基于短暂性脑缺氧缺血性血栓性中风模型

摘要

Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.

摘要

中风的研究已经经历了很多挫折，翻译神经保护疗法进入临床实践。与此相反，在现实世界的治疗剂（tPA溶栓）很少产生机械闭塞基于实验模型的好处，其中占主导地位的临床前中风研究。这板凳和床头之间的分裂意味着需要采用tPA的响应模型在临床前研究中风。为此目的，一个简单的和tPA的反应性血栓性中风模型被发明并在此描述。该模型包括通过在成年小鼠面罩30分钟的单侧颈总动脉和输送7.5％的氧气的瞬态闭塞，同时保持动物的直肠温度在37.5±0.5℃。虽然单侧颈动脉或缺氧的可逆结扎每个抑制脑血流量瞬时只，既侮辱的组合引起再灌注持续赤字，纤维蛋白和血小板沉积，以及大型INFARCT在大脑中动脉提供的领土。重要的是，尾静脉注射重组的tPA在0.5，1，或4小时后THI（10毫克/千克）提供的死亡率和梗死面积的时间依赖性降低。这种新的中风模型简单，并且可以跨实验室标准化比较实验结果。此外，它诱导血栓形成而不骨瓣或引入预形成栓子。鉴于这些独特的优点，在THI模型是一个有益的补充临床前研究中风的剧目。

引言

溶栓再通的急性缺血性中风在临床实践中¹最有效的疗法。然而，大多数的临床前神经保护研究的在瞬态机械梗阻模型（线栓大脑中动脉闭塞），产生在去除血管闭塞的脑血流的快速恢复，并显示很少或几乎没有益处由tPA的溶栓进行。它已被提出，中风模型的可疑的选择作出了贡献，至少部分地难度在翻译神经保护治疗的病人^2,3。因此，有越来越多的要求使用tPA的响应血栓栓塞性中风模型在临床前研究，但这种模式也有技术问题（见讨论^）4-7。在这里，我们描述了基于单边短暂缺氧缺血（THI）侮辱，其反应静脉注射tPA的治疗⁸一种新的血栓性中风模型。

基于该列文过程（单侧颈总动脉，随后通过暴露于短暂缺氧在一个腔室的永久的结扎后），这是发明了用于与成年大鼠实验在1960年⁹被开发的THI中风模型。原始的列文过程褪成朦胧因为它只产生可变的脑损伤，但同样的侮辱在啮齿动物的幼崽引起神经病理学一致，当它被重新引入由罗伯特·万努奇和他的同事们为新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）1981年¹⁰模型。近年来，一些研究者通过在低氧室¹¹调节温度重新调整了莱文-万努奇模型成年小鼠。它是合理的，不一致的脑部病变原莱文过程中可能出现的在缺氧室波动体温成年老鼠的。为了检验这一假设，我们修改了莱文的程序通过给予低氧气体通过面罩，同时保持啮齿类核心温度在37℃下在手术台^12上 。正如预期的那样，严格的体温控制大大提高了高新所致的脑病变可重复性。该HI损伤也触发凝血，自噬，和灰度和白质损伤^13。其他研究者也采用了HI模型，研究脑卒中后炎症反应^14。

在HI中风模型的独特之处在于它紧随魏尔啸的黑社会的血栓形成，其中包括血流量，内皮损伤（ 如由于HI-诱导的氧化应激），和高凝状态（HI-诱导的血小板活化）的瘀（ 图^1A）15。正因为如此，对HI模型可以捕获有关真实世界缺血性中风的一些病理生理机制。有了这个念头在脑海中，我们进一步完善了HI模型与联合国的可逆性结扎ilateral颈总动脉（因此创建一个短暂的HI侮辱），并测试其反应的tPA溶栓或无依达拉奉。依达拉奉是已经批准在日本范围内发生⁹小时24治疗缺血性中风自由基清除剂。我们的实验表明，简短的30分钟短暂的HI引发血栓性脑梗死，并结合tPA的，依达拉奉治疗赋予协同效益^8。在这里，我们描述了详细的外科手术和THI模型的方法上的考虑，它可以被用来优化急性缺血性中风的再灌注治疗。

