2017年2月2日
我们描述了一种通过使用硅胶包被的缝合线阻塞大脑中动脉来诱导小鼠脑卒中的模型。该方案可用于诱导永久性阻塞,或诱导短暂性缺血后进行再灌注。
该手术方法的总体目标是在保留大脑中动脉完整的情况下,稳定且可靠地诱导缺血性脑卒中。该技术有助于回答脑卒中研究领域中的一些关键问题,例如治疗手段对脑卒中严重程度的影响。该技术的主要优势在于,脑卒中诱导后,大脑中动脉仍保持通畅,可用于直接向受损半球灌注治疗药物。
将用异氟烷麻醉的小鼠放置在准备好的手术台面上,并连接鼻罩以输送混有氧气的异氟烷。确保呼吸频率维持在每秒一次至两次,且无喘息现象。此外,需确认动物对胡须刺激或足底反射无反应。
使用无菌棉签在每只眼睛上涂抹一滴眼用润滑剂,以防止在手术过程中眼睛干燥。剃除切口区域的毛发后,使用70%乙醇和基于氯己定的溶液彻底消毒手术区域。将动物置于立体显微镜下的温暖手术台面上。
接下来,使用手术剪和镊子,从胸骨上方至下颌下方沿颈部正中线做一浅层切口。用镊子仔细分离脂肪组织和结缔组织,以暴露气管。组织应自然地向两侧分开。
然后在颈部后方放置一个枕头或其它直径约0.5厘米的圆形物体,以伸展颈部并进一步暴露手术区域。使用组织牵开器或牵开钩打开切口。随后在气管左侧,小心地用镊子分离结缔组织,暴露左侧颈总动脉,同时避免损伤附近的神经和主要静脉。
接下来,将弯头镊子插入颈总动脉(CCA)下方,刺穿结缔组织,然后缓慢张开镊子以松解颈总动脉。将颈总动脉与其下方组织分离,暴露大脑中动脉和大脑外动脉的上方Y形分支。颈总动脉暴露后,在其下方穿入三段尼龙缝合线。
确保CCA没有扭曲,否则会极大地增加缝线插入的难度。然后在尽可能低的位置,使用永久结缝合底部缝线。在ICA和ECA分叉下方不远处,用可拆卸的滑结缝合顶部缝线。
接下来,使用可拆卸的滑结绑扎中间的缝线,但保持其完全张开。然后,用显微解剖弹簧剪刀在颈总动脉(CCA)下端缝线与中间缝线之间靠近下端缝线处做一个0.2毫米的切口。用镊子将MCAO缝线插入颈总动脉切口,并引导其向上端缝线方向推进。
然后轻轻收紧颈总动脉(CCA)上中间缝线的滑结,使其限制大脑中动脉阻塞(MCAO)缝线周围的血流,但又足够松弛,以允许 MCAO 缝线自由移动。现在小心地解开上方的缝线,确保 MCAO 缝线不会滑出。将 MCAO 缝线向颈内动脉(ICA)内插入数毫米,然后像之前一样用滑结重新结扎上方的缝线。
接下来,将MCAO缝线引导至闭塞部位,首先将其经ECA远端插入ICA,然后确保缝线保持在ICA内,绕过蝶腭动脉。若颈总动脉(CCA)切口处几乎没有血液反流,且银色9毫米标记位于CCA切口与ICA和ECA分叉之间,则表明插入成功。成功闭塞后,紧密结扎中段和上段缝线,然后将缝线埋入切口区域。
移除牵开器或组织钩以及垫枕后,使用蘸有无菌生理盐水的棉签清洁缝合区域。然后用尼龙缝线缝合皮肤。将小鼠置于放置在加热垫上的洁净笼子中,以防止低体温,并给予自由饮水和软质食物。
至少观察动物 5 到 10 分钟,监测其是否出现中风迹象。根据缺血再灌注实验方案,将大脑中动脉阻塞(MCAO)缝线保留 30 分钟至 120 分钟或更长时间。按照之前的方法对动物进行麻醉,并拆除伤口缝合线后,使用镊子和组织分离器重新打开切口,暴露颈总动脉(CCA)。
然后小心拆除上方的缝线,并轻轻牵拉MCAO缝线,直至硅胶包被部分位于中间结扎处。重新打上方结扎结,以防止血液流过MCAO缝线。接着小心松开中间结扎结,并将MCAO缝线从上方结扎结处拉出,同时保持其位于颈总动脉(CCA)内。
紧密结扎顶端结以阻断动脉血流。随后完全拔出MCAO缝线,并紧密结扎中间结。缝合切口,并按之前方法进行术后护理。
该示意图以蓝色显示了本视频所演示操作导致的梗阻区域。手术区域位于图的底部,由椭圆形标示,缝合位置以黑色线条表示。以下图像显示了脑切片的TTC染色结果。
该图像显示了假手术插入后的典型染色结果。此图像代表了60分钟MCAO后90分钟再灌注所导致的组织损伤情况。在60分钟MCAO后24小时再灌注时,可观察到更严重的组织损伤。
对神经元标志物 MAP2 进行免疫荧光染色,可清晰显示右侧图像中经 60 分钟阻断后又进行 23 小时再灌注所导致的神经元丢失。通过 GFAP 免疫荧光染色可观察到星形胶质增生。在右侧图像中,星形胶质细胞主要集中于缺血再灌注脑组织损伤区域的邻近部位,而在假手术对照组中则呈现出弥散性的染色模式。
在进行该操作时,重要的是要监测动物的健康状况和闭塞时间。操作完成后,可采用其他技术,如异常行为分析和免疫荧光,以进一步探讨组织损伤与修复的相关问题。
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本文介绍了一种通过闭塞大脑中动脉在小鼠模型中诱导缺血性脑卒中的外科手术方法。该方法可使外侧 cerebral 动脉保持完整,便于直接向受累半球输注治疗药物。
小鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)模型为诱导局灶性缺血性脑卒中提供了一个可靠且可重复的系统,可用于神经保护和溶栓疗法的临床前评估。通过保留大脑外动脉,该技术可支持局部治疗药物的递送,从而加深对脑卒中病理机制及恢复通路的理解。该模型与多种基因变异小鼠及标准化行为学检测具有良好兼容性,因而在神经科学药物研发流程中的靶点验证和先导化合物筛选方面具有重要应用价值。
大脑中动脉闭塞(MCAO)模型适用于从靶点验证到先导化合物筛选,再到临床前药效评价的整个发现过程,特别是在评估神经保护剂或再灌注治疗时。