Name: evaluation of cerebral blood flow autoregulation in the rat using laser doppler flowmetry
Uploaded: 2020-01-19T15:00:00
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作者衷心感谢卡利·科扎克、梅根·斯图普夫和杰克·布力斯在完成这项研究和准备手稿方面给予的出色帮助。资助：NIH #R01-HL128242、#R21-OD018309和#R21-OD024781。

威斯康星医学院机构动物护理和使用委员会 （IACUC） 批准了本文中描述的所有协议，所有程序都符合国家卫生研究院 （NIH） 实验室动物福利办公室 （OLAW） 的要求。法规。
1. 实验动物和准备录音
<ol><li>使用重达250~300克的8~12周大雄性斯普拉格-道利大鼠。对于这些实验，喂食大鼠的标准饮食包括0.4%纳氯、200克/千克碱、3克/千克DL-蛋氨酸、497.77克/千克蔗糖、150克/千克玉米淀...

使用激光多普勒流量测定 （LDF） 评估组织血流反应。如上所述，LDF 信号与微循环中移动粒子的数量和速度成正比，在这种情况下为 RBC。不同器官的LDF读数与电磁流量计和放射性微球30等既定方法评估的全器官血流密切相关，与评价可点化动脉制剂10、31、32、33、34和原位微循环制剂<sup cl...

大脑循环中的自动调节机制在维持大脑平衡和正常功能方面起着至关重要的作用。脑血流的自动调节受心率、血速、灌注压力、脑阻力动脉直径、微循环阻力等多种因素的影响，这些因素对维持大脑总脑血流在全身血压生理范围内的作用。当动脉压力增加时，这些机制收缩动脉和阻力动脉，以防止颅内压力的危险增加。当动脉血压降低时，局部控制机制使动脉稀释，以保持组织灌注和O2分娩。各种病理状况，如高帽病、创伤性或全球缺氧性脑损伤，以及糖尿病微血管病1、2、3、4、5、6，可能会破坏大脑自动调节其血流的能力。例如，慢性高血压将有效的自动调节范围向高压力7、8、9转移，高盐（HS）饮食不仅干扰脑微循环10的正常内皮依赖性扩张，而且会削弱脑循环中自动调节机制在动脉压力降低时扩张和维持组织灌注的能力。大脑自动调节也损害在达尔盐敏感大鼠时，他们被喂食HS饮食12。
在动脉压力降低期间，尽管灌注压力降低，但脑阻力动脉和动脉的扩张最初使脑血流恢复控制值。随着动脉压力的进一步降低，脑血流在较低压力（自动调节反应的高原阶段）保持恒定，直到血管不再扩张以保持血流量在较低压力下。器官能够维持正常血流的最低压力称为自动调节 （LLA） 的下限。在LLA以下的压力下，脑血流量从静息值中显著减少，并且随着动脉灌注压力的每次降低，脑血流以线性方式减少。如高血压7、8、9所观察到的LLA向上移位，在动脉灌注压力降低（例如心肌梗死、缺血性中风或循环休克）的情况下，可能会增加缺血损伤的风险和严重程度。
LDF已被证明是评估微循环中血流的极有价值的方法，在各种情况下，包括大脑循环11、14、15的血流的自动调节。除了评估自动调节反应，LDF可用于监测皮质血流时，调查代谢，造血，内皮，体液，或神经机制，调节大脑血流和各种实验干预和病理条件对脑血流的影响10，16，17，18，19，20，21。
LDF测量反射激光的变化，以响应运动粒子的数量和速度，在这种情况下，红血球（RBC）。对于脑血管自动调节的研究，动脉血压通过注射α-肾上腺素激动剂来增加动脉压力而改变（因为大脑循环本身对α-阿德雷涅克血管收缩剂激动剂不敏感）12、15或通过控制血量戒断来降低动脉压力11、14。在本研究中，LDF用于演示降压对健康大鼠大脑自动调节的影响。虽然文献中已经描述了开闭头骨方法，但本文展示了一个封闭的头骨准备，允许在不穿透头骨或安装室或脑窗的情况下评估脑血流。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3-0 braided black silk suture</td>
			<td>Midwest Vet</td>
			<td>193.73000.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arterial Pressure Transducer</td>
			<td>Merit Medical</td>
			<td>041516504A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automated Data Acquisition Systems (WINDAQ &#38; BIOPAC system)</td>
			<td>DATAQ Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blood Pressure Display Unit</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>50115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circulating warm water pump</td>
			<td>Gaymar Industries</td>
			<td>T-pump</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>End-tidal CO2 monitor</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>Capstar-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin Sodium</td>
			<td>Midwest Vet</td>
			<td>191.46720.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipe</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>06-666A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Doppler Flow Meter</td>
			<td>Perimed</td>
			<td>PeriFlux 5000 LDPM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Doppler Refill Motility Standard</td>
			<td>Perimed</td>
			<td>PF1001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene Tubing (PE240) (for trachea cannula)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>63018-828</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene Tubing (PE50) (for femoral catheters)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>63019-048</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rodent Ventilator</td>
			<td>Cwe/Stoelting</td>
			<td>SAR-830/P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline</td>
			<td>Midwest Vet</td>
			<td>193.74504.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sprague-Dawley Outbred Rats</td>
			<td>Variable</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Rats were ordered from various companies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard Rat Chow</td>
			<td>Dyets, Inc.</td>
			<td>113755</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic Instrument</td>
			<td>Cwe/Stoelting</td>
			<td>Clasic Lab Standard</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluation of cerebral blood flow autoregulation in the rat using laser doppler flowmetry

