Name: evaluation of cerebral blood flow autoregulation in the rat using laser doppler flowmetry
Uploaded: 2020-01-19T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Evaluation of Cerebral Blood Flow Autoregulation in the Rat Using Laser Doppler Flowmetry at JoVE.com

Forfatterne udtrykker deres oprigtige tak til Kaleigh Kozak, Megan Stumpf og Jack Bullis for deres fremragende hjælp til at færdiggøre denne undersøgelse og forberede manuskriptet. Støtte til tilskud: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309 og #R21-OD024781.

Medical College of Wisconsin institutionel dyrepleje-og anvendelses udvalg (IACUC) godkendte alle protokoller, der er beskrevet i dette dokument, og alle procedurer er i overensstemmelse med National Institutes of Health (NIH) kontor for laboratorium dyrevelfærd (OLAW) Forordninger.
1. forsøgsdyr og forberedelse til optagelse
<ol><li>Brug 8 – 12-ugers gamle mandlige Sprague-Dawley rotter vejer 250 – 300 g. Til disse eksperimenter, foder rotter en standard diæt bestående af 0,4% NaCl,...

Evaluering af vævs blod flow respons med Laser Doppler Flowmetry (LDF). Som nævnt ovenfor er LDF-signalet proportional med antallet og hastigheden af bevægelige partikler, i dette tilfælde RBC, i mikrocirkulationen. Ldf-aflæsninger i forskellige organer er godt korreleret med hele organ blodgennemstrømningen vurderet ved etablerede metoder såsom elektromagnetiske flowmålere og radioaktive mikrosfærer30 og er generelt i overensstemmelse med undersøgelser, der evaluerer re...

Autoregulatoriske mekanismer i cerebral cirkulation spiller en afgørende rolle i at opretholde homøostase og normal funktion i hjernen. Autoregulation af den cerebrale blodgennemstrømning påvirkes af flere faktorer, herunder puls, blod hastighed, perfusions tryk, diameteren af hjernens modstands arterier og mikrocirkulatorisk resistens, som alle spiller en rolle i at opretholde den totale cerebral blodgennemstrømning i hjernen over det fysiologiske spektrum af systemiske blodtryk. Når arteriel tryk stiger, disse mekanismer snøre arterioler og resistens arterier for at forhindre farlige stigninger i intrakranielt tryk. Når arteriel blodtryk falder, lokale kontrolmekanismer spile arterioler at opretholde vævs perfusion og O2 levering. Forskellige patologiske tilstande såsom hypercapnia, traumatisk eller global hypoksiske hjerneskade, og diabetisk microangiopati1,2,3,4,5,6 kan forstyrre hjernens evne til at autoregulere sin blodgennemstrømning. For eksempel, kronisk hypertension flytter den effektive autoregulatory område mod højere tryk7,8,9, og en høj salt (HS) kost ikke kun interfererer med normal endothelium-afhængige dilatation i den cerebrale mikrocirkulation10, men også forringer evnen af autoregulatoriske mekanismer i cerebral cirkulation til at Dyle og vedligeholde vævs perfusion når arterielt tryk reduceres11. Cerebral autoregulation er også svækket i Dahl salt-følsomme rotter, når de fodres en HS diæt12.
Under reduktioner i arteriel tryk, dilatation af hjernens resistens arterier og arterioler i første omgang returnerer cerebral blodgennemstrømning til kontrolværdier på trods af det reducerede perfusions tryk. Som arteriel tryk er reduceret yderligere, cerebral blodgennemstrømning forbliver konstant ved det nedre tryk (plateau fase af autoregulatory respons) indtil Vaskulaturen ikke længere kan spile at opretholde blodgennemstrømningen ved det nedre tryk. Det laveste tryk, hvor et organ kan opretholde normal blodgennemstrømning kaldes den nedre grænse for autoregulation (LLA). Ved tryk under LLA falder cerebral blodgennemstrømning betydeligt fra hvile værdier og falder i en lineær måde med hver reduktion i arterielt perfusions Tryk13,14. En opadgående forskydning i LLA, som observeret i hypertension7,8,9, kan øge risikoen og sværhedsgraden af iskæmisk skade under forhold, hvor det arterielle perfusions tryk er reduceret (f. eks. myokardieinfarkt, iskæmisk slagtilfælde eller kredsløbs chok).
Ldf har vist sig at være en yderst værdifuld tilgang til at evaluere blodgennemstrømningen i mikrocirkulationen under en række omstændigheder, herunder autoregulation af blodgennemstrømningen i den cerebrale cirkulation11,14,15. Ud over at evaluere autoregulatoriske svar, ldf kan bruges til at overvåge den kortikale blodgennemstrømning, når de undersøger metaboliske, myogene, endotelale, humorale, eller neurale mekanismer, der regulerer den cerebrale blodgennemstrømning og virkningen af forskellige eksperimentelle interventioner og patologiske forhold på cerebral blodgennemstrømning10,16,17,18,19
LDF måler skiftet i reflekteret laserlys som reaktion på antallet og hastigheden af bevægelige partikler-i dette tilfælde røde blodlegemer (RBC). For undersøgelser af cerebral vaskulær autoregulation, arteriel blodtryk ændres enten ved infusion af en alfa-adrenerge agonist til at øge arteriel tryk (fordi den cerebrale cirkulation selv er ufølsom over for Alpha-adrenerge vasokonstriktor agonister)12,15 eller via kontrolleret blodvolumen tilbagetrækning til at reducere arterielt Tryk11,14. I nærværende undersøgelse er LDF udnyttet til at påvise virkningerne af graduerede reduktioner i blodtrykket på cerebral autoregulation i en sund rotte. Selv om åbne og lukkede kranier metoder er blevet beskrevet i litteraturen22,23,24,25, det foreliggende papir demonstrerer en lukket kraniet forberedelse, så cerebral blodgennemstrømning skal vurderes uden at trænge kraniet eller installere et kammer eller cerebral vindue.

