Evaluación de la autoregulación del flujo sanguíneo cerebral en la rata mediante la fluidmetría Doppler láser
Summary
Este artículo demuestra el uso de láser Doppler flowmetry para evaluar la capacidad de la circulación cerebral para autoregular su flujo sanguíneo durante las reducciones en la presión arterial.
Abstract
Al investigar los mecanismos del cuerpo para regular el flujo sanguíneo cerebral, se puede obtener una medición relativa del flujo sanguíneo microcirculatorio utilizando lametría de flujo Doppler láser (LDF). Este artículo muestra una preparación de cráneo cerrado que permite evaluar el flujo sanguíneo cerebral sin penetrar el cráneo ni instalar una cámara o ventana cerebral. Para evaluar los mecanismos de autoregulatory, se puede utilizar un modelo de reducción controlada de la presión arterial a través de hemorragia calificada mientras se emplea simultáneamente LDF. Esto permite el seguimiento en tiempo real de los cambios relativos en el flujo sanguíneo en respuesta a las reducciones en la presión arterial producidapor por la abstinencia del volumen sanguíneo circulante. Este paradigma es un enfoque valioso para estudiar la autorregulación del flujo sanguíneo cerebral durante las reducciones de la presión arterial y, con pequeñas modificaciones en el protocolo, también es valioso como modelo experimental de shock hemorrágico. Además de evaluar las respuestas autorreguladoras, el LDF se puede utilizar para monitorear el flujo sanguíneo cortical al investigar mecanismos metabólicos, miogénicos, endoteliales, humorales o neuronales que regulan el flujo sanguíneo cerebral y el impacto de varios mecanismos experimentales intervenciones y condiciones patológicas en el flujo sanguíneo cerebral.
Introduction
Los mecanismos de autorregulación en la circulación cerebral juegan un papel crucial en el mantenimiento de la homeostasis y la función normal en el cerebro. La autorregulación del flujo sanguíneo cerebral se ve afectada por múltiples factores, incluyendo la frecuencia cardíaca, la velocidad de la sangre, la presión de perfusión, el diámetro de las arterias de resistencia cerebral y la resistencia microcirculatoria, todos los cuales juegan un papel en el mantenimiento constante del flujo sanguíneo cerebral total en el cerebro sobre el rango fisiológico de las presiones arteriales sistémicas. Cuando aumenta la presión arterial, estos mecanismos constriñen las arterias y las arterias de resistencia para prevenir aumentos peligrosos en la presión intracraneal. Cuando la presión arterial disminuye, los mecanismos de control locales dilatan las arterias para mantener la perfusión tisular y la administración de O2. Diversas condiciones patológicas tales como hipercapnia, lesión cerebral hipoxica traumática o global, y microangiopatía diabética1,2,3,4,5,6 puede alterar la capacidad del cerebro para regular automáticamente su flujo sanguíneo. Por ejemplo, la hipertensión crónica desplaza el rango autoregulador efectivo hacia presiones más altas7,8,9, y una dieta alta en sal (HS) no sólo interfiere con la dilatación normal dependiente del endotelio en la microcirculación cerebral10, sino que también afecta la capacidad de los mecanismos de autorregulación en la circulación cerebral para dilatar y mantener la perfusión arterial cuando se reduce la presión arterial11. La autorregulación cerebral también se ve afectada en ratas sensibles a la sal de Dahl cuando se les alimenta una dieta delSA 12.
Durante las reducciones de la presión arterial, la dilatación de las arterias de resistencia cerebral y arteriolas inicialmente devuelve el flujo sanguíneo cerebral para controlar los valores a pesar de la presión de perfusión reducida. A medida que la presión arterial se reduce aún más, el flujo sanguíneo cerebral permanece constante en la presión más baja (fase de meseta de la respuesta autorreguladora) hasta que la vasculatura ya no puede dilatarse para mantener el flujo sanguíneo a la presión más baja. La presión más baja a la que un órgano puede mantener el flujo sanguíneo normal se denomina límite inferior de autorregulación (LLA). A presiones por debajo de la LLA, el flujo sanguíneo cerebral disminuye significativamente de los valores en reposo y disminuye de manera lineal con cada reducción de la presión arterial de perfusión13,14. Un cambio ascendente en el LLA, como se observa en la hipertensión7,8,9, puede aumentar el riesgo y la gravedad de la lesión isquémica durante las condiciones donde se reduce la presión de perfusión arterial (por ejemplo, infarto de miocardio, accidente cerebrovascular isquémico, o choque circulatorio).
LDF ha demostrado ser un enfoque extremadamente valioso para evaluar el flujo sanguíneo en la microcirculación en una variedad de circunstancias, incluyendo la autorregulación del flujo sanguíneo en la circulación cerebral11,14,15. Además de evaluar las respuestas autorreguladoras, LDF se puede utilizar para monitorear el flujo sanguíneo cortical al investigar mecanismos metabólicos, miogénicos, endoteliales, humorales o neuronales que regulan el flujo sanguíneo cerebral y el impacto de diversas intervenciones experimentales y condiciones patológicas en el flujo sanguíneo cerebral10,16,17,18,19,20,21.
LDF mide el cambio en la luz láser reflejada en respuesta al número y la velocidad de las partículas en movimiento, en este caso, los glóbulos rojos (RBC). Para estudios de autoregulación vascular cerebral, la presión arterial se cambia ya sea por la infusión de un agonista alfa-adrenérgico para aumentar la presión arterial (porque la propia circulación cerebral es insensible a los agonistas vasoconstrictores alfa-adrenérgicos)12,15 o a través de la retirada controlada del volumen sanguíneo para reducir la presión arterial11,14. En el presente estudio, LDF se utiliza para demostrar los efectos de reducciones calificadas en la presión arterial en la autorregulación cerebral en una rata sana. Aunque los métodos de cráneo abierto y cerrado se han descrito en la literatura22,23,24,25, el presente documento demuestra una preparación de cráneo cerrado, permitiendo que el flujo sanguíneo cerebral se evalúe sin penetrar el cráneo o instalar una cámara o ventana cerebral.
Protocol
Representative Results
Discussion
Evaluación de las respuestas de flujo sanguíneo de tejido con flowmetría doppler láser (LDF). Como se señaló anteriormente, la señal LDF es proporcional al número y la velocidad de las partículas en movimiento, en este caso RBC, en la microcirculación. Las lecturas de LDF en diferentes órganos están bien correlacionadas con el flujo sanguíneo de órganos enteros evaluados mediante métodos establecidos como medidores de flujo electromagnético sormotores y microesferas radiactivas<sup class=…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores expresan su sincero agradecimiento a Kaleigh Kozak, Megan Stumpf y Jack Bullis por su excelente ayuda para completar este estudio y preparar el manuscrito. Soporte de subvención: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309 y #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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