Name: evaluation of cerebral blood flow autoregulation in the rat using laser doppler flowmetry
Uploaded: 2020-01-19T15:00:00
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著者たちは、この研究を完了し、原稿を準備する際に彼らの優れた支援をしてくれたカリー・コザック、メーガン・スタンプ、ジャック・ブルリスに心から感謝しています。補助金サポート: NIH #R01-HL128242、#R21-OD018309、および #R21-OD024781。

ウィスコンシン州立医科大学機関動物利用委員会(IACUC)は、この論文に記載されているすべてのプロトコルを承認し、すべての手順は国立衛生研究所(NIH)実験動物福祉局(OLAW)に準拠しています。規制。
1. 実験動物と記録準備
<ol><li>体重250~300gの8~12週齢の雄のスプレイグ・ドーリーラットを使用する。これらの実験では、0.4%NaCl、200 g/kgカゼイン、3 g/kg DL-メチオニン、497.77 ...

レーザードップラーフローメトリー(LDF)による組織血流応答の評価上述したように、LDF信号は、移動粒子の数および速度に比例し、この場合RBCは、微小循環において行う。異なる器官におけるLDF測定値は、電磁流量計および放射性微小球30などの確立された方法によって評価される全臓器血流と十分に相関しており、一般に、カニューリン状動脈製剤10、...

脳循環における自己調節機構は、脳内の恒常性と正常な機能を維持する上で重要な役割を果たす。脳血流の自己調節は、心拍数、血速、灌流圧、脳抵抗動脈の直径、および微小循環抵抗を含む複数の要因によって影響を受け、そのすべてが全身血圧の生理学的範囲にわたって脳内の全脳血流を一定に維持する役割を果たす。動脈圧が上昇すると、これらのメカニズムは、頭蓋内圧の危険な増加を防ぐために動脈および抵抗動脈を収縮させる。動脈血圧が低下すると、局所制御機構は動脈を拡張して組織灌流およびO2送達を維持する。高カプニア、外傷性または世界的な低酸素脳損傷、および糖尿病性微小血管障害1、2、3、4、5、6などの様々な病理学的状態は、その血流を自動調節する脳の能力を破壊する可能性がある。例えば、慢性高血圧は、有効な自制態の範囲を高圧7、8、9にシフトし、高塩(HS)食生活は、脳微小循環10における正常な内皮依存性拡張を妨げるだけでなく、動脈圧が低下した場合に組織の灌流を拡張および維持する脳循環における自制機構の能力を損なう。脳の自動調節はまた、彼らがHS食12を与えられるとき、ダール塩感受性ラットで損なわれる。
動脈圧の低下の間に、脳抵抗性動脈および動脈の拡張は、最初は、灌流圧の低下にもかかわらず、制御値に脳血流を返す。動脈圧がさらに低下するにつれて、血管系が低圧で血流を維持するために拡張できなくなるまで、脳血流は低圧(対指圧応答の高原相)で一定のままである。臓器が正常な血流を維持できる最低圧は、自己調節(LLA)の下限と呼ばれます。LLA以下の圧力では、脳血流は安静値から有意に減少し、動脈灌流圧力13、14の減少のたびに直線的に減少する。LLAの上向きのシフトは、高血圧7、8、9で観察されるように、動脈灌流圧が低下する条件(例えば、心筋梗塞、虚血性脳卒中、または循環ショック)の間に虚血性損傷のリスクおよび重症度を増加させる可能性がある。
LDFは、脳循環11、14、15における血流の自動調節を含む様々な状況下で微小循環中の血流を評価する非常に貴重なアプローチであることが証明されている。LDFは、自律応答の評価に加えて、代謝、筋原性、内皮、体液、または脳血流を調節する神経機構および脳血流に対する様々な実験的介入および病理学的状態の影響を調べる際の皮質血流を監視するために使用することができる。
LDFは、移動粒子の数と速度(この場合は赤血球)に応じて、反射レーザー光のシフトを測定します。脳血管自動調節の研究では、動脈血圧を増加させるためにα-アドレナリン作動異常者の注入のいずれかによって動脈血圧が変化する(脳循環自体がα-アドレナリン血管収縮症に対して感受性が低いため)12、15、または制御された血液量を介して動脈圧を低下させる11、14。本研究では、LDFは、健康なラットにおける脳の自己調節に対する血圧の等級減少の影響を実証するために利用される。文献22、23、24、25に開閉した頭蓋骨の方法が記載されているが、本論文は、頭蓋骨を貫通したり、チャンバーまたは大脳窓を設置することなく脳血流を評価することを可能にする、閉じた頭蓋骨製剤を示す。

