Dyremodel for iskæmisk slagtilfælde - Animal model of ischemic stroke
Dyremodeller for iskæmisk slagtilfælde er procedurer, der inducerer cerebral iskæmi . Målet er studiet af grundlæggende processer eller potentielle terapeutiske indgreb i denne sygdom og udvidelse af den patofysiologiske viden om og / eller forbedring af medicinsk behandling af human iskæmisk slagtilfælde. Iskæmisk slagtilfælde har en kompleks patofysiologi, der involverer samspillet mellem mange forskellige celler og væv såsom neuroner , glia , endotel og immunsystemet . Disse begivenheder kan ikke efterlignes tilfredsstillende in vitro endnu. Således udføres en stor del af slagtilfældeforskning på dyr.
Oversigt
Flere modeller i forskellige arter er i øjeblikket kendt for at producere cerebral iskæmi. Globale iskæmimodeller, både komplette og ufuldstændige, har tendens til at være lettere at udføre. De er dog mindre umiddelbart relevante for humant slagtilfælde end modellerne for fokale slagtilfælde, fordi global iskæmi ikke er et almindeligt træk ved human slagtilfælde. I forskellige indstillinger er global iskæmi imidlertid også relevant, f.eks. I global anoxisk hjerneskade på grund af hjertestop. Forskellige arter varierer også i deres modtagelighed for de forskellige typer iskæmiske fornærmelser. Et eksempel er gerbils . De har ikke en Willis-cirkel, og slagtilfælde kan induceres af almindelig halspulsårens okklusion alene.
Mekanismer til at inducere iskæmisk slagtilfælde
Nogle af de anvendte mekanismer er:
- Komplet global iskæmi
- Halshugning
- Aorta / vena cava okklusion
- Udvendigt nakkestykke eller manchet
- Hjertestop
- Ufuldstændig global iskæmi
- Blødning eller hypotension
- Hypoksisk iskæmi
- Intrakraniel hypertension og almindelig carotisarterie okklusion
- To-kar okklusion og hypotension
- Fire-kar okklusion
- Ensidig almindelig carotisarterieokklusion (kun i nogle arter)
- Fokal cerebral iskæmi
- Endothelin-1-induceret indsnævring af arterier og vener
- Midterste hjernearterie okklusion
- Spontan hjerneinfarkt (hos spontant hypertensive rotter)
- Makrosfæren embolisering
- Multifokal cerebral iskæmi
- Embolisering af blodprop
- Microsphere embolisering
- Fototrombose
Modeller med hypoxisk iskæmi
En af de mest anvendte dyremodeller for hypoxisk iskæmi blev oprindeligt beskrevet af Levine i 1960 og senere raffineret af Rice et al., I 1981. Denne fremgangsmåde er nyttig til at undersøge hypoxisk iskæmi i hjernen, der udvikler sig, da nyfødte rotteunger anvendes i denne model. Kort fortalt gennemgår 7 dage gamle rotteunger en permanent ensidig halspulsårligering med en efterfølgende 3 timers eksponering for et hypoxisk miljø (8% ilt). Denne model skaber en ensidig infarkt i halvkuglen ipsilateral til ligeringen, da hypoxi alene er undertærskel for skade i denne alder. Området med skade er typisk koncentreret i periventrikulære områder i hjernen, især kortikale og hippocampale områder.
Fokale iskæmimodeller
De er opdelt i teknikker, herunder reperfusion af det iskæmiske væv (transient focal cerebral ischemia) og dem uden reperfusion (permanent focal cerebral ischemia). Følgende modeller er etableret:
- Endothelin-1-induceret indsnævring af arterier og vener
-
Middle cerebral arterie okklusion (MCAO)
- MCAO undgår kraniotomi
- Embolisk mellem cerebral arterie okklusion
- Endovaskulær filament midt cerebral arterie okklusion (forbigående eller permanent)
- MCAO involverer kraniotomi
- Permanent transkraniel mellem cerebral arterie okklusion
- Transient transcranial mellemste hjernearterie okklusion
- MCAO undgår kraniotomi
- Direkte vævsskade
- Cerebrokortikal fototrombose
Endothelin-1-induceret indsnævring af arterier og vener
Endothelin-1 er en potent vasokonstriktor, der produceres endogent under iskæmisk slagtilfælde, og som bidrager til det samlede tab af celler og handicap. Eksogent endothelin-1 kan også anvendes til at inducere slagtilfælde og celledød efter vedvarende vasokonstriktion med reperfusion. Det kan mikroinjiceres for at inducere fokal slagtilfælde i små vævsvolumener (f.eks. Kortikal grå substans, hvidt stof eller subkortisk væv) eller efter injektion nær den midterste cerebrale arterie . Det bruges ofte som en model for fokal slagtilfælde til at evaluere kandidat-pro-regenerative terapier. En fordel ved denne model af slagtilfælde er, at den forårsager meget reproducerbare infarkter. En anden fordel er, at den kan bruges til ældre rotter med kun meget lav resulterende dødelighed.
