Name: evaluation of cerebral blood flow autoregulation in the rat using laser doppler flowmetry
Uploaded: 2020-01-19T15:00:00
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저자들은 이 연구를 완료하고 원고를 준비하는 데 탁월한 도움을 준 칼리 코자크, 메건 스텀프, 잭 불리스에게 진심으로 감사를 표한다. 교부금 지원: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309 및 #R21-OD024781.

위스콘신 의과 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC) 이 논문에 설명 된 모든 프로토콜을 승인하고 모든 절차는 국립 보건원 (NIH) 실험실 동물 복지 (OLAW)를 준수합니다 규정.
1. 실험 동물 및 기록 준비
<ol><li>무게가 250-300 g의 8-12주 된 수컷 스프라그-다울리 쥐를 사용하십시오. 이러한 실험을 위해, 사료 쥐에 0.4% NaCl, 200 g/kg 카제인, 3 g/kg DL-메티오닌, 497.77 g/kg 수크로오스, ...

레이저 도플러 흐름 측정을 가진 조직 혈류 반응의 평가 (LDF). 위에서 언급한 바와 같이, LDF 신호는 마이크로 순환에서 이동 입자의 수와 속도에 비례한다. 상이한 기관의 LDF 수치는 전자기 유량계 및 방사성미소구(30)와 같은 확립된 방법으로 평가된 전장기 혈류와 잘 상관되며 일반적으로 굴절식 동맥 제제10,31,32,</sup...

대뇌 순환에 있는 자동 조절 기계장치는 두뇌에 있는 항상성과 일반적인 기능을 유지하는 중요한 역할을 합니다. 대뇌 혈류의 자동 조절은 심박수, 혈액 속도, 관류 압력, 뇌 저항성 동맥의 직경 및 미세 순환 저항을 포함한 여러 요인에 의해 영향을 되며, 이 모두는 전신 혈압의 생리적 범위에 걸쳐 뇌에서 총 대뇌 혈류를 일정하게 유지하는 역할을 합니다. 동맥 압력이 증가하면 이러한 메커니즘은 동맥 과 저항 동맥을 수축하여 두개내 압력의 위험한 증가를 방지합니다. 동맥 혈압이 감소 하는 경우, 로컬 제어 메커니즘 조직 관류 및 O2 전달을 유지 하기 위해 동맥을 팽창. hypercapnia, 외상성 또는 글로벌 저산소 성 뇌 손상, 당뇨병 미세 혈관 병증과같은 다양한 병리학 적 조건1,2,3,4,5,6은 혈류를 자가 조절하는 뇌의 능력을 방해 할 수 있습니다. 예를 들어, 만성 고혈압은 뇌미세순환10에서 정상내피의존적 팽창을 방해할 뿐만 아니라,10의동맥압력이감소될때 조직 관류를 수축시키고 유지하기 위해 뇌순환에서 자동조절기전의 능력을 저하시킬 뿐만 아니라7,8,9,및 고염(HS) 식이를 더 높은 압력으로 변화시게 된다. 대뇌 자동 조절은 또한 HS 규정식12를공급할 때 달 소금에 민감한 쥐에서 손상됩니다.
동맥 압력의 감소 동안, 대뇌 저항 동맥과 동맥의 팽창은 처음에 감소 된 관류 압력에도 불구하고 값을 제어하기 위해 대뇌 혈류를 반환합니다. 동맥 압력이 더 감소함에 따라, 대뇌 혈류는 혈관구조가 더 낮은 압력에서 혈류를 유지하기 위해 더 이상 팽창할 수 없을 때까지 낮은 압력(자동 조절 반응의 고원 단계)에서 일정하게 유지됩니다. 기관이 정상적인 혈류를 유지할 수있는 가장 낮은 압력은 자동 조절 (LLA)의 하한이라고합니다. LLA 이하의 압력에서, 대뇌 혈류량은 휴식 값에서 현저하게 감소하고 동맥 관류 압력의 각 감소와 함께 선형 방식으로 감소13,14. 고혈압7,8,9에서관찰된 바와 같이 LLA의 상향 변화는 동맥 관류 압력이 감소되는 조건(예: 심근 경색, 허혈성 뇌졸중 또는 순환쇼크)에서 허혈성 손상의 위험과 중증도를 증가시킬 수 있다.
LDF는 대뇌 순환에서의 혈류의 자동 조절을 포함하여 다양한 상황에서 미세순환에서의 혈류를 평가하는 매우 귀중한접근법으로 입증되었으며, 11,14,15. 자동 조절 반응을 평가하는 것 외에도, LDF는 대사, 근생, 내피, 체액, 또는 뇌혈류를 조절하는 신경 기전을 조사할 때 피질 혈류를 모니터링하는데 사용될 수 있으며, 대뇌 혈류에 대한 다양한 실험적 개입 및 병리학적 조건의 영향을 조절하는10,16,17,18, 19,20.
LDF는 움직이는 입자의 수와 속도에 반응하여 반사된 레이저 광의 변화를 측정합니다.이 경우 적혈구 (RBC). 뇌 혈관 자동 조절에 대한 연구의 경우, 동맥 혈압은 동맥 혈압을 높이기 위해 알파 아드레날린 작용제의 주입에 의해 변경됩니다 (대뇌 순환 자체가 알파 아드레날린 혈관 수축 작용제 작용제에 민감하지 않기 때문에)12,15 또는 동맥 혈압을 줄이기 위해 대조 혈액 볼륨 을 감소시키기 위해 14. 본 연구에서, LDF는 건강한 쥐의 대뇌 자동 조절에 대한 혈압의 등급 이감소의 효과를 입증하기 위해 활용된다. 문헌22,23,24,25에설명되어 있지만, 본 논문은 두개골을 관통하거나 챔버 또는 대뇌 창을 설치하지 않고도 뇌혈류를 평가할 수 있도록 폐쇄된 두개골 준비를 보여줍니다.

