Yaşlı Farelerde İnme Sonuçlarını İncelemek için Modifiye Transkraniyal Orta Serebral Arter Oklüzyon Modeli
Summary
Bu protokol, orta büyüklükte bir enfarktüse ve mükemmel bir hayatta kalma oranına sahip benzersiz bir fare vuruşu modeli gösterir. Bu model, klinik öncesi inme araştırmacılarının iskemi süresini uzatmasına, yaşlı fareleri kullanmasına ve uzun vadeli fonksiyonel sonuçları değerlendirmesine olanak tanır.
Abstract
Deneysel inme araştırmalarında, farelerde iskemik inmeyi modellemek için intraluminal filamentli orta serebral arter tıkanıklığı (MCAO) yaygın olarak kullanılmaktadır. Filament MCAO modeli tipik olarak, C57Bl / 6 farelerinde, bazen posterior serebral arter tarafından sağlanan bölgede beyin dokusunu içeren büyük bir serebral enfarktüs sergiler, bu da büyük ölçüde posterior komünikan arter atrezisinin yüksek insidansına bağlıdır. Bu fenomenin, filament MCAO’dan sonra uzun süreli inme iyileşmesi sırasında C57Bl / 6 farelerinde gözlenen yüksek ölüm oranına önemli bir katkıda bulunduğu düşünülmektedir. Bu nedenle, birçok kronik inme çalışması distal MCAO modellerinden yararlanmaktadır. Bununla birlikte, bu modeller genellikle sadece korteks bölgesinde enfarktüs üretir ve sonuç olarak, inme sonrası nörolojik defisitlerin değerlendirilmesi zor olabilir. Bu çalışma, gövdedeki MCA’nın küçük bir kraniyal pencere yoluyla kalıcı veya geçici olarak kısmen tıkandığı modifiye edilmiş bir transkraniyal MCAO modeli oluşturmuştur. Oklüzyon yeri MCA’nın orijinine nispeten yakın olduğundan, bu model hem kortekste hem de striatumda beyin hasarı oluşturur. Bu modelin kapsamlı karakterizasyonu, yaşlı farelerde bile mükemmel bir uzun süreli sağkalım oranının yanı sıra kolayca tespit edilebilen nörolojik defisitler göstermiştir. Bu nedenle, burada açıklanan MCAO fare modeli, deneysel inme araştırması için değerli bir araçtır.
Introduction
ABD’de her yıl yaklaşık 800.000 kişi felç geçirmektedir ve bu felçlerin çoğu doğası gereği iskemiktir1. Doku plazminojen aktivatörü (tPA) ve/veya trombektomi ile serebral kan akışının zamanında restorasyonu şu anda inme hastaları için en etkili tedavidir; Bununla birlikte, uzun dönemde nörolojik fonksiyonların tam olarak iyileşmesi nadirdir 2,3. Bu nedenle, fonksiyonel iyileşmeyi hedefleyen yeni inme tedavisinin araştırılması, klinik olarak ilgili hayvan inme modellerini gerektiren yoğun bir araştırma alanıdır.
Kemirgenlerde en sık görülen iskemik inme modeli, inmeyi indüklemek için intraluminal orta serebral arter tıkanıklığı (MCAO) kullanır. İlk olarak 1989 yılında Zea Longa tarafından geliştirilen bu modelde, orta serebral artere (MCA) kan akışını engellemek için internal karotis artere (ICA) bir naylon filament sokulur4. Ancak, bu modelin sınırlamaları vardır. İlk olarak, filament ICA’ya yerleştirildiğinde, posterior serebral artere (PCA) giden kan akışı, özellikle farelerde kısmen bloke edilebilir. Kritik olarak, ön ve arka serebral dolaşımı birbirine bağlayan küçük bir arter olan posterior komünikan arter (PcomA), ağırlıklı olarak deneysel inme araştırmalarında kullanılan suş olan C57Bl / 6 gibi bazı fare suşlarında sıklıkla az gelişmiştir. PcomA’nın bu açıklığının, inme5’ten sonra farelerde lezyon boyutundaki değişkenliğe katkıda bulunduğuna inanılmaktadır. Gerçekten de, PCA’ya kan akışı MCAO sırasında hızla düştüğünde ve PcomA yeterli kollateral kan akışı sağlayamadığında, inme enfarktüsü PCA’nın topraklarına genişleyebilir. Ayrıca, bu modelde, uzun süreli iskemi farelerde daha yüksek ölüm şansına yol açar. Sonuç olarak, farelerde tipik olarak 30-60 dakikalık kısa bir MCAO süresi kullanılır. Bununla birlikte, çoğu inme hastası reperfüzyon tedavisinden önce birkaç saat iskemi yaşar. Bu nedenle, uzun süreli iskemiye sahip bir fare vuruşu modeli yüksek klinik öneme sahiptir.
