Geoptimaliseerde Systeem voor cerebrale perfusie Monitoring in het Rat Stroke Model van intraluminale midden cerebrale slagader occlusie
Summary
Cerebrale perfusie controle is aangetoond dat de nauwkeurigheid van ischemische beroerte modellen te verbeteren. Technische moeilijkheden beperken vaak het gebruik van dit essentieel instrument voor cerebrovasculaire onderzoek. In deze video wordt een geoptimaliseerd systeem getoond op een of meerdere locaties hemodynamische bewaking verkrijgen tijdens intraluminale middelste cerebrale slagader occlusie in ratten.
Abstract
De translationele potentieel van pre-klinische takt onderzoek is afhankelijk van de nauwkeurigheid van de experimentele modellering. Cerebrale perfusie monitoring in diermodellen voor acute ischemische beroerte maakt het mogelijk om succesvol arteriële occlusie te bevestigen en subarachnoïdale bloeding uit te sluiten. Hersendoorbloeding monitoring kan ook worden gebruikt om intracraniale collaterale circulatie, die ontstaan als een krachtige determinant van een beroerte uitkomst en een mogelijke therapeutische doelwit bestuderen. Ondanks een erkende rol van Laser Doppler perfusie controle in het kader van de huidige richtsnoeren voor experimentele cerebrale ischemie, een aantal technische moeilijkheden bestaan die grens het wijdverbreide gebruik ervan. Een van de belangrijkste problemen is het verkrijgen van een veilige en langdurige bevestiging van een diepe penetratie Laser Doppler probe aan het dier schedel. In deze video laten we zien onze geoptimaliseerde systeem voor cerebrale perfusie controle tijdens voorbijgaande midden cerebrale slagader occlusie door intraluminale gloeidraad in de rat. Wij ontwikkelden in-huis een eenvoudige methode om een op maat gemaakte houder voor twin-vezel (deep-penetratie) Laser Doppler sondes, die multi-site toezicht mogelijk te maken als dat nodig is te verkrijgen. Een continue en langdurige controle van cerebrale perfusie kan gemakkelijk worden verkregen over de schedel intact.
Introduction
Translationeel onderzoek op hemodynamische factoren die van invloed beroerte pathofysiologie en therapie moet worden uitgevoerd, omdat deze belangrijke kwestie wordt vaak paradoxaal genoeg verwaarloosd door fundamenteel onderzoek studies 1.
Cerebrale perfusie monitoring is een essentieel, maar onderbenut, tool voor nauwkeurige ischemische beroerte modelleren 2. Afgezien van de bevestiging van de arteriële schip occlusie en uitsluiting van subarachnoïdale bloeding 3, kan continue cerebrale perfusie bewaking levert bruikbare gegevens over de mate en de consistentie van de perfusie tekort, de functionele status van intracraniële collaterale vaten en de hemodynamische effect van nieuwe therapeutische benaderingen.
Een recente studie van onze groep blijkt dat multi-site hemodynamische bewaking kan worden gebruikt om intracraniale collaterale circulatie te beoordelen en kan infarctgrootte en functionele tekorten 4 voorspellen. Deze experimentele bevindingen zijn Consistent met klinische studies waaruit bleek dat de functionele prestatie van cerebrale collaterale circulatie is voorspellend voor klinische resultaten herseninfarct patiënten 5, 6. Om deze reden zijn cerebrale collateralen wordt aanbevolen omdat het potentiële therapeutische doel in de acute fase van ischemische beroerte 7.
Laser-Doppler (LD) instrumenten zijn de meest voorkomende instrument dat wordt gebruikt om de cerebrale perfusie in experimentele ischemische beroerte en het gebruik ervan wordt aanbevolen door recente richtlijnen over dit thema 8 te meten. LD instrumenten meten microvasculaire perfusie in een kleine corticale volume, de diepte van het opgetekende signaal afhankelijk van de breedte van vezels scheiding met twee vezel LD probes waardoor een diepere penetratie in vergelijking met enkele vezel LD probes 9. Bloedstroom wordt uitgedrukt in arbitraire perfusie units (PU) die aangeeft relatieve dan absolute cerebrale bloedstroom. Kalibratie van PU wordt meestal uitgevoerd using motiliteit normen, volgens instructies van de fabrikant. LD flowmetrie maakt een continue dynamische monitoring en het genereren van kwantitatieve gegevens binnen dezelfde sessie.
Onder de technische problemen die momenteel het gebruik van LD is een belangrijk probleem het verkrijgen van een veilige en langdurige bevestiging van een diepe penetratie Laser Doppler probe aan het dier schedel. Dit is essentieel voor langdurige bewaking en als er meerdere sondes worden gebruikt voor verschillende cerebrale arteriële gebieden, zoals we presteren in ons laboratorium.
In het bijzonder wordt langere operatietijd wordt vereist als probes zijn bevestigd aan de schedel met boorgaten of craniale schroeven, terwijl een zwakke signaal en onveilige bevestiging treedt op als enkele vezel (laag-penetratie) LD probes zijn aan de schedel eenvoudige chirurgische lijm. Twin fiber (diepe penetratie) LD probes een hoger en meer consistent signaal, maar groter dan enkele vezel probes en kan niet oponthechte de schedel met chirurgische lijm alleen.
In deze video laten we zien onze geoptimaliseerde systeem voor cerebrale perfusie controle tijdens voorbijgaande midden cerebrale slagader occlusie door intraluminale gloeidraad in de rat. We beschrijven een eenvoudige methode om een efficiënte, custom made, goedkope houder voor een of meerdere dubbele vezel (diepe penetratie) LD probes kunnen worden gebruikt voor langdurige controle van hersendoorbloeding de schedel intact verkrijgen.
De chirurgische procedure voor tijdelijke mCaO in de rat te zien in de video-artikel van Uluc en medewerkers 10 en wordt niet in deze video.
Protocol
Representative Results
Discussion
We ontwikkelde een eenvoudige en goedkope systeem voor een veilige bevestiging van een of meerdere twin-vezel (diepe penetratie) LD sondes naar de intacte schedel van ratten tijdens de mCaO procedure. Zij blijkbaar een triviaal probleem het verkrijgen van een betrouwbare bevestiging van de LD probe de schedel is eigenlijk een groot probleem in deze experimentele opstelling, omdat de voorwaarde voor een soepele signaaldetectie en een succesvolle controle van cerebrale perfusie.
Invasieve procedures, zoals boorgaten en botschroeven, meestal verlengt de chirurgische tijd invoeren experimentele variabelen die betrekking hebben craniotomie, en dit kan ontmoedigen onderzoekers en onthouden te gebruiken LD monitoring. Anderzijds is het gebruik van enkele vezel (lage penetratie) probes, die dunner en relatief eenvoudiger om te verlijmen op de schedel oppervlak geeft lage kwaliteit signaal en niet betrouwbaar kan worden gebruikt bij volwassen ratten zonder boren of dunner de schedel.
We gebruikten eenvoudige en goedkope materialen, zoals natuurlijke rubber, plastic buizen en een metalen stilet. Een maat sondehouder kunnen in enkele minuten en aan de experimentele omstandigheden. Deze probe houders zijn geschikt voor een of meer diep-penetratie LD sondes, voor de klassieke single-site monitoring op de ischemische kern of voor meerdere controle ter plaatse in verschillende arteriële gebieden in hetzelfde halfrond of over de twee hersenhelften. Veel probe houders kunnen worden geproduceerd, chemisch gesteriliseerd en opgeslagen voor toekomstig gebruik. Veterinaire goedgekeurde chirurgische lijm (cyanoacrilate), versneld door koude lucht, wordt gebruikt om de probe houder tegen het oppervlak van de intacte rat schedel volgens de gewenste craniale coördinaten. Tenslotte wordt de probe set-up verder plaats bevestigd overeenkomende hechtingen.
De totale tijd van deze LD sonde set-up, na het beheersen van deze techniek, is ongeveer 10 minuten.
Zoals in deze video we routinematig controleren hersendoorbloeding in het centrale gebied MCA (LD probe 1: ischemische core) en in de perifere MCA territorium (LD probe 2: voornamelijk een bijschaduw gebied). In onze recente studie toonden we aan dat de variabiliteit van de bloedstroom veranderingen in LD probe 2 (gemiddeld 52% ± 16% SD, ten opzichte van de basislijn) is hoger dan LD probe 1 (gemiddeld 31% ± 6% SD, vergeleken met de baseline) en kan worden gebruikt om een beroerte uitkomst 4 voorspellen.
Wij kunnen een aantal trouble-shooting adviezen voor onderzoekers die willen graag onze in eigen huis ontwikkelde systeem te gebruiken. Aan het begin van het experiment voorzichtig zeer goed drogen schedel oppervlak (met Merbromin koude lucht) alvorens de probe houder voortijdig loslaten te voorkomen. Bovendien moet u de lijm op de natuurlijke rubber, vermijden van contact met het open uiteinde van de kunststofbuis en het optische oppervlak van de LD probe, slechte signaal en mogelijke schade aan de probe te voorkomen. Wanneer binding van de hechting om het hoofd van het dier voorzichtig om luchtwegobstructie voorkomen (dit wordt voorkomen door het positioneren van de hechtdraad over de onderkaak bot). Na het plaatsen van en het veiligstellen van de sondes, wees voorzichtig niet om de tractie te probe kabels bij het draaien van het dier in rugligging voor cervicale chirurgie; deze stap vereist meestal twee personen, een persoon die houder is van het dier en een tweede persoon die de sonde kabels en voorzichtig plaats ze naar de gewenste positie. Tot slot wordt uiteindelijk besmet bloed van de twin-vezel LD sonde gemakkelijk worden beheerd volgens de reinigingsinstructies van de fabrikant.
Onze geoptimaliseerde systeem voor cerebrale perfusie monitoring, zoals in deze video, zou zorgen voor een eenvoudiger, sneller en betrouwbaarder alternatief voor de probe set-up-systemen die momenteel door commerciële bedrijven worden verkocht op dit gebied. Bovendien geloven we dat het gebruik van dit systeem door andere onderzoekers de tap versterkeny van cerebrale hemodynamiek in het experimentele slag veld leiden tot de ontwikkeling van een nieuwe generatie van cerebrale zekerheid therapeutica.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken mevrouw Caroline Robertson voor de voice-over en mevrouw Elena Pirovano voor haar hulp in de video productie. Dit onderzoek werd ondersteund door de Universiteit van Milaan Bicocca, "Fondo di Ateneo 2011".
Materials
| Equipment | |||
| MoorVMS-LDF 2-channel Laser Doppler Monitor | Moor Instruments | ||
| VP12 probe | Moor Instruments | ||
| Reagent/Material | |||
| Doccol silicon-coated filament size 4-0, diameter with coating 0.39mm | Doccol Corporation | 403956PK10 | |
| Natural rubber, e.g. common pacifiers for newborns | Multiple suppliers | ||
| Metal stylet, e.g. from spinal needle 18 GA x 90 mm | Multiple suppliers | ||
| Plastic tubes, e.g. from vein set for infusion 25 GA x 20 mm | Multiple suppliers | ||
| Nonabsorbable suture, coated, braided silk | Multiple suppliers | ||
| Cyanoacrylate surgical glue | Multiple suppliers | ||
| Isoflurane (100% v/v) for veterinary use | Multiple suppliers |
References
- Sutherland, B. A., Papadakis, M., Chen, R. L., Buchan, A. M. Cerebral blood flow alteration in neuroprotection following cerebral ischemia. J. Physiol. 589, 4105-4114 (2011).
- Prinz, V., Endres, M., Dirnagl, U. Chapter 3 Modeling focal cerebral ischemia in rodents: Introduction and overview. Rodent models of stroke. , (2010).
- Schmid-Elsaesser, R., Zausinger, S., Hungerhuber, E., Baethmann, A., Reulen, H. J. A critical reevaluation of the intraluminal thread model of focal cerebral ischemia: evidence of inadvertent premature reperfusion and subarachnoid hemorrhage in rats by laser-Doppler flowmetry. Stroke. 29, 2162-2170 (1998).
- Riva, M., Pappadà, G. B., et al. Hemodynamic monitoring of intracranial collateral flow predicts tissue and functional outcome in experimental ischemic stroke. Exp. Neurol. 233, 815-820 (2012).
- Menon, B. K., Smith, E. E., et al. Regional leptomeningeal score on CT angiography predicts clinical and imaging outcomes in patients with acute anterior circulation occlusions. Am. J. Neuroradiol. 32, 1640-1645 (2011).
- Bang, O. Y., et al. Collateral flow predicts response to endovascular therapy for acute ischemic stroke. Stroke. 42, 693-699 (2011).
- Shuaib, A., Butcher, K., Mohammad, A. A., Saqqur, M., Liebeskind, D. S. Collateral blood vessels in acute ischaemic stroke: a potential therapeutic target. Lancet Neurol. 10, 909-921 (2011).
- Liu, S., Zhen, G., Meloni, B. P., Campbell, K., Winn, H. R. Rodent Stroke Model Guidelines for preclinical stroke trials (1st edition). J. Exp. Stroke Transl. Med. 2, 2-27 (2009).
- Shepherd, A. P., Öberg, P. A. . Laser-Doppler Blood Flowmetry. , (1990).
- Uluç, K., Miranpuri, A., Kujoth, G. C., Aktüre, E., Başkaya, M. K. Focal Cerebral Ischemia Model by Endovascular Suture Occlusion of the Middle Cerebral Artery in the Rat. J. Vis. Exp. (48), e1978 (2011).
- Garcia, J. H., Wagner, S., Liu, K. F., Hu, X. J. Neurological deficit and extent of neuronal necrosis attributable to middle cerebral artery occlusion in rats. Statistical validation. Stroke. 26, 627-634 (1995).
