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Questo protocollo presenta una guida passo passo per i ricercatori per eseguire la procedura di occlusione dell'arteria cerebrale media sui topi utilizzando il metodo dell'arteria carotide esterna Longa modificata. Le modifiche presentate in questo articolo mirano ad aumentare l'accuratezza dell'occlusione dell'arteria cerebrale media e a garantire la completa riperfusione.
Il modello di occlusione dell'arteria cerebrale media funge da modello animale primario per lo studio dell'ictus ischemico. Nonostante sia utilizzato nella ricerca da oltre tre decenni, la sua standardizzazione rimane inadeguata. Condotta prevalentemente su ratti e topi, la procedura pone sfide a causa della natura più piccola e fragile dei topi. A differenza del metodo dell'arteria carotide comune di Koizumi, l'arteria carotide esterna Longa è l'unico modello di corsa del filamento intraluminale che garantisce la completa riperfusione post-ischemia. Questo aspetto ha un'importanza critica per gli studi che indagano i fenomeni di riperfusione. Le modifiche chirurgiche dimostrate in questo articolo assicurano un flusso sanguigno continuo dall'arteria carotide comune durante tutta la fase ischemica e dopo l'insorgenza della riperfusione. L'obiettivo di queste modifiche è quello di occludere selettivamente l'arteria cerebrale media mantenendo la perfusione ininterrotta nei rami prossimali all'arteria cerebrale media durante il periodo di ischemia. Inoltre, l'insorgenza della riperfusione è improvvisa e può essere controllata con precisione, modellando così la trombectomia endovascolare in medicina umana in modo più accurato. Il nostro obiettivo nel presentare questo articolo video completo è quello di facilitare la formazione di nuovi chirurghi e promuovere la standardizzazione delle procedure chirurgiche all'interno della comunità scientifica.
L'ictus è la seconda causa di morte e la terza causa di morte e disabilità combinate1. Per sua causa, l'ictus può essere ischemico o emorragico, con l'ictus ischemico che è significativamente più diffuso nella pratica clinica. L'ictus ischemico deriva da un blocco in un'arteria che fornisce sangue al tessuto cerebrale, portando a ischemia, morte cellulare e infiammazione. Dall'avvento delle terapie di riperfusione come la trombolisi e la trombectomia meccanica, sono stati fatti grandi progressi nel trattamento dell'ictus. Tuttavia, tutte le terapie di riperfusione comportano il rischio di esacerbare le condizioni del paziente causando quello che viene comunemente definito danno da riperfusione2. L'esatto meccanismo del danno da riperfusione rimane poco chiaro e spetta agli studi preclinici identificare le potenziali cause e le misure preventive. A tal fine, lo sviluppo di un modello animale pertinente per il danno da riperfusione che segue l'ictus ischemico diventa cruciale.
L'occlusione dell'arteria cerebrale media (MCAO) è il modello animale più comunemente usato per lo studio dell'ictus ischemico. È condotto prevalentemente nei roditori e finora ha molte varianti diverse descritte nella letteratura scientifica 3,4. I due tipi principali, Koizumi e Longa, noti come varianti dell'arteria carotide comune (CCA) e dell'arteria carotide esterna (ECA), differiscono tecnicamente per il sito dell'arteriotomia per l'inserimento del filamento 5,6. Nel nostro recente articolo, attraverso il monitoraggio in vivo della perfusione vascolare, abbiamo dimostrato che solo il metodo Longa può essere veramente considerato un modello di ischemia/riperfusione cerebrale7. La procedura prevede l'inserimento del filamento nell'ECA, l'avanzamento attraverso l'ICA e il fissaggio al punto di ramificazione dell'arteria cerebrale media (MCA) per indurre l'ischemia del tessuto cerebrale. Dopo un periodo predeterminato di ischemia, il ritiro del filamento consente la riperfusione, simulando un'ischemia cerebrale transitoria. Dopo l'insorgenza dell'ictus, la variabile di esito primaria utilizzata nella ricerca è il più delle volte il volume della lesione infartuata, che può essere misurato utilizzando l'istologia ex vivo o le scansioni cerebrali in vivo. Le sfide nei modelli MCAO ruotano attorno alla bassa riproducibilità attribuita a varianze intervarianti, interoperatori e intersoggetti, con quest'ultima che pone una limitazione significativa nella ricerca preclinica sull'ictus4.
