《Journal of Neuroscience Methods》：Do it yourself: Creating 3D brain-surface models and custom-made brain matrices for guided sectioning using photogrammetry and three-dimensional printing technology
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本研究优化小鼠MCA穿透性SAH模型，采用双侧非侵入性脑血流监测替代颅内压探针，证实当CBF在穿通后90秒内下降>50%时可可靠检测SAH，减少脑损伤并支持长期观察。
作者：Biyan Nathanael Harapan、Julian Schwarting、Andrea Cattaneo、Dilara Ozsavas、Uta Mamrak、Gian Marco Calandra、Xiangjiang Lin、Nikolaus Plesnila、Nicole Angela Terpolilli
德国慕尼黑LMU大学医院中风与痴呆症研究所（ISD）
摘要
背景
小鼠大脑中动脉（MCA）穿孔模型被广泛用于研究蛛网膜下腔出血（SAH），但通常需要侵入性的颅内压（ICP）监测来证明出血的成功诱导。然而，ICP探头的放置会造成显著的脑实质损伤，这会干扰长期的结构性和功能性评估。因此，我们研究了不引起任何脑实质损伤的双侧经颅脑血流（CBF）监测是否能够可靠地检测到小鼠中的SAH诱导。
新方法
在25只雄性C57BL/6小鼠中诱导了SAH，并同时监测了MCA区域的ICP和双侧CBF。另外40只小鼠仅使用双侧CBF监测（不进行ICP监测）进行了SAH手术。分析了同侧和对侧的CBF及ICP曲线，以确定SAH成功诱导的可靠预测因素。
结果
磁共振成像显示，ICP探头的放置导致了渐进性的脑实质损伤。当双侧CBF在穿孔后90秒内从基线下降超过50%时，可以可靠地诱导出SAH。采用这种微创方法，不同外科医生都能一致地诱导出SAH，其严重程度和结果与使用ICP监测的情况相当。
与现有方法的比较及结论
ICP探头的放置会引发脑实质损伤，从而可能限制长期结果研究的有效性。我们的发现表明，双侧CBF监测可以有效地替代ICP测量，减少侵入性，并使小鼠的长期SAH实验更加可靠。
引言
蛛网膜下腔出血（SAH）是一种严重的中风类型，具有较高的死亡率和发病率（Johnston等人，1998年；Galea等人，2017年）。尽管经过数十年的研究，SAH的病理生理机制仍不清楚，尤其是在疾病的慢性阶段（Lucke-Wold等人，2016年；Wenneberg等人，2022年；Takata等人，2008年）。此外，医学和药物治疗的选择也有限（Lucke-Wold等人，2016年；Thilak等人，2024年）。因此，SAH的动物模型在获取更多关于分子和细胞病理生理途径的信息以及评估可能的治疗策略方面仍然起着重要作用（Lin等人，2023年；Schwarting等人，2023a；Schwarting等人，2023b）。
过去已经开发了多种不同物种的SAH实验模型。目前，由于易于繁殖和存在遗传变异的可能性，小鼠是最常用的实验模型。对于小鼠，诱导蛛网膜下腔出血的主要方法包括血液注射模型（视交叉池、大池）或Willis环穿孔模型。虽然每种技术都有其优缺点，但血管内纤维穿孔模型可以模拟脑血管破裂，其特征是颅内压（ICP）急剧升高以及脑血流（CBF）显著减少，从而与动脉瘤性SAH非常相似（Buhler等人，2014年；Schuller等人，2013年）。
与纤维穿孔模型相关的主要技术问题是术中可靠地检测SAH，这是进行适当随机化和盲法实验的先决条件。因此，已经开发了多种技术来实现这一目的。1995年，Bederson等人在大鼠中引入MCA穿孔模型时，建议使用出血对侧的脑血流测量和颅内压监测来确定SAH的诱导和严重程度（Bederson等人，1995年）。我们和其他人证明，在大鼠中也可行双侧CBF测量（Thal等人，2009a；Sch?ller等人，2007年；Bermueller等人，2006年；Thal等人，2009b；Hungerhuber等人，2006年；Schmid-Elsaesser等人，1998年）。后来，当将纤维穿孔模型应用于小鼠时，由于小鼠对麻醉的敏感性高于大鼠，必须开发其他可靠检测SAH的技术。因此，人们努力减少手术时间和整个过程的侵入性。我们和其他人之前报告称，加入颅内压监测显著提高了小鼠血管内MCA穿孔模型的标准化和可靠性（Buhler等人，2014年；Schuller等人，2013年；Neulen等人，2019年；Zhang等人，2024年）。因此，这种技术成为了检测小鼠纤维穿孔后SAH的金标准。
然而，将颅内监测探头引入颅腔也会增加脑实质损伤的概率。在研究SAH的急性效应时，脑实质损伤可能不是非常相关。然而，正如创伤性脑损伤研究所知，损伤可能会随时间发展，从而在SAH后引入非SAH引起的缺陷，这可能会干扰结构和功能结果的评估，尤其是在慢性阶段。
到目前为止，关于实验性SAH的研究很少，这些研究仅关注出血后几天的结果。因此，这个问题可能被低估了。在这里，我们评估了我们之前建立的基于同侧CBF和ICP测量的MCA穿孔SAH模型是否可以进行优化，以使其更具非侵入性，从而更适合长期实验系列。
方法与材料
实验按照ARRIVE指南（Kilkenny等人，2010年）进行规划和报告。实验的执行和分析采用盲法和随机化方法，仅在所有实验程序完成和数据分析之后才公开组别分配。研究中使用了8至10周大的雄性C57BL/6小鼠，体重为23-26克。小鼠生活在12小时光照/12小时黑暗的周期中，可以自由获取食物和水。
结果
放置硬膜外ICP探头（图2A）在SAH后1小时和7天时导致了小但可识别的组织损伤（图2B）。这种损伤在出血后14天内进行的MRI扫描中也可以检测到（图2C）。MRI结果显示，脑实质损伤随着时间的推移逐渐扩大，SAH后第7天和第14天之间的损伤有明显增加。
如先前报道（Buhler等人，2014年；Schwarting等人，2021年；Liu等人，2018年），MCA穿孔导致了显著的...
讨论
在这里，我们描述了一种改进的小鼠血管内MCA穿孔模型方法，该方法能够在术中可靠地非侵入性地检测SAH，并允许更长的观察期。在我们之前建立并发表的方案中（Buhler等人，2014年；Schuller等人，2013年），在血管穿孔前后记录了颅内压，并测量了同侧的脑血流，这被认为是金标准...
伦理批准
所有实验程序均获得了上巴伐利亚州政府动物伦理委员会的批准。
资助
Andrea Cattaneo由IZKF（维尔茨堡大学跨学科临床研究中心）资助。
作者贡献声明
Biyan Nathanael Harapan：写作 – 审稿与编辑、原始草稿撰写、可视化、验证、软件使用、资源准备、方法学设计、调查实施、数据分析、数据整理、概念构思。
Andrea Cattaneo：写作 – 审稿与编辑、数据分析。
Julian Schwarting：方法学设计、数据整理、概念构思。
Uta Mamrak：项目管理、数据整理。
Dilara Ozsavas：写作 – 审稿与编辑、数据分析。
Xiangjiang Lin：写作。
利益冲突声明
不存在利益冲突。
致谢
不适用。
参与同意
不适用。
代码可用性
不适用。
