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

המחברים לבטא תודות הכנה שלהם Kaleigh Kozak, מייגן Stumpf, וג בולוס על הסיוע הבולט שלהם בהשלמת המחקר הזה והכנת כתב היד. גרנט תמיכה: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309, ו #R21-OD024781.

המכללה הרפואית של ויסקונסין טיפול בעלי חיים מוסדי ועדת השימוש (IACUC) אישר את כל הפרוטוקולים המתוארים במאמר זה וכל ההליכים הם בהתאמה עם המכון הלאומי לבריאות (NIH) המשרד של מעבדה בעלי חיים רווחה (OLAW) תקנות.
1. בעלי חיים ניסיוניים והכנה להקלטה
<ol><li>השתמש 8 – 12-שבוע בן גברים ג ' ולבי ש?...

הערכה של התגובה זרימת הדם הרקמה עם לייזר דופלר Flowmetry (LDF). כפי שצוין לעיל, האות LDF הוא פרופורציונלי למספר ומהירות של חלקיקים נעים, במקרה זה RBC, במחזור המיקרו. קריאות ldf באיברים שונים הם בקורלציה היטב עם זרימת דם איברים שלמים המשוער על ידי שיטות שנקבעו כגון תזרים מטרים אלקטרומגנטיים ומ...

מנגנונים מגוקקים במחזור המוח משחקים תפקיד מכריע בשמירה על הומאוסטזיס ותפקוד תקין במוח. Autoregulation של זרימת הדם מוחין מושפע גורמים מרובים כולל קצב הלב, מהירות הדם, לחץ זלוף, את קוטר העורקים ההתנגדות המוחית, ואת ההתנגדות מיקרוסירקולציה, כל אשר ממלאים תפקיד בשמירה על מוחין הכולל זרימת הדם קבוע במוח על טווח פיזיולוגי של לחצים מערכתית דם. כאשר הלחץ העורקי גובר, המנגנונים הללו מגבירים את העורקים הראשיים ואת עורקי ההתנגדות כדי למנוע עליות מסוכנות בלחץ תוך גולגולתי. כאשר לחץ הדם העורקי פוחת, מנגנוני הבקרה המקומיים מתרחבים על ידי העורק כדי לשמור על הפרזיה של רקמות ו-O2 משלוח. מצבים פתולוגיים שונים כגון hypercapnia, טראומה או הכללית ארוי המוח פציעה, מיקרואנגיופתיה סוכרתית1,2,3,4,5,6 עשוי לשבש את היכולת של המוח לautoregulate את זרימת הדם שלה. לדוגמה, יתר לחץ דם כרוני משמרות את טווח אוטומטי יעיל לכיוון לחצים גבוהים יותר7,8,9, ו מלח גבוה (HS) דיאטה לא רק מפריעה התרחבות אנדותל רגיל תלוי במיקרו במחזור10, אבל גם פוגע ביכולת של מנגנונים האוטומטיים במחזור המוח כדי להתרחב ולשמור על העור זלוף כאשר הלחץ העורקים Autoregulation מוחין הוא גם לקוי בחולדות מלוחים רגיש מלח כאשר הם ניזונים דיאטה HS12.
במהלך הפחתת הלחץ העורקי, התרחבות של עורקי ההתנגדות המוחית והעורק מחזירה בתחילה את זרימת הדם המוחית לשליטה בערכים למרות הלחץ הקטן של ההיתוך. כאשר הלחץ העורקי מצטמצם יותר, זרימת הדם המוחית נותרת קבועה בלחץ התחתון (שלב הרמה של התגובה המנובעת) עד שהvasקולטורה לא יכול עוד להתרחב כדי לשמור על זרימת הדם בלחץ התחתון. הלחץ הנמוך ביותר שבו איבר יכול לשמור על זרימת הדם נורמלי נקרא הגבול התחתון של autoregulation (פילה). בלחצים מתחת לפילה, זרימת דם מוחית יורדת באופן משמעותי מערכי מנוחה ופוחתת בצורה קווית עם כל הפחתה בלחץ ההיתוך העורקי13,14. משמרת כלפי מעלה בתוך הפילה, כפי שנצפתה ביתר לחץ דם7,8,9, עשוי להגביר את הסיכון ואת חומרת הפציעה האיסכמי במהלך התנאים בהם לחץ העורק העורקי מופחת (למשל, אוטם שריר הלב, שבץ האיסכמי, או הלם הדם).
Ldf הוכיחה להיות גישה בעלת ערך רב מאוד כדי להעריך את זרימת הדם במיקרו מחזור תחת מגוון של נסיבות, כולל autoregulation של זרימת הדם במחזור המוח11,14,15. בנוסף להערכת תגובות מיידיות, ניתן להשתמש ב-ldf כדי לנטר את זרימת הדם בקליפת המוח כאשר חוקרים את זרימת הדם הכאולית, מיוגניים, אנדותל, הומורל, או המנגנון העצבי המווסת את זרימה דם מוחית ואת ההשפעה של התערבויות ניסיוני שוניםומצביםפתולוגיים על זרימתדם מוחין10,
LDF מודד את המעבר באור לייזר משתקף בתגובה למספר ומהירות של חלקיקים נעים-במקרה זה, כדוריות הדם האדומות (RBC). למחקרים של autoregulation כלי דם מוחין, לחץ דם עורקי הוא שונה גם על ידי העירוי של אגוניסט אלפא-אדרררגיות כדי להגביר את הלחץ העורקי (כי מחזור המוח עצמו הוא חסר רגישות ל-alpha-אדראררגיות הכלי המכווץ)12,15 או באמצעות בקרת נפח הדם מבוקרת להפחית לחץ עורקי11,14. במחקר הנוכחי, LDF מנוצל כדי להדגים את ההשפעות של הפחתות מדורגים לחץ דם על autoregulation מוחין בעכברוש בריא. למרות שיטות הגולגולת הפתוחות והסגורות תוארו בספרות22,23,24,25, הנייר הנוכחי ממחיש הכנה הגולגולת סגור, המאפשר זרימת דם מוחין להיות מוערך מבלי לחדור את הגולגולת או התקנת חלון חדר או מוחין.

