Avaliação da autoregulação do fluxo sanguíneo cerebral no rato usando fluimetria de laser
Summary
Este artigo demonstra o uso de fluimetria laser Doppler para avaliar a capacidade da circulação cerebral para autoregular seu fluxo sanguíneo durante reduções na pressão arterial.
Abstract
Ao investigar os mecanismos do corpo para regular o fluxo sanguíneo cerebral, uma medida relativa do fluxo sanguíneo microcirculatório pode ser obtida usando fluimetria laser Doppler (LDF). Este papel demonstra uma preparação fechada do crânio que permita que a circulação sanguínea cerebral seja avaliada sem penetrar o crânio ou instalar uma câmara ou uma janela cerebral. Para avaliar os mecanismos de autoregulação, um modelo de redução controlada da pressão arterial por meio de hemorragia graduada pode ser utilizado ao mesmo tempo em que emprega o LDF. Isso permite o rastreamento em tempo real das alterações relativas no fluxo sanguíneo em resposta às reduções na pressão arterial produzida pela retirada do volume sanguíneo circulante. Esse paradigma é uma abordagem valiosa para estudar a autoregulação do fluxo sanguíneo cerebral durante reduções na pressão arterial e, com pequenas modificações no protocolo, também é valiosa como modelo experimental de choque hemorrágico. Além de avaliar as respostas autoregulatórias, ldf pode ser usado para monitorar o fluxo sanguíneo cortical ao investigar metabólico, miogênico, endotélico, humoral, ou mecanismos neurais que regulam o fluxo sanguíneo cerebral e o impacto de vários intervenções e condições patológicas no fluxo sanguíneo cerebral.
Introduction
Os mecanismos de autoregulação na circulação cerebral desempenham um papel crucial na manutenção da homeostase e da função normal no cérebro. A autoregulação do fluxo sanguíneo cerebral é afetada por múltiplos fatores, incluindo frequência cardíaca, velocidade arterial, pressão de perfusão, diâmetro das artérias de resistência cerebral e resistência microcirculatória, que desempenham um papel na manutenção da constante do fluxo sanguíneo cerebral total no cérebro sobre a faixa fisiológica das pressões sanguíneas sistêmicas. Quando a pressão arterial aumenta, esses mecanismos restringem as artérias e artérias de resistência para evitar aumentos perigosos na pressão intracraniana. Quando a pressão arterial diminui, os mecanismos de controle local dilatam as artérias para manter a perfusão do tecido e o parto O2. Várias condições patológicas, como hipercapnia, lesão cerebral hipóxica traumática ou global, e microangiopatia diabética1,2,3,4,5, 6podem perturbar a capacidade do cérebro de autoregular seu fluxo sanguíneo. Por exemplo, a hipertensão crônica desloca a faixa autoreguladora efetiva em direção a pressões mais altas7,8,9,e uma dieta de alto teor de sal (HS) não só interfere com a dilatação normal dependente do endotelio na microcirculação cerebral10,mas também prejudica a capacidade dos mecanismos autoreguladores na circulação cerebral de dilatar e manter a perfusão de tecidoquando a pressão arterial é reduzida11. A autoregulação cerebral também é prejudicada em ratos sensíveis ao sal de Dahl quando são alimentados com uma dieta HS12.
Durante as reduções na pressão arterial, a dilatação das artérias e arterioles da resistência cerebral retorna inicialmente o fluxo sanguíneo cerebral para controlar valores apesar da pressão reduzida da perfusão. Como a pressão arterial é reduzida ainda mais, o fluxo sanguíneo cerebral permanece constante na pressão mais baixa (fase de platô da resposta autoreguladora) até que a vasculatura não possa mais dilatar para manter o fluxo sanguíneo com pressão mais baixa. A menor pressão em que um órgão pode manter o fluxo sanguíneo normal é denominada o limite inferior da autoregulação (LLA). Em pressões abaixo do LLA, o fluxo sanguíneo cerebral diminui significativamente a partir de valores de repouso e diminui de forma linear com cada redução na pressão de perfusão arterial13,14. Uma mudança ascendente no LLA, como observado na hipertensão7,8,9,pode aumentar o risco e a gravidade da lesão isquêmica durante as condições em que a pressão de perfusão arterial é reduzida (por exemplo, infarto do miocárdio, acidente vascular cerebral isquêmico ou choque circulatório).