在研究大脑血流调节机理时，可以使用激光多普勒流量测定仪（LDF）获得对微循环血流的相对测量。本文演示了一种封闭的颅骨制备，允许在不穿透头骨或安装腔室或脑窗的情况下评估脑血流。为了评估自动调节机制，可以同时使用LDF，同时利用通过分级出血控制血压降低的模型。这使得实时跟踪血流的相对变化，以响应循环血量的戒断所产生的动脉血压降低。这种范例是研究脑血流在动脉血压降低期间自动调节的宝贵方法，并且，在协议稍作修改后，作为出血性休克的实验模型也很有价值。除了评估自动调节反应外，LDF 还可用于监测皮质血流，用于调查调节脑血流和各种实验的影响的代谢、造血、内皮、体液或神经机制脑血流的介入和病理状况。

图2总结了10只雄性斯普拉格-道利大鼠喂食标准实验室的试验结果。在这些实验中，平均LCBF在前三次血量戒断后保持在出血前值的20%以内，直到平均动脉压力达到LLA。随后在LLA以下压力下抽取血量导致LCBF逐渐减少，表明脑循环不再能够产生足够的血管扩张水平，以维持在较低的灌注压力下脑血流恒定。
图 3总结了高原相中的平均动...

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Evaluation of Cerebral Blood Flow Autoregulation in the Rat Using Laser Doppler Flowmetry

本文演示了使用激光多普勒流量测量来评估大脑循环在动脉血压降低期间自动调节其血流的能力。

使用激光多普勒流测量测量大鼠脑血流自动调节的评估

When investigating the body&#39;s mechanisms for regulating cerebral blood flow, a relative measurement of microcirculatory blood flow can be obtained ...