<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

כאשר חוקרים את מנגנוני הגוף לוויסות זרימת דם מוחית, מדידה יחסית של זרימת דם מיקרוסירקולציה ניתן להשיג באמצעות flowmetry לייזר דופלר (LDF). נייר זה מדגים הכנה הגולגולת סגור המאפשר זרימת דם מוחין להיות מוערך מבלי לחדור את הגולגולת או להתקין חדר או חלון מוחין. כדי להעריך מנגנונים אוטומטיים, מודל של הפחתת לחץ דם מבוקרת דרך דימום מדורגת יכול להיות מנוצל בעת שימוש בו זמנית LDF. זה מאפשר את הזמן האמיתי מעקב אחר השינויים היחסיים בזרימת הדם בתגובה להפחתת לחץ הדם העורקי המיוצר על ידי נסיגה של במחזור נפח הדם. פרדיגמה זו היא גישה רבת ערך לחקר זרימת דם מוחין autoregulation במהלך הפחתת לחץ דם עורקי, עם שינויים קלים בפרוטוקול, הוא גם בעל ערך כמודל ניסיוני של הלם מדמם. בנוסף להערכת תגובות התגובה, LDF ניתן להשתמש כדי לפקח על זרימת הדם בקליפת המוח כאשר חקירת מטבולית, מיוגניים, אנדותל, humoral, או מנגנונים עצביים לווסת את זרימת הדם מוחין ואת ההשפעה של ניסיוני שונים התערבויות ומצבים פתולוגיים על זרימת דם מוחית.

איור 2 מסכם את התוצאות של ניסויים שנערכו ב 10 גברים ג ' ספראג-דאולי מעבדה רגיל אוכל המעבדה. בניסויים אלה, המשמעות של ה-ה-LBF נשמרה בתוך 20% מערך הדימום הראשוני בעקבות משיכות שלוש החזקות של דם, עד שהלחץ העורקי הממוצע הגיע לפילה. משיכות בנפח הדם העוקבות בלחצים שמתחת לפילה גרמה להפחת...

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

מאמר זה מדגים את השימוש של הזרימה דופלר לייזר כדי להעריך את היכולת של זרימת המוח כדי לautoregulate את זרימת הדם שלה במהלך הפחתת לחץ דם עורקי.