Bu prosedürün genel amacı, orta büyüklükte bir enfarktüse ve mükemmel bir sağkalım oranına sahip farelerde iskemik inmeyi modellemektir. Bu transkraniyal MCAO modeli, uzun süreli iskemi uygulanabildiğinden ve yaşlı fareler bu modeli iyi tolere ederek fonksiyonel iyileşmenin uzun vadeli değerlendirmesine izin verdiğinden, klinik inmenin kritik özelliklerini ele almaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
İlk transkraniyal MCA oklüzyon modeli 1981’desıçanlarda kuruldu 11,12 ve 1989’da yerini kraniektomisiz MCAO modelialdı 4. İlk transkraniyal MCA oklüzyonu, tüm elmacık arkının çıkarıldığı ve kasların lateral olarak çekildiği geniş bir cerrahi alana sahipti. Ameliyattan sonra lokal dokular şişti, bu da strese neden oldu ve hayvanlar için gıda alımını azalttı. Modifiye transkraniyal MCAO modelimizde, insizyon daha…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, editoryal desteği için Kathy Gage’e teşekkür eder. Şema figürleri BioRender.com ile oluşturulmuştur. Bu çalışma, Anesteziyoloji Anabilim Dalı (Duke Üniversitesi Tıp Merkezi) ve NIH hibeleri (NS099590, HL157354, NS117973 ve NS127163) tarafından desteklenmiştir.
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
- Tsao, C. W., et al. Heart disease and stroke statistics-2022 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 145 (8), e153 (2022).
- Nogueira, R. G., et al. Thrombectomy 6 to 24 hours after stroke with a mismatch between deficit and infarct. The New England Journal of Medicine. 378 (1), 11-21 (2018).
- Fisher, M., Savitz, S. I. Pharmacological brain cytoprotection in acute ischaemic stroke-renewed hope in the reperfusion era. Nature Reviews Neurology. 18 (4), 193-202 (2022).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
- Knauss, S., et al. A semiquantitative non-invasive measurement of PcomA patency in C57BL/6 mice explains variance in ischemic brain damage in filament MCAo. Frontiers in Neuroscience. 14, 576741 (2020).
- Yang, Z., et al. Post-ischemia common carotid artery occlusion worsens memory loss, but not sensorimotor deficits, in long-term survived stroke mice. Brain Research Bulletin. 183, 153-161 (2022).
- Wang, Z., et al. Increasing O-GlcNAcylation is neuroprotective in young and aged brains after ischemic stroke. Experimental Neurology. 339, 113646 (2021).
- Jiang, M., et al. XBP1 (X-box-binding protein-1)-dependent O-GlcNAcylation Is neuroprotective in ischemic stroke in young mice and its impairment in aged mice is rescued by thiamet-G. Stroke. 48 (6), 1646-1654 (2017).
- Li, X., et al. Single-cell transcriptomic analysis of the immune cell landscape in the aged mouse brain after ischemic stroke. Journal of Neuroinflammation. 19 (1), 83 (2022).
- Li, X., et al. Beneficial effects of neuronal ATF6 activation in permanent ischemic stroke. Frontiers in Cellular Neuroscience. 16, 1016391 (2022).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 2. Regional cerebral blood flow determined by [14C]iodoantipyrine autoradiography following middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1 (1), 61-69 (1981).
- Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1 (1), 53-60 (1981).
