Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

פרוטוקול זה מתאר את התהליך לגרימת מודל תרדמת איסכמית מוחית באמצעות שיטת חסימה שונה של ארבעה כלי דם.

Abstract

תרדמת הנגרמת על ידי איסכמיה מוחית היא הסיבוך החמור ביותר של איסכמיה מוחית. חסימת ארבעה כלי דם יכולה לבסס מודל תרדמת איסכמית מוחית לחקר מחלות ופיתוח תרופות. עם זאת, שיטת חסימת ארבעת כלי הדם הנפוצה כוללת בעיקר החדרת עט אלקטרוקואגולציה לתוך הפתח הפטריגואיד הדו-צדדי של החוליה הצווארית הראשונה מאחורי הצוואר כדי לחשמל את עורקי החוליות. תהליך זה טומן בחובו סיכון של אלקטרוקואגולציה לא מלאה, דימום ונזק לגזע המוח ולחוט השדרה. עשרים וארבע שעות לאחר הניתוח, חולדות מורדמות מחדש עוברות קשירת עורק התרדמה לפני הצוואר. שני ניתוחים חושפים את החולדות לסיכון גבוה יותר להדבקה ומאריכים את תקופת הניסוי. במחקר זה, במהלך הליך כירורגי יחיד, נעשה שימוש בחתך צווארי קדמי כדי לאתר את אתר המפתח שבו עורק החוליות חודר לחוליה הצווארית הראשונה. עורקי החוליות הדו-צדדיים עברו אלקטרו-צרוב בתנאי ראייה, ואילו עורקי התרדמה המשותפים הדו-צדדיים הופרדו כדי ליצור קשרים רופפים. כאשר הגפיים של החולדות החלו להתעוות, עורקי התרדמה המשותפים הדו-צדדיים נקשרו במהירות כדי לגרום לתרדמת איסכמית. שיטה זו יכולה למנוע את הסיכון לזיהום הנגרם על ידי שתי פעולות כירורגיות והיא קלה לביצוע עם שיעור הצלחה גבוה, מתן התייחסות שימושית למטפלים הרלוונטיים.

Introduction

פגיעה מוחית איסכמית היא הפגיעה המוחית הנפוצה ביותר בקליניקה, ומהווה כ-75% מהמקרים של מחלות כלי דם במוח. איסכמיה יכולה להוביל לפגיעות מוח משניות חמורותולמחלות 1,2, ותרדמת היא התסמין החמור ביותר הנגרם על ידי פגיעה מוחית איסכמית היפוקסית. זהו גם המסלול הסופי למצבים קריטיים רבים3. תרדמת היא מחלה קריטית וקשה בקליניקה שקשה לנהל4. ככל שהתרדמת נמשכת זמן רב יותר, כך גדלה הסכנה הפוטנציאלית. התעוררות מהירה היא המטרה העיקרית במניעת הידרדרות והתקדמות המצב. למרות הזרקת naloxone יש מגוון רחב של יישומים קליניים בקידום ערות, זה עדיין יש כמה תופעות לוואי5. לכן, פיתוח תרופות בטוחות ויעילות המקדמות ערות הוא בעיה דחופה שיש לטפל בה. הקמת מודל פשוט וקל לתפעול של תרדמת איסכמית במוח חיונית להבהרת הפתוגנזה של תרדמת איסכמית ולפיתוח תרופות 6,7,8.

מטרת מחקר זה היא להציג מודל של גרימת תרדמת איסכמית גלובלית באמצעות אלקטרוקואגולציה של עורקי חוליות דו-צדדיים (VA) וקשירה זמנית של עורקי התרדמה המשותפים הדו-צדדיים (CCA), שהיא פשוטה וידידותית למשתמש עבור מתחילים. הפרוטוקול הקודם כלל חשיפת הפתח הפטריגואיד הדו-צדדי של החוליה הצווארית האחורית הראשונה במהלך הניתוח הראשון וצריבה חשמלית של פתח הפטריגואיד כדי לחסום את ה- VAs הדו-צדדיים. ניתוח שני בוצע 24 שעות מאוחר יותר כדי לגרום לתרדמת איסכמית מוחלטת על ידי קשירה של CCA דו צדדי 9,10,11,12. עם זאת, בשל חוסר נראות, קיים סיכון של אלקטרוקואגולציה חלקית, דימום, גזע המוח, ופגיעה בחוט השדרה, כמו גם תקופת ניסוי ממושכת. לכן, יש צורך לטפל בנושאים אלה.