הערכה של זרימת דם מוחין Autoregulation בעכברוש באמצעות לייזר דופלר Flowmetry

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

פרוטוקול זה מתאים באופן אידיאלי להערכת היכולת של microcirculation המוחי לווסת את זרימת הדם שלה במהלך שינויים בלחץ הדם בתנאים נורמליים ופתולוגיים. LDF מספק שיטה לא פולשנית יחסית לניטור מתמשך של זרימת דם מוחית במגוון תנאים שאינם אפשריים בשיטות אחרות. ניתן להשתמש בזרימת דופלר בלייזר להערכת זרימת דם לא פולשנית.לדוגמה, כדי להעריך את ההשפעות של דיאטה מלח גבוהה על ויסות זרימת דם לקוי אצל נשים צעירות ובריאות. LDF מאפשר לעקוב בקלות אחר זרימת הדם במיטות כלי דם רבות ושונות של בני אדם ובעלי חיים, ונוהג להשתמש בו במגוון רחב של מחקרים. הדגמת ההליך עם אדריאן אלן תהיה מייגן סטאמפף, טכנולוג המחקר ומנהל המעבדה שלי.לפני תחילת ההליך, מניחים את החולדה על שמיכת מים במחזור מתוחזק ב 37 מעלות צלזיוס ולאשר חוסר תגובה רפלקס הדוושה בחולדה ניסיונית הרדמה. יש למרוח משחה על עיני בעלי החיים ולגילוח את החלק העליון של הגולגולת, אזור הצוואר הגחוני ומשולשים בירך. הסר כל לאבד שיער מן העור החשוף.ולחטא את העור עם אלכוהול שפשוף. מעבירים את החולדה לכריות חימום עם משאבת מים חמים במחזור. ולהשתמש בקלטת רפואית כדי לאבטח באופן זמני את החולדה בתקרת השופין.מלאו שתי נולאס PE 50 ביחידה אחת לכל מ"ל של הפרין בתתפורת נתרן כלורי איזוטונית. ושופע את הקצה הפתוח של הקטטרים עם מספריים כירורגיים כדי להקל על החדרה לתוך העורקים. לאחר הפרדת עורקי הירך בזהירות מהרקמות הסובבות תחת מיקרוסקופ ניתוח, יש לקשור את הקצה הדיסטלי של קטע עורק הירך המבודד ולהמקם שני תפרים נוספים סביב הקצוות האמצעיים והפרקסימליים של העורק מבלי להדק את הקשרים.הכנס חוט בצורת V מעוצב מקליפת נייר מתחת לאורק כדי למנוע את כלי השיט עד שהתרנגולה תאובטח. לאחר מכן השתמש מספריים ואנה לעשות חתך קטן עורק הירך ליד קשירה דיסטלית. מכניסים את הקצה השזור של ה Cannula לתוך החתך ולקדם את cannula לתוך עורק הירך.הסר את מהדק הנייר. הדק את הקשר ברצועה האמצעית מעל ה Cannula כדי לאבטח את cannula במקום. שחרר את המתח על קשירה הרמה, ולאחר מכן להדק את הקשירה הפרוקסימלית ולסגור את החתך.מיד לאחר cannulas נמצאים במקום, למקם את החיה בתנומה עצם החזה. ולאבטח את הראש במכשיר סטריאוטוקסי דואג לא לסלק את הקטטרים. בצע חתך אליפטי בעור המכסה את הגולגולת.ולהשתמש ספוגית כותנה כדי להסיר כל רקמת חיבור, להבטיח כי הגולגולת היא נקייה ויבשה. מניחים חתיכה קטנה ומגולגלת של נייר טישו סביב החתך על הקרקפת כדי לעצור כל דימום ותחת מיקרוסקופ ניתוח, להשתמש במקדחה בגודל מתאים עם קצת מקדחה 2.15mm כדי לדלל 0.5 עד 1 ס"מ שטח העצם באזור הקודקודי מעל קליפת המוח הסומטו-סאנסורית השמאלית או הימנית, בהתאם לגודל החולדה. דק את העצם לאט ובזהירות כדי למנוע חדירה לגולגולת.בעת ביצוע שלב זה, יש ליישם תמיסת מלח בנדי בנדיות כדי למנוע מהאזור להתחמם יתר על פני חימום. כאשר לאזור מראה ורוד ו/או כלי דם ניתן לדמיין, לכסות את העצם דליל עם שמן מינרלי. ולהשתמש micromanipulator למקם את בדיקה דופלר לייזר מעל microcirculation המוחי חשוף כך קצה החללית הוא רק נוגע בחלק העליון של הבריכה של שמן מינרלי.עבור מיקום הבדיקה הראשונית, עדיף להתחיל עם אות של כ 150 יחידות כדי להבטיח כי החללית ממוקמת מעל זרימת המיקרו. כאשר החללית דופלר זרימה בלייזר הוא במקום, לאפשר את החיה למנוחה במשך 30 עד 45 דקות תקופת שיווי משקל לפני משיכת 1.5mL של דם מן הירך המתאימה עורק הירך cannula על פני תקופה של 30 שניות. כדי לשמור על הפטנט קטטר, להחדיר 100 יחידות לכל מ"ל של הפרין מלוח איזוטוני לתוך cannula לאחר כל בדיקת דם.אפשר לחולדה להתאושש במשך שתי דקות ולאחר מכן למדוד LDF ולחץ דם כל 30 שניות במשך שתי דקות. לאחר לחץ הדם ומדידות LDF, לחזור על נסיגת נפח הדם כל שתי דקות עד החיה מגיעה ללחץ עורקי ממוצע של כ 20mmHg. בניסויים מייצגים אלה, זרימת הדם המוחית בלייזר הממוצעת של 10 חולדות ספראג-דאולי שניזונו מאכילת מעבדה סטנדרטית נשמרה בטווח של 20% מעולם הדימום לאחר שלוש המשיכות הראשונות בנפח הדם, עד שהלחץ העורקי הממוצע הגיע לגבול התחתון של רגולציה אוטומטית.נסיגות נפח הדם הבאות בלחצים מתחת לגבול התחתון של autoregulation, גרמו לירידה הדרגתית של זרימת הדם המוחית בלייזר המוכיחה כי זרימת הדם המוחית כבר לא הייתה מסוגלת לייצר רמה מספקת של vasodilation כדי לשמור על קבוע זרימת הדם במוח בלחצים שפע נמוך יותר. בלחיצים בגבול התחתון של הרגולציה האוטומטית או מעליו, לא היה מתאם משמעותי בין זרימת הדם המוחית בלייזר לבין הלחץ העורקי, מה שמצביע על כך שזרימת הדם המוחית בלייזר לא הייתה תלויה בלחץ העורקים בטווח הרמה של עקומת הרגולציטורציה. מתחת לגבול התחתון של autoregulation, לייזר זרימת דם מוחית לחץ עורקי היחסים היה מדרון שלילי.וזרימת הדם המוחית בלייזר הייתה מתואמת באופן משמעותי עם לחץ העורקים. הדברים החשובים ביותר לזכור הם לדלל את הגולגולת בזהירות רבה ולוודא כי החללית LDF נשאר מעוגן היטב על אותו אזור של רקמה. הליך זה יכול לשמש כדי לבדוק את תגובתיות של microcirculation של סוכנים שונים לאחר עירוי מדרדר דרך העורק הראשי, או כדי להעריך היפרמיה תפקודית זיווג נוירווסקי במחזור המוח.טכניקה זו אפשרה חקירה של ההשפעות של תרופות שונות הרדמה על זרימת הדם במוח ואת השינויים autoregulation מוחית במודלים של מחלות כגון יתר לחץ דם.

