Uzaktan Ekstremite İskemik Önkoşullanma: Kemirgenler Bir Nöroprotektiftir Tekniği
Summary
Uzaktan iskemik önkoşullama (RIP) zarar strese karşı koşullandırma dokuların bir yöntemdir. Biz 5-10 dakika bir tansiyon aleti manşet şişirilerek, arka bacak uzaktan iskemi bir yöntem kurduk. RIP nöroprotektif yetenekleri kemirgenlerde retina dejenerasyonu modelinde gösterilmiştir.
Abstract
Öldürücü iskemi etkilenen dokuda endogen mekanizmalar yukan doğru düzenlenmesi vasıtasıyla daha sonra, daha ağır iskemiye karşı dokuları korur. Öldürücü iskemi uzaktan dokularda koruyucu mekanizmalar artırdığı gösterilmiştir. Memelilerin arka bacak iskemi (5-10 dk), kısa bir süre, beyin, akciğer, kalp ve retinada kendini koruma tepkileri indükler. etki uzak iskemik önkoşullamanın (RIP) olarak bilinir. Bu hayati organları korumak terapötik umut verici yoludur ve kalp ve beyin yaralanmaları için klinik çalışmalarda altında zaten. Bir sıçan, özellikle arka uzuv – – iskemik Bu yayın bir uzuv yapma kontrollü, minimal invaziv yöntem gösterilmektedir. İnsan yenidoğanlarda kullanılmak üzere geliştirilen bir kan basıncı manşet manuel tansiyon aleti bağlı ve arka bacak üst kısmı 160 mmHg basınç uygulamak için kullanılır. Cilt sıcaklığını tespit etmek için tasarlanmış bir sonda ischemi doğrulamak için kullanılırBir bacak arterlerinin basınç kaynaklı tıkanıklığı nedeniyle cilt sıcaklığında düşüş, ve manşet bırakılmasını takip sıcaklık artışını kaydederek. RIP Bu yöntem parlak ışık kaynaklı hasar ve dejenerasyona karşı sıçan retinaya koruma sağlamaktadır.
Introduction
En hayatta, belki de, metabolik stres karşısında dokuları subletal iskemi 1,2 bir süre ile önceden klima geliştirilebilir. Pratik açıdan İskemik önşartlama (IP) doku deneyimlerinden böyle bir sonraki iskemik hakaret olarak daha şiddetli stres, önce subletal iskemi doku maruz vardır. Hayvan modellerinde, IP beyin, retina, kalp ve akciğerler 3-6 çarpıcı bir koruma sağlar. Buna karşılık, inme hastalarında gözlemler önceki geçici iskemik atak ve daha iyi klinik sonuçlar 7,8 arasında bir bağlantı göstermiştir. IP ayrıca iskemik olmayan yaralanmalar 9 retina fotoreseptörleri korur.
Farklı doku ve yaralanmalarda IP etkinliği tüm dokuda bulunan hücre canlılığının doğuştan gelen bir mekanizma aktive olduğunu göstermektedir. Miyokardın İskemik ön şartlama, yukarı doğru düzenleme aracılığıyla koruyucu etkileri olduğu ileri sürülmüştüradenozin serbest bırakılması yoluyla veya mitokondriyal ATP potasyum kanallarının 10,11 açıklıktan çok metabolik yolları düzenleyen bilinen hipoksi indüklenebilir faktör (HIF) 'nin. Adenozin bırakma ve ATP potasyum kanalları bugüne kadar iskemik klima nöroprotektif mekanizmalar içine araştırmalar, anti-eksitotoksisitesi, anti-apoptotik ve anti-inflamatuar yolların 12,13 modifikasyon odaklanmış olan, serebral iskemi karıştığı fakat. Genel olarak, nöronlar korumak için iskemik klima moleküler sürecin anlaşılması sınırlıdır.
Uzaktan iskemik önkoşullama girişimleri daha az kritik dokularda iskemi oluşturarak uzak son derece önemli organları (kalp, beyin, akciğer) şart için. Arka bacak ile uzaktan iskemik ön şartlama (RIP) inme, 14-17 arasında, kemirgen modellerinde nöro-koruyucu olduğu gösterilmiştir. bizim tarafımızdan açıklanan yöntem, basit, güvenilir ve non-invazif Prot sağlarRIP uyarılması için ocol.
RIP protokolleri büyük çoğunluğu üst arka bacak bulunan femoral arter kolayca tespit ve cerrahi sıkıştırma ve turnike uygulama için erişilebilir muhtemelen çünkü, arka uzuv içerir. Beyin ve cilt koruma çalışmaları için invazif ekstremite iskemik çalışmalarda, iskemi, kasık ligament femoral arter ayrılması ve femoral arter 2,15,18 sıkıştırarak endüklenir.
ekstremite Kesilen ya da femoral arter ya da sıkıştırma kaynaklanan iskemi bir pals kaybı azalması oksijenlenme ve cilt sıcaklığında bir düşüş de dahil olmak üzere bacak değişiklikler ile teyit edilmiştir. Uzaktan iskemi lazer Doppler ultrason veya Doppler 17-19 kullanılarak nabız kaybı ile teyit edilebilir. Cilt sıcaklığı ilişkisi 20,21 doğrusal olmayan olmasına rağmen Doppler alternatif olarak kullanılabilir. Doğru sıcaklık kayıtları laboratuarlar ve can olağanKolayca uzak iskemik çalışmalar içine dahil edilebilir.
Cerrahi sıkma femoral bir alternatif turnike kullanılarak iskemi indüksiyon olduğunu. Turnike uygulama kabı sıkma ile elde edilene karşılaştırılabilir iskemi üretir; Kutchner ve diğ. non-invaziv turnike için sıkma invaziv femoral arter karşılaştırıldı ve her iki yöntem flep iskemi 18 bir plastik cerrahi modelinde ekstremite kan akımını ve daha az cilt hasarı durduruldu bulundu. Bacağı veya kolu ya Kesilen ve sistolik kan basıncının üzerinde manşon basıncı yükselterek domuz ve insan 17,19,22 iskemik hasara karşı koruyucu olduğu bulunmuştur.
Farklı turnike iskemik tansiyon ölçme veya elastik bant 17,22,23 kullanımını içerir uzak uyaran yaklaşımları. Ancak, iskemi ikna etmek için bir elastik bant kullanımı güvensiz bir yöntem basınç bir düzenlemesiz miktarda potansiyel veren yükselişi500 mmHg üzerinde basınç yükselir ile ekstremite, insanlarda 24 kaydedilmektedir. Bundan başka, bir elastik bant ile kol veya bacak iskemisi Evans mavi boya, myofiber geçirgenliği 25 in vivo bir işaretleyici ile değerlendirildiği gibi, bandın 23 çıkarılmasından sonra farelerde kas hasarına yol açar. Bunun aksine, turnike kontrollü bir basınç dağıtım tansiyon aleti 17,19,22,26 bağlı kan basıncı ölçümü kullanılarak elde edilebilir.
Bu çalışmada, fotoreseptör dejenerasyonu hafif bir yaralanma modeli uzaktan iskemik ön koşullandırma ve nöro-koruyucu etkinliğini göstermek için kullanılmıştır. Uzaktan iskemi hafif yaralanma hemen önce uyarılan ve retina fonksiyon testleri ile teyit gibi sonraki fotoreseptör dejenerasyonu engellenmiştir. Ekteki video non-invaziv uzaktan iskemi uygulamasını gösterecektir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kemirgen arka bacak iskemisi başarılı bir şekilde manuel tansiyon aleti ile uyarılan ve retina fotoreseptör için nöro teslim manşet oldu. Işık yaralanma 9,28 den fotoreseptör iskemik klima kaynaklı koruma ile tutarlı bir bulgu.
Esas olarak, uzaktan iskemi dokulara kısa bir oksijen deprivasyonuna neden olur. Bu nedenle, uzak iskemik önkoşullamanın iskemik klima veya alternatif olarak adlandırılan iskemik hoşgörü, hipoksik önkoşullama ve bir dereceye kadar, …
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).