<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

脳血流を調節する身体のメカニズムを調べるとき、レーザードップラー流量測定法(LDF)を用いて微小循環血流の相対的な測定が得られる。本論文では、頭蓋骨を貫通したり、チャンバーや大脳の窓を設置することなく、脳血流を評価できる閉じた頭蓋骨製剤を示す。自動車調節機構を評価するために、等級出血による制御血圧低下のモデルを利用しながら、同時にLDFを採用することができる。これにより、循環血液量の離脱によって生じる動脈血圧の低下に応じて、血流の相対的な変化をリアルタイムで追跡することができます。このパラダイムは、動脈血圧の低下時に脳血流自動調節を研究する貴重なアプローチであり、プロトコルのわずかな変更を伴い、出血性ショックの実験モデルとしても価値がある。LDFは、自律応答の評価に加えて、代謝、筋原性、内皮、体液、または脳血流を調節する神経機構および様々な実験の影響を調べる際の皮質血流を監視するために使用することができる脳血流の介入と病理学的状態。

図2は、10匹の男性スプレイグ・ドーリーラットに与えられた標準的な実験室チャウで行われた実験の結果をまとめたものである。これらの実験では、平均LCBFは、平均動脈圧がLLAに達するまで、最初の3つの血液量の引き出しに続く前出血値の20%以内に維持された。LLA以下の圧力でのその後の血液量の引き出しは、LCBFの進行性の低下を引き起こし、脳循環が低い灌流圧力?...