<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

대뇌 혈류를 조절하기위한 신체의 메커니즘을 조사 할 때, 미세 순환 혈류의 상대측정은 레이저 도플러 유량 측정법을 사용하여 얻을 수있다 (LDF). 이 논문은 두개골을 관통하거나 챔버 또는 대뇌 창을 설치하지 않고 대뇌 혈류를 평가 할 수있는 폐쇄 두개골 준비를 보여줍니다. 자동 조절 메커니즘을 평가하기 위해 등급이 매겨진 출혈을 통한 혈압 감소 조절 모델을 동시에 LDF를 사용하는 동시에 활용할 수 있습니다. 이것은 순환 혈액 볼륨의 철수에 의해 생성된 동맥 혈압의 감소에 응하여 혈류량에 있는 상대적인 변경의 실시간 추적을 가능하게 합니다. 이 패러다임은 동맥 혈압의 감소 동안 대뇌 혈류 자동 조절을 연구하는 귀중한 접근법이며, 프로토콜의 사소한 변형과 함께 출혈성 쇼크의 실험 모델로도 가치가 있습니다. 자동 조절 반응을 평가하는 것 외에도, LDF는 대사, 근생, 내피, 체액, 또는 대뇌 혈류와 다양한 실험의 영향을 조절하는 신경 메커니즘을 조사 할 때 피질 혈류를 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 대뇌 혈류에 대한 개입 및 병리학 적 상태.

도 2는 표준 실험실 차우를 먹인 10마리의 수컷 스프라그-다울리 쥐를 대상으로 실시한 실험 결과를 요약한 것이다. 이러한 실험에서, 평균 동맥 압력이 LLA에 도달할 때까지, 평균 LCBF는 처음 3개의 혈액 부피 인출 다음 출혈 전값의 20% 이내로 유지되었다. LLA 아래의 압력에서 후속 혈액 볼륨 인출은 LCBF의 점진적 감소를 일으켰으며, 대뇌 순환이 더 낮은 관류 압력에서 대뇌 혈...

