Arto Remote ischemica precondizionamento: una tecnica neuroprotettivo nei roditori

Summary

Precondizionamento ischemico remoto (RIP) è un metodo di tessuti condizionamento contro lo stress dannoso. Abbiamo stabilito un metodo di ischemia telecomando verso l'arto posteriore, gonfiando un bracciale sfigmomanometro per 5-10 min. Le capacità neuroprotettive del RIP sono stati dimostrati in un modello di degenerazione retinica nei roditori.

Abstract

Ischemia subletali protegge i tessuti contro successiva, ischemia più gravi attraverso la aumenta i meccanismi endogeni nel tessuto colpito. Ischemia subletali è stato anche dimostrato di upregulate meccanismi protettivi nei tessuti remoti. Un breve periodo di ischemia (5-10 minuti) nella arto posteriore dei mammiferi induce risposte auto-protettivo nel cervello, polmoni, cuore e retina. L'effetto è noto come precondizionamento ischemico remota (RIP). E 'un modo terapeutico promettente per proteggere organi vitali, ed è già in fase di sperimentazione clinica per il cuore e il cervello lesioni. Questa pubblicazione illustra un metodo minimamente invasivo controllato di fare un arto – specificamente dell'arto posteriore di un ratto – ischemico. Un sfigmomanometro sviluppato per l'uso nei neonati umani è collegato ad un misuratore di pressione manuale e utilizzato per applicare pressione 160 mmHg attorno alla parte superiore degli arti posteriori. Una sonda progettato per rilevare la temperatura della pelle è utilizzato per verificare l'ischemia, registrando il calo della temperatura della pelle causata da occlusione indotta pressione delle arterie delle gambe, e l'aumento della temperatura che segue rilascio del bracciale. Questo metodo di RIP offre protezione alla retina topo contro i danni indotti luce brillante e degenerazione.

Introduction

La sopravvivenza di più, forse tutti, i tessuti a fronte di stress metabolico può essere migliorata prima condizionata con un periodo di ischemia subletale ^1,2. Precondizionamento ischemico (IP) in termini pratici è l'esposizione del tessuto di ischemia subletali, prima che le esperienze tessuto stressanti più gravi, ad esempio un successivo insulto ischemico. In modelli animali, IP fornisce una protezione notevole al cervello, retina, cuore e polmoni ^3-6. Di conseguenza, le osservazioni in pazienti colpiti da ictus hanno mostrato un legame tra precedenti attacchi ischemici transitori e migliori risultati clinici ^7,8. IP protegge anche fotorecettori retinici di infortuni non ischemiche ^9.

L'efficacia di IP in diversi tessuti e lesioni suggerisce che sta attivando un meccanismo innato della sopravvivenza cellulare presente in tutti i tessuti. Precondizionamento ischemica del miocardio è stato suggerito di avere effetti protettivi attraverso upregulationdell'ipossia fattore inducibile (HIF), noto per regolare molte vie metaboliche attraverso il rilascio di adenosina o attraverso l'apertura di canali del potassio ATP mitocondriale ^10,11. Canali di rilascio di adenosina e ATP potassio sono implicati in ischemia cerebrale ma, le indagini sui meccanismi neuroprotettivi di condizionamento ischemico fino ad oggi si sono concentrati su modifiche anti-eccitotossicità, anti-apoptotici e anti-infiammatori percorsi ^12,13. Nel complesso, la comprensione del processo molecolare di condizionamento ischemico per proteggere i neuroni è limitata.

Remote tentativi ischemici precondizionamento per condizionare organi lontani criticamente importanti (cuore, cervello, polmoni) generando ischemia nei tessuti meno critiche. Precondizionamento ischemico remoto (RIP) utilizzando l'arto posteriore è stato dimostrato di essere neuroprotettivi in modelli di roditori di ictus ^14-17. Il metodo descritto da noi fornisce un prot semplice, affidabile e non invasivaocol per indurre RIP.

La stragrande maggioranza dei protocolli RIP comporta dell'arto posteriore, presumibilmente perché l'arteria femorale trova nella arto posteriore superiore può essere facilmente individuabile ed accessibile per il bloccaggio chirurgici e applicazione del laccio. In arto invasiva studi ischemici per lo studio di cervello e protezione della pelle, ischemia viene indotta separando l'arteria femorale dai legamenti all'inguine e bloccaggio dell'arteria femorale ^2,15,18.

L'ischemia derivante sia cuffing arto o femorale serraggio è stata confermata dai cambiamenti al lembo compresa una perdita di impulso, diminuzione della ossigenazione e un calo della temperatura cutanea. Ischemia remota può essere confermata dalla perdita del polso utilizzando laser Doppler o ultrasuoni Doppler ^17-19. La temperatura cutanea può essere utilizzata come alternativa al Doppler sebbene la relazione non è lineare ^20,21. Registrazioni accurate di temperatura sono comuni in laboratori e lattinaessere facilmente incorporato in studi ischemiche remoti.

Un'alternativa alla femorale serraggio chirurgia è l'induzione di ischemia utilizzando un laccio emostatico. Applicazione Tourniquet produce ischemia paragonabile a quella ottenuta con vaso di bloccaggio; Kutchner et al. rispetto invasiva arteria femorale di bloccaggio ad un laccio emostatico non invasiva e trovarono entrambi i metodi fermarono il flusso di sangue all'arto e danni alla pelle ridotta in un modello di chirurgia plastica del lembo cutaneo ischemia ^18. Ammanettamento o la gamba o il braccio e di aumentare la pressione del bracciale sopra la pressione sistolica è stato trovato per essere protettivo contro il danno ischemico nei suini e nell'uomo ^17,19,22.

Diverso laccio emostatico approcci per indurre a distanza ischemico include l'uso di un bracciale per la pressione arteriosa o una fascia elastica ^17,22,23. Tuttavia, l'uso di un elastico per indurre ischemia è un metodo sicuro, potenzialmente dando luogo a un importo non regolata di pressione nelarto, con aumenti pressione superiori a 500 mmHg in fase di registrazione negli esseri umani ^24. Inoltre, ischemia utilizzando un elastico porta a danno muscolare nei ratti dopo la rimozione del gruppo ^23, come valutato da Evans Blu Dye, un marcatore in vivo delle miofibre permeabilità ^25. Al contrario, la consegna di una pressione controllata per il laccio può essere raggiunto utilizzando una pressione sanguigna bracciale collegato ad un ^17,19,22,26 sfigmomanometro.

In questo studio, un modello di lesione luce fotorecettori degenerazione è stato utilizzato per dimostrare l'efficacia neuroprotettiva di distanza precondizionamento ischemico. Ischemia a distanza è stato indotto subito prima infortunio leggero, e ha impedito la successiva degenerazione dei fotorecettori, come confermato da test di funzionalità della retina. Il video che accompagna dimostrerà l'applicazione di ischemia a distanza non invasivo.

Protocol

Affermazione Etica: Il protocollo segue le linee guida per la cura degli animali dell'Università di Sydney, AEC # 5657. Anestesia è stato approvato dal comitato etico degli animali (Università di Sydney, AEC # 5657). 1. apparecchiature Preparazione Utilizzare in tempo reale il monitoraggio della temperatura della pelle. Accendere computer e hardware di acquisizione dati. Software di registrazione della temperatura aperta e regolare impostazione temperatura tra 30-…

Representative Results

Un bracciale di pressione sanguigna elevata sopra 160 mmHg blocca il flusso di sangue al arto posteriore come si vede chiaramente nella figura 1B. La mancanza di ossigenazione dei tessuti determinato una riduzione temperatura del piede dell'animale per un protocollo ischemia-riperfusione (Figura 2). La temperatura del piede (33 ° C) è stata inferiore a quella temperatura interna ed affidabile ridotta durante l'elevazione pressione della cuffia (31 ° C), che sorge quando il br…

Discussion

Roditore ischemia degli arti posteriori è stata indotta con successo con uno sfigmomanometro manuale e cuff fornire neuroprotezione ai fotorecettori della retina. Un risultato in linea con ischemico condizionata indotto la protezione dei fotorecettori da un infortunio leggero ^9,28.

In sostanza, l'ischemia a distanza provoca breve ossigeno privazione ai tessuti. Quindi, a distanza precondizionamento ischemico ha molte somiglianze con condizionata ischemica o tolleranza ischemi…

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