APPROBATION OF THE METHOD FOR ASSESSING CEREBRAL BLOOD FLOW BY ULTRASOUND FLOWMETRY ON A MODEL OF UNILATERAL, PERMANENT CEREBRAL ISCHEMIA IN WISTAR RATS

DOI: 10.29296/2618723X-2022-01-03

I.A. Lugovik, ORCID 0000-0003-3840-5049

E.V. Simonova, ORCID 0000-0001-8379-0279

E.A. Bernatskaya, ORCID 0000-0001-6004-2032

Research and manufacturing company «Home оf Pharmacy»,

188663, Russia, Leningrad oblast, Vsevolozhskiy district, Kuzmolovskiy t.s., Zavodskaya st. 3-245

Е-mail: [email protected]

Keywords: stroke preclinical studies nonparametric determination of reference intervals laboratory animals
For citation:

Lugovik I.A. APPROBATION OF THE METHOD FOR ASSESSING CEREBRAL BLOOD FLOW BY ULTRASOUND FLOWMETRY ON A MODEL OF UNILATERAL, PERMANENT CEREBRAL ISCHEMIA IN WISTAR RATS . Laboratory Animals for Science. 2022; 1. https://doi.org/10.29296/2618723X-2022-01-03

Abstract

To determine the effectiveness of drugs aimed at the treatment of stroke, indirect indicators are usually used, indicating the processes of animal recovery. However, when evaluating the results of restoring cerebral circulation after pharmacological correction, it is advisable to quantify the blood flow velocity in real time, for example, using Doppler ultrasound.

The assessment of cerebrovascular accidents using this method is widely used in experimental studies, however, there is no standard protocol, and individual methodological approaches are developed in each laboratory. In this regard, it is advisable to adapt the method in a particular laboratory, taking into account the equipment, type and line of animals, as well as the model of induction of pathological changes.

The purpose of the work is to test the method for assessing cerebral blood flow using the method of ultrasonic flowmetry using a dopplerograph for monitoring blood flow (Net kit, ultrasonic computerized) MM-D-K «Minimax-Doppler-K» (OOO «SP Minimax», Russia) and a sensor with a frequency 25 MHz on the model of unilateral, permanent cerebral ischemia on male Wistar rats obtained from the nursery of RMC «Home оf Pharmacy» (Russia).

As part of the research, the values of the maximum systolic velocity (Vs, cm/s) and the average velocity per systole (Vas, cm/s) were determined, which are the most informative and frequently used markers in experiments when evaluating the pharmacological activity of drugs.

The dynamics of changes in parameters within 60 min after the induction of pathology was recorded in 11 animals. For a more complete assessment of variability, the analysis included baseline data and indicators immediately after the induction of pathology, obtained in other experiments with a similar design (n=93).

Based on the results of approbation of the method, it was shown that the cerebral blood flow velocity has a rather high variability, reference intervals were established for the background values of the blood flow velocity and immediately after the pathology induction, taking into account the recommendations of the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI).

When analyzing the dynamics of both indicators of blood flow velocity, it was noted that throughout the experiment a significant decrease was achieved relative to the initial values.

At the 5th minute after the induction of the pathology, a fairly rapid recovery of indicators up to 70% of the initial values for Vs and 56% for Vas was revealed. At subsequent points, the speed stabilizes at 50% of the initial values.

This fact must be taken into account when planning the design of experiments to study the pharmacological activity of drugs that affect cerebral circulation, since if the drug is administered immediately after the induction of pathology, the pharmacological effect can be superimposed on the result of physiological recovery, which makes it difficult to assess the effect of the drug

Full text avaliable in Russain only 

Lugovik I.A. – data collection and analysis, experimental manipulations, data collection from literary sources, writing the text of the article.

Simonova E.V. – carrying out experimental manipulations.

Bernatskaya E.A. – carrying out experimental manipulations.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