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

이 문서는 동맥 혈압감소 시 혈류를 자동으로 조절하는 대뇌 순환의 능력을 평가하기 위해 레이저 도플러 유동측정의 사용을 보여줍니다.

레이저 도플러 흐름 측정을 사용하여 쥐에 대뇌 혈액 흐름 자동 조절의 평가

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

이 프로토콜은 정상 및 병리학 적 조건하에서 혈압 변화 중에 자체 혈류를 조절하는 대뇌 미세 순환의 능력을 평가하는 데 이상적입니다. LDF는 다른 방법으로는 불가능하지 않은 다양한 조건 하에서 대뇌 혈류의 지속적인 모니터링을 위한 비교적 비침습적 방법을 제공한다. 레이저 도플러 유동량은 비침습적 혈류 평가에 사용될 수 있다.예를 들어, 건강한 젊은 여성의 혈액 흐름 조절장애에 대한 높은 염분 식이요법의 효과를 평가한다. LDF는 인간과 동물의 다양한 혈관 침대에서 혈류를 쉽게 모니터링할 수 있으며 다양한 연구에서 사용할 수 있습니다. Adrienne Allen과 함께 절차를 시연하는 것은 내 연구 기술자이자 실험실 매니저인 메건 스텀프가 될 것입니다.절차를 시작하기 전에, 37섭씨에서 유지되는 순환하는 물 담요에 쥐를 놓고 마취 된 실험 쥐에서 페달 반사에 대한 반응의 부족을 확인합니다. 동물의 눈에 연고를 바르고 두개골, 복부 목 부위 및 대퇴 삼각형의 상단을 면도합니다. 노출된 피부에서 머리카락을 잃어버리면 제거합니다.그리고 마찰 알코올로 피부를 소독. 순환 하는 따뜻한 물 펌프와 난방 패드에 쥐를 이동 합니다. 그리고 의료 용 테이프를 사용하여 쥐를 일시적으로 고정시 배치합니다.이소토닉 나트륨 염화액에 헤파린의 mL 당 하나의 단위로 두 PE 50 캐뉼라를 채웁니다. 그리고 동맥에 삽입을 용이하게하기 위해 외과 가위로 카테터의 열린 끝을 구부리라. 해부 현미경으로 주변 조직으로부터 대퇴 동맥을 조심스럽게 분리한 후, 고립된 대퇴동맥 세그먼트의 해실 끝을 리위칭하고 매듭을 조이지 않고 동맥의 중간 및 근해 끝 주위에 두 개의 추가 봉합사를 배치합니다.캐뉼라가 고정될 때까지 동맥 아래에 종이 클립에서 만들어진 V자 형 와이어를 삽입하여 선박을 폐백합니다. 그런 다음 반나스 가위를 사용하여 태스탈 결찰 근처의 대퇴동맥에 작은 절개를 합니다. 캐뉼라의 굴절 끝을 절개에 넣고 캐뉼라를 대퇴 동맥으로 전진시키게 한다.용지 클립을 제거합니다. 캐뉼라 위에 중간 합자에서 매듭을 조이어 캐뉼라를 제자리에 고정시합니다. 리프팅 합자에 장력을 해제한 다음 근위 합자를 조인하고 절개를 닫습니다.캐뉼라가 제자리에 있는 직후, 동물을 흉골 자세로 배치합니다. 그리고 카테터를 빼내지 않도록 주의하는 스테레오탁틱 장치에서 머리를 고정하십시오. 두개골을 덮고 피부에 타원형 절개를합니다.면봉을 사용하여 결합 조직을 제거하여 두개골이 깨끗하고 건조하도록 합니다. 두피에 절개 주위에 작고 연이긴 티슈 페이퍼를 놓고 출혈을 멈추고 해부 현미경 으로, 쥐의 크기에 따라 왼쪽 또는 오른쪽 색소 감각 피질 부위에 있는 뼈의 0.5~ 1cm 영역을 얇게 하는 2.15mm 드릴 비트로 적절한 크기의 드릴을 사용하십시오. 두개골을 관통하지 않도록 뼈를 천천히 조심스럽게 얇게 합니다.이 단계를 수행하는 동안 식염수 용액을 자유롭게 적용하여 영역이 난방과 함께 발생하지 않도록 해야 합니다. 이 부위에 분홍색 모양 및 /또는 혈관을 시각화 할 수 있는 경우, 미네랄 오일로 얇게 썬 뼈를 덮습니다. 