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 uttrykker sin oppriktige takk til Kaleigh Kozak, Megan Stumpf, og Jack Bullis for deres fremragende assistanse i å fullføre denne studien og forberede manuskriptet. Grant Support: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309, og #R21-OD024781.

The Medical College of Wisconsin institusjonelle Animal Care og use Committee (IACUC) godkjent alle protokoller som er beskrevet i denne utredningen og alle prosedyrer er i samsvar med National Institutes of Health (NIH) kontor laboratorium Animal Welfare (OLAW) Forskrifter.
1. eksperimentelle dyr og forberedelse til opptak
<ol><li>Bruk 8 – 12 uker gamle mannlige Sprague-Dawley rotter som veier 250 – 300 g. For disse eksperimentene, mate rotter en standard diett bestående av 0,4% NaCl, ...

Evaluering av tissue blod flyte svar med laser Doppler Flowmetry (LDF). Som nevnt ovenfor, LDF signalet er proporsjonal med antall og hastighet av bevegelige partikler, i dette tilfellet RBC, i mikrosirkulasjonen. LDF opplesninger i forskjellige organer er godt korrelert med hele organ blodstrøm vurdert av etablerte metoder som elektromagnetisk Strømningsmålere og radioaktive mikrosfærer30 og er generelt i samsvar med studier evaluere regulering av aktiv tone i kanylert arteri...

Autoregulatory mekanismer i cerebral sirkulasjon spille en avgjørende rolle i å opprettholde homeostase og normal funksjon i hjernen. Autoregulation av cerebral blodstrøm påvirkes av flere faktorer, inkludert hjertefrekvens, blod hastighet, trykk, diameteren av cerebral motstand arterier, og microcirculatory motstand, som alle spiller en rolle i å opprettholde den totale cerebral blodstrøm konstant i hjernen over det fysiologiske spekter av systemisk blodtrykk. Når arterietrykk øker, disse mekanismene constrict arterioler og motstand arterier for å hindre farlige økninger i intrakraniell trykk. Når arteriell blodtrykk avtar, dilate lokale kontrollmekanismer arterioler for å opprettholde vevs-og O2 -leveransen. Ulike patologiske tilstander som hyperkapni, traumatisk eller global hypoxic hjerneskade, og diabetisk mikroangiopati1,2,3,4,5,6 kan forstyrre hjernens evne til å autoregulate sin blodstrøm. Kronisk hypertensjon skifter for eksempel den effektive autoregulatory-serien mot høyere trykk7,8,9, og en høy salt (HS) diett forstyrrer ikke bare normal endotelet-avhengig utvidelse i cerebral mikrosirkulasjonen10, men hemmer også evnen til å autoregulatory mekanismer i cerebral sirkulasjon for å dilate og opprettholde vevsprøven når arterie trykket reduseres11. Cerebral autoregulation er også svekket i Dahl salt-sensitive rotter når de er matet en HS diett12.
Under reduksjoner i arteriell press, utvidelse av cerebral motstand arterier og arterioler utgangspunktet returnerer cerebral blodstrøm til kontrollverdier til tross for redusert trykk. Som arteriell press reduseres ytterligere, cerebral blodstrøm forblir konstant ved lavere trykk (platå fase av autoregulatory respons) til blodkar kan ikke lenger dilate å opprettholde blodstrømmen ved lavere trykk. Det laveste trykket som et organ kan opprettholde normal blodstrøm kalles den nedre grensen av autoregulation (LLA). Ved trykk under LLA reduserer cerebral blodstrøm betydelig fra hvile verdier og avtar på en lineær måte med hver reduksjon i arterietrykk13,14. En oppadgående forskyvning i LLA, som observert i hypertensjon7,8,9, kan øke risikoen og alvorlighetsgraden av iskemiske skader under forhold hvor arterie trykket reduseres (f. eks hjerteinfarkt, iskemiske hjerneslag, eller sirkulasjons-sjokk).
LDF har vist seg å være en svært verdifull tilnærming for å evaluere blodgjennomstrømningen i mikrosirkulasjonen under en rekke omstendigheter, inkludert autoregulation av blodstrømmen i cerebral sirkulasjon11,14,15. I tillegg til å evaluere autoregulatory svar, kan LDF brukes til å overvåke kortikale blodstrøm når gransker metabolske, myogenic, endothelial, humoral, eller nevrale mekanismer som regulerer cerebral blodstrøm og virkningen av ulike eksperimentelle intervensjoner og patologiske tilstander på cerebral blodstrøm10,16,17,18,19,20,21.
LDF måler skiftet i reflektert laser lys som svar på antall og hastighet av bevegelige partikler-i dette tilfellet, røde blodlegemer (RBC). For studier av cerebral vaskulær autoregulation, arteriell blodtrykk er endret enten ved infusjon av en Alpha-adrenerge Agonistiske å øke arteriell trykk (fordi cerebral sirkulasjon i seg selv er ufølsom for Alpha-adrenerge vasokonstriktor agonister)12,15 eller via kontrollert blod volum tilbaketrekning for å redusere arteriell trykk11,14. I denne studien er LDF benyttet for å demonstrere virkningene av graderte reduksjoner i blodtrykket på cerebral autoregulation i en sunn rotte. Selv om åpen og lukket skallen metoder har blitt beskrevet i litteraturen22,23,24,25, viser dagens papir en lukket hodeskalle forberedelse, slik at cerebral blodstrøm skal vurderes uten å trenge inn i skallen eller installere et kammer eller cerebral vindu.

