Name: evaluation of cerebral blood flow autoregulation in the rat using laser doppler flowmetry
Uploaded: 2020-01-19T15:00:00
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Los autores expresan su sincero agradecimiento a Kaleigh Kozak, Megan Stumpf y Jack Bullis por su excelente ayuda para completar este estudio y preparar el manuscrito. Soporte de subvención: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309 y #R21-OD024781.

El Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de Wisconsin (IACUC) aprobó todos los protocolos descritos en este documento y todos los procedimientos están en conformidad con la Oficina de Bienestar Animal de Laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) (OLAW) Reglamentos.
1. Animales experimentales y preparación para el registro
<ol><li>Utilice ratas Sprague-Dawley machos de 8 a 12 semanas que pesen 250–300 g. Para estos experimentos, alimentar ratas una dieta están...

Evaluación de las respuestas de flujo sanguíneo de tejido con flowmetría doppler láser (LDF). Como se señaló anteriormente, la señal LDF es proporcional al número y la velocidad de las partículas en movimiento, en este caso RBC, en la microcirculación. Las lecturas de LDF en diferentes órganos están bien correlacionadas con el flujo sanguíneo de órganos enteros evaluados mediante métodos establecidos como medidores de flujo electromagnético sormotores y microesferas radiactivas<sup class=...

Los mecanismos de autorregulación en la circulación cerebral juegan un papel crucial en el mantenimiento de la homeostasis y la función normal en el cerebro. La autorregulación del flujo sanguíneo cerebral se ve afectada por múltiples factores, incluyendo la frecuencia cardíaca, la velocidad de la sangre, la presión de perfusión, el diámetro de las arterias de resistencia cerebral y la resistencia microcirculatoria, todos los cuales juegan un papel en el mantenimiento constante del flujo sanguíneo cerebral total en el cerebro sobre el rango fisiológico de las presiones arteriales sistémicas. Cuando aumenta la presión arterial, estos mecanismos constriñen las arterias y las arterias de resistencia para prevenir aumentos peligrosos en la presión intracraneal. Cuando la presión arterial disminuye, los mecanismos de control locales dilatan las arterias para mantener la perfusión tisular y la administración de O2. Diversas condiciones patológicas tales como hipercapnia, lesión cerebral hipoxica traumática o global, y microangiopatía diabética1,2,3,4,5,6 puede alterar la capacidad del cerebro para regular automáticamente su flujo sanguíneo. Por ejemplo, la hipertensión crónica desplaza el rango autoregulador efectivo hacia presiones más altas7,8,9, y una dieta alta en sal (HS) no sólo interfiere con la dilatación normal dependiente del endotelio en la microcirculación cerebral10, sino que también afecta la capacidad de los mecanismos de autorregulación en la circulación cerebral para dilatar y mantener la perfusión arterial cuando se reduce la presión arterial11. La autorregulación cerebral también se ve afectada en ratas sensibles a la sal de Dahl cuando se les alimenta una dieta delSA 12.
Durante las reducciones de la presión arterial, la dilatación de las arterias de resistencia cerebral y arteriolas inicialmente devuelve el flujo sanguíneo cerebral para controlar los valores a pesar de la presión de perfusión reducida. A medida que la presión arterial se reduce aún más, el flujo sanguíneo cerebral permanece constante en la presión más baja (fase de meseta de la respuesta autorreguladora) hasta que la vasculatura ya no puede dilatarse para mantener el flujo sanguíneo a la presión más baja. La presión más baja a la que un órgano puede mantener el flujo sanguíneo normal se denomina límite inferior de autorregulación (LLA). A presiones por debajo de la LLA, el flujo sanguíneo cerebral disminuye significativamente de los valores en reposo y disminuye de manera lineal con cada reducción de la presión arterial de perfusión13,14. Un cambio ascendente en el LLA, como se observa en la hipertensión7,8,9, puede aumentar el riesgo y la gravedad de la lesión isquémica durante las condiciones donde se reduce la presión de perfusión arterial (por ejemplo, infarto de miocardio, accidente cerebrovascular isquémico, o choque circulatorio).
LDF ha demostrado ser un enfoque extremadamente valioso para evaluar el flujo sanguíneo en la microcirculación en una variedad de circunstancias, incluyendo la autorregulación del flujo sanguíneo en la circulación cerebral11,14,15. Además de evaluar las respuestas autorreguladoras, LDF se puede utilizar para monitorear el flujo sanguíneo cortical al investigar mecanismos metabólicos, miogénicos, endoteliales, humorales o neuronales que regulan el flujo sanguíneo cerebral y el impacto de diversas intervenciones experimentales y condiciones patológicas en el flujo sanguíneo cerebral10,16,17,18,19,20,21.
LDF mide el cambio en la luz láser reflejada en respuesta al número y la velocidad de las partículas en movimiento, en este caso, los glóbulos rojos (RBC). Para estudios de autoregulación vascular cerebral, la presión arterial se cambia ya sea por la infusión de un agonista alfa-adrenérgico para aumentar la presión arterial (porque la propia circulación cerebral es insensible a los agonistas vasoconstrictores alfa-adrenérgicos)12,15 o a través de la retirada controlada del volumen sanguíneo para reducir la presión arterial11,14. En el presente estudio, LDF se utiliza para demostrar los efectos de reducciones calificadas en la presión arterial en la autorregulación cerebral en una rata sana. Aunque los métodos de cráneo abierto y cerrado se han descrito en la literatura22,23,24,25, el presente documento demuestra una preparación de cráneo cerrado, permitiendo que el flujo sanguíneo cerebral se evalúe sin penetrar el cráneo o instalar una cámara o ventana cerebral.