그리고 마이크로 조작기를 사용하여 레이저 도플러 프로브를 노출된 대뇌 미세 순환 위에 배치하여 프로브의 끝이 미네랄 오일 풀의 맨 위에 닿도록 합니다.초기 프로브 배치의 경우 약 150단위의 신호로 시작하여 프로브가 마이크로 순환 위에 위치하도록 하는 것이 가장 좋습니다. 레이저 도플러 흐름 측정 프로브가 제자리에있을 때, 30 초 동안 적절한 대퇴 동맥 캐뉼라에서 1.5mL의 혈액을 철회하기 전에 30 ~ 45 분 근접 기간 동안 동물을 휴식을 허용하십시오. 카테터 특허를 유지하기 위해, 각 혈액 그리기 후 카누라에 이소토닉 식염수에 헤파린의 mL 당 100 단위를 주입한다.쥐가 2분 동안 회복한 다음 2분 동안 30초마다 LDF와 혈압을 측정합니다. 혈압과 LDF 측정 후, 동물이 약 20mmHg의 평균 동맥 압력에 도달 할 때까지 2 분마다 혈액 볼륨 철수를 반복합니다. 이러한 대표적인 실험에서, 표준 실험실 차우를 공급한 10개의 Sprague-Dawley 쥐의 평균 레이저 뇌혈흐름은 평균 동맥 압력이 자동 조절의 하한에 도달할 때까지 처음 3개의 혈액 부피 철수 에 따라 전출혈 값의 20% 이내에 유지되었다.자동 조절의 하한 이하 압력에서 후속 혈액 볼륨 인출, 대뇌 순환이 더 이상 낮은 증혈 압력에서 뇌혈 흐름을 일정하게 유지하기 위해 혈관 확장의 충분한 수준을 생성 할 수 없음을 보여주는 레이저 대뇌 혈류의 점진적 감소를 일으켰다. 자동 조절의 하한 또는 그 이상의 압력에서, 레이저 대뇌 혈류와 동맥 압력 사이에 는 유의한 상관관계가 없었으며, 이는 레이저 대뇌 혈류가 자동 조절 곡선의 고원 범위내동맥 압력과 무관했음을 나타낸다. 자동 조절의 하한 이하, 레이저 뇌 혈류 동맥 압력 관계는 부정적인 경사를 했다.그리고 레이저 대뇌 혈류는 동맥 압력과 유의하로 상관관계가 있었다. 기억해야 할 가장 중요한 것은 두개골을 매우 신중하게 얇게 하고 LDF 프로브가 조직의 동일한 영역에 단단히 고정되어 있는지 확인하는 것입니다. 이 절차는 경동맥을 통한 역행 주입 후 다양한 제제의 미세순환의 반응성을 테스트하거나, 대뇌 순환에서 기능성 충혈및 신경혈관 커플링을 평가하는 데 사용될 수 있다.이 기술은 대뇌 순환에 다른 약물과 마취제의 효과와 고혈압과 같은 질병 모델의 대뇌 자동 조절의 변화에 대한 조사를 가능하게했습니다.

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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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 ...

연구

의학

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

쥐 모델에서 Transcranial 집중 초음파를 사용하여 혈액 - 뇌 장벽의 MRI를 유도 장애

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

쥐의 레이저 도플러 Flowmetry 안내와 허혈성 뇌졸중에 대한 엔도 테린-1 유도 중간 뇌 동맥 폐색 모델

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

Intraluminal 중간 대뇌 동맥 폐색의 쥐 뇌졸중 모델에서 뇌 관류 모니터링에 최적화 된 시스템

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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