כאן, אנו מציגים שיטה משופרת עבור מודלים תרדמת איסכמית. ההליך העיקרי כולל ביצוע חתך צוואר קדמי חציוני, ביצוע כריתה חשמלית של VAs דו צדדי בתנאי ראייה, וקשירת CCA דו צדדית קצרה במהלך ניתוח אחד כדי לחסום את אספקת הדם למוח כולו, גרימת עיכוב אלקטרואנצפלוגרם מהיר (EEG) ומוביל לתרדמת. שיטה זו גם גורמת לתרדמת מתמשכת קצרה לאחר רפרפוזיה. הליך זה קל לביצוע, ידידותי למתחילים, ומפחית את הסיכון לזיהום טראומות משני בבעלי חיים, ובכך מקצר את תקופת הניסוי.

הפרוטוקול מתאים לחקר תרדמת איסכמית גלובלית הנגרמת מדום לב. זה גם אידיאלי לחקר דמנציה איסכמית, בעיקר משום שאזור המוח בהיפוקמפוס רגיש מאוד לאיסכמיה; לכן, איסכמיה מוחית חולפת יכולה להוביל לנזק או אפילו אובדן של נוירונים בהיפוקמפוס13, וכתוצאה מכך תפקוד קוגניטיבי. לכן, הפרוטוקול יכול לספק התייחסות למתרגלים הלומדים איסכמיה מוחית, תרדמת איסכמית ודמנציה איסכמית.

Protocol

פרוטוקול הניסוי נערך בהתאם לדרישות הוועדה לטיפול ושימוש מוסדי בחיות מעבדה באוניברסיטת פושאן (מספר רשומה: 2023-643656). במחקר זה נעשה שימוש בחולדות זכרים מסוג Sprague Dawley (SD) (200 גרם ±-20 גרם, בני 6-8 שבועות). כל נתוני המחקר בבעלי חיים נכתבו בהתאם להנחיות ARRIVE (Animal Research: Reporting In Vivo Experiments). פרטי הריאגנטים והציוד ששימשו במחקר מפורטים בטבלת החומרים.

1. השתלת אלקטרודות EEG

  1. יש להזריק 0.05 מ"ג/ק"ג אטרופין תת עורית 15 דקות לפני ההרדמה כדי למנוע חסימה נשימתית וחנק הנגרם על ידי הפרשות. מתן זריקה תוך שרירית של 20 מ"ג / ק"ג זולטיל ו 5 מ"ג / ק"ג קסילזין להרדים את החולדות14. השתמשו בפינצטה כדי להדק את אצבעות הרגליים של החולדה כדי לאשר הרדמה עמוקה.
  2. הסירו שיער מראשה של החולדה בעזרת מכונת גילוח. קבעו את ראש החולדה במכשיר סטריאוטקסי במוח באמצעות מוטות אוזניים שאינם חודרים. השתמש בצמר גפן סטרילי כדי להחיל אתנול ויוד פובידון שלוש פעמים לאתר הניתוח כדי לחטא את העור.
  3. חתכו את עור ראשה של החולדה לאורך התפר הערוף בעזרת להב כירורגי. הסר את השריר המכסה את הגולגולת ולחשוף לחלוטין את הגולגולת. השתמשו בצמר גפן סטרילי כדי לעצור דימום לאורך כל התהליך.
  4. ייבשו את פני השטח של הגולגולת עם כדור לשטיפת אוזניים כדי לעזור למלט הדנטלי להיצמד בחוזקה לגולגולת. סמן את מיקום ההתקנה של ציפורן הגולגולת (קוטר 1.2 מ"מ, אורך 3 מ"מ) בטוש שחור (איור 1, שלב 1). המיקומים הספציפיים הם נקודת הפונטנלה הקדמית וארבעה אתרים נוספים.
  5. השתמש במחט של מזרק 10 מ"ל כדי לסובב ולקדוח דרך ארבעה אזורים ברצף. הכניסו ארבעה מסמרי גולגולת לתוך הגולגולת ברצף, כדי להבטיח מגע עם קליפת המוח (איור 1, שלבים 2-3).
    הערה: השתמש בצמר גפן סטרילי כדי לספוג דם במקרה של דימום כדי למנוע חלודה של ציפורני העצם.
  6. עטפו את חוט הכסף של אלקטרודת ה-EEG סביב ציפורן הגולגולת. הטמע את האלקטרודה האלקטרומיוגרפית בשריר וקבע אותה בתפר 6-0.
  7. מערבבים את שרף בסיס התותבת עם אבקת תותבות בהגדרה עצמית ומקבעים את האלקטרודה לגולגולת. השתמש בכדור שטיפת אוזניים כדי לנשוף אוויר על פני השטח של מלט השיניים כדי להאיץ את הריפוי.
  8. הזריקו 10,000 יחידות פניצילין למניעת זיהום. אחסנו כל חולדה בכלוב נפרד כדי למנוע קריעה הדדית ונזק לאלקטרודות. מוזרק תת עורית 0.2 מ"ג / ק"ג meloxicam במשך שלושה ימים רצופים כדי להקל על כאבים לאחר הניתוח. המתינו 3 ימים להחלמה של פצעי חולדות וקיבוע אלקטרודות (איור 1, שלב 4).