<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 gransker kroppens mekanismer for å regulere cerebral blodstrøm, en relativ måling av microcirculatory blodstrøm kan fås ved hjelp av laser Doppler flowmetry (LDF). Dette papiret demonstrerer en lukket hodeskalle forberedelse som gjør at cerebral blodstrøm skal vurderes uten å trenge inn i skallen eller installere et kammer eller cerebral vindu. For å evaluere autoregulatory mekanismer, kan en modell av kontrollert blodtrykksreduksjon via gradert blødning utnyttes samtidig ansette LDF. Dette gjør at sanntids sporing av de relative endringer i blodstrømmen som svar på reduksjoner i arteriell blodtrykk produsert ved tilbaketrekking av sirkulerende blod volum. Dette paradigmet er en verdifull tilnærming til å studere cerebral blodstrøm autoregulation under reduksjoner i arteriell blodtrykk, og med mindre modifikasjoner i protokollen, er også verdifullt som en eksperimentell modell av hemoragisk sjokk. I tillegg til å evaluere autoregulatory svar, kan LDF brukes til å overvåke kortikale blodstrøm når gransker metabolske, myogenic, endothelial, humoral, eller nevrale mekanismer som regulerer cerebral blodstrøm og virkningen av ulike eksperimentelle intervensjoner og patologiske tilstander på cerebral blodstrøm.

Figur 2 oppsummerer resultatene av eksperimenter utført i 10 mannlige Sprague-Dawley rotter matet standard laboratorium Chow. I disse eksperimentene, mener LCBF ble opprettholdt innen 20% av prehemorrhage verdi etter de tre første blod volum uttak, inntil gjennomsnittlig arterie trykket nådde LLA. Påfølgende blod volum uttak ved trykk under LLA forårsaket en progressiv reduksjon av LCBF, som viser at cerebral sirkulasjon ikke lenger var i stand til å produsere et tilstrekkelig nivå a...

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 artikkelen demonstrerer bruken av laser Doppler flowmetry å evaluere evnen til cerebral sirkulasjon for å autoregulate sin blodstrøm under reduksjoner i arteriell blodtrykk.

