Zwierzęcy model udaru niedokrwiennego
Modele zwierzęce udaru niedokrwiennego to procedury wywołujące niedokrwienie mózgu . Celem jest poznanie podstawowych procesów lub potencjalnych interwencji terapeutycznych w tej chorobie oraz poszerzenie wiedzy patofizjologicznej na temat i/lub doskonalenie leczenia udaru niedokrwiennego człowieka. Udar niedokrwienny ma złożoną patofizjologię obejmującą wzajemne oddziaływanie wielu różnych komórek i tkanek, takich jak neurony , glej , śródbłonek i układ odpornościowy . Zdarzeń tych nie można jeszcze w zadowalający sposób naśladować in vitro . Tak więc duża część badań nad udarem jest prowadzona na zwierzętach.
Przegląd
Obecnie wiadomo, że kilka modeli u różnych gatunków powoduje niedokrwienie mózgu. Modele globalnego niedokrwienia, zarówno kompletne, jak i niekompletne, są zwykle łatwiejsze do wykonania. Są one jednak mniej bezpośrednio istotne dla udaru u ludzi niż modele udaru ogniskowego, ponieważ globalne niedokrwienie nie jest powszechną cechą udaru u ludzi. Jednak w różnych sytuacjach globalne niedokrwienie jest również istotne, np. w przypadku globalnego niedotlenienia uszkodzenia mózgu spowodowanego zatrzymaniem krążenia. Różne gatunki różnią się również pod względem podatności na różne rodzaje urazów niedokrwiennych. Przykładem są myszoskoczki . Nie mają koła Willisa , a udar może być wywołany samym zamknięciem tętnicy szyjnej wspólnej.
Mechanizmy indukcji udaru niedokrwiennego
Niektóre z zastosowanych mechanizmów to:
- Całkowite globalne niedokrwienie
- Ścięcie głowy
- Niedrożność aorty/żyły głównej
- Zewnętrzna opaska uciskowa lub mankiet
- Zatrzymanie akcji serca
- Niepełne globalne niedokrwienie
- Krwotok lub niedociśnienie
- niedotlenienie niedokrwienne
- Nadciśnienie wewnątrzczaszkowe i niedrożność tętnicy szyjnej wspólnej
- Niedrożność dwunaczyniowa i niedociśnienie
- Niedrożność czterech naczyń
- Jednostronna niedrożność tętnicy szyjnej wspólnej (tylko u niektórych gatunków)
- Ogniskowe niedokrwienie mózgu
- Zwężenie tętnic i żył wywołane przez endotelinę-1
- Zamknięcie tętnicy środkowej mózgu
- Spontaniczny zawał mózgu (u szczurów z samoistnym nadciśnieniem)
- Embolizacja makrosfery
- Wieloogniskowe niedokrwienie mózgu
- Embolizacja skrzepu krwi
- Embolizacja mikrosfer
- fotozakrzepica
Modele niedotlenienia niedokrwiennego
Jeden z najczęściej stosowanych zwierzęcych modeli niedokrwienia niedotlenienia został pierwotnie opisany przez Levine'a w 1960 r., a później udoskonalony przez Rice'a i in. ten model. Pokrótce, 7-dniowe młode szczury poddaje się stałemu jednostronnemu podwiązaniu tętnicy szyjnej z następczą 3-godzinną ekspozycją na środowisko niedotlenienia (8% tlenu). Ten model powoduje jednostronny zawał w półkuli po tej samej stronie podwiązania, ponieważ samo niedotlenienie jest poniżej progu urazu w tym wieku. Obszar urazu zwykle koncentruje się w obszarach okołokomorowych mózgu, zwłaszcza w obszarach korowych i hipokampa.