2. תהליך כירורגי של מודל תרדמת איסכמית מוחית

  1. שלושה ימים לאחר מכן, הרדימו מחדש את החולדות והניחו אותן במצב שכיבה. השתמשו בכדורי צמר גפן סטריליים לחיטוי אתר הניתוח באמצעות שלוש מריחה חוזרת ונשנית של יוד ולאחר מכן שטיפה/מגבון אלכוהול. בצעו חתך באורך של כ-2-3 ס"מ עם אזמל מהשוליים העליונים של עצם החזה לאורך אמצע הצוואר (איור 1, שלב 5).
  2. מפרידים בבוטות את הרקמה התת עורית ואת שריר הסטרנוהיואיד, וחושפים באופן מלא את קנה הנשימה ואת שרירי הלונגוס קולי משני צידי קנה הנשימה15.
    הערה: הימנע מגירוי קנה הנשימה לאורך כל ההליך.
  3. להפריד בבוטות את שרירי הלונגוס קולי מרמת בלוטת התריס כלפי מטה, ולחשוף את חוליות הצוואר הראשונה והשנייה. הרחב את אזור הצוואר עם מרחיב רקמת חולדה, חושף באופן מלא את אתר הניתוח.
  4. השתמש במלקחיים עדינים כדי להפריד בזהירות את השרירים והרקמות הנראים בחלל הבין חולייתי הצווארי, ולחשוף את המיקום האופייני שבו עורק החוליות נכנס לחוליה הצווארית הראשונה. ניתן לראות שעורק החוליות עובר דרך החוליה הצווארית הראשונה (איור 1, שלב 6).
    הערה: הנחת מזרק 1 מ"ל מתחת לצוואר מספקת מרחב מניפולציה כירורגי ברור יותר.
  5. מחממים מראש את עט האלקטרוקואגולציה ומכניסים אותו לאזור למשך 3-5 שניות כדי לוודא שעורק החוליות הוא אלקטרוקוגולציה וקטוע. יש להפריד את השרירים והפאשיה לאורך הקצה הפנימי של שריר הסטרנוקלידומסטואיד, לחשוף ולשחרר את שרירי ה-CCA הדו-צדדיים, ולקשור קשר רופף.
    הערה: יש לחמם מראש את עט האלקטרוקואגולציה; אחרת, הוא לא יכול לקרוש במהירות את עורק החוליות, מה שמוביל לדימום. שני עורקי החוליות הם electrocoagulated וקשרים רופפים קשורים סביב CCAs.
  6. הדקו במהירות את הקשר הרופף הראשון כדי לחסום את זרימת הדם ב-CCA כאשר החולדות חוזרות להכרה ומציגות עוויתות גפיים, בעוד גלאי ה-EEG מזהה אותות EEG ו-EMG פעילים. החולדות ייאבקו במשך כמה שניות ואז יאבדו בהדרגה את הכרתן (איור 1, שלב 7).
  7. לאחר שחרור הקיבוע, שימו לב כי הגפיים של החולדה נוקשות, רפלקס התיקון נעלם, אך הנשימה נשמרת. בשלב זה, האלקטרומיוגרמה (EMG) מציגה קו ישר, וה- EEG מדוכא במהירות, מה שמצביע על כך שמודל איסכמיה מוחית המושרה 4-VO היה מוצלח16.
    הערה: דיכאון נשימתי מתרחש אצל חולדות מסוימות במהלך קשירת CCA דו-צדדית. גירוי מכני מהיר יכול להחזיר נשימה ספונטנית אצל חולדות מסוימות.
  8. על פי "שיטת קשירת בקרת מחטים16", קשרו את ה-CCA עם מחט מזרק בקוטר 0.5 מ"מ באמצעות חוט ניילון 6-0 במרחק של כ-1.5 ס"מ מהפיצול של CCA, ICA ו-ECA. בזהירות לשלוף את המחט; הקשר השני הזה יגרום לאחר מכן לעורק התרדמה להיצרות (איור 1, שלב 8).
    הערה: הרצועה המשמשת להיצרות CCA צריכה להיות עשויה מחומר ניילון, שהוא יציב. חוט ניילון אינו מושפע מדם ואינו מתעבה; אחרת, זה יכול לגרום להיצרות קיצונית של CCA בחולדות ולהגדיל את שיעור התמותה.
  9. לאחר 30 דקות של איסכמיה, התירו את הקשר הראשון, וה-CCA יעבור רפרפוזיה, אולם הקשר השני יגרום להיצרות CCA ותגרום לתרדמת מתמשכת (איור 1, שלב 9). סגור את הרקמה התת עורית עם תפרי מונופילמנט נספגים ואת העור עם תפרי מונופילמנט שאינם נספגים.