<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

Al investigar los mecanismos del cuerpo para regular el flujo sanguíneo cerebral, se puede obtener una medición relativa del flujo sanguíneo microcirculatorio utilizando lametría de flujo Doppler láser (LDF). Este artículo muestra una preparación de cráneo cerrado que permite evaluar el flujo sanguíneo cerebral sin penetrar el cráneo ni instalar una cámara o ventana cerebral. Para evaluar los mecanismos de autoregulatory, se puede utilizar un modelo de reducción controlada de la presión arterial a través de hemorragia calificada mientras se emplea simultáneamente LDF. Esto permite el seguimiento en tiempo real de los cambios relativos en el flujo sanguíneo en respuesta a las reducciones en la presión arterial producidapor por la abstinencia del volumen sanguíneo circulante. Este paradigma es un enfoque valioso para estudiar la autorregulación del flujo sanguíneo cerebral durante las reducciones de la presión arterial y, con pequeñas modificaciones en el protocolo, también es valioso como modelo experimental de shock hemorrágico. Además de evaluar las respuestas autorreguladoras, el LDF se puede utilizar para monitorear el flujo sanguíneo cortical al investigar mecanismos metabólicos, miogénicos, endoteliales, humorales o neuronales que regulan el flujo sanguíneo cerebral y el impacto de varios mecanismos experimentales intervenciones y condiciones patológicas en el flujo sanguíneo cerebral.

La Figura 2 resume los resultados de los experimentos realizados en 10 ratas macho Sprague-Dawley alimentados con comida de laboratorio estándar. En esos experimentos, la LCBF media se mantuvo dentro del 20% del valor de la prehemorragia después de las tres primeras extracciones del volumen sanguíneo, hasta que la presión arterial media alcanzó la LLA. Las posteriores retiradas del volumen sanguíneo a presiones por debajo de la LLA causaron una reducción progresiva de lcbf, lo que dem...

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

Este artículo demuestra el uso de láser Doppler flowmetry para evaluar la capacidad de la circulación cerebral para autoregular su flujo sanguíneo durante las reducciones en la presión arterial.