该协议非常适合评估大脑微循环在正常和病理条件下血压变化期间调节自身血流的能力。LDF 提供了一种相对非侵入性的方法，用于在各种条件下持续监测脑血流量，而其他方法则无法采用。激光多普勒流量测量可用于非侵入性血流量评估。例如，评估高盐饮食对健康年轻女性的血流量调节受损的影响。LDF 允许血液流动在人类和动物的许多不同的血管病床中轻松监测，并可用于各种研究。与阿德里安·艾伦一起演示这个程序的将是梅根·斯图普夫，我的研究技术专家和实验室经理。在开始手术之前，将大鼠放在保持在37摄氏度的循环水毯上，并确认麻醉实验大鼠对踏板反射缺乏反应。将软膏涂抹在动物的眼睛上，剃开颅骨、腹颈区域和股骨三角形的顶部。从暴露的皮肤上去除任何掉发。用酒精消毒皮肤。用循环温水泵将老鼠移动到加热垫上。并使用医疗胶带暂时将大鼠固定在上位。在同位素氯化钠溶液中，用每mL肝素一个单位填充两个PE 50 cannulas。用手术剪刀将导管的开端斜面，以方便插入动脉。在解剖显微镜下仔细分离股动脉与周围组织后，将分离的股骨动脉段的远端进行缝合，并在动脉的中间和近端周围放置两个附加缝合线，而不拧紧结。插入一根由主动脉下回形针制成 V 形电线，以遮挡容器，直到固定管。然后用vannas剪刀在心结附近股动脉做一个小切口。将管的斜端插入切口，将管状动脉推进到股动脉中。取出回形针。在中间连字上拧紧结，确保管管固定到位。释放提升连字上的张力，然后拧紧近线字并关闭切口。在动物被放置后，立即将动物放在一个尾体位置。将头部固定到立体设备中，注意不要将导管分离。在覆盖颅骨的皮肤上做一个椭圆形切口。并使用棉签去除任何结缔组织，确保颅骨清洁干燥。将一小块卷起的拉长纸巾放在头皮的切口周围，以阻止任何出血，在解剖显微镜下，使用适当大小的钻头，用 2.15mm 钻头将 0.5 至 1 厘米的骨骼区域从左或右躯体感觉皮层上薄薄，具体取决于大鼠的大小。缓慢而小心地将骨头薄，以避免穿透头骨。执行此步骤时，应自由应用盐水溶液，以防止区域过热。当该区域有一个粉红色的外观和/或血管可以可视化，覆盖薄骨与矿物油。并使用微操纵器将激光多普勒探针定位在外露的脑微循环上，使探针的尖端仅接触矿物油池的顶部。对于初始探头放置，最好从大约 150 个单位的信号开始，以确保探头位于微环流上。当激光多普勒流量测量探针就位时，让动物休息30至45分钟，然后从适当的股动脉管中抽出1.5mL的血液，为期30秒。为了保持导管专利，每次抽血后，每 mL 中每 mL 中注入 100 个单位的肝素。让大鼠恢复两分钟，然后每30秒测量一次LDF和血压两分钟。在血压和 LDF 测量后，每两分钟重复一次血量提取，直到动物达到约 20mmHg 的动脉压力。在这些具有代表性的实验中，前三次血量退血后，10只Sprague-Dawley大鼠喂养标准化实验周的激光脑血流量保持在出血前值的20%以内，直到平均动脉压力达到自动调节的下限。随后的血量在低于自动调节下限的压力下抽血，导致激光脑血流量逐渐减少，表明脑循环不再能够产生足够的血管扩张水平，以保持脑血流量在较低的灌注压力下保持不变。在自动调节下限或高于下限时，激光脑血流与动脉压力无显著相关性，表明激光脑血流与自动调节曲线高原范围内的动脉压力无关。在自动调节的下限下，激光脑血流动脉压力关系呈负斜率。激光脑血流与动脉压力有显著相关性。要记住的最重要的事情是非常小心地将头骨变薄，并确保 LDF 探针牢牢固定在组织的同一区域。本程序可用于测试通过胡萝卜动脉逆行输液后各种制剂微循环的活性，或评估脑循环中的功能性高血症和神经血管耦合。该技术使研究不同药物和麻醉剂对脑循环的影响，以及高血压等疾病模型中大脑自动调节的变化。

Research

JoVE Journal

Medicine

Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion (MCAO) Model for Ischemic Stroke with Laser Doppler Flowmetry Guidance in Mice

Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion MCAO Model for Ischemic Stroke with Laser Doppler Flowmetry Guidance in Mice

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in the United ...

科研

医学

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MRI引导下的破坏血脑屏障在大鼠模型经颅聚焦超声

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Endothelin-1 Induced Middle Cerebral Artery Occlusion Model for Ischemic Stroke with Laser Doppler Flowmetry Guidance in Rat

内皮素-1诱导大脑中动脉闭塞模型缺血性中风激光多普勒血流仪在大鼠指导

Stroke is the number one cause of disability and third leading cause of death in the world, costing an estimated $70 billion in the United States in ...

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优化系统的脑灌注监测在中风模型大鼠的大脑中动脉闭塞腔内

The translational potential of pre-clinical stroke research depends on the accuracy of experimental modeling. Cerebral perfusion monitoring in animal ...

Handling of the Cotton Rat in Studies for the Pre-clinical Evaluation of Oncolytic Viruses

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在免疫抑制剂他克莫司对干血斑使用LC-MS / MS定量

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