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

Intraluminal העורקים התיכון מוחין ספיגה (MCAO) מודל שבץ איסכמי עם הדרכה דופלר Flowmetry לייזר עכברים

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

MRI-מודרך שיבוש של מחסום דם מוח באמצעות אולטרסאונד ממוקד Transcranial מודל עכברים

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

אנדותלין-1 דגם מושרה מזרח מוחות עורקים ספיגים לשבץ איסכמי עם הדרכת Flowmetry ליזר דופלר בעכברוש

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

מערכת אופטימלית לניטור זלוף מוחות במודל שבץ העכברוש של חסימת עורק מוח האמצעית intraluminal

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

טיפול של הכותנה העכברוש במחקרים להערכה טרום-הקלינית של וירוסי Oncolytic

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

כימות של Tacrolimus לדיכוי מערכת החיסון בכתמי דם יבש באמצעות 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

בשנת Vivo הערכה של תכונות מכניות ו Viscoelastic של לשון עכברוש

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

לייזר דופלר: כלי למדידת הלבלב איון Microvascular Vasomotion 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

בדיקות הומותאימות של דם-יצירת קשר שתלים בלופ זרימה לולאה דגם מחקה זרימת הדם האנושית

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

הדמיית זלוף דופלר לייזר בעכבר הינדלימב

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