أطرافهم بعد الدماغية شروط مسبقة: تقنية اعصاب في القوارض
Summary
شروط مسبقة الدماغية عن بعد (RIP) هي طريقة لأنسجة تكييف ضد الإجهاد الضار. أنشأنا وسيلة لنقص التروية عن بعد في أطرافهم الخلفية، من خلال تضخيم صفعة مقياس ضغط الدم لمدة 5-10 دقيقة. وقد أثبتت قدرات اعصاب من RIP في نموذج من تنكس الشبكية في القوارض.
Abstract
نقص التروية دون المميت يحمي أنسجة ضد لاحق، نقص التروية أكثر شدة من خلال upregulation من الآليات المحلية في الأنسجة المتضررة. وقد تبين أيضا نقص التروية دون المميت لupregulate آليات الحماية في أنسجة بعيدة. A فترة وجيزة من نقص التروية (5-10 دقيقة) في أطرافهم هند من الثدييات يستحث استجابات الحماية الذاتية في الدماغ والرئة والقلب وشبكية العين. ومن المعروف أن مفعول شروط مسبقة الدماغية عن بعد (RIP). بل هو وسيلة واعدة علاجيا لحماية الأجهزة الحيوية في الجسم، وبالفعل قيد التجارب السريرية لإصابات القلب والدماغ. يوضح هذا المنشور أو أسلوب مينيملي رقابة من صنع أحد أطرافه – على وجه التحديد أطرافهم هند من الفئران – الدماغية. تم توصيل كفة ضغط الدم تطويرها للاستخدام في حديثي الولادة الإنسان مقياس ضغط الدم اليدوي واستخدام تطبيق الضغط 160 ملم زئبقي حول الجزء العلوي من أطرافه الخلفية. ويستخدم المسبار تهدف إلى الكشف عن درجة حرارة الجلد للتحقق من ischemiلذلك، من خلال تسجيل انخفاض في درجة حرارة الجلد الناجم عن انسداد الضغط الناجم عن الشرايين الساق، وارتفاع درجة الحرارة الذي يتبع الافراج عن صفعة. هذا الأسلوب من RIP يوفر الحماية لشبكية العين الفئران ضد مشرق الأضرار الناجمة عن الضوء وانحطاط.
Introduction
بقاء معظم، وربما كل شيء، الأنسجة في مواجهة الإجهاد الأيضي يمكن تحسين تكييف مسبق مع فترة من دون المميتة نقص التروية 1،2. شروط مسبقة الدماغية (IP) من الناحية العملية هو تعرض الأنسجة لنقص التروية دون المميت، قبل تجارب الأنسجة الضغوطات أشد، مثل إهانة الدماغية اللاحقة. في النماذج الحيوانية، IP يوفر الحماية لفتا إلى الدماغ، شبكية العين والقلب والرئتين 3-6. في المقابل، أظهرت الملاحظات في مرضى السكتة الدماغية وجود صلة بين هجمات نقص تروية عابرة السابقة وأفضل النتائج السريرية 7،8. كما يحمي خلايا مستقبلة للضوء في شبكية العين IP من إصابات غير الدماغية 9.
فعالية IP في الأنسجة وإصابات متنوعة تشير إلى أنه تم تفعيل آلية الفطرية للبقاء الخلية موجود في جميع الأنسجة. وقد اقترح شروط مسبقة نقص تروية عضلة القلب أن يكون لها تأثيرات وقائية من خلال upregulationنقص الأكسجة عامل محرض (مؤسسة الحرمين)، المعروف لتنظيم العديد من المسارات الأيضية من خلال الافراج عن الأدينوزين أو من خلال فتح قنوات البوتاسيوم الميتوكوندريا ATP 10،11. وتورط قنوات الإفراج الأدينوزين ATP والبوتاسيوم في نقص التروية الدماغية ولكن، وقد تركزت التحقيقات في آليات اعصاب تكييف الدماغية حتى الآن على تعديلات لمكافحة التحفيز الزائدة، مسارات مكافحة أفكارك والمضادة للالتهابات 12،13. عموما، فهم العملية الجزيئية للتكييف الدماغية لحماية الخلايا العصبية محدودة.
محاولات شروط مسبقة الدماغية عن بعد إلى حالة بعيدة الأجهزة الهامة خطيرة (القلب والدماغ والرئة) عن طريق توليد نقص التروية في أنسجة أقل أهمية. وقد تجلى شروط مسبقة الدماغية عن بعد (RIP) باستخدام أطرافهم هند أن تكون اعصاب في نماذج القوارض من السكتة الدماغية 14-17. الطريقة الموصوفة من قبلنا يوفر البروتوكول الاضافي بسيطة وموثوق بها وغير الغازيةocol لإحداث RIP.