Modele ogniskowego niedokrwienia
Dzielą się one na techniki obejmujące reperfuzję niedokrwionej tkanki (przejściowe ogniskowe niedokrwienie mózgu) oraz techniki bez reperfuzji (utrwalone ogniskowe niedokrwienie mózgu). Ustanowiono następujące modele:
- Zwężenie tętnic i żył wywołane endoteliną-1
-
tętnicy środkowej mózgu (MCAO)
- MCAO unikanie kraniotomii
- Zatorowa niedrożność tętnicy środkowej mózgu
- Zamknięcie tętnicy środkowej mózgu włókna wewnątrznaczyniowego (przejściowe lub trwałe)
- MCAO z udziałem kraniotomii
- Trwała przezczaszkowa niedrożność tętnicy środkowej mózgu
- Przejściowa przezczaszkowa niedrożność tętnicy środkowej mózgu
- MCAO unikanie kraniotomii
- Bezpośrednie uszkodzenie tkanki
- Fotozakrzepica kory mózgowej
Zwężenie tętnic i żył wywołane endoteliną-1
Endotelina-1 jest silnym środkiem zwężającym naczynia krwionośne, który jest wytwarzany endogennie podczas udaru niedokrwiennego i który przyczynia się do ogólnej utraty komórek i niepełnosprawności. Egzogenną endotelinę-1 można również zastosować do wywołania udaru i śmierci komórek po długotrwałym zwężeniu naczyń z reperfuzją. Można go podawać w mikroiniekcji w celu wywołania udaru ogniskowego w małych objętościach tkanek (np. w istocie szarej kory mózgowej, istocie białej lub tkance podkorowej) lub po wstrzyknięciu w pobliżu tętnicy środkowej mózgu . Jest często używany jako model udaru ogniskowego do oceny potencjalnych terapii proregeneracyjnych. Jedną z zalet tego modelu udaru jest to, że powoduje on wysoce powtarzalne zawały. Inną korzyścią jest to, że można go stosować u starszych szczurów, co wiąże się z bardzo niską śmiertelnością.
Zatorowa niedrożność tętnicy środkowej mózgu
tętnicy środkowej mózgu (MCA) uzyskuje się w tym modelu przez wstrzykiwanie cząstek, takich jak skrzepy krwi (zakrzepowo-zatorowe MCAO) lub sztuczne kulki do tętnicy szyjnej zwierząt jako zwierzęcy model udaru niedokrwiennego. Zakrzepowo-zatorową MCAO uzyskuje się albo przez wstrzyknięcie skrzepów, które powstały in vitro, albo przez wewnątrznaczyniowe wkroplenie trombiny w celu wykrzepiania in situ. Model zakrzepowo-zatorowy jest najbliższy patofizjologii udaru sercowo-zatorowego u ludzi. Podczas wstrzykiwania kulek do krążenia mózgowego ich wielkość determinuje przebieg zawału mózgu: makrosfery (300–400 µm) indukują zawał podobny do zawału uzyskiwanego przez zamknięcie proksymalnego MCA, podczas gdy wstrzyknięcie mikrosfer (~ 50 µm) powoduje dystalny, rozlany zator . Jednak jakość MCAO – a tym samym objętość zawałów mózgu – jest bardzo zmienna, co dodatkowo pogarsza pewna szybkość spontanicznej lizy wstrzykniętych skrzepów krwi.
Zamknięcie środkowej tętnicy mózgowej włókna wewnątrznaczyniowego
Technika włókna wewnątrznaczyniowego (szew wewnątrznaczyniowy) MCAO jako zwierzęcy model udaru niedokrwiennego została opisana jako pierwsza przez Koizumi. Stosuje się go u szczurów i myszy. Kawałek włókna chirurgicznego jest wprowadzany do tętnicy szyjnej wewnętrznej i przesuwany dalej, aż końcówka zamknie odejście tętnicy środkowej mózgu , co powoduje zatrzymanie przepływu krwi i późniejszy zawał mózgu w obszarze jej zaopatrzenia. Jeśli szew zostanie usunięty po pewnym czasie, następuje reperfuzja (przejściowe MCAO); jeśli włókno pozostaje na miejscu, procedura nadaje się również jako model trwałego MCAO. Najpowszechniejsza modyfikacja opiera się na Longa (1989), który opisał wprowadzanie filamentu przez tętnicę szyjną zewnętrzną , umożliwiające zamknięcie punktu dostępu z zachowanym dopływem krwi przez tętnicę szyjną wspólną i tętnicę szyjną wewnętrzną do mózgu po usunięciu filamentu. Znane pułapki tej metody to niedostateczna okluzja, krwotok podpajęczynówkowy , hipertermia i martwica tkanki zewnątrzczaszkowej po tej samej stronie. Filament MCAO nie ma zastosowania do wszystkich szczepów szczurów .
Trwała przezczaszkowa niedrożność tętnicy środkowej mózgu
W tym zwierzęcym modelu udaru niedokrwiennego tętnica środkowa mózgu (MCA) jest chirurgicznie wycinana, a następnie trwale zamykana, np. przez elektrokauteryzację lub podwiązanie . Okluzję można wykonać na proksymalnej lub dystalnej części MCA. W tym drugim przypadku uszkodzenie niedokrwienne ogranicza się do kory mózgowej . MCAO można łączyć z czasowym lub stałym tętnicy szyjnej wspólnej . Modele te wymagają niewielkiej kraniotomii .
Przejściowa przezczaszkowa niedrożność tętnicy środkowej mózgu
Technika modelowania udaru niedokrwiennego za pomocą przejściowego przezczaszkowego MCAO jest podobna do techniki trwałego przezczaszkowego MCAO, z reperfuzją MCA po określonym okresie ogniskowego niedokrwienia mózgu. Podobnie jak na stałe MCAO, wymagana jest kraniotomia i można łączyć niedrożność tętnicy szyjnej wspólnej (CCA). Zamknięcie jednego MCA i obu CCA jest określane jako model okluzji trzech naczyń ogniskowego niedokrwienia mózgu.
Fotozakrzepica kory mózgowej
Fotozakrzepowe modele udaru niedokrwiennego wykorzystują miejscową fotokoagulację wewnątrznaczyniową ograniczonych obszarów korowych. Po dożylnym wstrzyknięciu światłoczułych barwników, takich jak róż bengalski , mózg jest napromieniowywany przez czaszkę przez mały otwór lub pocienione okienko czaszki, co prowadzi do fotochemicznego zamknięcia napromieniowanych naczyń z wtórnym niedokrwieniem tkanki. Podejście to zostało początkowo zaproponowane przez Rosenbluma i El-Sabbana w 1977 r., A ulepszone przez Watsona w 1985 r. W mózgu szczura. Ta metoda została również przystosowana do stosowania u myszy.
Zobacz też
-
^ Buk, JS, SC Williams, CA Campbell, PM Bath, AA Parsons, AJ Hunter, DK Menon (2001). „Dalsza charakterystyka zakrzepowo-zatorowego modelu udaru u szczura”. Mózg Res . 895 (1–2): 18–24. doi : 10.1016/S0006-8993(00)03331-X . PMID 11259755 . S2CID 23949622 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link ) - Bibliografia _ D. Xue; A. Śliwka (1 lutego 1992). „Nowy model tymczasowego ogniskowego niedokrwienia kory nowej u szczurów” . udar mózgu 23 (2): 273–9. doi : 10.1161/01.str.23.2.273 . PMID 1561658 .
- ^ Carmichael ST (2005). „Modele gryzoni udaru ogniskowego: rozmiar, mechanizm i cel” . NeuroRx . 2 (3): 396–409. doi : 10.1602/neurorx.2.3.396 . PMC 1144484 . PMID 16389304 .
- ^ Chen ST; CY Hsu; EL Hogan; H. Maricq; JD Balentine (1 lipca 1986). „Model ogniskowego udaru niedokrwiennego u szczura: powtarzalny rozległy zawał korowy” . udar mózgu 17 (4): 738–43. doi : 10.1161/01.str.17.4.738 . PMID 2943059 .
- Bibliografia _ T. Spruss; G. Schuierera; M. Horn (2003). „Niedokrwienie obszaru tętnicy szyjnej zewnętrznej upośledza wynik w modelu włókna wewnątrznaczyniowego okluzji środkowej tętnicy mózgowej u szczurów” . udar mózgu 34 (9): 2252-7. doi : 10.1161/01.STR.0000083625.54851.9A . PMID 12893948 .
