저빌의 일측 총경동맥 폐색에 의한 중증 뇌허혈 모델 개발 = A study on establishing severe ischemia model by unilateral common carotid artery occlusion in the gerbil
저자
발행사항
춘천 : 강원대학교 대학원, 2023
학위논문사항
학위논문(박사)-- 강원대학교 대학원 : 의학과 신경외과학 2023. 8
발행연도
2023
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
강원특별자치도
형태사항
27 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김충효
UCI식별코드
I804:42002-000000033592
소장기관
연구 배경: 허혈성 뇌졸중 도델은 대표하는 방법으로 알려진 쥐를 이용한 중대뇌 동맥 폐색 모델(MCA occlusion model)은 섬세한 기술과 장치 필요하며 재현성의 한계를 가진다는 문제가 잘 알려져 있으며 측부 순환으로 인해 심한 허혈 모델을 만들 수가 없다는 것이 가장 큰 한계이다. 따라서 현대의학의 발전에도 불구하고 여전히 치료되지 않는 중증 뇌졸중 치료를 위해서는 좀 더 신뢰할 수 있는 중증 뇌허혈 동물 모델이 필요하다.
연구 목적: 본 연구에서는 후교통동맥이 없다고 알려진 저빌(Gerbil)을 이용하여 총경동맥 폐색(CCA occlusion)을 통하여 중증 허혈을 유발하는 모델을 통하여 중증 뇌허혈 동물 모델을 만들고자 하였다.
연구 방법: 저빌의 좌측 총경동맥을 노출하여 혈관 클립(vascular clip)을 이용 총경동맥 두번 일시적 결찰법을 사용하여 편측 총경동맥 폐색(unilateral occlusion of common carotid artery, UOCCA)을 시행하였다. 8마리에서는 1시간 결찰을 시행하였고 7마리에서는 45분 결찰을 하였다.
마취회복 후 동물의 신경학적 징후는 Matsumoto의 분류에 따라 경색의 정도를 관찰하였고 수술 후 1일째와 5일째 안와정맥 채취법을 이용하여 혈장을 얻어 염증관련 사이토카인을 분석하였다. 5일 째 부검을 통해 뇌의 병리학적 검사를 통해 경색의 정도와 세포의 사멸과 면역염색을 통해 교증 작용, 세포 변화를 확인하였다
연구 결과: 편측 총경동맥 폐색을 45분간 유지 후 재관류를 하였을 때, 편측 기저핵, 시상, 해마 및 뇌피질까지의 경증 뇌허혈 모델에 비해 광범위한 뇌경색을 만들 수 있었으며 성공률은 43%, 사망률 14%로 비슷한 결과를 얻을 수 있었다, CV 염색과 F-J 염색을 통해 생존 세포의 감소와 경색 부위에만 세포의 사멸이 있는 것을 확인할 수 있었다. NeuN 면역 검사를 통해 신경세포의 수축과 세포수의 감소를 확인할 수 있었다. GFAP염색을 통해 비후되고 긴 process를 가진 activated astrocyte를 관찰할 수 있으며 그 수가 증가된 것이 관찰되었다. Iba-1 염색을 통하여 크기가 증가되고 process가 branch된 reactive microglia 의 수가 증가 된 것을 확인할 수 있었다. 이에 반해 총경동맥 1시간 폐색 유지 시 하루내 사망률 50%에 해당하며 생존한 동물에서는 경색을 확인 할 수 없어 치료법 개발을 위한 동물 모델로는 적합하지 않은 것으로 결론 지을 수 있었다.
중증 뇌허혈 모델에서 1일에 비해 5일차에 IL-6, TNF-a의 증가의 경향을 보여 주었으나 중증허혈 모델과 허혈이 없는 모델 간의 IL-6와 TNF a는 통계적 유의성이 없었습니다
결론: 동물 모델에서는 재현성이 중요하여 시술자에 따른 차이를 줄일 수 있는 수술의 난이도가 낮은 저빌 편측 총경동맥 폐색 모델이 장점을 가진다. 저빌 편측 총경맥 동맥 45분 결찰법을 통해 이전 보고된 경증 뇌허혈 모델과 유사한 정도의 재현성과 치명율의 중증 뇌허혈 모덜을 만들었다. 그러나 이번 연구에서는 중증 뇌허혈에 대한 바이오 마커로서 IL-6, TNF-a 의미는 증명할 수는 없었다.
Background: Compared to mice or rat ischemia model, CCA occlusion model(UOCCA) of gerbil have advantages of simplicity and reproducibility due to lack of the posterior communicating arteries. Previously we reported 30 min of UOCCA can be used to study mechanisms of infarction and/or regional selective neuronal death/loss. We established severe ischemia UOCCA of gerbil.
Purpose: In this study, we developed severe ischemia animal model by UOCCA model in gerbil and searched biomarker of confirming severe brain ischemia. The performance of these models was evaluated comparing moderate ischemia model.
Methods: Male Mongolian gerbils were used at 6 months of age (body weight, 70-75 g). The gerbils were carried out unilateral common carotid artery occlusion at left side for 1 hour/ 45minutes using aneurysm clips after a midline incision under general anesthesia. After surgery, neurological signs of the animals were observed by Matsumoto method. Interleukin-6 and Tumor necrosis factor-a were checked at 1day and 5 days after UOCCA to evaluate as biomarker for severe ischemia. For evaluation of ischemia, H&E, CV and TTC were used in the cerebral cortex, striatum, thalamus and hippocampus at 5 days after UOCCA. Nerve cell, astrocyte and microglia were evaluated by immunohistochemistry with NeuN, GFAP, Iba1.
Results: 45 minutes of UOCCA induced infarcts in cerebral cortex, striatum, thalamus, and hippocampus depending in relation with ischemic symptoms in gerbils at 5 days after UOCCA. A substantial degree of reactive astrocytes was found although numbers of GFAP cells were different depending on the ischemic regions 5 days after UOCCA. Compared to 45min UOCCA, 4 out of 8 gerbils died after 1hour UOCCA. It is reported that High mortality and variation of ischemia comes from combined agenesis of anterior communicating artery
Conclusion: Because of the importance of brain ischemia model with reproducibility, we used UOCCA model in gerbil. 45 minutes of UOCCA represent severe ischemic model in gerbils at 5 days after UOCCA. IL-6 and TNF-a could not be confirmed as marker for a severe brain ischemia.
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