Remote Limb iskemisk prekondisjonering: neuroprotective Technique i Gnagere

Summary

Remote iskemisk prekondisjonering (RIP) er en metode for condition vev mot skadelig stress. Vi har etablert en metode for fjern iskemi på bakben, ved å blåse en sphygmomanometer mansjett i 5-10 min. De nevroprotektive egenskapene RIP har blitt vist i en modell av retinal degenerasjon hos gnagere.

Abstract

Sublethal iskemi beskytter vev mot etterfølgende, mer alvorlig iskemi gjennom oppregulering av endogene mekanismer i det berørte vevet. Subletal ischemia har også blitt vist å oppregulere beskyttende mekanismer i fjerntliggende vev. En kort periode med iskemi (5-10 min) i bakbenet av pattedyr induserer selvbeskyttende reaksjoner i hjernen, lungene, hjertet og netthinnen. Effekten er kjent som fjern iskemisk prekondisjonering (RIP). Det er en terapeutisk lovende måte å beskytte vitale organer, og er allerede i kliniske studier for hjerte- og hjerneskader. Denne publikasjonen demonstrerer en kontrollert, minimal invasiv metode for å lage en lem – spesielt bakbenet til en rotte – iskemisk. En blodtrykksmansjett utviklet for bruk i human nyfødte er forbundet med en manuell blodtrykksmåler og brukes til å anvende 160 mmHg trykk rundt den øvre del av bakbenet. En sonde konstruert for å detektere hudtemperatur blir brukt til å verifisere ischemien, ved å registrere nedgang i huden temperatur forårsaket av trykk-indusert okklusjon av bein arteriene, og økningen i temperatur som følger utgivelsen av mansjetten. Denne metoden for RIP gir beskyttelse til rotte hinnen mot sterkt lys-indusert skade og degenerasjon.

Introduction

Overlevelse av de fleste, kanskje alle, kan vev i ansiktet av metabolsk stress forbedres ved forhånds condition med en periode på sublethal iskemi ^1,2. Ischemisk prekondisjonering (IP) i praksis er eksponering av vev for å subletal ischemi, før vevet erfaringer mer alvorlig stressfaktorer, som en etterfølgende ischemisk skade. I dyremodeller, IP gir slående beskyttelse til hjernen, retina, hjerte og lunger ^3-6. Tilsvarende observasjoner i slagpasienter viste en sammenheng mellom tidligere forbigående iskemiske angrep og bedre kliniske utfall ^7,8. IP beskytter også retinal fotoreseptorene fra ikke-iskemiske skader ^ni.

Effektiviteten av IP i forskjellige vev og skader antyder at den aktiverer en medfødt mekanismen for celleoverlevelse er tilstede i alle vev. Ischemisk prekondisjonering av myokard er blitt foreslått å ha beskyttende virkninger gjennom oppreguleringav hypoksi induserbar faktor (HIF), som er kjent for å regulere mange metabolske baner gjennom frigivelse av adenosin, eller ved åpning av mitokondrielle ATP-kaliumkanaler ^10,11. Adenosin utslipp og ATP kaliumkanaler er innblandet i cerebral iskemi, men etterforskning av nevro mekanismene for iskemisk conditioning hittil har vært fokusert på endringer av anti-eksitotoksisitet, anti-apoptotiske og anti-inflammatorisk pathways ^12,13. Totalt sett er forståelse av molekylære prosessen med iskemisk condition for å beskytte nerveceller begrenset.

Fjern iskemiske preconditioning forsøk på å pleie fjerne kritisk viktige organer (hjerte, hjerne, lunge) ved å generere iskemi i mindre kritiske vev. Remote iskemisk prekondisjonering (RIP) med bakbenet har vist seg å være nervecellene i gnagermodeller av hjerneslag ^14-17. Fremgangsmåten beskrevet av oss er en enkel, pålitelig og ikke-invasiv Protocol for å indusere RIP.

De aller fleste av RIP protokoller involvere bakben, antagelig fordi lårarterie ligger i den øvre bakben kan lett identifiseres og åpnes for kirurgiske klem og tourniquet søknad. I invasiv lem iskemiske studier for studiet av hjernen og hudbeskyttelse er iskemi indusert ved å skille lårarterie fra lysken leddbånd og klem lårarterie ^2,15,18.