References

  1. Информационная бюллетень ВОЗ «10 ведущих причин смерти» URL: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/the-top-10-causes-of-death (дата обращения: 01.2022).
  2. Durukan A., Tatlisumak T. Acute ischemic stroke: overview of major experimental rodent models, pathophysiology, and therapy of focal cerebral ischemia //Pharmacol. Biochem. Behav. – 2007 – Vol. 87(1). – Р. 179–197. DOI 10.1016/j.pbb.2007.04.015.
  3. Staicu C. E., Jipa F., Axente E., Radu M., Radu B.M., Sima F. Lab-on-a-Chip Platforms as Tools for Drug Screening in Neuropathologies Associated with Blood–Brain Barrier Alterations //Biomolecules. – 2021. – Т. 11. – Vol. 6. – P. 916. DOI 10.3390/biom11060916.
  4. Wang-Fischer Y. Manual of Stroke Models in Rats. N.-Y.: Taylor & Francis Group., 2009.
  5. Мазукина Е. В., Шекунова Е.В, Кашкин В.А., Фаустова Н.М., Макаров В.Г., Макарова М.Н.. Влияние умеренной гипогликемии на уровень белка S100b в крови и гиппокампе крыс //Лабораторные животные для научных исследований. – 2019. – 1 http://labanimalsjournal.ru/ru/2618723x-2019-01-07. DOI 10.29296/2618723X-2019-01-07 [Mazukina E. V., Shekunova E.V, Kashkin V.A., Faustova N.M., Makarov V.G., Makarova M.N.. Vlijanie umerennoj gipoglikemii na uroven' belka S100b v krovi i gippokampe krys //Laboratornye zhivotnye dlja nauchnyh issledovanij. (In Russ.)].
  6. Кашкин В. А., Арутюнян С. С. Развитие периферической сенсорной гиперсенситизации после глобальной ишемии головного мозга у крыс (краткое сообщение) DOI 10/29926/2618723X-2019-04-11//Лабораторные животные для научных исследований. – 2019. – 4. http://labanimalsjournal.ru/ru/2618723x-2019-04-11. [Kashkin V. A., Arutyunyan S. S. Razvitie perifericheskoi sensornoi gipersensitizatsii posle global'noi ishemii golovnogo mozga u krys (kratkoe soobshchenie)// Laboratory Animals for Science. (In Russ.)].
  7. Вавилова В.А., Гущин Я.А. Моделирование глобальной церебральной ишемии у монгольских песчанок //Лабораторные животные для научных исследований. – 2019. – №. 2. http://labanimalsjournal.ru/ru/2618723x-2019-02-03 DOI: 10.29296/2618723X-2019-02-03 [Vavilova V. A., Gushchin Ya. A. Modelirovanie global'noi tserebral'noi ishemii u mongol'skikh peschanok //Laboratornye zhivotnye dlya nauchnykh issledovanii. // Laboratory Animals for Science. (In Russ.)].
  8. Тюренков И. Н., Воронков А.В., Слиецанс А.А., Доркина Е.Г. Изучение влияния гесперидина на эндотелиальную функцию животных с экспериментально вызванным сахарным диабетом // Волгоградский научно-медицинский журнал. – 2009. – №. 1. – C. 19-21. [Tjurenkov I. N., Voronkov A.V., Sliecans A.A., Dorkina E.G. Izuchenie vlijanija gesperidina na jendotelial'nuju funkciju zhivotnyh s jeksperimental'no vyzvannym saharnym diabetom // Volgogradskij nauchno-medicinskij zhurnal. (In Russ.)]
  9. Мирзоян Р. С., Ганьшина, Т. С., Ким, Г. А., Курдюмов, И. Н., Масленников, Д.В., Курза, Е.В., Горбунов, А.А. Различие в цереброваскулярных эффектах 5-гидроксиадамантан-2-она, нимодипина и S-амлодипина никотината при геморрагическом и ишемическом поражениях мозга // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2018. – Т. 81, №. 5. – С. 3-6. [Mirzojan R.S., Gan'shina, T.S., Kim, G.A., Kurdjumov, I.N., Maslennikov, D.V., Kurza, E.V., Gorbunov, A.A. Razlichie v cerebrovaskuljarnyh jeffektah 5-gidroksiadamantan-2-ona, nimodipina i S-amlodipina nikotinata pri gemorragicheskom i ishemicheskom porazhenijah mozga // Jeksperimental'naja i klinicheskaja farmakologija. – (In Russ.)]
  10. Воронков А.В., Поздняков Д.И., Мамлеев А.В. Изучение вазодилатирующей и антитромботической функций эндотелия сосудов головного мозга крыс на различных моделях его ишемического повреждения // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – №. 5. – С. 264-264. [Voronkov A.V., Pozdnyakov D.I., Mamleev A.V. Izuchenie vazodilatiruyushchei i antitromboticheskoi funktsii endoteliya sosudov golovnogo mozga krys na razlichnykh modelyakh ego ishemicheskogo povrezhdeniya // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. (In Russ.)]
  11. Шмонин А. А., Дайнеко А. С., Просвирнина М. С., Колпакова М. Э., Шумеева А. Г., Мельникова Е. В., Власов Т. Д. Контроль качества эксперимента при моделировании фокальной транзиторной ишемии головного мозга у крыс по методике Koidzumi // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2014. – Т. 13, №. 3. – С. 74-79. [Shmonin A.A., Dajneko A. S., Prosvirnina M. S., Kolpakova M. Je., Shumeeva A. G., Mel'nikova E. V., Vlasov T. D. Kontrol' kachestva jeksperimenta pri modelirovanii fokal'noj tranzitornoj ishemii golovnogo mozga u krys po metodike Koidzumi // Regionarnoe krovoobrashhenie i mikrocirkuljacija. (In Russ.)]
  12. Рыбалко А.Е., Поздняков Д.И. Изучение влияния соединения RA-95 на уровень церебрального кровотока в условиях ишемии головного мозга // Новая наука: От идеи к результату. – 2016. – №. 2-3. – С. 93-96. [Rybalko A. E., Pozdnyakov D. I. Izuchenie vliyaniya soedineniya RA-95 na uroven' tserebral'nogo krovotoka v usloviyakh ishemii golovnogo mozga // Novaya nauka: Ot idei k rezul'tatu. (In Russ.)]
  13. Шмонин А.А. Перевязка средней мозговой артерии крысы: сравнение модификаций моделей фокальной ишемии мозга у крысы // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2011. – Т. 10, №. 3. – С. 68-76. [Shmonin A. A. Perevyazka srednei mozgovoi arterii krysy: sravnenie modifikatsii modelei fokal'noi ishemii mozga u krysy // Regionarnoe krovoobrashchenie i mikrotsirkulyatsiya. (In Russ.)]
  14. Холин А. В., Бондарева Е. В. Допплерография и дуплексное сканирование сосудов головного мозга. – 2009. –93 с. [Holin A. V., Bondareva E. V. Dopplerografija i dupleksnoe skanirovanie sosudov golovnogo mozga. (In Russ.)]