Evaluación de la autoregulación del flujo sanguíneo cerebral en la rata mediante la fluidmetría Doppler láser

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

Este protocolo es ideal para evaluar la capacidad de la microcirculación cerebral para regular su propio flujo sanguíneo durante los cambios de presión arterial en condiciones normales y patológicas. LDF proporciona un método relativamente no invasivo para el monitoreo continuo del flujo sanguíneo cerebral bajo una variedad de condiciones que no es posible con otros métodos. La flowmetría Doppler láser se puede utilizar para la evaluación del flujo sanguíneo no invasivo.Por ejemplo, para evaluar los efectos de una dieta alta en la sal en la regulación del flujo sanguíneo deteriorado en mujeres jóvenes sanas. LDF permite que el flujo sanguíneo sea fácilmente monitoreado en muchos lechos vasculares diferentes de seres humanos y animales, y se puede utilizar en una amplia variedad de estudios. Demostrando el procedimiento con Adrienne Allen estará Megan Stumpf, mi tecnóloga de investigación y gerente de laboratorio.Antes de comenzar el procedimiento, coloque la rata sobre una manta de agua circulante mantenida a 37 grados centígrados y confirme una falta de respuesta al reflejo del pedal en una rata experimental anestesiada. Aplicar pomada a los ojos de los animales y afeitar la parte superior del cráneo, la zona del cuello ventral y los triángulos femorales. Retire cualquier pérdida de cabello de la piel expuesta.Y desinfectar la piel con alcohol. Mueva la rata a una almohadilla de calentamiento con una bomba de agua tibia circulante. Y usa cinta médica para asegurar temporalmente a la rata en la posición supina.Llene dos cánulas PE 50 con una unidad por ml de heparina en solución isotónica de cloruro sódico. Y biselar el extremo abierto de los catéteres con tijeras quirúrgicas para facilitar la inserción en las arterias. Después de separar cuidadosamente las arterias femorales del tejido circundante bajo un microscopio diseccionador, ligar el extremo distal del segmento aislado de la arteria femoral y colocar dos suturas adicionales alrededor de los extremos medio y proximal de la arteria sin apretar los nudos.Inserte un alambre en forma de V diseñado a partir de un clip de papel debajo de la arteria para ocluir el recipiente hasta que la cánula se haya asegurado. Luego usa tijeras de vannas para hacer una pequeña incisión en la arteria femoral cerca de la ligadura distal. Inserte el extremo biselado de la cánula en la incisión y avance la cánula en la arteria femoral.Retire el clip de papel. Apriete el nudo en la ligadura media sobre la cánula para asegurar la cánula en su lugar. Suelte la tensión en la ligadura de elevación, luego apriete la ligadura proximal y cierre la incisión.Inmediatamente después de que las cánulas estén en su lugar, coloque el animal en una posición esternal. Y fije la cabeza en un dispositivo estereotaxico teniendo cuidado de no desalojar los catéteres. Haga una incisión elíptica en la piel que cubre el cráneo.Y usa un hisopo de algodón para eliminar cualquier tejido conectivo, asegurando que el cráneo esté limpio y seco. Coloque un pequeño pedazo de papel tisú alargado laminado alrededor de la incisión en el cuero cabelludo para detener cualquier sangrado y debajo del microscopio diseccionado, utilice un taladro de tamaño adecuado con una broca de 2,15 mm para adelgazar un área de 0,5 a 1 cm de hueso en el área parietal sobre la corteza somatosensorial izquierda o derecha, dependiendo del tamaño de la rata. Adelgazar el hueso lentamente y cuidadosamente para evitar penetrar en el cráneo.Al realizar este paso, la solución salina debe aplicarse liberalmente para evitar que el área se caliente en exceso. Cuando el área tiene un aspecto rosado y / o vasos sanguíneos se pueden visualizar, cubrir el hueso adelgazado con aceite mineral. Y utilice un micromaniprógrafo para colocar la sonda doppler láser sobre la microcirculación cerebral expuesta de modo que la punta de la sonda esté tocando la parte superior de la piscina de aceite mineral.Para la colocación inicial de la sonda, lo mejor es comenzar con una señal de aproximadamente 150 unidades para asegurarse de que la sonda se coloca sobre la micro circulación. Cuando la sonda de flowmetry doppler láser esté en