Cisterna magna double-injection model of hemorrhagic stroke in experimental rats for the study of communicating hydrocephalus

Abstract

The cisterna magna double-injection model of hemorrhagic stroke (CMDIM) was tested in this research to see its validity in provoking communicative hydrocephalus. Background. Subarachnoid hemorrhage (SAH) is a devastating disease resulting in high mortality and is a common cause of chronic post-hemorrhagic hydrocephalus (PHH), which affects up to 20% of the survivors. The occurrence of hydro-cephalus after SAH is a crucial factor in predicting a poor prognosis, including damage to the brain parenchyma, a prominent cause of disability that, if sufficiently severe, may also lead to patient mortality. In the case of PHH, the mechanisms leading to pathogenesis are poorly understood. Small animal models in basic and preclinical sciences constitute an integral part of testing new hypotheses before translation to clinical practice. Methods. Experimental animals were divided into two groups. The first group (control group – CG) was without surgery. In the second group, a 0.15 ml blood injection into cistern magna was followed by a 0.15 ml blood injection 48 hours later. The surgery was performed in sterile condi-tions under general anesthesia; experimental animals in the surgical group were positioned supine, and blood was taken from the lower third on the ventral aspect of the tail. After this, the rat was turned prone, and the head was fixed in a stereotactic frame. Under magnification of surgical loups, an incision was made in the suboccipal region followed by dissection of neck region muscles. Gentle flexion of the rat head allowed by not rigid head fixation gave the possibility to widen the space between the occipital bone and C1 lamina for better cisterna magna visualization. After meticulous hemostasis, the incision was closed using a stapling device. The second surgery was performed with the same steps, except for more proximal puncturing (above the lower third on the ventral aspect of the tail) of the tail artery. We defined hydrocephalus as ventricular vol-ume on histological evaluation, which was > +3 SDs above the mean in control animals. Results. Thirty-seven operations were done on 20 rats with 20% posthemorrhagic postoperative mortality. Hydrocephalus in the surgical group occurred in 45% of rats, according to the histological investigations. Conclusion. Based on the findings, CMDIM is effective in generating posthemorrhagic hydrocephalus with acceptable mortality.

Субарахноїдальний крововилив (САК) є підтипом геморагічного інсульту, з високими показниками смертності та частою причиною хронічної постгеморагічної гідроцефалії (ПГГ), яка вражає до 20% тих, хто вижив. Виникнення гідроцефалії після САК є одним з ключових факторів у прогнозуванні негативних результатів лікування, включаючи пошкодження паренхіми головного мозку, що є основною причиною інвалідності, яка також може призвести до смерті пацієнта. У випадку комунікантної постгеморагічної гідроцефалії, патогенетичні механізми останньої недостатньо вивчені. Моделі експериментальних тварин у фундаментальних і доклінічних науках є невід’ємною частиною перевірки нових гіпотез перед впровадженням їх у клінічну практику. Мета. У даному дослідженні була протестована модель геморагічного інсульту з подвійною ін’єкцією аутологічної крові у велику цистерну щоб визначити валідність моделі у продукуванні комунікативної гідроцефалії. Методи. Піддослідних тварин (30 щурів лінії Вістар) розділили на дві групи. У першій групі (контрольна) операції не виконувались. У другій групі після ін’єкції 0,15 мл. крові у велику потиличну цистерну, слідувала ін’єкція крові 0,15 мл через 48 годин. Оперативні втручання проводили під загальним знеболенням, піддослідних тварин хірургічної групи позиціонували на спину, і проводився забір крові з нижньої третини вентральної сторони хвоста. Після цього щура повертали, а голову фіксували в стереотаксичній рамці. За допомогою бінокулярних луп виконувався розріз у потиличній ділянці з наступним розсіченням м’язів шиї. Легка флексія голови, завдяки нежорсткій фіксації голови, давала можливість розширити простір між потиличною кісткою та дужкою C1 для кращої візуалізації великої потиличної цистерни з наступною ін’єкцією аутологічної крові. Друге оперативне втручання було виконано з тими ж етапами, за винятком більш проксимальної пункції (вище нижньої третини на вентральній стороні хвоста) хвостової артерії. Гідроцефалія верифікувалася гістологічно як об’єм шлуночків головного мозку, який був > +3 стандартних відхилень вище середнього значення у контрольних тварин.