원격 사지 허혈 양상 : 설치류에 신경 기술
Summary
원격 허혈 (RIP)의 손상 스트레스에 대한 조절 조직의 방법이다. 우리는 5-10 분간 혈압계 커프를 팽창하여, 뒷다리에서 원격 허혈 방법을 확립했다. RIP의 신경 보호 기능은 설치류에서 망막 변성의 모델에서 입증되고있다.
Abstract
치사 허혈는 영향을받는 조직의 내생 적 메커니즘의 상향 조절을 통해 이후, 더 심한 허혈에 대한 조직을 보호합니다. 치사 허혈은 원격 조직에서 보호 메커니즘을 상향 조절하는 것으로 나타났다. 포유 동물의 뒷다리에 허혈 (5 ~ 10 분)의 짧은 기간은 뇌, 폐, 심장, 망막의 자기 보호 반응을 유도한다. 효과는 원격 허혈 (RIP)로 알려져있다. 이는 생명 유지 기관을 보호 유망한 치료 방법이며, 심장 및 뇌 손상에 대한 임상 실험하에 이미. 쥐의 특히 뒷다리 – – 허혈이 책은 사지를 만드는 제어, 최소 침습적 방법을 보여줍니다. 인간 신생아에서 사용하기 위해 개발 혈압계는 혈압 설명서에 접속 뒷다리의 상부 주위에 160 mmHg의 압력을 적용하기 위해 사용된다. 피부 온도를 검출하기위한 프로브는 ischemi을 확인하는 데 사용되는레그 동맥 압력 유도 폐색에 의한 피부 온도의 저하와 커프스의 방출을 따르는 온도 상승을 기록하여. RIP의이 방법은 밝은 빛에 의한 손상과 변성에 대한 쥐의 망막에 대한 보호를 제공한다.
Introduction
대부분의 생존, 아마도 모든 대사 스트레스에 직면 조직 치사 허혈 1,2- 주기로 사전 조절함으로써 개선 될 수있다. 실용적인 측면에서 허혈 (IP)은 조직의 경험 등 후속 허혈성 모욕으로 더 심한 스트레스, 전 치사 허혈 조직의 노출이다. 동물 모델에서 IP는 뇌, 망막, 심장과 폐 3-6에 눈에 띄는 보호 기능을 제공합니다. 대응하여, 뇌졸중 환자에서 관찰은 이전 일과성 허혈 발작과 임상 결과 더 -7,8- 사이의 링크를 보였다. IP는 또한 비 허혈성 손상 (9)에서 망막 광 수용체를 보호합니다.
다양한 조직 및 부상의 IP의 효과는 모든 조직에 존재하는 세포 생존의 타고난 메커니즘을 활성화하는 것을 의미한다. 심근 허혈은 상향 조절을 통해 보호 효과가 제안되었다아데노신의 방출을 통해 또는 미토콘드리아 ATP 10,11 칼륨 채널의 개구를 통해 다수의 대사 경로를 조절하는 것으로 알려져 저산소증 유도 성 인자 (HIF)의. 아데노신 릴리스와 ATP의 칼륨 채널은 현재까지 허혈성 조절의 신경 메커니즘에 대한 연구가 안티 흥분 독성 (excitotoxicity), 항 세포 사멸 및 항 염증 경로 (12, 13)에 대한 수정에 초점을 맞추고있다, 뇌허혈에 연루되어 있지만. 전반적으로, 신경 세포를 보호하는 허혈성 컨디셔닝 분자 프로세스 이해가 제한된다.
원격 허혈 양상 시도는 덜 중요한 조직에 허혈을 생성하여 먼 매우 중요한 장기 (심장, 뇌, 폐)를 상태로. 뒷다리를 사용하여 원격 허혈 (RIP)은 뇌졸중 14-17의 설치류 모델에서 신경 것으로 입증되었다. 우리에 의해 기술 된 방법은 간단하고 신뢰할 수있는 비 침습적 PROT를 제공RIP를 유도 ocol.
RIP 프로토콜의 대부분은 상부 뒷다리에 위치한 대퇴 동맥을 용이하게 식별 및 수술 클램핑 지혈대 애플리케이션에 액세스 할 수있는 것으로 추정하기 때문에, 뒷다리를 포함한다. 뇌 및 피부 보호의 연구 침습 사지 허혈 연구에서 허혈 사타구니 인대에서 대퇴 동맥을 분리하고 대퇴 동맥 2,15,18 클램핑에 의해 유도된다.
사지 중있는 절삭이나 대퇴 동맥 클램핑으로 인한 허혈은 펄스의 감소, 감소 산소화 및 피부 온도의 저하를 포함 사지에서의 변화에 의해 확인되었다. 원격 허혈은 레이저 도플러 또는 도플러 초음파 17-19을 사용하여 펄스의 손실에 의해 확인 될 수있다. 피부 온도는 관계 20,21 비선형이지만 도플러 대안으로 사용될 수있다. 정확한 온도 기록은 실험실과 캔의 흔한쉽게 원격 허혈성 연구에 혼입 될 수있다.
수술을 클램핑하는 대퇴 대안 지혈대를 사용하여 허혈의 유도이다. 지혈대 응용 프로그램은 선박 클램핑 달성에 필적 허혈을 생산; Kutchner 등. 비 침습적 지혈대에 클램핑 침습 대퇴 동맥을 비교하고 두 방법 피변 허혈 (18)의 성형 모델 사지 혈류 감소 피부 손상을 중지하였습니다. 다리 또는 팔 하나를있는 절삭 및 수축기 혈압 위의 커프 압력을 제기하는 돼지와 인간 17,19,22 허혈성 손상에 대한 보호 것으로 밝혀졌다.
다른 지혈대는 허혈성 혈압 커프 또는 탄성 밴드 17,22,23의 사용을 포함 원격 유도에 접근한다. 그러나, 허혈을 유도하는 탄성 밴드를 사용하는 방법은 안전하지 않은, 압력의 비 조절 양에 잠재적으로 상승시켜주는500 mmHg의 이상 압력 상승과 사지는 인간 (24)에 기록된다. 또한, 탄성 밴드를 사용하지 허혈은 에반스 블루 염료, 근섬유 투과성 (25)의 생체 마커에 의해 평가로, 밴드 (23)의 제거 다음 쥐의 근육 손상으로 이어집니다. 대조적으로, 지혈대에 제어 압력의 전달은 혈압계 17,19,22,26 접속 혈압계를 사용하여 달성 될 수있다.
본 연구에서는, 감광체 변성 광 손상 모델은 원격 허혈의 신경 보호 효능을 입증하기 위해 사용되었다. 원격 허혈 가벼운 부상 직전 유도, 망막 기능 검사에 의해 확인으로 후속 광 수용체의 변성을 방지했다. 첨부 된 동영상은 비 침습 원격 허혈의 적용을 설명한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
설치류 뒷다리 허혈 성공적 수동 혈압계로 유도하고 망막 광 수용체에 신경 전달 커프 하였다. 가벼운 부상 9,28에서 광 수용체의 허혈성 조절에 의한 보호와 일치 발견.
기본적으로 원격 허혈 조직에 대한 간단한 산소 부족이 발생합니다. 따라서, 원격 허혈 양상은 허혈성 조절 또는 대안이라고 허혈 내성, 저산소 전처리, 어느 정도, 무산소 운동에 많은 유사점이있다…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- 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. Neuroscienze. 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).
