Remote Limb ischämischen Präkonditionierung: eine neuroprotektive Technique in Nagetiere

Summary

Remote ischämischen Präkonditionierung (RIP) ist ein Verfahren zur Konditionierung Gewebe vor schädlichen Stress. Wir haben eine Methode der Fern Ischämie an der Hintergliedmaße festgelegt, durch Aufblasen eines Blutdruckmanschette für 5-10 min. Die neuroprotektive Fähigkeiten von RIP in einem Modell der retinalen Degeneration bei Nagern gezeigt.

Abstract

Subletalen Ischämie schützt Gewebe gegen eine nachfolgende, weitere schwere Ischämie durch die Hochregulation endogener Mechanismen in das betroffene Gewebe. Subletalen Ischämie ist auch gezeigt worden, um Schutzmechanismen in entfernten Geweben hochregulieren. Eine kurze Zeit der Ischämie (5-10 min) in der hinteren Gliedmaßen der Säugetiere induziert Selbstschutzreaktionen im Gehirn, Lunge, Herz und Netzhaut. Die Wirkung wird als entfernte ischämischen Präkonditionierung (RIP) bezeichnet. Es ist eine therapeutisch vielversprechende Möglichkeit zum Schutz lebenswichtiger Organe, und ist bereits in klinischen Studien für Herz und Gehirn Verletzungen. Diese Veröffentlichung zeigt eine kontrollierte, minimal-invasive Verfahren zur Herstellung einer Extremität – insbesondere die hinteren Gliedmaßen einer Ratte – ischämisch. Eine Blutdruckmanschette zur Verwendung bei neugeborenen Menschen entwickelt wird, um eine manuelle Sphygmomanometer angeschlossen werden, mit 160 mmHg Druck um den oberen Teil der hinteren Gliedmaßen anzuwenden. Eine Sonde zur Hauttemperatur zu erfassen wird die ischemi verifizierena, durch Aufzeichnen der Abfall der Oberflächentemperatur durch Druck induzierten Okklusion der Beinarterien verursacht wird, und den Anstieg der Temperatur, die die Freisetzung der Manschette folgt. Diese Methode der RIP bietet Schutz für die Netzhaut der Ratte gegen hellen Lichtschäden und Degeneration.

Introduction

Das Überleben der meisten, möglicherweise alle, Gewebe im Gesicht des metabolischen Stress kann nach vorheriger Konditionierung mit einer Dauer von subletalen Ischämie ^1,2 verbessert werden. Ischämischen Präkonditionierung (IP) in der Praxis ist die Exposition von Gewebe subletalen Ischämie, bevor die Gewebe Erfahrungen schwereren Belastungen, wie eine anschließende ischämischen Insult. In Tiermodellen liefert IP Schlagschutz an das Gehirn, Retina, Herz und Lunge ^3-6. Entsprechend Beobachtungen bei Schlaganfall-Patienten zeigten einen Zusammenhang zwischen früheren transitorische ischämische Attacken und bessere klinische Ergebnisse ^7,8. IP schützt auch Netzhautfotorezeptoren aus nicht-ischämische Verletzungen ^9.

Die Wirksamkeit von IP in verschiedenen Geweben und Verletzungen legt nahe, daß es die Aktivierung eines angeborenen Mechanismus des Zellüberlebens in allen Geweben vorhanden. Ischämischen Präkonditionierung des Myokards wurde vorgeschlagen, Schutzwirkungen durch die Hochregulation habendes Hypoxie-induzierbaren Faktors (HIF), bekannt, dass viele Stoffwechselwegen durch die Freisetzung von Adenosin oder durch die Öffnung des mitochondrialen ATP-Kaliumkanäle ^10,11 regulieren. Adenosinfreisetzung und ATP-Kaliumkanäle sind in Hirnischämie impliziert aber, Untersuchungen über die neuroprotektive Mechanismen ischämischer Anlagen haben bisher zur Anpassung Anti Exzitotoxizität, anti-apoptotische und Antientzündungswege ^12,13 konzentriert. Insgesamt ist das Verständnis der molekularen Prozess der ischämischen Anlage zum Schutz von Neuronen begrenzt.

Remote ischämischen Präkonditionierung Versuche, ferne von entscheidender Bedeutung Organe (Herz, Gehirn, Lunge) durch die Erzeugung in weniger kritische Ischämie Gewebe zu konditionieren. Remote ischämischen Präkonditionierung (RIP) unter Verwendung des Hinterbein hat sich gezeigt, neuroprotektive in Nagetiermodellen von Schlaganfall ^14-17 sein. Die von uns beschriebenen Verfahren stellt einen einfachen, zuverlässigen und nicht-invasive protocol zur Induktion von RIP.

Die große Mehrheit der RIP-Protokolle beinhalten die hinteren Gliedmaßen, vermutlich weil die Oberschenkelarterie in der oberen hinteren Gliedmaßen entfernt können leicht identifiziert und für chirurgische Klemm und Tourniquet-Anwendung zugegriffen werden. Bei invasiven Schenkel ischämischen Studien zur Untersuchung des Gehirns und der Hautschutz, um eine Ischämie durch Trennen der Oberschenkelarterie von der Leiste aus Bändern und Festklemmen der Femoralarterie ^2,15,18 induziert.