-
^ Dittmar, MS, B. Vatankhah, NP Fehm, G. Schuierer, U. Bogdahn, M. Horn, F. Schlachetzki (2006). „Szczury Fischer-344 nie nadają się do modelu włókna MCAO ze względu na ich anatomię naczyń mózgowych”. J Neurosci Metody . 156 (1–2): 50–4. doi : 10.1016/j.jneumeth.2006.02.003 . PMID 16530845 . S2CID 25920789 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link ) -
^ Gerriets, T., F. Li, MD Silva, X. Meng, M. Brevard, CH Sotak, M. Fisher (2003). „Model makrosfery: ocena nowego modelu udaru pod kątem trwałej niedrożności tętnicy środkowej mózgu u szczurów”. J Neurosci Metody . 122 (2): 201–11. doi : 10.1016/S0165-0270(02)00322-9 . PMID 12573479 . S2CID 16433975 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link ) -
^ Gerriets, T., E. Stolz, M. Walberer, C. Muller, C. Rottger, A. Kluge, M. Kaps, M. Fisher, G. Bachmann (2004). „Powikłania i pułapki w modelach udaru szczura w przypadku okluzji tętnicy środkowej mózgu: porównanie szwu z modelem makrosfery przy użyciu angiografii rezonansu magnetycznego” . udar mózgu 35 (10): 2372–2377. doi : 10.1161/01.STR.0000142134.37512.a7 . PMID 15345802 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link ) - Bibliografia _ McCullough, LD ; Murphy, SJ (2004). „Modele zwierzęce udaru niedokrwiennego: równoważenie celów eksperymentalnych i opieki nad zwierzętami” (PDF) . Comp Med . 54 (5): 486–496. PMID 15575362 . Zarchiwizowane od oryginału (PDF) w dniu 09.10.2007.
- Bibliografia _ Y. Yoshida; T. Nakazawa; G. Ooneda (1986). „Badania eksperymentalne niedokrwiennego obrzęku mózgu. I: nowy eksperymentalny model zatorowości mózgowej u szczurów, u których można wprowadzić recyrkulację w obszarze niedokrwienia” . Jpn J Udar . 8 : 1–8. doi : 10.3995/jstroke.8.1 .
- ^ Longa, EZ; PR Weinsteina; S. Carlsona; R. Cummins (1 stycznia 1989). „Odwracalna niedrożność tętnicy środkowej mózgu bez kraniektomii u szczurów” . udar mózgu 20 (1): 84–91. doi : 10.1161/01.str.20.1.84 . PMID 2643202 .
-
^ Mayzel-Oreg, O., T. Omae, M. Kazemi, F. Li, M. Fisher, Y. Cohen, CH Sotak (2004). „Udar zatorowy wywołany przez mikrosfery: badanie MRI” . Magn Reson Med . 51 (6): 1232-8. doi : 10.1002/mrm.20100 . PMID 15170844 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link ) -
^ Schmid-Elsaesser, R., S. Zausinger, E. Hungerhuber, A. Baethmann, HJ Reulen (1 października 1989). „Krytyczna ponowna ocena modelu nici wewnątrz światła ogniskowego niedokrwienia mózgu: dowody na nieumyślną przedwczesną reperfuzję i krwotok podpajęczynówkowy u szczurów za pomocą przepływomierza laserowo-dopplerowskiego” . udar mózgu 29 (10): 2162–70. doi : 10.1161/01.str.29.10.2162 . PMID 9756599 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link ) -
^ Tamura A., DI Graham, J. McCulloch, GM Teasdale (1981). "Ogniskowe niedokrwienie mózgu u szczura: 1. Opis techniki i wczesnych konsekwencji neuropatologicznych po zamknięciu tętnicy środkowej mózgu" . J Metab przepływu krwi w mózgu . 1 (1): 53–60. doi : 10.1038/jcbfm.1981.6 . PMID 7328138 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link ) -
^ Watson, BD, WD Dietrich, R. Busto, MS Wachtel, MD Ginsberg (1985). „Indukcja powtarzalnego zawału mózgu przez zakrzepicę inicjowaną fotochemicznie”. Annę Neurol . 17 (5): 497–504. doi : 10.1002/ana.410170513 . PMID 4004172 . S2CID 37827695 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link ) -
^ Zhang Z., RL Zhang, Q. Jiang, SB Raman, L. Cantwell, M. Chopp (1997). „Nowy szczurzy model zakrzepowego ogniskowego niedokrwienia mózgu” . J Metab przepływu krwi w mózgu . 17 (2): 123–35. doi : 10.1097/00004647-199702000-00001 . PMID 9040491 .
{{ cite journal }}
: CS1 maint: używa parametru autorów ( link )