3. התאוששות בעלי חיים

  1. הניחו את החולדות על רפידות בידוד והזריקו 10,000 יחידות פניצילין למניעת זיהום. הזריקו תת עורית 0.2 מ"ג/ק"ג meloxicam במשך שלושה ימים רצופים כדי להקל על כאבים לאחר הניתוח.
  2. לאחר 60 דקות של רפרפוזיה, ודאו שהחולדות מתאוששות בהדרגה.

תוצאות

בשל דלקת וגירוי אחר הנגרם על ידי השתלת אלקטרודות, EEG עשוי להיות לא יציב, ולכן החולדות צריך להתאושש במשך 3 ימים. חולדות עם EEG ו- EMG תקינים לאחר 3 ימים יכולות להיכלל להכנת דגם תרדמת. כאשר החולדות הורדמו, פעילות ה-EEG וה-EMG דוכאה מעט, אך התנהלה בצורה חלקה. לא היה שינוי משמעותי בפעילות ה-EEG וה-EMG לאחר שאלקטרוקואגולציה חסמה את ה-VAs הדו-צדדיים. לאחר כ-30 דקות, התרופה עברה מטבוליזם, החולדות חזרו בהדרגה להכרה, ופעילות ה-EEG וה-EMG התגברה. כאשר חולדות הראו עוויתות גפיים, בעוד שאותות EEG ו-EMG היו פעילים וכבר לא בקו ישר, ה-CCA נקשר במהירות. ברגע זה, כל ארבעת כלי הדם האחראים על אספקת הדם למוח נחסמו, וכתוצאה מכך איסכמיה מוחית עולמית. פעילויות ה-EEG וה-EMG עוכבו במהירות, כמעט יצרו קו ישר, והחולדה כבר לא נאבקה, וגלגלי העיניים נראו אפורים ולבנים (איור 2A). אם לא ניתן לגרום לחולדות להיכנס לתרדמת, זה אומר שהמודל נכשל.

לאחר 30 דקות, חוט הקשירה הראשון של ה-CCA שוחרר לרפרפוזיה, אך חוט הקשירה השני שהונח לפני ה-CCA שמר על רמת זילוח נמוכה, וגרם לתרדמת מתמשכת אצל החולדות למשך כ-60 דקות. עם הפיצוי ההדרגתי וזילוח הדם של הגוף, החולדות התעוררו בהדרגה (איור 2B). ה-EEG וה-EMG של החולדות התאוששו כמעט לחלוטין לאחר שהתעוררו.

figure-results-1335
איור 1: תרשים מיקום של עורק החוליות האלקטרוקואגולציה. שלבים 1-3 מתארים את פרוטוקול השתלת האלקטרודות, ושלב 4 בודק אם האלקטרודות מתפקדות כראוי. שלבים 5-6 מפרטים את הליך החתך הכירורגי בקדמת הצוואר ובעורקי החוליות הדו-צדדיים (VAs) לאלקטרוקואגולציה. חיצים צהובים וקשתות מציינים את אתרי המפתח לאלקטרוקואגולציה. חוטי משי משמשים להדמיית המעבר של עורק החוליות דרך עמוד השדרה, ומספקים אינדיקציה ברורה יותר למיקומו האופייני של עורק החוליות החשמלי. שלבים 7-9 מתארים את הפרוטוקולים לקשירת עורקי התרדמה המשותפים הדו-צדדיים (CCAs) לגרימת תרדמת. כל הנהלים עומדים בהנחיות לשימוש בבעלי חיים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2256
איור 2: אלקטרואנצפלוגרם (EEG) ואלקטרומיוגרמה (EMG) משתנים מתרדמת להתאוששות. (A) צורת גל של EEG, EMG ורמות פעילות בחולדות במהלך תרדמת איסכמית מוחית. (B) תרשים של רמות EEG, EMG ופעילות בחולדות שעוברות מתרדמת להתעוררות. התהליך כולו נמשך כ-90 דקות. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Discussion

חסימת ארבעה כלי דם גורמת לפגיעה מוחית איסכמית והיפוקסית גלובלית, שיכולה לדמות תרדמת חריפה, דום לב, חנק, הלם, הפרעות קצב חמורות ומצבים קליניים קריטיים אחרים הנגרמים על ידי איסכמיה מוחית בפרקטיקה הקלינית. בינתיים, חסימה של ארבעה כלי דם יכולה להוביל לנזק בעיקר בהיפוקמפוס17,18, שהוא האזור התפקודי העיקרי במוח האחראי על זיכרון קוגניטיבי 19,20,21. לכן, חסימת ארבעה כלי דם יכולה לשמש גם כדי לדמות דמנציה וסקולרית מודל22,23. לסיכום, מודל איסכמיה מוחית גלובלית הנגרמת על ידי חסימת ארבעה כלי דם נמצא בשימוש נרחב כדי לדמות את המחלות הקליניות הנ"ל.

בשנת 1979, Pulsinelli et al.10 השיגו איסכמיה מוחית גלובלית ורפרפוזיה על ידי חסימת עורקי התרדמה המשותפים הדו-צדדיים ועורקי החוליות הדו-צדדיים. מאז, המודל הפך בהדרגה לשיטת הכנה קלאסית מוכרת בעולם לדגמי איסכמיה מוחית עולמית 24,25,26. עם זאת, לשיטה זו יש כמה בעיות, כגון הבדלים בודדים בתהליך הרוחבי ובפתח של החוליה הצווארית הראשונה, כולל פורמינה קטנה, לא סדירה ומעוקלת, וכתוצאה מכך אלקטרוקואגולציה חלקית. בנוסף, קרישה חשמלית ארוכת טווח או זרם חשמלי מוגזם עלולים להוות סיכון לפגיעה בגזע המוח ובחוט השדרה. קרישה לא מספקת של עורק החוליות עלולה להוביל לדימום משמעותי ולבעיות אחרות 15,16,27.

לכן, חוקרים ביצעו שיפורים ללא הרף כדי להבטיח את שלמות electrocoagulation של עורק החוליות ולהפחית את השונות של מודל28,29. בשל חוסר הנראות של קרישה חשמלית של עורק החוליות דרך פתח החוליות, טוד ואחרים 30 חשפו באופן מלא את עורק החוליות ושרפו אותו תחת ראייה ישירה על ידי קידוח דרך פתח האטלס, ובכך הגדילו את הדיוק של אלקטרוקואגולציה. עם זאת, שיטה כירורגית זו היא פולשנית מאוד ועלולה לפגוע בעמוד השדרה הצווארי. הדופן הדקה של פתח הפטריגואיד יכולה בקלות לפגוע בעורק החוליות, לגרום לדימום מסיבי וכתוצאה מכך לשיעור תמותה גבוה יחסית. Sugio et al.12 דמיינו את עורק החוליות וקטעו אותו לצמיתות על ידי החדרת מחט חשמלית לפורמינה הבין חולייתית השמאלית והימנית של החוליה הצווארית השנייה. Toda et al.31 ו- Lu et al.27 חשפו את עורק החוליות בין התהליכים הרוחביים הראשון והשני מחוץ למפרק האטלס בהתבסס על מבנה אנטומי זה וביצעו אלקטרוקואגולציה. חוקרים אלה פתרו את בעיית חוסר היציבות באלקטרוקואגולציה כאשר עורק החוליות לא נראה לעין על ידי חשיפתו מאחורי הצוואר וביצוע אלקטרוקואגולציה.

עם זאת, חולדות שעברו ניתוח הן בבטן והן בגב עדיין היו בסיכון מוגבר לזיהום, ולכן כמה חוקרים ניסו לנתח מקדמת הצוואר. Sun Wei et al.15 השיגו איסכמיה מוחית גלובלית על ידי הפרדת עורק החוליות מהצוואר הקדמי, קשירה או חיתוך של העורקים הקטנים, וחיתוך רציף או לסירוגין של CCA. שלב זה דורש פעולה קפדנית, שכן עורק החוליות קשה להפרדה בשל אופיו העדין. בנוסף, קשה להדק במדויק מהדקים עורקים קטנים את עורק החוליות. אם ההפרדה אינה ברורה ונקייה מספיק, היא תוביל להידוק או קשירה לא מלאים, מה שללא ספק מגביר את חוסר היציבות של המודל.

מחקר זה מספק שיטה פשוטה וישימה לאלקטרוקואגולציה של עורק החוליות. שלב המפתח הוא לא להפריד את עורק החוליות אלא לאתר את הפתח הרוחבי שבו עורק החוליות חוצה ונכנס לחוליה הצווארית הראשונה. זוהי הכניסה לעורק החוליות, שיש לו תכונה מעוקלת, המאפשרת לטירונים לאתר אותו במהירות. לאחר חימום מקדים של עט האלקטרוקואגולציה, הכנס אותו למצב מעוקל כדי לקרוש במהירות את עורק החוליות, שנמשך 3-5 שניות כדי להבטיח חסימה מוחלטת. הן אלקטרוקואגולציה של עורק החוליות והן קשירת CCA בוצעו בניתוח אחד, מה שהפחית את הסיכון לזיהום ואת משך הניסוי.

עוד מצאנו כי מותה של חיית המודל נגרם בעיקר מחסימה של כל ארבעת כלי הדם האחראים על אספקת הדם במוח ולא היה קשור למספר הפעולות הכירורגיות. עם זאת, השלמת כל הניתוחים בניתוח אחד אכן קיצרה את תקופת הניסוי. בנוסף, השיטה ששונתה יכולה לשמש גם להכנת מודל איסכמיה מוחית גלובלית. מודל תרדמת איסכמיה מוחית הנגרמת על ידי חסימת ארבעה כלי דם יכול גם לדמות את מודל "תסמונת הנעילה" ברפואה הסינית המסורתית32. לכן, המודל שהוצג במחקר זה יכול גם לספק התייחסות למטפלים ברפואה סינית מסורתית.

בספרות קודמת 16,33,34, קשירת היצרות CCA בוצעה 30 דקות לאחר איסכמיה. עם זאת, לאחר 30 דקות של איסכמיה, כמה חולדות הראו הכרה קלה עקב פיצוי. גירוי מכני עלול לגרום לחולדות האלה להתעורר, מה שיוביל לכישלון של מודל התרדמת. לכן, במחקר שלנו, טיפול בהיצרות CCA בוצע מיד לאחר תחילת התרדמת. בשלב זה, עומק התרדמת היה עמוק, מה שהקשה על גירוי החולדות להתעורר, מה שהבטיח את יציבות המודל. ה- CCA היה במצב מהודק במהלך טיפול זה, והטיפול בהיצרות לא ישפיע על זרימת הדם.

בנוסף, בחתך הצוואר של חולדות, נצפה כי עורקי החוליות בשלושה מרווחי עמוד השדרה יכולים להיחסם על ידי electrocautery או קשירה. עם זאת, קיים סימן אופייני לכניסת עורק החוליות בעמוד השדרה הראשון, מה שהופך אותו מתאים מאוד לחסימה אלקטרוקאוטרית. בשל היעדר סמנים אופייניים בין החוליה השנייה והשלישית, כמו גם בין החוליה השלישית והרביעית, קשירת התפרים מתאימה יותר. עם זאת, יש חסרון של קשירה לא מספקת. לכן, במחקר זה נבחרה אלקטרוצריבה לניתוק עורק החוליות בין החוליה הראשונה לשנייה.

בנוסף, יש לציין כי ההצלחה של מודל זה קשורה קשר הדוק למשקל של חולדות. דווח כי חולדות השוקלות בין 180-200 גרם מתאימות יותר לגרימת תרדמת. במחקר זה נמצא גם כי חולדות השוקלות פחות מ-180 גרם מתקשות לעמוד בנזק של ארבעה כלי דם בו זמנית, מה שמוביל לשיעור תמותה גבוה. לעומת זאת, אם המשקל גדול מ -220 גרם, החולדה תתעורר במהירות ולא תישאר בתרדמת מספיק זמן כדי לעמוד בתקן הדגם.

יתר על כן, קוטר חור הסיכה המשמש להיצרות CCA הוא גורם נוסף המשפיע על משך התרדמת בחולדות. מחקרים הראו כי קוטר חור סיכה של 0.6 מ"מ יכול לגרום לתרדמת מתמשכת בחולדות למשך 6-8 שעות עם שיעור הישרדות גבוה. קוטר חור סיכה של 0.45 מ"מ גרם להיצרות עורקים קיצונית בחולדות, מה שהוביל לכישלון של חולדות שנפגעו קשה להחלים, בעוד שקוטר של 0.7 מ"מ גרם לתרדמת שנמשכה 1-3 שעות, אך עם הבדלים אינדיבידואליים משמעותיים16.

עם זאת, בניסוי הראשוני, קוטר חור סיכה של 0.6 מ"מ לא יכול לגרום לתרדמת במשך יותר מ -60 דקות, בעוד קוטר של 0.5 מ"מ יכול לגרום לתרדמת במשך 1-2 שעות. זה שונה מהמחקר של Xiaobing Jia et al., אשר עשוי להיות בשל הבדלים בהרדמה ושיטות דוגמנות. מחקר נוסף יידרש בעתיד כדי להבהיר הבדלים אלה.