<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

Når man undersøger kroppens mekanismer til regulering af cerebral blodgennemstrømning, en relativ måling af mikrocirkulatorisk blodgennemstrømning kan opnås ved hjælp af Laser Doppler flowmetry (LDF). Dette papir demonstrerer en lukket kraniet forberedelse, der tillader cerebral blodgennemstrømning, der skal vurderes uden at trænge kraniet eller installere et kammer eller cerebral vindue. For at evaluere autoregulatoriske mekanismer, en model af kontrolleret blodtryksreduktion via gradueret blødning kan udnyttes samtidig med at ansætte LDF. Dette gør det muligt realtid sporing af de relative ændringer i blodgennemstrømningen som reaktion på reduktioner i arteriel blodtryk produceret af tilbagetrækning af cirkulerende blodvolumen. Dette paradigme er en værdifuld tilgang til at studere cerebral blodgennemstrømning autoregulation under reduktioner i arteriel blodtryk og, med mindre ændringer i protokollen, er også værdifuld som en eksperimentel model af hæmoragisk chok. Ud over at evaluere autoregulatoriske responser kan LDF anvendes til at overvåge den kortikale blodgennemstrømning ved undersøgelse af metaboliske, myogene, endotelale, humorale eller neurale mekanismer, der regulerer cerebral blodgennemstrømning og virkningen af forskellige eksperimentelle indgreb og patologiske tilstande på cerebral blodgennemstrømning.

Figur 2 opsummerer resultaterne af eksperimenter udført i 10 mandlige Sprague-dawley rotter fodret standard laboratorium Chow. I disse eksperimenter blev den gennemsnitlige LCBF opretholdt inden for 20% af præhemoragi værdien efter de første tre blodvolumen udbetalinger, indtil det gennemsnitlige arterielle tryk nåede LLA. Efterfølgende blodvolumen udbetalinger ved tryk under LLA forårsagede en progressiv reduktion af LCBF, viser, at cerebral cirkulation ikke længere var i stand til ...

Watch this Scientific Journal Video about Evaluation of Cerebral Blood Flow Autoregulation in the Rat Using Laser Doppler Flowmetry at JoVE.com

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

Denne artikel viser brugen af Laser Doppler flowmetry til at evaluere muligheden for cerebral cirkulation til autoregulere sin blodgennemstrømning under reduktioner i arteriel blodtryk.