Embolisk mellem cerebral arterie okklusion
Midterste cerebral arterie (MCA) okklusion opnås i denne model ved at injicere partikler som blodpropper (trombembolisk MCAO) eller kunstige sfærer i halspulsåren hos dyr som en dyremodel for iskæmisk slagtilfælde. Trombembolisk MCAO opnås enten ved at injicere blodpropper, der blev dannet in vitro eller ved endovaskulær instillation af thrombin til koagulation in situ. Den trombemboliske model er tættest på patofysiologien af humant kardioembolisk slagtilfælde . Når der injiceres kugler i hjernecirkulationen, bestemmer deres størrelse mønsteret for hjerneinfarkt: Makrokugler (300-400 µm) inducerer infarkter svarende til dem, der opnås ved okklusion af den proksimale MCA, mens mikrosfære (~ 50 µm) injektion resulterer i distal, diffus emboli. Imidlertid er kvaliteten af MCAO - og dermed volumenet af hjerneinfarkter - meget variabel, en kendsgerning, der yderligere forværres af en vis grad af spontan lysis af injicerede blodpropper.
Endovaskulær filament midt cerebral arterie okklusion
Teknikken med endovaskulær filament (intraluminal sutur) MCAO som en dyremodel for iskæmisk slagtilfælde blev først beskrevet af Koizumi. Det påføres rotter og mus. Et stykke kirurgisk glødetråd introduceres i den indre halspulsårer og videresendes, indtil spidsen lukker oprindelsen til den midterste hjernearterie , hvilket resulterer i en ophør af blodgennemstrømningen og efterfølgende hjerneinfarkt i dets leveringsområde. Hvis suturen fjernes efter et bestemt interval, opnås reperfusion (forbigående MCAO); hvis glødetråden efterlades på plads, er proceduren også egnet som model for permanent MCAO. Den mest almindelige ændring er baseret på Longa (1989), der beskrev introduktion af glødetråd via den eksterne halspulsår , hvilket muliggør lukning af adgangspunktet med bevaret blodforsyning via den fælles og indre halspulsåren til hjernen efter fjernelse af glødetråden. Kendte faldgruber ved denne metode er utilstrækkelig okklusion, subaraknoid blødning , hypertermi og nekrose af det ipsilaterale ekstrakraniale væv. Filament MCAO er ikke gældende for alle rotte -stammer .
Permanent transkraniel mellem cerebral arterie okklusion
I denne dyremodel af iskæmisk slagtilfælde dissekeres den midterste hjernearterie (MCA) kirurgisk og lukkes derefter permanent, f.eks. Ved elektrokauteri eller ligering . Okklusion kan udføres på den proximale eller distale del af MCA. I sidstnævnte er iskæmisk skade begrænset til hjernebarken . MCAO kan kombineres med tidsmæssig eller permanent fælles halspulsårens okklusion. Disse modeller kræver en lille kraniotomi .
Transient transcranial mellemste hjernearterie okklusion
Teknikken til modellering af iskæmisk slagtilfælde ved forbigående transcranial MCAO svarer til teknikken til permanent transcranial MCAO, hvor MCA'en genrefusioneres efter en defineret periode med fokal cerebral iskæmi . Ligesom permanent MCAO kræves kraniotomi, og fælles karotidarterie (CCA) okklusion kan kombineres. Ophævelse af en MCA og begge CCA'er omtales som okklusionsmodellen med tre kar for fokal cerebral iskæmi .
Cerebrokortikal fototrombose
Fototrombotiske modeller for iskæmisk slagtilfælde bruger lokal intravaskulær fotokoagulation af omskrevne kortikale områder. Efter intravenøs injektion af lysfølsomme farvestoffer som rosenbengal bestråles hjernen gennem kraniet via et lille hul eller et tyndt kranialvindue, hvilket fører til fotokemisk okklusion af de bestrålede kar med sekundær vævsiskæmi. Denne tilgang blev oprindeligt foreslået af Rosenblum og El-Sabban i 1977 og forbedret af Watson i 1985 i rottehjernen. Denne metode er også blevet tilpasset til brug hos mus.
Se også
Referencer
- ^ Beech, JS, SC Williams, CA Campbell, PM Bath, AA Parsons, AJ Hunter, DK Menon (2001). "Yderligere karakterisering af en tromboembolisk model for slagtilfælde i rotten". Brain Res . 895 (1–2): 18–24. doi : 10.1016 / S0006-8993 (00) 03331-X . PMID 11259755 . CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )
- ^ Buchan, AM; D. Xue; A. Slivka (1. februar 1992). "En ny model for midlertidig fokal neokortikal iskæmi hos rotter" . Slagtilfælde . 23 (2): 273–9. doi : 10.1161 / 01.str.23.2.273 . PMID 1561658 .
- ^ Carmichael, ST (2005). "Gnavermodeller med brændvidde: størrelse, mekanisme og formål" . 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. juli 1986). "En model for fokal iskæmisk slagtilfælde hos rotter: reproducerbart omfattende kortikal infarkt" . Slagtilfælde . 17 (4): 738–43. doi : 10.1161 / 01.str.17.4.738 . PMID 2943059 .
- ^ Dittmar, M .; T. Spruss; G. Schuierer; M. Horn (2003). "Ekstern carotisarterieområde iskæmi forringer resultatet i den endovaskulære filamentmodel for okklusion af den midterste cerebrale arterie hos rotter" . Slagtilfælde . 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). "Fischer-344 rotter er uegnede til MCAO-filamentmodellen på grund af deres cerebrovaskulære anatomi". J Neurosci Metoder . 156 (1–2): 50–4. doi : 10.1016 / j.jneumeth.2006.02.003 . PMID 16530845 . CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )
- ^ Gerriets, T., F. Li, MD Silva, X. Meng, M. Brevard, CH Sotak, M. Fisher (2003). "Makrosfæremodellen: evaluering af en ny slagtilfældemodel til permanent okklusion af den midterste cerebrale arterie hos rotter". J Neurosci Metoder . 122 (2): 201–11. doi : 10.1016 / S0165-0270 (02) 00322-9 . PMID 12573479 . CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )
- ^ Gerriets, T., E. Stolz, M. Walberer, C. Muller, C. Rottger, A. Kluge, M. Kaps, M. Fisher, G. Bachmann (2004). "Komplikationer og faldgruber i modeller for rotteslag til mellemhindearterieokklusion: En sammenligning mellem suturen og makrosfæremodellen ved hjælp af magnetisk resonansangiografi" . Slagtilfælde . 35 (10): 2372–2377. doi : 10.1161 / 01.STR.0000142134.37512.a7 . PMID 15345802 . Arkiveret fra originalen 2013-04-16. CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )
- ^ Graham, SM; McCullough, LD ; Murphy, SJ (2004). "Dyremodeller af iskæmisk slagtilfælde: Balancering af eksperimentelle mål og dyrepleje" (PDF) . Comp Med . 54 (5): 486-496. PMID 15575362 . Arkiveret fra originalen (PDF) den 2007-10-09.
- ^ Koizumi, J .; Y. Yoshida; T. Nakazawa; G. Ooneda (1986). "Eksperimentelle studier af iskæmisk hjerneødem. I: en ny eksperimentel model af hjerneemboli hos rotter, hvor recirkulation kan indføres i det iskæmiske område" . Jpn J Stroke . 8 : 1–8. doi : 10.3995 / jstroke.8.1 .
- ^ Longa, EZ; PR Weinstein; S. Carlson; R. Cummins (1. januar 1989). "Reversibel mellemhindearterieokklusion uden kranektomi hos rotter" . Slagtilfælde . 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). "Microsphere-induceret embolisk slagtilfælde: en MR-undersøgelse" . Magn Reson Med . 51 (6): 1232–8. doi : 10.1002 / mrm.20100 . PMID 15170844 . CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )
- ^ Schmid-Elsaesser, R., S. Zausinger, E. Hungerhuber, A. Baethmann, HJ Reulen (1. oktober 1989). "En kritisk revaluering af den intraluminale trådmodel af fokal cerebral iskæmi: tegn på utilsigtet for tidlig reperfusion og subarachnoid blødning hos rotter ved hjælp af laser-Doppler-flowmetri" . Slagtilfælde . 29 (10): 2162–70. doi : 10.1161 / 01.str.29.10.2162 . PMID 9756599 . CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )
- ^ Tamura, A., DI Graham, J. McCulloch, GM Teasdale (1981). "Fokal cerebral iskæmi hos rotter: 1. Beskrivelse af teknik og tidlige neuropatologiske konsekvenser efter mellemste cerebral arterie okklusion" . J Cereb Blood Flow Metab . 1 (1): 53–60. doi : 10.1038 / jcbfm.1981.6 . PMID 7328138 . CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )
- ^ Watson, BD, WD Dietrich, R. Busto, MS Wachtel, MD Ginsberg (1985). "Induktion af reproducerbar hjerneinfarkt ved fotokemisk initieret trombose". Ann Neurol . 17 (5): 497-504. doi : 10.1002 / ana.410170513 . PMID 4004172 . CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )
- ^ Zhang, Z., RL Zhang, Q. Jiang, SB Raman, L. Cantwell, M. Chopp (1997). "En ny rotte-model af trombotisk fokal cerebral iskæmi" . J Cereb Blood Flow Metab . 17 (2): 123–35. doi : 10.1097 / 00004647-199702000-00001 . PMID 9040491 . CS1 maint: bruger forfatterparameter ( link )