Inoltre, le regioni infartuate che seguono MCAO nei roditori sono massicce rispetto alle dimensioni del cervello del roditore. Inoltre, le regioni posteriori del cervello dell'ippocampo vengono spesso reclutate nel volume dell'infarto, nonostante tali regioni dipendano principalmente dal flusso sanguigno dall'arteria cerebrale posteriore (PCA) e non dall'MCA8. Come in entrambi i metodi di Koizumi e Longa descritti in letteratura, il CCA viene mantenuto legato durante il periodo di ischemia a causa dell'incompleta pervietà del circolo di Willis nei topi, portando all'induzione dell'ischemia in una regione molto più ampia del previsto 5,6,9. Anche nei metodi in cui il CCA viene riaperto o riparato dopo il periodo di ischemia, i consueti 30-60 minuti di ischemia provocano un danno tissutale irreversibile nelle regioni non MCA10. Inoltre, contrariamente alle aspettative, ricerche precedenti hanno dimostrato che la lunghezza del rivestimento di silicone di un filamento non ha alcun impatto sulla dimensione della lesione11. Tuttavia, la scelta della lunghezza del rivestimento in silicone del filamento è stata affrontata esclusivamente nei modelli con CCA legato durante il periodo di occlusione.
L'obiettivo di questo metodo era quello di modificare il metodo Longa MCAO nei topi per consentire il flusso sanguigno ininterrotto dal CCA durante il periodo di ischemia, aumentando così la selettività di MCAO, oltre a garantire la completa riperfusione della regione infartuata dopo la procedura. Queste modifiche sarebbero di grande beneficio per gli studi longitudinali che ricercano il danno da ischemia-riperfusione nei topi, abbassando il tasso di mortalità e riducendo la varianza intersoggetto.
Tutte le procedure e le procedure di gestione degli animali sono state approvate dal Comitato etico per le licenze della Scuola di medicina dell'Università di Zagabria e dal Comitato etico per la protezione degli animali utilizzati per scopi scientifici del Ministero dell'Agricoltura della Repubblica di Croazia. Le procedure sperimentali sono state condotte secondo la legge croata sulla protezione degli animali (NN 102/17, 32/19), le modifiche alla legge sulla protezione degli animali (NN 37/13) e le linee guida sulla protezione degli animali utilizzati a fini scientifici (NN 55/13) che sono in linea con la Guida europea per la cura e l'uso degli animali da laboratorio (direttiva 2010/63/UE).
1. Preparazione dell'animale e del sito chirurgico
2. Chirurgia di induzione dell'ischemia
Figura 1: Un'illustrazione dell'avanzamento del filamento di occlusione dell'arteria cerebrale media oltre il punto di ramificazione dell'arteria pterigopalatina. Il corretto avanzamento del filamento (a sinistra) si ottiene orientando il filamento MCAO in modo tale che si arretra contro la parete laterale dell'ICA e si curva lontano dal punto di ramificazione del PPA. In caso contrario (a destra) il filamento può entrare nel PPA e non causare ictus. In quest'ultimo caso, il filamento non sarà in grado di avanzare quanto dovrebbe e il chirurgo dovrebbe ritirare il filamento fino a quando la sua estremità non diventa visibile nel punto di ramificazione ICA e ricominciare ad avanzare il filamento. Le arterie di colore verde rappresentano le arterie comunicanti posteriori (PcomA), per lo più non pervie nei topi. Creato con BioRender.com. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
3. Periodo di ischemia
4. Intervento chirurgico di ritiro del filamento
5. Cure post-chirurgiche
Le scansioni MRI intraoperatorie o postoperatorie, in particolare le scansioni di imaging pesato in perfusione (PWI) e/o di imaging pesato in diffusione (DWI) (Figura 2) possono offrire la prova definitiva di una procedura di successo. La PWI intraoperatoria mostra un'ischemia critica nella regione omolaterale dell'MCA, confermando così che il posizionamento del filamento ha portato alla completa occlusione. La PWI postoperatoria di una procedura riuscita m...