Evaluering af cerebral Blood flow Autoregulation i rotter ved hjælp af Laser Doppler Flowmetry

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

Denne protokol er ideel til at evaluere evnen af cerebral mikrocirkulationen til at regulere sin egen blodgennemstrømning under blodtryk ændringer under normale og patologiske tilstande. LDF giver en relativt ikke-invasiv metode til kontinuerlig overvågning af cerebral blodgennemstrømning under en række betingelser, der ikke er muligt med andre metoder. Laser Doppler flowmetri kan bruges til ikke-invasiv blodgennemstrømning evaluering.For eksempel, at vurdere virkningerne af en høj salt kost på nedsat blodgennemstrømning regulering hos raske unge kvinder. LDF gør det muligt blodgennemstrømning let overvåges i mange forskellige vaskulære senge af mennesker og dyr, og kan bruges i en bred vifte af undersøgelser. Demonstrere proceduren med Adrienne Allen vil være Megan Stumpf, min forskning teknolog og lab manager.Før du begynder proceduren, placere rotten på en cirkulerende vand tæppe opretholdes på 37 grader Celsius og bekræfte en manglende reaktion på pedal refleks i en bedøvet eksperimentel rotte. Påfør salve til dyrene øjne og barber toppen af kraniet, ventrale hals område, og femorale trekanter. Fjern eventuelt miste hår fra den eksponerede hud.Og desinficere huden med sprit. Flyt rotten til en varmepude med en cirkulerende varmt vandpumpe. Og brug medicinsk tape til midlertidigt at sikre rotten i liggende stilling.Fyld to PE 50 kanyler med én enhed pr. ml heparin i isotonisk natriumchloridopløsning. Og facet den åbne ende af katetre med kirurgisk saks for at lette indsættelse i arterierne. Efter omhyggeligt at adskille lårpulsårerne fra det omgivende væv under et dissekerende mikroskop, skal du ligelægge den distale ende af det isolerede lårpulsåresegment og placere yderligere to suturer omkring midten og proksimale ender af arterien uden at stramme knuderne.Indsæt en V-formet ledning formet af en papirclips under arterien for at okkludere beholderen, indtil kanylen er sikret. Brug derefter vannas saks til at foretage et lille snit i lårpulsåren nær den distale ligation. Sæt den skrå ende af kanylen ind i snittet og fremføring kanylen ind i lårpulsåren.Fjern papirclipsen. Stram knuden i den midterste ligatur over kanylen for at sikre kanylen på plads. Slip spændingen på løfteligaturen, stram derefter den proksimale ligatur og luk snittet.Umiddelbart efter kanyler er på plads, placere dyret i en sternal position. Og fastgør hovedet i en stereotaxic enhed, der pas på ikke at løsne katetre. Lav en elliptisk snit i huden, der dækker kraniet.Og brug en vatpind til at fjerne eventuelle bindevæv, der sikrer, at kraniet er rent og tørt. Placer en lille, rullet aflange stykke silkepapir omkring snittet på hovedbunden for at stoppe enhver blødning og under dissekere mikroskop, skal du bruge en passende størrelse boremaskine med en 2.15mm borebit til at tynde en 0,5 til 1 cm område af knogle i parietal område over venstre eller højre somatosensorisk cortex, afhængigt af størrelsen af rotten. Tynd knoglen langsomt og omhyggeligt for at undgå at trænge ind i kraniet.Mens du udfører dette trin, bør saltvandsopløsning anvendes liberalt for at forhindre området i overophedning. Når området har en lyserød udseende og / eller blodkar kan visualiseres, dække fortyndet knogle med mineralsk olie. Og brug en mikromanipulator til at placere laser doppler sonden over den eksponerede cerebral mikrocirkulation, således at spidsen af sonden er bare røre toppen af puljen af mineralsk olie.For den første sonde placering, er det bedst at starte med et signal på ca 150 enheder for at sikre, at sonden er placeret over mikro cirkulation. Når laserdoblerstrømpemetrisonden er på plads, skal dyret hvile i en 30 til 45 minutters ligevægtsperiode, før 1,5 ml blod trækkes tilbage fra den relevante femorale arteriekandel over en periode på 30 sekunder. For at holde kateterpatentet til at indgyde 100 enheder pr. ml heparin i isotonisk saltvand i kanylen efter hver blodprøve.Lad rotten komme sig i to minutter og derefter måle LDF og blodtryk hver 30 sekunder i to minutter. Efter blodtryk og LDF målinger, gentag blodvolumen tilbagetrækning hvert andet minut, indtil dyret når en gennemsnitlig arteriel tryk på ca 20mmHg. I disse repræsentative eksperimenter, den gennemsnitlige laser cerebral blodgennemstrømning af 10 Sprague-Dawley rotter fodret standard laboratorium chow blev opretholdt inden for 20% af den præ-blødning værdi efter de første tre blodvolumen tilbagetrækninger, indtil den gennemsnitlige arteriel tryk nåede den nedre grænse for autoregulering.Efterfølgende blodvolumen tilbagetrækninger ved tryk under den nedre grænse for autoregulering, forårsaget en gradvis reduktion af laser cerebral blodgennemstrømning viser, at cerebral omsætning ikke længere var i stand til at producere et tilstrækkeligt niveau af vasodilatation at opretholde cerebral blodgennemstrømning konstant på de lavere overflodstryk. Ved tryk på eller over den nedre grænse for autoregulering, var der ingen signifikant sammenhæng mellem laser cerebral blodgennemstrømning og arterielt tryk, hvilket indikerer, at laser cerebral blodgennemstrømningen var uafhængig af arterielt tryk i plateauet vifte af autoregulatoriske kurve. Under den nedre grænse for autoregulering, laser cerebral blodgennemstrømning arterielt tryk forhold havde en negativ hældning.Og laser cerebral blodgennemstrømningen var signifikant korreleret med arterielt tryk. De vigtigste ting at huske er at tynde kraniet meget omhyggeligt og for at sikre, at LDF sonden forbliver fast forankret over det samme område af væv. Denne procedure kan bruges til at teste reaktiviteten af mikrocirkulationen af forskellige agenser efter retrograd infusion via halspulsåren, eller til at evaluere funktionelle hyperæmi og neurovaskulær kobling i cerebral cirkulation.Denne teknik har gjort det muligt undersøgelse af virkningerne af forskellige lægemidler og anæstesi på cerebral omsætning og ændringer i cerebral autoregulering i sygdomsmodeller såsom hypertension.

