המחברים מודים לקתי גייג' על תמיכתה בעריכה. דמויות התוכנית נוצרו עם BioRender.com. מחקר זה נתמך על ידי כספים מהמחלקה להרדמה (המרכז הרפואי של אוניברסיטת דיוק) ומענקים של NIH (NS099590, HL157354, NS117973 ו-NS127163).

כל ההליכים המתוארים בעבודה זו נערכים בהתאם להנחיות NIH לטיפול ושימוש בבעלי חיים במחקר, והפרוטוקול אושר על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים של מכון דיוק (IACUC). במחקר הנוכחי נעשה שימוש בעכברי C57Bl/6 זכרים צעירים (בני 8-10 שבועות) ובגיל 22 חודשים. סקירה כללית של פרוטוקול זה מודגמת באיור...

הקמת מודל עכברי חסימת עורק מוחי אמצעי תוך גולגולתי

<ol>
	<li>Tsao, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+disease+and+stroke+statistics-2022+update:+a+report+from+the+American+Heart+Association.">Heart disease and stroke statistics-2022 update: a report from the American Heart Association.</a> Circulation. 145 (8), e153 (2022).</li><li>Nogueira, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thrombectomy+6+to+24+hours+after+stroke+with+a+mismatch+between+deficit+and+infarct.">Thrombectomy 6 to 24 hours after stroke with a mismatch between deficit and infarct.</a> The New England Journal of Medicine. 378 (1), 11-21 (2018).</li><li>Fisher, M., Savitz, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacological+brain+cytoprotection+in+acute+ischaemic+stroke-renewed+hope+in+the+reperfusion+era.">Pharmacological brain cytoprotection in acute ischaemic stroke-renewed hope in the reperfusion era.</a> Nature Reviews Neurology. 18 (4), 193-202 (2022).</li><li>Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+middle+cerebral+artery+occlusion+without+craniectomy+in+rats.">Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats.</a> Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).</li><li>Knauss, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+semiquantitative+non-invasive+measurement+of+PcomA+patency+in+C57BL/6+mice+explains+variance+in+ischemic+brain+damage+in+filament+MCAo.">A semiquantitative non-invasive measurement of PcomA patency in C57BL/6 mice explains variance in ischemic brain damage in filament MCAo.</a> Frontiers in Neuroscience. 14, 576741 (2020).</li><li>Yang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-ischemia+common+carotid+artery+occlusion+worsens+memory+loss,+but+not+sensorimotor+deficits,+in+long-term+survived+stroke+mice.">Post-ischemia common carotid artery occlusion worsens memory loss, but not sensorimotor deficits, in long-term survived stroke mice.</a> Brain Research Bulletin. 183, 153-161 (2022).</li><li>Wang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+O-GlcNAcylation+is+neuroprotective+in+young+and+aged+brains+after+ischemic+stroke.">Increasing O-GlcNAcylation is neuroprotective in young and aged brains after ischemic stroke.</a> Experimental Neurology. 339, 113646 (2021).</li><li>Jiang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Stroke. 48 (6), 1646-1654 (2017).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+transcriptomic+analysis+of+the+immune+cell+landscape+in+the+aged+mouse+brain+after+ischemic+stroke.">Single-cell transcriptomic analysis of the immune cell landscape in the aged mouse brain after ischemic stroke.</a> Journal of Neuroinflammation. 19 (1), 83 (2022).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beneficial+effects+of+neuronal+ATF6+activation+in+permanent+ischemic+stroke.">Beneficial effects of neuronal ATF6 activation in permanent ischemic stroke.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 16, 1016391 (2022).</li><li>Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focal+cerebral+ischaemia+in+the+rat:+2.+Regional+cerebral+blood+flow+determined+by+[14C]iodoantipyrine+autoradiography+following+middle+cerebral+artery+occlusion.">Focal cerebral ischaemia in the rat: 2. Regional cerebral blood flow determined by [14C]iodoantipyrine autoradiography following middle cerebral artery occlusion.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 1 (1), 61-69 (1981).</li><li>Tamura, A., Graham, D. I., McCulloch, J., Teasdale, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focal+cerebral+ischaemia+in+the+rat:+1.+Description+of+technique+and+early+neuropathological+consequences+following+middle+cerebral+artery+occlusion.">Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 1 (1), 53-60 (1981).</li></ol>

מודל חסימת MCA הטרנס-גולגולתי הראשון הוקם בחולדות בשנת 1981 11,12, והוחלף על ידי מודל MCAO ללא גולגולת בשנת1989 4. חסימת MCA טרנס-גולגולתית ראשונית הייתה בעלת שדה ניתוחי רחב, כך שכל הקשת הזיגומטית הוסרה והשרירים נמשכו לרוחב. רקמות מקומיות נפוחות לאחר הניתו?...

כמעט 800,000 אנשים סובלים משבץ מוחי בארה"ב מדי שנה, ורוב השבץ הזה הוא איסכמי באופיו1. שחזור בזמן של זרימת הדם במוח עם מפעיל פלסמינוגן רקמות (tPA) ו / או thrombectomy הוא כיום הטיפול היעיל ביותר עבור חולי שבץ; עם זאת, התאוששות מלאה של תפקודים נוירולוגיים בטווח הארוך היא נדירה 2,3. לפיכך, חיפוש אחר טיפול חדשני בשבץ המתמקד בשיפור תפקודי הוא תחום מחקר אינטנסיבי הדורש מודלים רלוונטיים מבחינה קלינית של שבץ מוחי.
מודל השבץ האיסכמי הנפוץ ביותר במכרסמים משתמש בחסימת עורק מוחי אמצעי תוך לומינלי (MCAO) כדי לגרום לשבץ. במודל זה, שפותח לראשונה על ידי זאה לונגה בשנת 1989, חוט ניילון מוכנס לעורק התרדמה הפנימי (ICA) כדי לחסום את זרימת הדם לעורק המוח האמצעי (MCA)4. עם זאת, מודל זה יש מגבלות. ראשית, כאשר חוט הלהט מוכנס לאגודה למלחמה בסרטן, זרימת הדם לעורק המוח האחורי (PCA) עלולה להיחסם חלקית גם כן, במיוחד בעכברים. באופן קריטי, עורק התקשורת האחורי (PcomA), עורק קטן המחבר בין מחזור הדם המוחי הקדמי והאחורי, אינו מפותח לעתים קרובות בזני עכברים מסוימים, כגון C57Bl/6, הזן המשמש בעיקר במחקר שבץ ניסיוני. פטנט זה של PcomA הוא האמין לתרום לשונות בגודל הנגע בעכברים לאחר שבץ5. ואכן, כאשר זרימת הדם ל- PCA יורדת באופן תלול במהלך MCAO, וה- PcomA אינו מסוגל לספק זרימת דם בטחונית מספקת, אוטם השבץ יכול להתרחב לשטח ה- PCA. יתר על כן, במודל זה, משך זמן ארוך של איסכמיה מוביל לסיכוי גבוה יותר לתמותה בעכברים. כתוצאה מכך, משך MCAO קצר של 30-60 דקות משמש בדרך כלל בעכברים. עם זאת, רוב חולי שבץ חווים כמה שעות של איסכמיה לפני טיפול רפרפוזיה. לפיכך, מודל שבץ עכבר עם משך ממושך של איסכמיה הוא בעל רלוונטיות קלינית גבוהה. 
המטרה הכוללת של הליך זה היא למדל שבץ איסכמי בעכברים שיש להם אוטם בגודל בינוני ושיעור הישרדות מצוין. מודל MCAO טרנס-גולגולתי זה מתייחס לתכונות קריטיות של שבץ קליני, שכן ניתן לבצע איסכמיה ממושכת, ועכברים מזדקנים סובלים מודל זה היטב, ומאפשרים הערכה ארוכת טווח של התאוששות תפקודית.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.25% bupivacaine</td>
			<td>Hospira</td>
			<td>NDC 0409-1159-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.9% sodium chloride</td>
			<td>ICU Medical</td>
			<td>NDC 0990-7983-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,3,5-Triphenyltetrazolium Chloride (TTC)&#160;</td>
			<td>Sigma or any available vendor</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20 G IV catheter</td>
			<td>BD</td>
			<td>381534</td>
			<td>20 GA 1.6 IN</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 G needle</td>
			<td>BD</td>
			<td>305106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 silk suture</td>
			<td>Look</td>
			<td>SP116</td>
			<td>Black braided silk</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-0 suture with needle&#160;</td>
			<td>Ethilon</td>
			<td>2822G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol swabs</td>
			<td>BD</td>
			<td>326895</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthesia induction box</td>
			<td>Any suitable vendor</td>
			<td></td>
			<td>Pexiglass make&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical grinder</td>
			<td>JSDA</td>
			<td>JD 700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High temperature cautery loop tip</td>
			<td>Bovie</td>
			<td>AA03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Covetrus</td>
			<td>NDC 11695-6777-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser doppler perfusion monitor</td>
			<td>Moor Instruments</td>
			<td>moorVMS-LDF1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lubricant eye ointment</td>
			<td>Bausch + Lomb</td>
			<td>339081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse rectal probe</td>
			<td>Physitemp</td>
			<td>RET-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrous Oxide</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>UN1070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Otoscope</td>
			<td>Welchallyn</td>
			<td>728</td>
			<td>2.5 mm Speculum</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>UN1072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone-iodine</td>
			<td>CVS</td>
			<td>955338</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recovery box</td>
			<td>Brinsea&#160;</td>
			<td>TLC eco</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rimadyl (carprofen)</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>6100701</td>
			<td>Injectable 50 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rodent ventilator</td>
			<td>Harvard</td>
			<td>Model 683</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>Physitemp</td>
			<td>TCAT-2DF&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triple antibioric &#38; pain relief</td>
			<td>CVS</td>
			<td>NDC 59770-823-56</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaporizer</td>
			<td>RWD</td>
			<td>R583S</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a modified transcranial middle cerebral artery occlusion model to study stroke outcomes in aged mice

במחקר שבץ ניסיוני, חסימת עורק מוחי אמצעי (MCAO) עם חוט להט intraluminal נמצא בשימוש נרחב כדי למדל שבץ איסכמי בעכברים. מודל MCAO נימה מציג בדרך כלל אוטם מוחי מסיבי בעכברי C57Bl/6 הכולל לעיתים רקמת מוח בשטח המסופק על ידי עורק המוח האחורי, אשר נובע בעיקר משכיחות גבוהה של אטרזיה עורקית תקשורת אחורית. תופעה זו נחשבת לתורמת מרכזית לשיעור התמותה הגבוה שנצפה בעכברי C57Bl/6 במהלך התאוששות ארוכת טווח משבץ מוחי לאחר MCAO נימה. לפיכך, מחקרי שבץ כרוני רבים מנצלים מודלים דיסטליים של MCAO. עם זאת, מודלים אלה בדרך כלל מייצרים אוטם רק באזור קליפת המוח, וכתוצאה מכך, הערכת ליקויים נוירולוגיים לאחר שבץ יכולה להיות מאתגרת. מחקר זה ביסס מודל MCAO טרנס-גולגולתי שונה שבו ה-MCA בתא המטען מוסתר חלקית באופן קבוע או ארעי דרך חלון גולגולת קטן. מאחר שמיקום החסימה קרוב יחסית למקור ה-MCA, מודל זה יוצר נזק מוחי הן בקליפת המוח והן בסטריאטום. אפיון נרחב של מודל זה הוכיח שיעור הישרדות מצוין לטווח ארוך, אפילו בעכברים זקנים, כמו גם ליקויים נוירולוגיים הניתנים לגילוי בקלות. לכן, מודל העכבר MCAO המתואר כאן מייצג כלי רב ערך לחקר שבץ ניסיוני.

Nearly 800,000 people suffer a stroke in the US every year, and most of these strokes are ischemic in nature1. Timely restoration of the cerebral blood flow with tissue plasminogen activator (tPA) and/or thrombectomy is currently the most effective treatment for stroke patients; however, the full recovery of neurologic functions in the long term is rare2,3. Thus, searching for novel stroke therapy that targets functional improvement is an intense area of research that requires clinically relevant animal models of stroke. 
The most common ischemic stroke model in rodents uses intraluminal middle cerebral artery occlusion (MCAO) to induce stroke. In this model, initially developed by Zea Longa in 1989, a nylon filament is introduced into the internal carotid artery (ICA) to block the blood flow to the middle cerebral artery (MCA)4. However, this model has limitations. First, when the filament is inserted into the ICA, the blood flow to the posterior cerebral artery (PCA) could be partially blocked as well, especially in mice. Critically, the posterior communicating artery (PcomA), a small artery that connects anterior and posterior cerebral circulation, is frequently underdeveloped in some mouse strains, such as C57Bl/6, the strain predominantly used in experimental stroke research. This patency of the PcomA is believed to contribute to the variability in lesion size in mice after stroke5. Indeed, when blood flow to the PCA drops precipitously during MCAO, and the PcomA is unable to provide sufficient collateral blood flow, the stroke infarct can expand into the territory of the PCA. Moreover, in this model, a long duration of ischemia leads to a higher chance of mortality in mice. Consequently, a short MCAO duration of 30-60 min is typically used in mice. However, most stroke patients experience a few hours of ischemia before reperfusion treatment. Thus, a mouse stroke model with an extended duration of ischemia is of high clinical relevance. 
The overall goal of this procedure is to model ischemic stroke in mice that have a medium-sized infarct and an excellent survival rate. This transcranial MCAO model addresses critical attributes of clinical stroke, as prolonged ischemia can be performed, and aged mice tolerate this model well, allowing for the long-term assessment of functional recovery.