Evaluering av cerebral Blood Flow Autoregulation i Rat bruke 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 protokollen er ideelt egnet for å evaluere hjernens mikrosirkulasjons evne til å regulere sin egen blodstrøm under blodtrykksendringer under normale og patologiske forhold. LDF gir en relativt ikke-invasiv metode for kontinuerlig overvåking av cerebral blodstrøm under en rekke forhold som ikke er mulig med andre metoder. Laser Doppler flowmetry kan brukes til ikke-invasiv blodstrømevaluering.For eksempel, for å vurdere effekten av et høyt salt diett på nedsatt blodstrøm regulering hos friske unge kvinner. LDF gjør at blodstrømmen lett kan overvåkes i mange forskjellige vaskulære senger av mennesker og dyr, og kan brukes i en rekke studier. Demonstrere prosedyren med Adrienne Allen vil være Megan Stumpf, min forskning teknolog og lab manager.Før du begynner prosedyren, legg rotten på et sirkulerende vannteppe opprettholdt ved 37 grader Celsius og bekreft mangel på respons på pedalrefleks i en bedøvet eksperimentell rotte. Påfør salve på dyrenes øyne og barber toppen av kraniet, ventral nakkeområdet og lårtrekanter. Fjern eventien miste hår fra den eksponerte huden.Og desinfiser huden med å gni alkohol. Flytt rotten til en varmepute med en sirkulerende varmtvannspumpe. Og bruk medisinsk tape for å midlertidig sikre rotten i liggende stilling.Fyll to PE 50 kanyler med én enhet per ml heparin i isotonisk natriumkloridoppløsning. Og skrå den åpne enden av kateterene med kirurgisk saks for å lette innsetting i arteriene. Etter nøye separering av lårarteriene fra det omkringliggende vevet under et dissekerende mikroskop, ligate den distale enden av det isolerte lårarteriesegmentet og legg to ekstra suturer rundt midten og proksimale ender av arterien uten å stramme knutene.Sett inn en V-formet ledning formet fra en binders under arterien for å okkludere fartøyet til kanylen er sikret. Bruk deretter vannas saks for å gjøre et lite snitt i lårarterien nær distale ligation. Sett den skrå enden av kanylen inn i snittet og før kanylen inn i lårarterien.Fjern bindersen. Stram knuten i midtligaturen over kanylen for å sikre kanylen på plass. Slipp spenningen på løfteligaturen, og stram deretter den proksimale ligaturen og lukk snittet.Umiddelbart etter at kanylene er på plass, plasser dyret i en sternal stilling. Og fest hodet i en stereotoksisk enhet som tar vare på å ikke løsne kateterne. Lag et elliptisk snitt i huden som dekker kraniet.Og bruk en bomullspinne for å fjerne eventitivvev, slik at kraniet er rent og tørt. Plasser et lite, rullet langstrakt stykke vevpapir rundt snittet i hodebunnen for å stoppe blødninger og under dissekeringsmikroskopet, bruk en passende størrelse drill med en 2,15 mm borkrone for å tynne et 0,5 til 1 cm beinområde i parietalområdet over venstre eller høyre somatosensorisk cortex, avhengig av størrelsen på rotten. Tynn beinet sakte og forsiktig for å unngå å trenge inn i skallen.Mens du utfører dette trinnet, bør saltløsning brukes liberalt for å hindre at området overopphetes. Når området har et rosa utseende og / eller blodårer kan visualiseres, dekke det tynne beinet med mineralolje. Og bruk en mikromanipulator til å plassere laserdippersonden over den eksponerte cerebrale mikrosirkulasjonen slik at spissen av sonden bare berører toppen av mineraloljebassenget.For den første probeplasseringen er det best å starte med et signal på ca. 150 enheter for å sikre at sonden er plassert over mikrosirkulasjonen. Når laser doppler flowmetry sonden er på plass, la dyret hvile i en 30 til 45 minutters likevektsperiode før du trekker 1,5ml blod fra riktig lårarterie kanyle over en periode på 30 sekunder. For å holde kateterpatentet, infuse 100 enheter per ml heparin i isotonisk saltvann i kanylen etter hver blodprøve.La rotten komme seg i to minutter og deretter måle LDF og blodtrykk hvert 30. Etter blodtrykks- og LDF-målingene gjentar du blodvolumavsempingen annethvert minutt til dyret når et gjennomsnittlig arterielt trykk på ca. 20 mmHg. I disse representative forsøkene ble gjennomsnittlig laser cerebral blodstrøm på 10 Sprague-Dawley rotter matet standard laboratoriemate opprettholdt innen 20% av pre-blødningsverdien etter de tre første blodvolumuttakene, til gjennomsnittlig arterielt trykk nådde den nedre grensen for autoregulering.Påfølgende uttak av blodvolum ved trykk under den nedre grensen for autoregulering, forårsaket en progressiv reduksjon av laser cerebral blodstrøm som viste at hjernesirkulasjonen ikke lenger var i stand til å produsere et tilstrekkelig nivå av vasodilatasjon for å opprettholde cerebral blodstrøm konstant ved lavere overflodstrykk. Ved trykk på eller over den nedre grensen for autoregulering var det ingen signifikant sammenheng mellom laser cerebral blodstrøm og arterielt trykk, noe som indikerer at laser cerebral blodstrøm var uavhengig av arteriell trykk i platåområdet til autoregulatorisk kurve. Under den nedre grensen for autoregulering hadde laser cerebral blodstrøm arteriell trykkforhold en negativ skråning.Og laser cerebral blodstrøm var betydelig korrelert med arteriell trykk. Det viktigste å huske er å tynne skallen veldig nøye og for å sikre at LDF-sonden forblir godt forankret over samme område av vev. Denne prosedyren kan brukes til å teste reaktiviteten til mikrosirkulasjonen av ulike midler etter retrograd infusjon via halspulsåren, eller for å evaluere funksjonell hyperemi og nevrovaskulær kobling i hjernesirkulasjonen.Denne teknikken har gjort det mulig å utse effekten av forskjellige stoffer og anestetika på hjernesirkulasjonen og endringene i cerebral autoregulering i sykdomsmodeller som hypertensjon.

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-veiledet Forstyrrelse av blod-hjerne-barrieren ved hjelp Transkraniell fokusert ultralyd i en rotte Model

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

Endotelin-1 Induced Middle Cerebral arterieokklusjon Modell for iskemisk slag med laser Doppler Flowmetry Veiledning 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

Optimalisert System for cerebral perfusjon Monitoring i Rat Stroke Modell av intraluminal Middle Cerebral arterieokklusjon

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 av Cotton Rat i studier for de prekliniske Evaluering av Onkolytiske virus

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

Kvantifisering av den immunsuppressive Tacrolimus på tørket blod Spots Bruke 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 av de mekaniske og viskoelastiske egenskapene til rotte tungen

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 verktøy for måling bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær Vasomotion i 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

Hemokompatibilitet Testing av blod-kontakte implantater i en Flow Loop modell etterligne menneskelig blodstrøm

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 perfusjon bildebehandling i musen hindlimb

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