לסיכום, מחקר זה מציג שיטה פשוטה, ישימה וידידותית למתחילים לחסימת ארבעה כלי שיט. הוא משמש התייחסות חשובה למתרגלים הלומדים תרדמת איסכמית מוחית או איסכמיה מוחית גלובלית.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82173781 ו -82373835), פרויקט מחקר פוסט-דוקטורט (BKS212055), פרויקט חדשנות מדע וטכנולוגיה של פושאן הלשכה למדע וטכנולוגיה (2320001007331), קרן המחקר הבסיסית והיישומית של גואנגדונג (2019A1515010806), פרויקטי שדה מרכזיים (ייצור חכם) של אוניברסיטאות כלליות במחוז גואנגדונג (2020ZDZX2057), ופרויקטי המחקר המדעי (חדשנות אופיינית) של כללי אוניברסיטאות במחוז גואנגדונג (2019KTSCX195).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
16 channel microfiber photoelectrode arrayJiangsu Yige Biotechnology Co., Ltd2605
4-0 Surgical sutureNantong Holycon Medical Devices Co.,Ltd.B-104
6-0 Surgical sutureNingbo MEDICAL Needle Co., Ltd.JM1216-742417
EEG electrodeKedou Brain machine Technology Co., LTDKD-EEGEMG
Electrocoagulation penCONPUVON Company465
Lunion Stage Automatic Sleep Staging SystemShanghai Lulian Intelligent Technology Co., Ltd.1336
Miniature hand-held skull drillRayward Life Technology Co., Ltd87001
Penicillin sodiumChengdu Kelong Chemical Co., Ltd.17121709-2
SD ratsSPF ( Beijing ) Biotechnology Co.,Ltd.180-220g
Skull nailGLOBALEBIO,LTD/
Stereotaxic instrumentRayward Life Technology Co., Ltd68801
Zoletil 50Vic Trading (Shanghai) Co., LTDBN 88SHA