Den iskemi som følge av enten lem cuffing eller femoralarterie klem har blitt bekreftet av endringer på lem, inkludert et tap av puls, redusert oksygenering og et fall i hudtemperatur. Remote iskemi kan bekreftes ved tap av puls ved hjelp av laser Doppler eller ultralyd Doppler ^17-19. Hudtemperatur kan brukes som alternativ til Doppler selv om forholdet er ikke-lineær ^20,21. Nøyaktige temperatur innspillinger er vanlig i laboratorier og kanlett tas med i eksterne iskemiske studier.

Et alternativ til lår- klem kirurgi er induksjon av ischemi ved anvendelse av en tilstrammende. Tourniquet søknad produserer sammenlign iskemi det som oppnås med fartøy klem; Kutchner et al. sammenlignet invasiv femoralarterie klem til en ikke-invasiv tourniquet og fant begge metodene stoppet blodtilførselen til lem og redusert skade huden i en plastisk kirurgi modell av hud klaff iskemi ^18. Cuffing enten benet eller armen og heve mansjettrykket til over systolisk blodtrykk har blitt funnet å være beskyttende mot ischemisk skade hos gris og menneske ^17,19,22.

Annerledes tourniquet tilnærminger til å indusere fjern iskemisk inkluderer bruk av en blodtrykksmansjett eller en strikk ^17,22,23. Imidlertid er bruken av et elastisk bånd for å indusere iskemi en usikker metode, som potensielt kan gi opphav til en uregulert mengde av trykket ilem, med trykk stiger over 500 mmHg blir registrert hos mennesker ^24. Videre, iskemi i bena ved hjelp av et elastisk bånd fører til muskelskader hos rotter etter fjerning av båndet ^23, slik som bestemt ved Evans Blue-fargestoff, en in vivo markør for myofiber permeabilitet ^25. I kontrast, kan levering av et kontrollert press på tourniquet oppnås ved hjelp av en blodtrykksmansjett koblet til en sphygmomanometer ^17,19,22,26.

I denne studien ble en lys skade modell av fotoreseptoren degenerasjon brukt for å demonstrere den nevrobeskyttende effekten av fjern ischemisk prekondisjonering. Remote iskemi ble fremkalt umiddelbart før lyset skade, og forhindret påfølgende fotoreseptoren degenerasjon som bekreftes av netthinnefunksjon testing. Den medfølgende video vil demonstrere anvendelsen av ikke-invasiv fjern iskemi.

Protocol

Etikk uttalelse: Protokollen følger retningslinjene dyr vare på University of Sydney, AEC # 5657. Anestesi ble godkjent av dyreetiske komité (University of Sydney, AEC # 5657). 1. Utstyr Forberedelser Bruk sanntid hudtemperatur sporing. Slå på datamaskinen, og datainnsamling maskinvare. Åpne temperatur innspillingen programvare og justere temperaturinnstillingen til mellom 30-35 ° C og prøvetakingsfrekvens til hver 100 ms. Valgfritt: Sett rektal termome…

Representative Results

En blodtrykksmansjett hevet til over 160 mmHg stopper blodtilførselen til bakben som ses tydelig i figur 1B. Mangelen på vevsoksygenering resulterte i en reduksjon av dyrets fot temperatur i en iskemi-reperfusjon protokoll (figur 2). Foten temperatur (33 ° C) var lavere enn kjernetemperaturen og effektivt redusert i løpet av mansjettrykket høyde (31 ° C) stiger når mansjetten er tom for luft (32 ° C). En enkelt 1000 lux lys skade ble levert til dim hevet albinorotter med eller u…

Discussion

Gnager bakben iskemi ble vellykket indusert med en manuell sphygmomanometer og mansjett levere neuroprotection til fotoreseptorene i netthinnen. Et funn forenlig med iskemisk conditioning indusert beskyttelse av fotoreseptorene mot lys skade ^9,28.

I hovedsak fjern iskemi fører kort oksygenmangel til vev. Derfor har fjern ischemisk prekondisjonering mange likhetstrekk med iskemisk kondisjonering eller alternativt betegnet ischemisk toleranse, hypoksiske prekondisjonering, og til e…

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