מחבר זרקור: טכניקות חדשניות וכיוונים עתידיים בחקר שבץ מוחי 

מודל שונה של חסימת עורק מוחי אמצעי טרנס-גולגולתי לחקר תוצאות שבץ מוחי בעכברים מזדקנים

Stroke affects nearly 800, 000 people annually in the US.Around 87%of this, ischemic, presenting as a severe medical condition. However, there are limited treatment options available especially during the chronic stroke phase. Our research aims to develop a recovery enhancing therapy to reduce disability and improve the quality of life for stroke patients.They widely use the filament, the middle cerebral artery occlusion model, as a drawback where the inserted filament can block a blood flow to the posterior cerebral artery. The C57BL/6 in mice often have an undisturbed posterior communicating artery leading to a high mortality in the later chronic stroke recovery phase. Our modified transcranial middle cerebral artery occlusion model partially across the MCA at the trunk generating brain damage in the cortex and the striatum via a small cranial window.This model achieves a high long-term survival rate, detectable neurological deficits, and works well even in aged mice. Our transcranial MCAO model can incorporate the critical attributes of clinical stroke, such as delayed reperfusion, neurological deficits, and aging factor. This model can be used to evaluate the therapeutical potential of new stroke treatments on long-term function recovery.

עם מבט ישיר תחת מיקרוסקופ כירורגי, ניתן לאשר חזותית כי זרימת הדם MCA חסומה במהלך איסכמיה. המחקר הקודם שלנו הראה ירידה של >80% בזרימת הדם באזור האיסכמי באמצעות לייזר דופלרמוניטור 6. כדי לקבוע שינויים בזרימת הדם שלאחר MCAO, LSCI יכול לשמש כדי לאשר עוד יותר את העלבון האיסכמי ואת הרפרפוזי?...

Watch this Scientific Journal Video about Innovative Techniques and Future Directions in Stroke Research at JoVE.com

פרוטוקול זה מדגים מודל שבץ עכבר ייחודי עם אוטם בגודל בינוני ושיעור הישרדות מצוין. מודל זה מאפשר לחוקרי שבץ פרה-קליניים להאריך את משך האיסכמיה, להשתמש בעכברים מזדקנים ולהעריך תוצאות תפקודיות ארוכות טווח.

In experimental stroke research, middle cerebral artery occlusion (MCAO) with an intraluminal filament is widely used to model ischemic stroke in mice. ...

שבץ משפיע על כמעט 800, 000 אנשים מדי שנה בארה"ב. כ-87% מזה, איסכמי, מציג מצב רפואי קשה. עם זאת, ישנן אפשרויות טיפול מוגבלות זמינות במיוחד בשלב שבץ כרוני. מטרת המחקר שלנו היא לפתח טיפול משפר החלמה שיפחית את הנכות וישפר את איכות החיים של חולי שבץ.הם משתמשים באופן נרחב בחוט הלהט, מודל חסימת עורק המוח האמצעי, כחיסרון שבו חוט הלהט המוחדר יכול לחסום זרימת דם לעורק המוח האחורי. ל- C57BL/6 בעכברים יש לעתים קרובות עורק תקשורת אחורי ללא הפרעה, המוביל לתמותה גבוהה בשלב ההחלמה משבץ כרוני מאוחר יותר. מודל חסימת עורק המוח האמצעי הטרנס-גולגולתי שלנו שונה באופן חלקי על פני MCA בתא המטען, ויוצר נזק מוחי בקליפת המוח ובסטריאטום דרך חלון גולגולתי קטן.מודל זה משיג שיעור הישרדות גבוה לטווח ארוך, ליקויים נוירולוגיים הניתנים לגילוי, ועובד היטב גם בעכברים זקנים. מודל MCAO transcranial שלנו יכול לשלב את התכונות הקריטיות של שבץ קליני, כגון רפרפוזיה מאוחרת, ליקויים נוירולוגיים וגורם הזדקנות. מודל זה יכול לשמש להערכת הפוטנציאל הטיפולי של טיפולי שבץ חדשים על התאוששות תפקודית ארוכת טווח.

מודל שונה של חסימת עורק מוחי אמצעי טרנס-גולגולתי לחקר תוצאות שבץ מוחי בעכברים מזדקנים

Abstract