La MCAO è una procedura molto impegnativa per l'operatore e debilitante per l'animale. Per questo motivo, è della massima importanza per i ricercatori disporre di una procedura operativa standard che riduca al minimo la gravità dell'ictus, riduca il fallimento procedurale e migliori il benessere dell'animale dopo la procedura. Questo protocollo MCAO evidenzia alcuni degli aspetti chiave da considerare quando si esegue questa procedura su un mouse.
La scelt...
Gli autori non hanno conflitti di interesse da divulgare. Gli autori non hanno alcuna affiliazione con i nomi commerciali e i marchi citati in questo lavoro.
Questo lavoro è stato finanziato dal progetto BRADISCHEMIA della Croatian Science Foundation (UIP-2017-05-8082); GA KK01.1.1.01.0007 finanziato dall'Unione Europea attraverso il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale e dall'Unione Europea attraverso il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale nell'ambito della Convenzione di Sovvenzione n. KK.01.1.1.07.0071, progetto "SineMozak. Il lavoro dei dottorandi Rok Ister e Marta Pongrac è stato pienamente supportato dal "Progetto di sviluppo della carriera dei giovani ricercatori - formazione dei dottorandi" della Croatian Science Foundation, finanziato dall'Unione Europea dal Fondo Sociale Europeo. La procedura è stata filmata utilizzando uno smartphone Android montato su un microscopio operatorio utilizzando un supporto generico per fotocamera. I materiali video sono stati modificati e la voce fuori campo è stata registrata utilizzando l'editor video Wondershare Filmora.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Betadine cutaneous solution 10g/100ml | Alkaloid Skopje | N/A | |
Braided silk suture | Fine Science Tools | 18020-60 | |
Dafilon suture 5/0 DS16 | B. Braun | C0936154 | |
Dolokain 20 mg/g gel | Jadran-Galenski Laboratorij | N/A | |
Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11251-20 | 2 pieces |
Dumont #7 forceps | Fine Science Tools | 11271-30 | |
Dumont N0 self-closing forceps | Fine Science Tools | 11480-11 | |
Durapore Surgical Tape 1,25cm x 9,1m | 3M | 7100057169 | |
Durapore Surgical Tape 2,5cm x 9,1m | 3M | 7100057168 | |
External thermostat | Petnap | 1012536 | |
Halsey needle holders | Fine Science Tools | 12500-12 | |
Hot bead sterilizer | Fine Science Tools | 18000-50 | |
Iris scissors | Fine Science Tools | 14060-10 | |
Isoflurane USP | Piramal critical care | N/A | |
Laser Doppler Monitor | Moor | MOORVMS-LDF2 | |
Metal Pet Heat Pad | Petnap | 1012525 | |
Micro Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15000-00 | |
Mini-colibri retractor | Fine Science Tools | 17000-01 | |
Recugel eye ointment | Bausch&Lomb | N/A | |
S&T B-1 vessel micro clamp | Fine Science Tools | 00396-01 | 2 pieces |
S&T micro clamp applying forceps | Fine Science Tools | 00071-14 | |
Schwartz micro serrefines | Fine Science Tools | 18052-01 | |
Stemi DV4 Spot stereo microscope | Zeiss | 000000-1018-453 | |
Steri-Strip Reinforced Adhesive Skin Closures 3 mm x 75 mm | 3M | 7100236545 | |
Straight tissue forceps | Fine Science Tools | 11023-10 | |
SZX Stand Arm | Olympus | SZ2-STS | |
Tec III 300 series calibrated vaporizer | Vaporizer Sales and Service inc. | N/A | |
Universal Stand Type 2 | Olympus | SZ2-STU2 | |
VetFlo Six Channel Anesthesia Stand | Kent Scientific | VetFlo-1225 | Modified for O2/N2 mixing |
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