnoid hemorrhage in martinique. PLOS ONE. 11 (5), 0155945 (2016).
  5. Okazaki, T., Kuroda, Y. Aneurysmal subarachnoid hemorrhage: intensive care for improving neurological outcome. Journal of Intensive Care. 6 (1), 28 (2018).
  6. Kilbourn, K. J., Levy, S., Staff, I., Kureshi, I., McCullough, L. Clinical characteristics and outcomes of neurogenic stress cadiomyopathy in aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Clinical Neurology and Neurosurgery. 115 (7), 909-914 (2013).
  7. de Oliveira Manoel, A. L., et al. The critical care management of spontaneous intracranial hemorrhage: a contemporary review. Critical Care. 20 (1), 272 (2016).
  8. Schneider, U. C., et al. Microglia inflict delayed brain injury after subarachnoid hemorrhage. Acta Neuropathologica. 130 (2), 215-231 (2015).
  9. Delgado, T. J., Brismar, J., Svendgaard, N. A. Subarachnoid haemorrhage in the rat: angiography and fluorescence microscopy of the major cerebral arteries. Stroke. 16 (4), 595-602 (1985).
  10. Piepgras, A., Thomé, C., Schmiedek, P. Characterization of an anterior circulation rat subarachnoid hemorrhage model. Stroke. 26 (12), 2347-2352 (1995).
  11. Suzuki, H., et al. Heme oxygenase-1 gene induction as an intrinsic regulation against delayed cerebral vasospasm in rats. Journal of Clinical Investigation. 104 (1), 59-66 (1999).
  12. Dudhani, R. V., Kyle, M., Dedeo, C., Riordan, M., Deshaies, E. M. A Low mortality rat model to assess delayed cerebral vasospasm after experimental subarachnoid hemorrhage. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (71), e4157 (2013).
  13. Iuliano, B. A., Pluta, R. M., Jung, C., Oldfield, E. H. Endothelial dysfunction in a primate model of cerebral vasospasm. Journal of Neurosurgery. 100 (2), 287-294 (2004).
  14. Barry, K. J., Gogjian, M. A., Stein, B. M. Small animal model for investigation of subarachnoid hemorrhage and cerebral vasospasm. Stroke. 10 (5), 538-541 (1979).
  15. Bederson, J. B., Germano, I. M., Guarino, L. Cortical blood flow and cerebral perfusion pressure in a new noncraniotomy model of subarachnoid hemorrhage in the rat. Stroke. 26 (6), 1086-1092 (1995).
  16. Veelken, J. A., Laing, R. J. C., Jakubowski, J. The Sheffield model of subarachnoid hemorrhage in rats. Stroke. 26 (7), 1279-1284 (1995).
  17. Sugawara, T., Ayer, R., Jadhav, V., Zhang, J. H. A new grading system evaluating bleeding scale in filament perforation subarachnoid hemorrhage rat model. Journal of Neuroscience Methods. 167 (2), 327-334 (2008).
  18. Egashira, Y., Shishido, H., Hua, Y., Keep, R. F., Xi, G. New grading system based on magnetic resonance imaging in a mouse model of subarachnoid hemorrhage. Stroke. 46 (2), 582-584 (2015).
  19. Mutoh, T., Mutoh, T., Sasaki, K., Nakamura, K., Taki, Y., Ishikawa, T. Value of three-dimensional maximum intensity projection display to assist in magnetic resonance imaging (MRI)-based grading in a mouse model of subarachnoid hemorrhage. Medical Science Monitor. 22, 2050-2055 (2016).
  20. Kothari, R. U., et al. The ABCs of measuring intracerebral hemorrhage volumes. Stroke. 27 (8), 1304-1305 (1996).
  21. Leclerc, J. L., et al. A comparison of pathophysiology in humans and rodent models of subarachnoid hemorrhage. Frontiers in Molecular Neuroscience. 11, 71 (2018).
  22. Titova, E., Ostrowski, R. P., Zhang, J. H., Tang, J. Experimental models of subarachnoid hemorrhage for studies of cerebral vasospasm. Neurological Research. 31 (6), 568-581 (2009).
  23. Marbacher, S., et al. Systematic review of in vivo animal models of subarachnoid hemorrhage: Species, standard parameters, and outcomes. Translational Stroke Research. 10 (3), 250-258 (2019).
  24. Marbacher, S., Fandino, J., Kitchen, N. D. Standard intracranial in vivo animal models of delayed cerebral vasospasm. British Journal of Neurosurgery. 24 (4), 415-434 (2010).
  25. Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 1-8 (2019).
  26. Frontera, J. A., et al. Prediction of symptomatic vasospasm after subarachnoid hemorrhage: The modified fisher scale. Neurosurgery. 59 (1), 21-26 (2006).
  27. Fisher, C. M., Kistler, J. P., Davis, J. M. Relation of cerebral vasospasm to subarachnoid hemorrhage visualized by computerized tomographic scanning. Neurosurgery. 6 (1), 1-9 (1980).
  28. Wilson, D. A., et al. A simple and quantitative method to predict symptomatic vasospasm after subarachnoid hemorrhage based on computed tomography: Beyond the fisher scale. Neurosurgery. 71 (4), 869-875 (2012).
  29. Schüller, K., Bühler, D., Plesnila, N. A murine model of subarachnoid hemorrhage. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (81), e50845 (2013).
check_url/pt/63150?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
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).

View Video