su lugar, deje que el animal descanse durante un período de equilibrición de 30 a 45 minutos antes de retirar 1,5 ml de sangre de la cánula de la arteria femoral apropiada durante un período de 30 segundos. Para mantener la patente del catéter, infunda 100 unidades por ml de heparina en solución salina isotónica en la cánula después de cada extracción de sangre.Deje que la rata se recupere durante dos minutos y luego mida el LDF y la presión arterial cada 30 segundos durante dos minutos. Después de la presión arterial y las mediciones de LDF, repita la abstinencia del volumen sanguíneo cada dos minutos hasta que el animal alcance una presión arterial media de aproximadamente 20 mmHg. En estos experimentos representativos, el flujo sanguíneo cerebral láser medio de 10 ratas Sprague-Dawley alimentadas con comida estándar de laboratorio se mantuvo dentro del 20% del valor de la hemorragia después de las tres primeras abstinencias del volumen sanguíneo, hasta que la presión arterial media alcanzó el límite inferior de la autoregulación.Las posteriores abstinencias del volumen sanguíneo a presiones por debajo del límite inferior de la autoregulación, causaron una reducción progresiva del flujo sanguíneo cerebral láser que demostró que la circulación cerebral ya no era capaz de producir un nivel suficiente de vasodilatación para mantener el flujo sanguíneo cerebral constante a las presiones de profusión más bajas. A presiones en o por encima del límite inferior de la autorregulación, no hubo correlación significativa entre el flujo sanguíneo cerebral láser y la presión arterial, lo que indica que el flujo sanguíneo cerebral láser era independiente de la presión arterial en el rango de meseta de la curva autorreguladora. Por debajo del límite inferior de la autoregulación, la relación de presión arterial del flujo sanguíneo cerebral láser tenía una pendiente negativa.Y el flujo sanguíneo cerebral láser se correlacionó significativamente con la presión arterial. Lo más importante es adelgazar el cráneo con mucho cuidado y asegurarse de que la sonda LDF permanezca firmemente anclada sobre la misma área de tejido. Este procedimiento se puede utilizar para probar la reactividad de la microcirculación de varios agentes después de la perfusión retrógrada a través de la arteria carótida, o para evaluar la hiperemia funcional y el acoplamiento neurovascular en la circulación cerebral.Esta técnica ha permitido investigar los efectos de diferentes fármacos y anestésicos en la circulación cerebral y los cambios en la autoregulación cerebral en modelos de enfermedades como la hipertensión.

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 la arteria cerebral media de oclusión (MCAO) Modelo para el ictus isquémico con Orientación flujometría láser Doppler en ratones

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 ...

Investigación

Medicina

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

Resonancia magnética guiada por disrupción de la barrera sangre-cerebro con ultrasonido transcraneal Enfocado en un modelo de rata

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

La endotelina-1 inducida por la arteria cerebral media oclusión Modelo para el ictus isquémico con Orientación flujometría láser Doppler en la rata

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

Sistema optimizado para la monitorización de la perfusión cerebral en el modelo de rata de Carrera intraluminal oclusión arteria cerebral media

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

Manejo de la rata del algodón en Estudios para la evaluación preclínica de virus oncolíticos

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

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

Evaluación in vivo de las propiedades mecánicas y viscoelásticas de la lengua de rata

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

Láser Doppler: Una herramienta para medir islote pancreático AMPc Microvascular en 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

Pruebas de hemocompatibilidad de implantes que contactan con la sangre en un modelo de bucle de flujo que imita el flujo sanguíneo humano

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

Imágenes de perfusión doppler láser en el hindlimb del ratón

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