Die Ischämie entweder Schenkel cuffing oder Femoralarterie Klemm resultierende durch Veränderungen auf dem Schenkel mit einem Pulsverlust, Verminderung der Sauerstoffzufuhr und einem Rückgang der Hauttemperatur bestätigt. Fern Ischämie kann durch die Pulsverlust unter Verwendung der Laser-Doppler oder Ultraschall-Doppler ^17-19 bestätigt werden. Hauttemperatur kann als Alternative verwendet werden, um Doppler obwohl die Beziehung nicht linear ist ^20,21 werden. Genaue Temperaturaufzeichnungen sind an der Tagesordnung in Labors und Doseleicht in Fern ischämischen Studien aufgenommen werden.

Eine Alternative zu femorale Klemmoperation ist die Induktion von Ischämie unter Verwendung einer Aderpresse. Venenstauer Anwendung erzeugt Ischämie vergleichbar zu der mit Gefäßklemm erreicht; Kutchner et al. Vergleich invasive Femoralarterie Klemm auf eine nicht-invasive Blutsperre und fanden beide Methoden angehalten Durchblutung der Gliedmaßen und reduziert Hautschäden in einer Schönheitsoperation Modell der Hautlappen Ischämie ^18. Cuffing entweder das Bein oder Arm und die Erhöhung der Manschettendruck oberhalb des systolischen Blutdrucks wurde festgestellt, Schutzmaßnahmen gegen ischämische Schädigung in Schweinen und Menschen ^17,19,22 sein.

Verschiedene Blutsperre Ansätze zur Induzierung Fern ischämischen umfassen die Verwendung einer Blutdruckmanschette oder ein elastisches Band ^17,22,23. Jedoch ist die Verwendung eines elastischen Bandes Ischämie induziert eine unsichere Verfahren, die möglicherweise was zu einer nicht regulierten Menge an Druck in derGliedmaßen, mit steigendem Druck über 500 mmHg an Menschen ²⁴ aufgezeichnet. Ferner Gliedmaßenischämie Verwendung eines elastischen Bandes führt zu Muskelschädigung bei Ratten nach dem Entfernen des Bandes ^23, wie von Evans Blau-Farbstoff, ein in vivo-Markierung von myofiber Lässigkeit ²⁵ beurteilt. Im Gegensatz dazu kann die Abgabe von einem gesteuerten Druck an die Aderpresse unter Verwendung einer Blutdruckmanschette um ein Blutdruckmessgerät ^17,19,22,26 verbunden erreicht werden.

In dieser Studie wurde eine leichte Verletzungen Modell Photorezeptor-Degeneration verwendet werden, um die neuroprotektive Wirksamkeit von Fern ischämischen Präkonditionierung demonstrieren. Remote Ischämie wurde unmittelbar vor Lichtschäden induziert und verhindert spätere Photorezeptordegeneration wie Netzhautfunktionstests bestätigt. Das dazugehörige Video wird die Anwendung nicht-invasiver Fern Ischämie zu demonstrieren.

Protocol

Ethics Statement: Das Protokoll folgt den Richtlinien der Tierpflege University of Sydney, AEC # 5657. Die Anästhesie wurde durch Tierethikkommission (University of Sydney, AEC # 5657) zugelassen. 1. Ausrüstung Vorbereitung Verwenden Sie Echtzeit-Tracking-Hauttemperatur. Schalten Sie Computer und Datenerfassungshardware. Öffnen Temperatur-Recording-Software und stellen Temperatureinstellung zwischen 30-35 ° C und die Häufigkeit der Probenahme bis alle 100 ms. <…

Representative Results

Eine Blutdruckmanschette über 160 mmHg erhöht, um stoppt Durchblutung des hinteren Gliedmaßen wie deutlich in 1B zu sehen. Der Mangel an Sauerstoffversorgung des Gewebes ergab sich ein Reduktions Fußtemperatur des Tieres für eine Ischämie-Reperfusion-Protokoll (Abbildung 2). Der Fuß Temperatur (33 ° C) niedriger ist als die Kerntemperatur und zuverlässig reduziert war während der Manschettendruck Erhebung (31 ° C) steigt, wenn die Manschette entleert wurde (32 ° C). Ein einz…

Discussion

Nagetier hinteren Gliedmaßen Ischämie wurde erfolgreich mit einem manuellen Sphygmomanometers induziert und Stulpe Abgabe der Neuroprotektion zu den Photorezeptoren der Netzhaut. Die Feststellung einer ischämischen Anlage induzierte Schutz der Photorezeptoren vor Licht Verletzungen ^9,28.

Im Wesentlichen verursacht Fern Ischämie kurze Sauerstoffmangel zu Geweben. Daher hat Fern ischämischen Präkonditionierung viele Ähnlichkeiten mit ischämischen Anlage oder alternativ bezei…

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