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

Stroke is the third leading cause of death and the leading cause of disability in the world, with an estimated cost of near $70 billion 
in the United ...

MRI-guided Disruption of the Blood-brain Barrier using Transcranial Focused Ultrasound in a Rat Model

MR-guided Forstyrrelse af blod-hjerne barrieren ved hjælp af Transcranial fokuseret ultralyd i en rottemodel

Focused ultrasound (FUS) disruption of the blood-brain barrier (BBB) is an increasingly investigated technique for circumventing the BBB1-5. The BBB is a ...

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

Endothelin-1-induceret mellem-cerebral arterieokklusion Model for iskæmisk slagtilfælde med laser-doppler-flowmetri Vejledning i Rat

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 ...

Optimized System for Cerebral Perfusion Monitoring in the Rat Stroke Model of Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion

Optimeret System for Cerebral Perfusion Overvågning i Rat Stroke Model af intraluminal mellem-cerebral arterieokklusion

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

Håndtering af bomuld Rat i Undersøgelser for præklinisk evaluering af onkolytiske Vira

Oncolytic viruses are a novel anticancer therapy with the ability to target tumor cells, while leaving healthy cells intact.  For this strategy to be ...

Quantification of the Immunosuppressant Tacrolimus on Dried Blood Spots Using LC-MS/MS

Kvantificering af det immunsuppressive Tacrolimus om Tørrede blodpletter ved LC-MS / MS

The calcineurin inhibitor tacrolimus is the cornerstone of most immunosuppressive treatment protocols after solid organ transplantation in the United ...

In Vivo Evaluation of the Mechanical and Viscoelastic Properties of the Rat Tongue

In Vivo Evaluation of the Mechanical and Viscoelastic Properties of the Rat Tongue

In vivo Evaluering af Rattens Tunge Mekaniske og Viskoelastiske Egenskaber

The tongue is a highly innervated and vascularized muscle hydrostat on the floor of the mouth of most vertebrates. Its primary functions include ...

Laser Doppler: A Tool for Measuring Pancreatic Islet Microvascular Vasomotion In Vivo

Laser Doppler: A Tool for Measuring Pancreatic Islet Microvascular Vasomotion In Vivo

Laser Doppler: Et værktøj til måling af pancreas Islet mikrovaskulære hjerte In Vivo

As a functional status of microcirculation, microvascular vasomotion is important for the delivery of oxygen and nutrients and the removal of carbon ...

Hemocompatibility Testing of Blood-Contacting Implants in a Flow Loop Model Mimicking Human Blood Flow

Hæmorikompatibilitet test af blod-kontakt implantater i en Flow Loop Model efterligne humanblodgennemstrømning

The growing use of medical devices (e.g., vascular grafts, stents, and cardiac catheters) for temporary or permanent purposes that remain in the ...

Laser Doppler Perfusion Imaging in the Mouse Hindlimb

Laser Doppler Perfusion Imaging i musen hindlimb

Blood flow recovery is a critical outcome measure after experimental hindlimb ischemia or ischemia-reperfusion. Laser Doppler perfusion imaging (LDPI) is ...