À l’aide de Laser Doppler d’imagerie et de surveillance pour analyser la Microcirculation de la moelle épinière chez le Rat
Summary
Ici nous présentons une combinaison de laser Doppler l’imagerie de perfusion (LDPI) et laser Doppler perfusion surveillance (LDPM) pour mesurer la colonne vertébrale du cordon débits sanguins locaux et la saturation en oxygène (SO2), ainsi qu’une procédure normalisée pour l’introduction de la moelle épinière traumatisme chez le rat.
Abstract
Débitmétrie Doppler laser (LDF) est une méthode non invasive pour mesure de débit (BF) de sang, ce qui le rend préférable pour la mesure des altérations microcirculatoires de la moelle épinière. Dans cet article, notre objectif était d’utiliser l’imagerie Laser Doppler et surveillance pour analyser le changement de BF après une lésion de la moelle épinière. L’imageur Doppler laser tant la sonde/moniteur ont été utilisées pour obtenir chaque lecture. Les données du LDPI fournies une distribution locale de BF, qui donnait une vue d’ensemble de perfusion autour du site de la lésion et rend accessible aux fins d’analyse comparative des BF entre les différents sites. En mesurant intensément la zone Poussée sur une période de temps, une sonde combinée a été utilisée pour mesurer simultanément la saturation BF et l’oxygène de la moelle épinière, montrant la perfusion globale de la moelle épinière et l’apport d’oxygène. LDF lui-même a quelques limitations, telles que les flux relative, sensibilité au mouvement et zéro biologique du signal. Cependant, la technologie a été appliquée dans l’étude clinique et expérimentale en raison de sa configuration simple et rapide mesure de BF.
Introduction
Les tissus de la moelle épinière sont fortement vascularisé et extrêmement sensible à l’hypoxie induite par la moelle épinière (SCI). Nos études précédentes ont montré que la circulation sanguine de la moelle épinière a été sensiblement diminuée après une commotion cérébrale lésion1,2, qui pourrait être liée au déficit de la fonction motrice. Des études récentes ont montré que l’intégrité des vaisseaux sanguins suite SCI est bien corrélée avec l’amélioration des fonctions motrices sensorielles3. Il a été signalé que meilleure vascularisation pourrait sauver la substance blanche, indirectement menant à l’amélioration de la fonction4. Par conséquent, le maintien de la perfusion après lésion de la moelle épinière semble être d’une importance primordiale pour la préservation de la viabilité et la fonctionnalité.
Les effets des différents traitements sur la perfusion après la SCI ont étudié de nombreux chercheurs en utilisant une variété de techniques dans des modèles expérimentaux de SCI5,6,7. Laser Doppler, comme une technique bien établie, a été sans aucun doute une méthode utile pour quantifier la perfusion dans plusieurs études animales et humaines8,9,10,11. La technique est basée sur la mesure de l’ effet Doppler12 induite par le déplacement des globules rouges à la lumière éclairante. Depuis la commercialisation de la technique dans les années 1980, beaucoup de progrès a été déposée dans la technologie laser, fibre optique et traitement du signal pour la perfusion de mesure par laser Doppler instruments13, lequel LDF à confectionner une technologie fiable.
Dans la présente étude, les deux méthodes de laser Doppler mesure ont été appliquées pour évaluer le débit sanguin (BF) dans les moelles épinières de rats incapacitants. En raison du caractère non invasif de la technologie et sa configuration simple, notre protocole fournit une méthode sensible, rapide et fiable pour les mesures de la BF de la moelle épinière. Plus important encore, cette méthode permet une étude longitudinale de BF SCI post choc sans sacrifice animal à chaque instant.
En raison de la capacité d’évaluer la BF du tissu et des changements rapides de perfusion durant la stimulation, il est possible d’appliquer ce protocole pour évaluer cérébrale de14,BF15 ainsi que de mesurer d’autres tissus tels que foie16, 17,18,de peau19et de l’intestin20. Dans un modèle de rat de transitoire occlusion de l’artère cérébrale moyenne, les lectures de Doppler laser ont été utilisés afin d’assurer une réduction appropriée du taux à des niveaux qui sont attendus dans la pénombre ischémique14BF. Chez les rats ayant subi l’induction (CLI) de l’ischémie critique limb, laser à balayage Doppler a été appliqué pour observer le membre postérieur BF avant et après l’intervention de la CLI et différentes époques après traitement21. En outre, la biodisponibilité et la clairance métabolique de certains médicaments dépendaient BF hépatique, qui a été détecté par le LDF16. Par conséquent, LDF pourrait être largement utilisé dans un modèle expérimental, pharmacodynamiques et pharmacocinétiques evaluation.
Protocol
Representative Results
Discussion
Quelques détails devraient être remarqué lors de l’exécution de ce protocole. Tout d’abord, le processus de l’anesthésie et la chirurgie doit être réalisée aussi rapidement et élégamment que possible afin de minimiser le stress introduit à l’animal. Pour réduire les perturbations aux résultats, garder l’animal dans un état relativement stable et paisible. Deuxièmement, plus d’attention devrait être accordée aux saignement lors de la mesure à l’aide de laser Doppler matériel, étant donné…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs n’ont aucun remerciements.
Materials
| Laser Doppler Line Scanner | Moor Instruments | moorLDLS2 | |
| Laser Doppler Monitor | Moor Instruments | moorVMS-LDF | |
| Probe for Monitor | Moor Instruments | VP3 | Blunt needle end delivery probe |
| Impactor | Precision Systems and Instrumentation | IH-0400 | |
| Phenobarbital sodium | Sigma-Aldrich | P3761 | |
| Buprenorphine | Sigma-Aldrich | B-908 | |
| Syringe | Becton Dickinson Medica (s) Pte.Ltd | 300841 | |
| Surgical suture needles with thread | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd | 18T0329 (batch number) /4-0 | |
| Scalpel | Operation instrument factory of Shanghai Medical Instrument Co., Ltd. | J11030 4# | |
| Scalpel blade | Operation instrument factory of Shanghai Medical Instrument Co., Ltd. | J12130 20# | |
| Ophthalmic forceps | Operation instrument factory of Shanghai Medical Instrument Co., Ltd. | JD1040 | |
| Hemostatic forceps | Operation instrument factory of Shanghai Medical Instrument Co., Ltd. | J31050 | |
| Benzyl penicillin sodium | North China Pharmaceutical Co., Ltd | F6072116 (batch number) | |
| 75% alcohol | Dezhou Anjie Gaoke disinfection products Co., Ltd | 150421R (batch number) | |
| Iodine | Shandong Lierkang Medical Technology Co., Ltd | 20170102 (batch number) | |
| Rat | Laboratory Animal Center, The Academy of Millitery Medical Sciences | Sprague-Dawly (rat strain) |
References
- Jing, Y. L., Bai, F., Chen, H., Dong, H. Meliorating microcirculatory with melatonin in rat model of spinal cord injury using laser Doppler flowmetry. Neuroreport. 27 (17), 1248-1255 (2016).
- Jing, Y. L., Bai, F., Chen, H., Dong, H. Melatonin prevents blood vessel loss and neurological impairment induced by spinal cord injury in rats. J Spinal Cord Med. , 1-8 (2016).
- Han, S., et al. Rescuing vasculature with intravenous angiopoietin-1 and alpha v beta 3 integrin peptide is protective after spinal cord injury. Brain. 133 (Pt 4), 1026-1042 (2010).
- Gerzanich, V., et al. De novo expression of Trpm4 initiates secondary hemorrhage in spinal cord injury. Nat Med. 15 (2), 185-191 (2009).
- Phillips, J. P., Cibert-Goton, V., Langford, R. M., Shortland, P. J. Perfusion assessment in rat spinal cord tissue using photoplethysmography and laser Doppler flux measurements. Journal of Biomedical Optics. 18 (3), 037005 (2013).
- Garcia-Lopez, P., Martinez-Cruz, A., Guizar-Sahagun, G., Castaneda-Hernandez, G. Acute spinal cord injury changes the disposition of some, but not all drugs given intravenously. Spinal Cord. 45 (9), 603-608 (2007).
- Brown, A., Nabel, A., Oh, W., Etlinger, J. D., Zeman, R. J. Perfusion imaging of spinal cord contusion: injury-induced blockade and partial reversal by β2-agonist treatment in rats. Journal of Neurosurgery-Spine. 20 (2), 164-171 (2014).
- Olive, J. L., McCully, K. K., Dudley, G. A. Blood flow response in individuals with incomplete spinal cord injuries. Spinal Cord. 40 (12), 639-645 (2002).
- Yamada, T., et al. Spinal cord blood flow and pathophysiological changes after transient spinal cord ischemia in cats. Neurosurgery. 42 (3), 626-634 (1998).
- Gordeeva, A. E., et al. Vascular Pathology of Ischemia/Reperfusion Injury of Rat Small Intestine. Cells Tissues Organs. , (2017).
- Liu, M., et al. Insulin treatment restores islet microvascular vasomotion function in diabetic mice. J Diabetes. , (2016).
- Drain, L. . The laser Doppler technique. , (1980).
- Rajan, V., Varghese, B., van Leeuwen, T. G., Steenbergen, W. Review of methodological developments in laser Doppler flowmetry. Lasers Med Sci. 24 (2), 269-283 (2009).
- