surgical procedure for transient middle cerebral artery occlusion

Um modelo de isquemia cerebral transitória por oclusão da artéria cerebral média

Stroke is a devastating disease that affects approximately 15 million people worldwide annually, according to the WHO. Around one-third of patients succumb to the condition, while another third experience permanent disability. Stroke is a complex pathology involving various cell types, such as neural and peripheral immune cells, vasculature, and systemic responses1. The intricate network of reactions triggered by stroke at the systems level cannot be currently replicated using in vitro models. Thus, experimental animal models are essential to delve into the disease&#39;s mechanisms and to develop and test new therapies. Currently, early tissue reperfusion is the only approved intervention, either through thrombolysis with tissue-type plasminogen activator (tPA) or endovascular thrombectomy1.
Occlusions of the middle cerebral artery (MCA) are frequent in stroke patients. Consequently, rodent models of transient MCA occlusion (tMCAo) were initially developed in rats2,3,4. Nowadays, genetically modified mice are the most commonly used animals in experimental stroke models. In this study, we describe a minimally invasive model of intraluminal tMCAo in mice. The approach is performed via the carotid artery at the neck level, without craniectomy.
The duration of the occlusion period is a critical factor that determines the extent of the ischemic lesion. Even short occlusions of 10 min can cause selective neuronal death without an apparent infarction, while longer occlusions, typically lasting 30 to 60 min, result in some degree of cerebral infarction. Unlike the proximal and distal branches of the MCA that supply the cortex and have collaterals, the lenticulo-striatal arteries providing blood to the striatum lack collaterals5. As a consequence, there is a greater reduction of blood flow in the striatum than in the cortex after tMCAo. Thus, occlusions of 30 min or less generally affect the striatum but not the cortex, whereas longer occlusions, from 45 min onwards, often generate an ischemic lesion in the entire MCA territory, including the striatum and dorsolateral cortex.
To ensure the well-being of the mice, we administer analgesics prior to the procedure and use anesthesia during surgery. Nevertheless, anesthesia can potentially introduce artificial alterations in the physiology of the mouse and affect some outcome measures6. The surgical intervention, when performed by experienced personnel, usually lasts about 15 min for inducing MCAo. Subsequently, the total time under anesthesia depends on the occlusion period. For experiments where minimizing anesthesia is crucial, an alternative step in the procedure involves discontinuing anesthesia during the occlusion period and limiting it only to the surgical steps for inserting and withdrawing the filament occluding the MCA. This approach reduces the duration of anesthesia and minimizes its potential artifactual effects on the experimental model7,8. Therefore, the method of inducing transient focal ischemia is presented by intraluminal occlusion of the MCA with two variants: with the mouse anesthetized during the entire occlusion period or with the mouse awake during this period. In either case, a sham surgery should be performed in parallel with the intervention carried out on the ischemic mice. Additionally, data on outcome assessment is provided as measured by behavioral tests and MRI at various time points after reperfusion. Finally, the main factors to consider when implementing the experimental procedure are discussed.

Autor em destaque: Avaliando o dano isquêmico do AVC por meio do modelo de oclusão da artéria cerebral média 

Modelo de Oclusão Transitória da Artéria Cerebral Média do Acidente Vascular Encefálico

The middle cerebral artery occlusion model is widely used to simulate ischemic stroke in mice. This model allows to investigate a temporal progression of ischemic damage, evaluate effectiveness of neuroprotective agents, and explore the role of specific genes and pathways in stroke pathology with a final aim of finding new potential treatments. The implementation of neuroimaging techniques such as MRI allows to make better diagnosis, improve the assessment of outcomes, and reduce the number of animals needed in each study.This protocol offers a clear and detailed explanation of the most commonly used technique for inducing transient middle cerebral artery occlusion. Moreover, it implements the technique by introducing the precision modification of anesthesia withdrawal during occlusion time, reducing the detrimental effect of prolonged anesthesia time.

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Surgical Procedure for Transient Middle Cerebral Artery Occlusion  

Procedimento cirúrgico para oclusão transitória da artéria cerebral média

Para começar, posicione o mouse anestesiado na mesa cirúrgica. Mantenha a temperatura corporal usando uma sonda retal conectada a uma almofada de aquecimento. Faça uma incisão na pele da cabeça na direção da sutura sagital, começando pelas orelhas até a área entre os olhos.Retrair a pele e remover o periósteo do lado direito do crânio. Em seguida, encontre as coordenadas, 2,5 milímetros laterais do bregma. Aplicar cianoacrilato no suporte do doppler e fixá-lo para a fluxometria laser-doppler.Depois que a cola secar, conecte a sonda doppler. Em seguida, verifique a leitura correta do sinal para avaliar o fluxo sanguíneo cerebral. Para realizar a oclusão da artéria, vire o mouse para a posição supina e fixe-o na mesa cirúrgica com fita adesiva.Em seguida, faça uma incisão na linha média do pescoço. Puxar a pele lateralmente, em seguida, puxar as glândulas salivares usando afastadores. Isso expõe o território carotídeo.Identificar a anatomia vascular da artéria carótida comum, ou ACC, a ACI e a ECA, bem como as diferentes artérias delas derivadas. Para facilitar o manuseio, desprenda a CCA, seguida da ECA do tecido conjuntivo. Em seguida, cauterizar a artéria tireoidiana superior e desprender a ACI do tecido conjuntivo.Verifique novamente para se certificar de que as artérias principais estão totalmente descoladas do tecido conjuntivo. Em seguida, envolver pontos de seda 6-0 ao redor da ECA na bifurcação lingual maxilar. Em seguida, sutura ao redor da CCA.Coloque um clipe vascular interrompendo a circulação sanguínea do ICA. Faça uma pequena incisão no ECA próximo à área onde o nó apertado está localizado. Insira o monofilamento até que o revestimento espesso tenha entrado completamente na luz arterial.Aperte o segundo nó para segurar o monofilamento dentro da artéria e evitar que a pressão exercida pelo sangue o empurre para fora. Corte o ECA abaixo do primeiro nó e gire o coto para orientá-lo na direção do ICA. Avançar o monofilamento através do ICA até o ponto onde o MCA se ramifica.A oclusão é refletida em uma queda abrupta do fluxo sanguíneo na leitura do LDF. Após 40 minutos, anestesiar novamente o camundongo e colocá-lo novamente na mesa cirúrgica. Retire os pontos do pescoço.Após 45 minutos de oclusão, solte o nó mantendo o monofilamento no lugar. Puxe lenta e suavemente o filamento e verifique se ocorre a recanalização do tecido. Em seguida, puxe o filamento e aperte o nó para evitar a perda de sangue, limpe o sangue e desamarre o nó CCA.Certifique-se de que não há danos na parede arterial. Remova os afastadores e reposicione os músculos, glândulas e pele. Sutura a pele com sutura 6-0 e aplicação de desinfetante.Desconecte a sonda Doppler e desconecte o suporte. Por fim, suture e desinfete a pele da cabeça. O resultado do procedimento de oclusão transitória da artéria cerebral média foi avaliado por meio de neuroimagem por RM in vivo.A evolução da lesão avaliada em diferentes momentos após a reperfusão mostrou que a progressão do volume da lesão leva aproximadamente dois dias para ser completada. Testes comportamentais, como o teste de força de preensão, mostraram perda de força em camundongos após 24 horas de oclusão transitória da artéria cerebral média. Além disso, ao serem estimulados no teste do canto, os camundongos mostraram preferência em virar para o lado direito, que era ipsilateral à lesão, indicando uma oclusão bem-sucedida da artéria cerebral média do lado direito.

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Surgical Procedure for Transient Middle Cerebral Artery Occlusion

212 Views.  Spanish National Research Council (CSIC). To begin, position the anesthetized mouse on the operating table. Maintain body temperature using a rectal probe connected to a heating pad. Make an incision on the skin of the head in the direction of the sagittal suture, starting from the ears to the area between the eyes.Retract the skin and remove the periosteum on the right side of the skull. Then find the coordinates, 2.5 millimeters lateral from bregma. Apply cyanoacrylate to the doppler holder and attach it for laser-doppler fl...