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

この記事では、レーザードップラー流量測定法を使用して、動脈血圧の低下中に血流を調節する脳循環の能力を評価する。

レーザードップラー流量測定を用いたラットにおける脳血流自動調節の評価

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

このプロトコルは、正常および病理学的状態下での血圧変化時に自身の血流を調節する脳微小循環の能力を評価するのに理想的である。LDFは、他の方法では不可能な様々な条件下で脳血流を継続的にモニタリングするための比較的非侵襲的な方法を提供する。レーザードップラーフローメトリーは、非侵襲的な血流評価に使用できます。例えば、健康な若い女性の血流調節障害に対する高塩食の影響を評価する。LDFは、人間および動物の多くの異なる血管床で容易に血流を監視することを可能にし、そして、多種多様な研究で使用することができる。エイドリアン・アレンとの手順を実証することは、私の研究技術者でラボマネージャーのメーガン・スタンプです。処置を開始する前に、ラットを摂氏37度に維持した循環水毛布の上に置き、麻酔付き実験ラットのペダル反射に対する応答の欠如を確認する。動物の目に軟膏を適用し、頭蓋骨、腹側頸部領域、および大腿三角形の上部を剃ります。露出した皮膚から髪を失う任意の除去します。そして、アルコールをこすりで皮膚を消毒します。ラットを循環する温水ポンプで加熱パッドに移動します。そして、一時的に、サイン位置にラットを固定するために医療テープを使用してください。2つのPE 50カニューレを、同位塩化ナトリウム溶液中のヘパリン1mLあたり1単位で充填します。そして、動脈への挿入を容易にするために外科用はさみでカテーテルの開いた端をベベル。顕微鏡を解剖して周囲の組織から大腿動脈を慎重に分離した後、分離した大腿動脈セグメントの遠位端を装い、結び目を引き締めることなく動脈の中間端と近位端の周りに2つの縫合を配置する。カニューレが固定されるまで、クリップから切り取られたV字型のワイヤーを動脈の下に挿入して容器を閉塞させます。その後、バンナハサミを使用して、遠位結紮付近の大腿動脈に小さな切開を行います。カニューレの斜めの端を切開に挿入し、カニューレを大腿動脈に進めます。ペーパークリップを取り外します。カニューレの上の中央合字の結び目を締めて、カニューレを所定の位置に固定します。持ち上がる合字の張力を解放し、次に近位合字を締め、切開を閉じる。カニューレが所定の位置に置かれてすぐ、動物を胸骨の位置に置きます。そして、カテーテルを取り外さないで注意を払ってステレオタックスデバイスで頭を固定します。頭蓋骨を覆う皮膚に楕円形の切開を行います。そして、綿棒を使用して結合組織を除去し、頭蓋骨が清潔で乾燥していることを確認します。頭皮の切開部の周りに細長い小片を置いて出血を止め、解剖顕微鏡の下に2.15mmドリルビットを使用して、ラットの大きさに応じて、左右の体性感覚皮質の頭頂部の骨の0.5〜1cmの領域を薄くします。頭蓋骨を貫通しないように、骨をゆっくりと慎重に薄くします。このステップを行っている間、生理液は、領域が過熱するのを防ぐために自由に適用されるべきである。領域がピンクの外観を持っている場合や血管を視覚化することができ、ミネラルオイルで薄くなった骨をカバーしています。そして、マイクロマニピュレーターを使用して、レーザードップラープローブを露出した脳微小循環の上に配置し、プローブの先端が鉱物油のプールの上部に触れるだけです。最初のプローブ配置では、プローブがマイクロ循環上に配置されていることを確認するために、約150ユニットの信号から始めることをお勧めします。レーザードップラーフローメトリープローブが設置されている場合、動物は30〜45分間平衡期間を過ぎ、30秒間にわたって適切な大腿動脈カニューレから1.5mLの血液を引き出します。カテーテル特許を維持するために、各血の引き出し後にカニュールにヘパリンのmL当たり100単位をカニュールに注入する。ラットを2分間回復させ、30秒ごとに2分間LDFと血圧を測定する。血圧とLDFの測定後、動物が約20mmHgの平均動脈圧に達するまで、血液量離脱を2分ごとに繰り返す。これらの代表的な実験では、標準的な実験室チャウを与えられた10匹のスプレイグ・ドーリーラットの平均レーザー脳血流は、平均動脈圧が自己調節の下限に達するまで、最初の3つの血液量離脱後の出血前値の20%以内に維持された。その後の血液量離脱は、自己調節の下限を下回る圧力で、脳循環が低いプロフュージョン圧力で脳血流を一定に維持するのに十分なレベルの血管拡張を産生しなくなったことを示すレーザー脳血流の進行的な減少を引き起こした。自己調節の下限以上の圧力では、レーザー脳血流と動脈圧との間に有意な相関関係はなく、レーザー脳血流が自己調節曲線の高原域における動脈圧とは無関係であることを示す。自己調節の下限を下回ると、レーザ脳血流動脈圧関係は陰斜面を有していた。そして、レーザー脳血流は動脈圧と有意に相関していた。覚えておくべき最も重要なことは、頭蓋骨を非常に慎重に薄くし、LDFプローブが同じ組織の上にしっかりと固定されていることを確認することです。この手順は、頸動脈を介して逆行注入した後の様々な薬剤の微小循環の反応性をテストするために使用することができる、または脳循環における機能的な高血症および神経血管結合を評価するために使用することができる。この技術により、脳循環に及ぼすさまざまな薬物や麻酔薬の効果、高血圧などの疾患モデルにおける脳の自己調節の変化の研究が可能になりました。

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

マウスにおけるレーザードップラー流量計の指針と虚血性脳卒中に対する腔内中大脳動脈閉塞（MCAO）モデル

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

ラットモデルでの経頭蓋集束超音波を用いた血液脳関門のMRI誘導破壊

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

ラットにおけるレーザードップラー血流計の指針と虚血性脳卒中のエンドセリン-1誘発性中大脳動脈閉塞モデル

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

腔内中大脳動脈閉塞のラット脳卒中モデルにおける脳血流モニタリングのための最適化されたシステム

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

腫瘍溶解性ウイルスの前臨床評価のための研究のコットンラットの取扱い

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

LC-MS / MSを用いて乾燥血液スポット上で免疫抑制タクロリムスの定量化

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

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ラット舌の機械的および粘弾性的特性のインビボ評価

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

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レーザーのドップラー: 膵微小血管皮膚血管運動In Vivo測定のためのツール

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

ヒトの血流を模倣したフローループモデルにおける血液接触インプラントのヘモ適合性試験

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

マウスの後肢におけるレーザードップラー灌流イメージング

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