  15. Ноздрачев А. Д., Поляков Е. Л. Анатомия крысы –СПб.: « //Лань», 2001.–464 с. [Nozdrachev A. D., Poljakov E. L. Anatomija krysy. (In Russ.)]
  16. Бонь Е. И., Максимович Н. Е. Способы моделирования и морфофункциональные маркеры ишемии головного мозга //Биомедицина. – 2018. – №. 2. [Bon' E. I., Maksimovich N. E. Sposoby modelirovanija i morfofunkcional'nye markery ishemii golovnogo mozga (In Russ.)]
  17. Евгина С.А., Савельев Л.И. Современные теория и практика референтных интервалов //Лабораторная служба. – 2019. – Т. 8. – №. 2. – С. 36-44. DOI 10.17116/labs2019802136 [Evgina S.A., Savel'ev L.I. Sovremennye teoriya i praktika referentnykh intervalov // Laboratornaya sluzhba (In Russ.)]
  18. CLSI Document C28-A3c. Defining, establishing, and verifying reference intervals in the clinical laboratory; approved guideline – third edition. Wayne, Pa., USA: CLSI; 2010.
  19. Воронков А. В., Поздняков Д. И. Сравнительная оценка влияния мексидола, тикотовой кислоты и соединения ATACL (4-гидрокси-3, 5-дитретбутил коричная кислота) на вазодилатирующую функцию эндотелия сосудов головного мозга крыс на фоне его ишемического повреждения //Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2018. – Т. 81. – №. 2. – С. 21-24. [Voronkov A. V., Pozdnjakov D. I. Sravnitel'naja ocenka vlijanija meksidola, tikotovoj kisloty i soedinenija ATACL (4-gidroksi-3, 5-ditretbutil korichnaja kislota) na vazodilatirujushhuju funkciju jendotelija sosudov golovnogo mozga krys na fone ego ishemicheskogo povrezhdenija //Jeksperimental'naja i klinicheskaja farmakologija (In Russ.)]
  20. Воронков А. В., Оганесян Э. Т., Поздняков Д. И., Абаев В. Т. Изучение дозозависимого эндотелиотропного влияния соединения ATACL в условиях ишемического повреждения головного мозга у крыс в эксперименте //Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. – 2017. – №. 1 (61). С. 54-58. [Voronkov A. V., Oganesjan Je. T., Pozdnjakov D. I., Abaev V. T. Izuchenie dozozavisimogo jendoteliotropnogo vlijanija soedinenija ATACL v uslovijah ishemicheskogo povrezhdenija golovnogo mozga u krys v jeksperimente //Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta. (In Russ.)]

You may be interested

NPO "Home of Pharmacy"

188663, Russia, Leningradskaya oblast', Vsevolozhskij rajon, g.p. Kuz'molovskij, Zavodskaya ulica, 3-245

© 2020 ООО «ИД «Русский врач»