LDF provou ser uma abordagem extremamente valiosa para avaliar o fluxo sanguíneo na microcirculação uma variedade de circunstâncias, incluindo a autoregulação do fluxo sanguíneo na circulação cerebral11,14,15. Além de avaliar as respostas autoreguladoras, ldf pode ser usado para monitorar o fluxo sanguíneo cortical ao investigar metabólico, miogênico, endotelial, humoral, ou mecanismos neurais que regulam o fluxo sanguíneo cerebral e o impacto de várias intervenções experimentais e condições patológicas no fluxo sanguíneo cerebral10,16,17,18,19,20,21.
LDF mede a mudança na luz laser refletida em resposta ao número e velocidade de partículas em movimento – neste caso, os glóbulos vermelhos (RBC). Para estudos de autoregulação vascular cerebral, a pressão arterial arterial é alterada pela infusão de um agonista alfa-adrenergic para aumentar a pressão arterial (porque a circulação cerebral em si é insensível aos agonistas vasoconstrictor alfa-adrenergic)12,15 ou através de retirada de volume sanguíneo controlado para reduzir a pressão arterial11,14. No presente estudo, ldf é utilizado para demonstrar os efeitos das reduções graduadas na pressão arterial sobre a auto-regulação cerebral em um rato saudável. Embora métodos de crânio aberto e fechado tenham sido descritos na literatura22,23,24,25,o presente artigo demonstra uma preparação fechada do crânio, permitindo que o fluxo sanguíneo cerebral seja avaliado sem penetrar no crânio ou instalar uma câmara ou janela cerebral.
Protocol
Representative Results
Discussion
Avaliação das respostas do fluxo sanguíneo de tecidos com flowmetria laser doppler (LDF). Como observado acima, o sinal LDF é proporcional ao número e velocidade das partículas em movimento, neste caso RBC, na microcirculação. As leituras de LDF em diferentes órgãos estão bem correlacionadas com o fluxo sanguíneo de órgãos inteiros avaliado por métodos estabelecidos, como medidores de fluxo eletromagnético e microesferas radioativas30 e são geralmente consistentes…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores expressam seus sinceros agradecimentos a Kaleigh Kozak, Megan Stumpf e Jack Bullis por sua excelente assistência na conclusão deste estudo e na preparação do manuscrito. Apoio ao Subsídio: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309 e #R21-OD024781.
Materials
| 3-0 braided black silk suture | Midwest Vet | 193.73000.2 | |
| Arterial Pressure Transducer | Merit Medical | 041516504A | |
| Automated Data Acquisition Systems (WINDAQ & BIOPAC system) | DATAQ Instruments | ||
| Blood Pressure Display Unit | Stoelting | 50115 | |
| Circulating warm water pump | Gaymar Industries | T-pump | |
| End-tidal CO2 monitor | Stoelting | Capstar-100 | |
| Heparin Sodium | Midwest Vet | 191.46720.3 | |
| Kimwipe | Fisher Scientific | 06-666A | |
| Laser Doppler Flow Meter | Perimed | PeriFlux 5000 LDPM | |
| Laser Doppler Refill Motility Standard | Perimed | PF1001 | |
| Polyethylene Tubing (PE240) (for trachea cannula) | VWR | 63018-828 | |
| Polyethylene Tubing (PE50) (for femoral catheters) | VWR | 63019-048 | |
| Rodent Ventilator | Cwe/Stoelting | SAR-830/P | |
| Saline | Midwest Vet | 193.74504.3 | |
| Sprague-Dawley Outbred Rats | Variable | N/A | Rats were ordered from various companies |
| Standard Rat Chow | Dyets, Inc. | 113755 | |
| Stereotaxic Instrument | Cwe/Stoelting | Clasic Lab Standard |
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