References

  1. Hou, Y., et al. Rhodiola crenulata alleviates hypobaric hypoxia-induced brain injury by maintaining BBB integrity and balancing energy metabolism dysfunction. Phytomedicine. 128, 155529 (2024).
  2. Rong, M., et al. A modified model preparation for middle cerebral artery occlusion reperfusion. J Vis Exp. (207), e67060 (2024).
  3. Hoesch, R. E., Koenig, M. A., Geocadin, R. G. Coma after global ischemic brain injury: Pathophysiology and emerging therapies. Crit Care Clin. 24 (1), 25-44 (2008).
  4. You, W., et al. Amplitude-integrated electroencephalography predicts outcome in patients with coma after acute brain injury. Neurosc Bull. 34 (4), 639-646 (2018).
  5. He, F., Jiang, Y., Li, L. The effect of naloxone treatment on opioidinduced side effects A meta-analysis of randomized and controlled trails. Medicine (United States). 95 (37), e4729 (2016).
  6. Shukla, D. Description of coma and coma arousal therapy in Caraka Sahitā and its corollary in modern medicine. Neurol India. 65 (2), 250-252 (2017).
  7. Cossu, G. Therapeutic options to enhance coma arousal after traumatic brain injury: State of the art of current treatments to improve coma recovery. Brit J Neurosurg. 28 (2), 187-198 (2014).
  8. Li, J., Cheng, Q., Liu, F. K., Huang, Z., Feng, S. S. Sensory stimulation to improve arousal in comatose patients after traumatic brain injury: a systematic review of the literature. Neurol Sci. 41 (9), 2367-2376 (2020).
  9. Pulsinelli, W. A., Levy, D. E., Duffy, T. E. Cerebral blood flow in the four-vessel occlusion rat model. Stroke. 14 (5), 832-834 (1983).
  10. Pulsinelli, W. A., Brierley, J. B. A new model of bilateral hemispheric ischemia in the unanesthetized rat. Stroke. 10 (3), 267-272 (1979).
  11. Plaschke, K., et al. Pronounced arterial collateralization was induced after permanent rat cerebral four-vessel occlusion. Relation to neuropathology and capillary ultrastructure. J Neural Transm. 110 (7), 719-732 (2003).
  12. Sugio, K., Horigome, N., Sakaguchi, T., Goto, M. A model of bilateral hemispheric ischemia- modified four-vessel occlusion in rats: To the editor. Stroke. 19 (7), 922 (1988).
  13. Sadelli, K., et al. Global cerebral ischemia in rats leads to amnesia due to selective neuronal death followed by astroglial scar formation in the CA1 layer. Neurobiol Learn Mem. 141, 168-178 (2017).
  14. Song, B. W., et al. 1H-pyrrole-2,5-dione-based small molecule-induced generation of mesenchymal stem cell-derived functional endothelial cells that facilitate rapid endothelialization after vascular injury. Stem Cell Res Ther. 6 (1), 174 (2015).
  15. Sun, W., et al. A modified four vessel occlusion model of global cerebral ischemia in rats. J Neurosci Methods. 352, 109090 (2021).
  16. Xiaobing, J., et al. Modifying the four vessel occlusion to establish ischemic brain injury coma model in rats. Sichuan Med J. 29 (4), 384-386 (2008).
  17. Wang, W., et al. Levodopa improves cognitive function and the deficits of structural synaptic plasticity in hippocampus induced by global cerebral ischemia/reperfusion injury in rats. Front Neurosci. 14, 586321 (2020).
  18. Zhan, L., Lu, X., Xu, W., Sun, W., Xu, E. Inhibition of MLKL-dependent necroptosis via downregulating interleukin-1R1 contributes to neuroprotection of hypoxic preconditioning in transient global cerebral ischemic rats. J Neuroinflammation. 18 (1), 97 (2021).
  19. Konaka, K., Miyashita, K., Ishibashi-Ueda, H., Naritomi, H. Severe hyperthermia caused by four-vessel occlusion of main cerebral arteries. Internal Med. 48 (24), 2137-2140 (2009).
  20. Ferreira, E. D. F., Romanini, C. V., Mori, M. A., de Oliveira, R. M. W., Milani, H. Middle-aged, but not young, rats develop cognitive impairment and cortical neurodegeneration following the four-vessel occlusion/internal carotid artery model of chronic cerebral hypoperfusion. Eur J Neurosci. 34 (7), 1131-1140 (2011).
  21. Ma, B., et al. Protective effects of extract of Coeloglossum viride var. bracteatum on ischemia-induced neuronal death and cognitive impairment in rats. Behav Pharmacol. 19 (4), 325-333 (2008).
  22. Song, Y. Y., Chen, Y. H., Li, J. F., Sun, W. A review of animal models of vascular dementia. Chin J Comp Med. 33 (12), 75-85 (2023).
  23. Liu, B., et al. Autophagy activation aggravates neuronal injury in the hippocampus of vascular dementia rats. Neural Regen Res. 9 (13), 1288-1296 (2014).
  24. Li, J., Takeda, Y., Hirakawa, M. Threshold of ischemic depolarization for neuronal injury following four-vessel occlusion in the rat cortex. J Neurosurg Anesthesiol. 12 (3), 247-254 (2000).
  25. Rishitha, N., Muthuraman, A. Ameliorative potential of thymoquinone in four vessel occlusion induced vascular dementia in rats. Alzheimer Dement. 19 (S13), e71053 (2023).
  26. Oruc, S., et al. The antioxidant and antiapoptotic effects of crocin pretreatment on global cerebral ischemia reperfusion injury induced by four vessels occlusion in rats. Life Sci. 154, 79-86 (2016).
  27. Lu, D., et al. A modified method to reduce variable outcomes in a rat model of four-vessel arterial occlusion. Neurol Res. 38 (12), 1102-1110 (2016).
  28. Idt-Kastner, R. S., Paschen, W., Ophoff, B. G., Hossmann, K. A. A modified four-vessel occlusion model for inducing incomplete forebrain ischemia in rats. Stroke. 20 (7), 938-946 (1989).
  29. McBean, D. E., Kelly, P. A. T. Rodent models of global cerebral ischemia: A comparison of two-vessel occlusion and four-vessel occlusion. Gen Pharmacol. 30 (4), 431-434 (1998).
  30. Todd, N. V., Picozzi, P., Alan Crockard, H., Russell, A. R. R. Reperfusion after cerebral ischemia: Influence of duration of ischemia. Stroke. 17 (3), 460-466 (1986).
  31. Toda, S., et al. Highly reproducible rat model of reversible forebrain ischemia - Modified four-vessel occlusion model and its metabolic feature. Acta Neurochir (Wien). 144 (12), 1297-1304 (2002).
  32. Ma, R., Lu, D., Wang, J., Xie, Q., Guo, J. Comparison of pharmacological activity and safety of different stereochemical configurations of borneol: L-borneol, D-borneol, and synthetic borneol. Biomed Pharmacother. 164, 114668 (2023).
  33. Ji, X. Y., et al. Potential targets for protecting against hippocampal cell apoptosis after transient cerebral ischemia-reperfusion injury in aged rats. Neural Regen Res. 9 (11), 1122-1128 (2014).
  34. Martínez-Alonso, E., et al. Differential association of 4E-BP2-interacting proteins is related to selective delayed neuronal death after ischemia. Int J Mol Sci. 22 (19), 10327 (2021).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

209

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved