Modellierung des Schlaganfalls bei Mäusen: Vorübergehender Verschluss der mittleren Hirnarterien über die Arteria carotis externa

Schlaganfall ist eine der häufigsten Ursachen für Tod und Behinderung weltweit. Obwohl es hauptsächlich zwei verschiedene Formen des Schlaganfalls gibt, ischämische und hämorrhagische, sind 80-85% aller Schlaganfallfälle ischämisch¹. Derzeit stehen nur zwei Behandlungen für Patienten mit ischämischem Schlaganfall zur Verfügung: pharmakologische Behandlung mit rekombinantem Gewebeplasminogenaktivator (rtPA) oder mechanischer Thrombektomie. Aufgrund des engen therapeutischen Zeitfensters und mehrerer Ausschlusskriterien kann jedoch nur eine ausgewählte Anzahl von Patienten von diesen spezifischen Behandlungsmöglichkeiten profitieren. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die präklinische und translationale Schlaganfallforschung auf die Erforschung neuroprotektiver Ansätze konzentriert. Alle Verbindungen, die klinische Studien erreichten, haben jedoch bisher keine Verbesserungen für den Patienten gezeigt².

Da In-vitro-Modelle nicht alle Gehirninteraktionen und pathophysiologischen Mechanismen des Schlaganfalls genau reproduzieren können, sind Tiermodelle für die präklinische Schlaganfallforschung von entscheidender Bedeutung. Es ist jedoch nicht möglich, alle Aspekte des ischämischen Schlaganfalls beim Menschen in einem einzigen Tiermodell nachzuahmen, da der ischämische Schlaganfall eine hochkomplexe und heterogene Erkrankung ist. Aus diesem Grund wurden im Laufe der Zeit verschiedene ischämische Schlaganfallmodelle bei verschiedenen Arten entwickelt. Photothrombose der Hirnarteriolen oder permanenter distaler Verschluss der mittleren Hirnarterie (MCA) sind häufig verwendete Modelle, die kleine und lokal definierte Läsionen im Neokortex induzieren^3,4. Neben diesen ist das am häufigsten verwendete Schlaganfallmodell wahrscheinlich das sogenannte “Filamentmodell”, bei dem eine vorübergehende Okklusion von MCA erreicht wird. Dieses Modell besteht aus einer vorübergehenden Einführung eines Nahtfilaments in den Ursprung der MCA, was zu einer abrupten Verringerung des zerebralen Blutflusses und dem anschließenden großen Infarkt subkortikaler und kortikaler Hirnregionen führt⁵. Obwohl die meisten Schlaganfallmodelle MCA-Okklusionen nachahmen ^6,erlaubt das “Filamentmodell” eine genaue Abgrenzung der ischämischen Zeit. Die Reperfusion durch Filamententfernung ahmt das menschliche klinische Szenario der wiederherstellung des zerebralen Blutflusses nach spontaner oder therapeutischer (rtPA oder mechanische Thrombektomie) Gerinnsellyse nach. Bisher wurden verschiedene Modifikationen dieses “Filamentmodells” beschrieben. In dem gebräuchlichsten Ansatz, der zuerst von Longa et al.beschrieben wurde. 1989⁵wird ein siliziumbeschichtetes Filament über die gemeinsame Halsschlagader (CCA) zum Ursprung des MCA⁷eingeführt. Obwohl es sich um einen weit verbreiteten Ansatz handelt, erlaubt dieses Modell keine vollständige Wiederherstellung des Blutflusses während der Reperfusion, da das CCA nach der Entfernung des Filaments dauerhaft ligiert ist.

In den letzten zehn Jahren haben sich immer mehr Forschungsgruppen dafür interessiert, den Schlaganfall bei Mäusen mit diesem “Filamentmodell” zu modellieren. Die erhebliche Variabilität dieses Modells und die fehlende Standardisierung der Verfahren sind jedoch einige der Gründe für die hohe Variabilität und schlechte Reproduzierbarkeit der bisher berichteten experimentellen Ergebnisse und wissenschaftlichen Erkenntnisse^2,8. Eine mögliche Ursache der aktuellen “Replikationskrise”, die sich auf die geringe Reproduzierbarkeit zwischen Forschungslabors bezieht, sind die nicht vergleichbaren Schlaganfall-Infarktvolumina zwischen Forschungsgruppen, die die gleiche experimentelle Methodik verwenden⁹. Tatsächlich konnten wir nach der Durchführung der ersten präklinischen randomisierten kontrollierten multizentrischen Studienstudie¹⁰bestätigen, dass das Fehlen einer ausreichenden Standardisierung dieses experimentellen Schlaganfallmodells und die nachfolgenden Ergebnisparameter die Hauptgründe für das Versagen der Reproduzierbarkeit in präklinischen Studien zwischen unabhängigen Labors^{waren 11} . Diese drastischen Unterschiede in den resultierenden Infarktgrößen stellen trotz verwendung des gleichen Schlaganfallmodells zu Recht nicht nur eine Bedrohung für die bestätigende Forschung, sondern auch für wissenschaftliche Kooperationen dar, da es an robusten und reproduzierbaren Modellen mangelt.

Vor dem Hintergrund dieser Herausforderungen wollten wir das Verfahren für ein standardisiertes transientes MCAo-Modell, wie es für die gemeinsamen Forschungsanstrengungen innerhalb des Forschungskonsortiums “ImmunoStroke” (https://immunostroke.de/) verwendet wird, detailliert entwickeln und detailliert beschreiben. Dieses Konsortium zielt darauf ab, die Gehirn-Immun-Interaktionen zu verstehen, die den mechanistischen Prinzipien der Schlaganfall-Genesung zugrunde liegen. Darüber hinaus werden histologische und verwandte funktionelle Methoden zur Schlaganfall-Outcome-Analyse vorgestellt. Alle Methoden basieren auf etablierten Standardarbeitsanweisungen, die in allen Forschungslabors des ImmunoStroke-Konsortiums verwendet werden.