الغالبية العظمى من بروتوكولات RIP تنطوي على أطرافه الخلفية، ربما لأن الشريان الفخذي تقع في هند الطرف العلوي يمكن التعرف عليها بسهولة والوصول إليها للقط الجراحية وتطبيق العاصبة. في الطرف الغازية الدراسات الدماغية لدراسة المخ وحماية الجلد، والتي يسببها نقص التروية عن طريق الفصل بين الشريان الفخذي من أربطة الفخذ وتحامل على الشريان الفخذي 2،15،18.
وقد تم تأكيد نقص التروية الناتج إما عن الطرف استكفاف أو الفخذ الشريان لقط بالتغيرات في أطرافهم بما في ذلك فقدان النبض، وانخفاض في الأوكسجين وانخفاض في درجة حرارة الجلد. ويمكن التأكد من نقص التروية بعيد عن فقدان النبض باستخدام الليزر أو الموجات فوق الصوتية دوبلر دوبلر 17-19. درجة حرارة الجلد يمكن أن تستخدم كبديل للدوبلر على الرغم من أن العلاقة غير الخطية 20،21. تسجيلات دقيقة لدرجات الحرارة شائعة في المختبرات ويمكنيسهل إدراجها في الدراسات الدماغية النائية.
بديلا للجراحة الفخذ تحامل هو تحريض نقص التروية باستخدام وقف النزف. تطبيق وقف النزف ينتج نقص التروية مماثلة لتلك التي تحققت مع سفينة لقط. Kutchner وآخرون. مقارنة الشريان الفخذي الغازية لقط لوقف النزف غير الغازية وجدت أوقفت كلا أساليب تدفق الدم إلى الأطراف وتقليل الأضرار التي تلحق بالبشرة في نموذج الجراحة التجميلية من دحرج الجلد نقص التروية 18. وقد وجد استكفاف إما الساق أو الذراع ورفع ضغط الكفة إليها أعلاه ضغط الدم الانقباضي لأنه يحمي من الضرر نقص تروية في الخنازير والبشر 17،19،22.
نهج وقف النزف مختلفة لحمل جهاز التحكم عن بعد تشمل الدماغية استخدام كفة ضغط الدم أو الفرقة 17،22،23 مرونة. ومع ذلك، فإن استخدام شريط مطاطي للحث على نقص التروية هو وسيلة غير آمنة، مما قد يؤدي إلى وجود كمية غير المنظم للضغط فيأطرافهم، مع ارتفاع الضغط فوق 500 مم زئبقي يجري تسجيلها في البشر 24. وعلاوة على ذلك، نقص تروية الأطراف باستخدام شريط مطاطي يؤدي إلى تلف العضلات في الفئران بعد إزالة الفرقة 23، وفقا لتقييم ايفانز الأزرق صبغ، علامة في الجسم الحي من ليف عضلي نفاذية 25. في المقابل، لا يمكن أن يتحقق تسليم الضغط التي تسيطر عليها لوقف النزف باستخدام كفة ضغط الدم متصلة 17،19،22،26 مقياس ضغط الدم.
في هذه الدراسة، تم استخدام نموذج إصابة خفيفة من انحطاط مبصرة لإثبات فعالية اعصاب من شروط مسبقة الدماغية بعيد. وكان المستحث نقص التروية البعيد مباشرة قبل الإصابة الخفيفة، ومنعت لاحقا انحطاط مستقبلة للضوء في شبكية العين على نحو ما أكده اختبار وظيفة. فإن الفيديو المرافق لشرح تطبيق نقص التروية عن بعد غير الغازية.
Protocol
Representative Results
Discussion
وكان المستحث القوارض أطرافهم هند نقص التروية بنجاح مع مقياس ضغط الدم اليدوي وكفة تقديم العصبية إلى خلايا مستقبلة للضوء في شبكية العين. وكان من النتائج متسقة مع تكييف الناجم عن نقص تروية حماية خلايا مستقبلة للضوء من الإصابة الخفيفة 9،28.
<p class="jove_content" style=";text-align…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The author is grateful for the assistance of Mrs. Sharon Spana (University of Sydney) in rodent monitoring, handling and experimentation. The authorwould like to thank Prof. Jonathan Stone and Dr. Dan Johnstone for the assistance in the preparation of this manuscript. PhD funding support has been provided by University of Sydney and Australian Center for Excellence in Vision.
Materials
| Gold series DuraShock Hand Aneroid Sphygmomanometer | Welch Allyn | DS56 | Manual Sphygmomanometer |
| Neonate [size 2] 1 Tube, 10 Pack | Welch Allyn | 5082-102-1 | Limb blood pressure cuff |
| Luer lock adaptor | Welch Allyn | 5082-178 | Adaptor for neonatal cuff |
| Thermistor pod | AD Instruments | ML 309 | skin tempertature unit |
| Skin temperture probe | AD Instruments | MLT 422/A | |
| Powerlab, 4 channel acquistion hardware | AD Instruments | PL 35044 | Skin temperature recorder |
| Homeothermic blanket system with flexible probe | Harvard Appartus | 507222F | |
| Towel | optional: awake remote ischemia | ||
| Isoflo – 100% Isoflurane -250 ml | Abbot Animal Health | 05260-05 | optional: inhaltion anaesthetic remote ischemia |
| Ketamil – ketamine 100 mg/ml – 50 ml | Troy Laboratories Pty Ltd | optional: injectable anaesthetic remote ischemia | |
| Xylium – Xylazine 100 mg/ml – 50 ml | Troy Laboratories Pty Ltd | optional: injectable anaesthetic remote ischemia |
References
- Meller, R., Simon, R. P. Tolerance to Ischemia-an Increasingly Complex Biology. Translational Stroke Research. 4 (1), 40-50 (2013).
- Sun, J., et al. Protective effect of delayed remote limb ischemic postconditioning: role of mitochondrial K-ATP channels in a rat model of focal cerebral ischemic reperfusion injury. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 32 (5), 851-859 (2012).
- Harkin, D. W., D’Sa, A., McCallion, K., Hoper, M., Campbell, F. C. Ischemic preconditioning before lower limb ischemia-reperfusion protects against acute lung injury. Journal of Vascular Surgery. 35 (6), 1264-1273 (2002).
- Murry, C. E., Jennings, R. B., Reimer, K. A. Preconditioning with ischemia -A delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation. 74 (5), 1124-1136 (1986).
- Barone, F. C., et al. Ischemic preconditioning and brain tolerance – Temporal histological and functional outcomes, protein synthesis requirement, and interleukin-1 receptor antagonist and early gene expression. Stroke. 29 (9), 1937-1950 (1998).
- Roth, S., et al. Preconditioning provides complete protection against retinal ischemic injury in rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 39 (5), 777-785 (1998).
- Wegener, S., et al. Transient ischemic attacks before ischemic stroke: Preconditioning the human brain? A multicenter magnetic resonance imaging study. Stroke. 35 (3), 616-621 (2004).
- Weih, M., et al. Attenuated stroke severity after prodromal TIA – A role for ischemic tolerance in the brain. Stroke. 30 (9), 1851-1854 (1999).
- Casson, R. J., Wood, J. P. M., Melena, J., Chidlow, G., Osborne, N. N. The effect of ischemic preconditioning on light-induced photoreceptor injury. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 44 (3), 1348-1354 (2003).
- Ettaiche, M., et al. ATP-sensitive potassium channels (K-ATP) in retina: a key role for delayed ischemic tolerance. Brain Research. 890 (1), 118-129 (2001).
- Gross, E. R., Gross, G. J. Ligand triggers of classical preconditioning and postconditioning. Cardiovascular Research. 70 (2), 212-221 (2006).
- Heurteaux, C., Lauritzen, I., Widmann, C., Lazdunski, M. Essential role of adenosine, adenosine-A1-receptors, and ATP-senstive K+ channels in cerebral ischemic preconditioning. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (10), 4666-4670 (1995).
- Dirnagl, U., Simon, R. P., Hallenbeck, J. M. Ischemic tolerance and endogenous neuroprotection. Trends in Neurosciences. 26 (5), 248-254 (2003).
- Ren, C., et al. Remote ischemic post-conditioning reduced brain damage in experimental ischemia/reperfusion injury. Neurol Res. 33 (5), 514-519 (2011).
- Ren, C., Gao, X., Steinberg, G. K., Zhao, H. Limb remote-preconditioning protects against focal ischemia in rats and contradicts the dogma of therapeutic time windows for preconditioning. 神经科学. 151 (4), 1099-1103 (2008).
- Hu, S., et al. Noninvasive limb remote ischemic preconditioning contributes neuroprotective effects via activation of adenosine A1 receptor and redox status after transient focal cerebral ischemia in rats. Brain Research. 1459, 81-90 (2012).
- Jensen, H. A., et al. Remote Ischemic Preconditioning Protects the Brain Against Injury After Hypothermic Circulatory Arrest. Circulation. 123 (7), 714-721 (2011).
- Kuntscher, M. V., et al. Ischemic preconditioning by brief extremity ischemia before flap ischemia in a rat model. Plastic and Reconstructive Surgery. 109 (7), 2398-2404 (2002).
- Kharbanda, R. K., et al. Transient limb ischemia induces remote ischemic preconditioning in vivo. Circulation. 106 (23), 2881-2883 (2002).
- Perl, W., Cucinell, S. A. LOCAL BLOOD FLOW IN HUMAN LEG MUSCLE MEASURED BY A TRANSIENT RESPONSE THERMOELECTRIC METHOD. Biophysical Journal. 5 (2), 211-230 (1965).
- Vuksanovic, V., Sheppard, L. W., Stefanovska, A. Nonlinear relationship between level of blood flow and skin temperature for different dynamics of temperature change. Biophysical Journal. 94 (10), L78-L80 (2008).
- Meng, R., et al. Upper limb ischemic preconditioning prevents recurrent stroke in intracranial arterial stenosis. Neurology. 79 (18), 1853-1861 (2012).
- Souza, M. V. P., et al. Hind limb ischemic preconditioning induces an anti-inflammatory response by remote organs in rats. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 42 (10), 921-929 (2009).
- Hixson, F. P., Shafiroff, B. B., Werner, F. W., Palmer, A. K. . DIGITAL TOURNIQUETS – A PRESSURE STUDY WITH CLINICAL RELEVANCE. Journal of Hand Surgery-American. 11A (6), 865-868 (1986).
- Hamer, P. W., McGeachie, J. M., Davies, M. J., Grounds, M. D. Evans Blue Dye as an in vivo marker of myofibre damage: optimising parameters for detecting initial myofibre membrane permeability. Journal of Anatomy. 200 (1), 69-79 (2002).
- Brandli, A., Stone, J. Remote ischemia influences the responsiveness of the retina: observations in the rat. Invest Ophthal Vis Sci. 55 (4), (2014).
- Maslim, J., Valter, K., Egensperger, R., Hollander, H., Stone, J. Tissue oxygen during a critical developmental period controls the death and survival of photoreceptors. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 38 (9), 1667-1677 (1997).
- Grimm, C., et al. HIF-1-induced erythropoietin in the hypoxic retina protects against light-induced retinal degeneration. Nature Medicine. 8 (7), 718-724 (2002).
- Vander Heide, R. Clinically Useful Cardioprotection: Ischemic Preconditioning Then and Now. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics. 16 (3-4), 251-254 (2011).
- Zhou, Y. L., et al. Remote Limb Ischemic Postconditioning Protects Against Neonatal Hypoxic-Ischemic Brain Injury in Rat Pups by the Opioid Receptor/Akt Pathway. Stroke. 42 (2), 439-444 (2011).
- Hasegawa, J., Obara, T., Tanaka, K., Tachibana, M. High-density presynaptic transporters are required for glutamate removal from the first visual synapse. Neuron. 50 (1), 63-74 (2006).
- Kanoria, S., Jalan, R., Seifalian, A. M., Williams, R., Davidson, B. R. Protocols and mechanisms for remote ischemic preconditioning: A novel method for reducing ischemia reperfusion injury. Transplantation. 84 (4), 445-458 (2007).
- Maier, C. M., et al. Optimal depth and duration of mild hypothermia in a focal model of transient cerebral ischemia – Effects on neurologic outcome, infarct size, apoptosis, and inflammation. Stroke. 29 (10), 2171-2180 (1998).
- Reith, J., et al. Body temperature in acute stroke: Relation to stroke severity, infarct size, mortality, and outcome. Lancet. 347 (8999), 422-425 (1996).
- Barbe, M. F., Tytell, M., Gower, D. J., Welch, W. J. HYPERTHERMIA PROTECTS AGAINST LIGHT DAMAGE IN THE RAT RETINA. . Science. 241 (4874), 1817-1820 (1988).
- Wang, X. D., et al. Neuronal degradation in mouse retina after a transient ischemia and protective effect of hypothermia. Neurological Research. 24 (7), 730-735 (2002).
- Tonkovic-Capin, M., et al. Delayed cardioprotection by isoflurane: role of K(ATP) channels. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 283 (1), H61-H68 (2002).
- Pfenninger, E., Himmelseher, S. Neuroprotective effects of ketamine on a cellular level. Anaesthesist. 46, S47-S54 (1997).
- Hirose, K., Chan, P. H. BLOCKADE OF GLUTAMATE EXCITOTOXICITY AND ITS CLINICAL-APPLICATIONS. Neurochemical Research. 18 (4), 479-483 (1993).
- Welberg, L. Psychiatric disorders: Ketamine modifies mood through mTOR. Nature reviews. Neuroscience. 11 (10), 666 (2010).
- Garcia, L. S. B., et al. Acute administration of ketamine induces antidepressant-like effects in the forced swimming test and increases BDNF levels in the rat hippocampus. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 32 (1), 140-144 (2008).
- Wassle, H. Parallel processing in the mammalian retina. Nature Reviews Neuroscience. 5 (10), 747-757 (2004).
- Hertle, D. N., et al. Effect of analgesics and sedatives on the occurrence of spreading depolarizations accompanying acute brain injury. Brain. 135, 2390-2398 (2012).