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研究方案

该协议是由埃默里大学的机构动物护理和使用委员会（IACUC）批准，并遵循健康指导全国学院的护理和使用实验动物。

1.安装

1. 准备手术创面上变暖垫与热泵连接，在37℃下在手术前至少15分钟。放置使用3毫升注射器针筒上的手术床上的颈部辊。准备麻醉气体，在医用空气2％异氟醚。
2. 准备蒸压钳，剪刀，针微型持有，止血，棉签和缝线。准备组织胶和眼膏。
3. 建立缺氧系统和温度控制器，加热灯泡和直肠探头。准备缺氧的气体与7.5％O ₂ 92.5％N ₂平衡2％异氟醚。
4. 前一小时的手术，将小鼠通过皮下注射缓释美洛昔康（4.0毫克/千克）的analgesized。

2。短暂性脑缺氧缺血（图1B）

1. 麻醉10-13周龄雄性C57BL / 6小鼠称重22至30克的麻醉诱导室用3％异氟烷，直到动物没有反应到脚挤压，然后使用电子剃须刀卸下右颈部的头发。
2. 放置老鼠在手术床上以2升/分钟的流速，用2％异氟烷连接在医用空气。安全前肢伸出脖子上沿辊使用医用胶带两侧。
3. 清洁手术部位的切口优碘其次是酒精，然后棉签。
4. 在解剖显微镜，使用直镊子和剪刀微型约0.2厘米的皮肤中线做横向将0.5cm右颈部切口。
5. 使用一对细锯齿钳子拉开筋膜和组织以暴露右颈总动脉（RCCA）。小心地用一双细镊子流畅的迷走神经分离RCCA。
6. 在线结2预切割的5-0丝线缝合（释放的）上的RCCA，然后缝合用4-0尼龙单丝缝合（ 图1C）的皮肤。
7. 适用于双眼眼药膏，以防止干燥。
8. 小鼠迅速转移到低氧系统，把鼻子和嘴中的面罩，用2％异氟烷在7.5％ _的 O ₂在0.5-1，流量率/分钟进行30分钟。
   1. 在缺氧，使用温度控制器，加热灯控制肛温在37.5±0.5°C。监测呼吸率在80-120次/ min。的体温高于37℃，维持在缺氧时重要的是要创建一致脑梗塞。低呼吸频率通常在20分钟缺氧发生。取下面罩，允许正常供气若跌破呼吸频率下降到40。这需要1-2分钟，不计算入30分钟缺氧时间。
9. 缺氧后，乘车小鼠到外科床和从RCCA释放这两个缝线。收使用组织胶伤口，然后返回小鼠的笼中。排除动物如果同时满足两个活节缺氧后意外释放。
10. 监测小鼠为5-10分钟，以从缺氧和麻醉中恢复。将湿的食物，在笼子里，并返回到动物护理设施。
    注:THI动物展示后在24小时轻度到重度盘旋的行为是相关脑违规行为。大多数动物癫痫症状THI后的24小时时间点之前死亡。

3.激光散斑对比度成像

注意:虽然这不是THI模式的基本过程，二维激光散斑对比度成像系统¹⁶可以被用于在或者短暂缺氧缺血后表征脑血流量（CBF）的变化。到ST后立即记录CBF的变化THI下，记录EP 2.6。另外，以THI侮辱后的比较CBF的恢复，这些程序可以按照步骤2.10进行。

1. 将麻醉小鼠俯卧位，并与外露，但在未开封的头骨进行头皮1厘米长的正中切口。
2. 监测CBF在两个大脑半球下根据制造商的协议的血流成像器并启动CCAO手术（步骤2.6）后，立即记录脑血流量。持续50分钟。
3. 显示CBF图像与任意单位在16色调色板和实时分析使用MoorFLPI软件按照制造商的说明（ 图2）的选择区域。
4. 记录CBF图像后，关闭与组织胶头皮和动物回到笼子里。

4. tPA的管理

1. 注入动物尾部静脉与溶剂或10mg / kg的重组的tPA（220-300＆＃956;微升1毫克/米的tPA）在0.5，1或tCCAo加缺氧后4小时（ 图4）。

5.脑损伤检测几种不同的选项

注意:为了收集脑组织样本，安乐死的小鼠THI后1,4或24小时。

1. 通过体内 2,3,5-三苯基氯化执行梗塞体积的定量（TTC）方法，在24小时THI侮辱为先前的描述后^，17
   1. 腹膜内注射的动物用1.4M的甘露醇溶液（±0.1毫升/克体重）穿心灌注前30分钟。穿心灌流小鼠用PBS，接着用10毫升2-％TTC的。
   2. 10分钟后除去动物手术器械的大脑并放入4％多聚甲醛固定过夜，并部分成1mm厚度与vibratome。
   3. 数码显微镜和定量捕捉了四大系列切片脑幻灯片IFY梗死体积为梗塞区（白色区域中的右侧），以使用ImageJ的软件的损坏，对侧半球的面积之比。
2. 另外，通过免疫荧光THI在损伤后1小时进行血栓形成。
   1. 冻结华侨城化合物和部分使用恒温器的大脑在12微米厚的固定大脑。
   2. 孵育兔抗血纤蛋白原抗体大脑滑动（1:100），按照由山羊抗兔Alexa的FLURO 488染料（1:200），观察荧光在荧光显微镜上。
3. 或者，通过尾静脉注射100微升2％伊文思蓝染料在THI损伤后4小时进行血管阻塞。
   1. 安乐死的小鼠，迅速地砍掉头埃文斯蓝注射后去除大脑到4％多聚甲醛。注意:这需要5-10分钟的伊文思蓝流通与两个fore-的蓝色和后肢。
   2. Secti上固定的大脑，在100微米厚使用滑动切片机，并使用680 nm发射滤波器上的荧光显微镜观察荧光。

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结果

二维激光散斑对比度成像^{（LSCI）16，}使用由30分钟短暂单侧颈动脉阻塞（tCCAO），30分钟暴露于低氧（7.5％氧气），和30分钟的单方面比较脑血流量（CBF）的改变颈动脉缺氧条件下（THI）结扎。此实验揭示tCCAO在常氧抑制CBF对颈动脉结扎半球〜基线值，迅速 ​​恢复到85％以上的颈动脉阻塞（R 图2A）的释放后的50％。暴露于全身缺氧单独降低了CBF到基线值，返回到常氧气氛（

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讨论

中风是不断增长的意义随着人口老龄化社会的任何一个主要的健康问题。从全球来看，中风是死亡的第二大原因与2010年估计590万死亡事件，相当于所有的死亡病例¹⁸ 11.1％。脑卒中也是伤残调整生命年第三主要原因（伤残调整寿命）在2010年失去了全球，从第五位，1990年上升¹⁹这些流行病学数据突出的急性（缺血性）中风的更有效的治疗需要。然而，尽管大量研究在临床前的神经保...

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材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
adult male mice	Charles River	C57BL/6	10-13 weeks old (22-30 g)
Mobile Laboratory Animal Anesthesia System	VetEquip	901807	anesthesia
Medical air (Compressed) air tank	Airgas	UN1002	anesthesia
Isoflurane	Piramal Healthcare	NDC 66794-013-25	anesthesia
Multi-Station Lab Animal AnesthesiaSystem	Surgivet	V703501	hypoxia system
7.5% O2 balanced by 92.5% N2 tank	Airgas	UN1956	hypoxia system
Temperature Controller with heating lamp	Cole Parmer	EW-89000-10	temperature controllers
Rectal probe	Cole Parmer	NCI-00141PG	temperature controllers
Dissecting microscope	Olympus	SZ40	surgical setup
Heat pump with warming pad	Gaymar	TP700	surgical setup
Fine curved forceps (serrated)	FST	11370-31	surgical instrument
Fine curved forceps (smooth)	FST	11373-12	surgical instrument
micro scissors	FST	15000-03	surgical instrument
micro needle holders	FST	12060-01	surgical instrument
Halsted-Mosquito hemostats	FST	13008-12	surgical instrument
5-0 silk suture	Harvard Apparatus	624143	surgical supplies
4-0 Nylon monofilament suture	LOOK	766B	surgical supplies
Tissue glue	Abbott Laboratories	NC9855218	surgical supplies
Puralube Vet ointment	Fisher	NC0138063	eye dryness prevention
MoorFLPI-2 blood flow imager	Moor	780-nm laser source	Laser Speckle Contrast Imaging
Mannitol	Sigma	M4125	in vivo TTC
2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC)	Sigma	T8877	in vivo TTC
Vibratome	Stoelting	51425	brain section for in vivo TTC
Digital microscope	Dino-Lite	AM2111	whole-brain imaging
O.C.T compound	Sakura Finetek	4583
goat anti-rabbit Alexa Fluro 488	Invitrogen	A11008	Immunohistochemistry
Cryostat	Vibratome	ultrapro 5000	brain section for IHC
Evans blue	Sigma	E2129	Detecting vascular perfusion
Microtome	Electron Microscopy Sciences	5000	brain section for histology
Avertin (2, 2, 2-Tribromoethanol)	Sigma	T48402	euthanasia
Fluorescent microscope	Olympus	DP73
Meloxicam SR	ZooPharm		NSAID analgesia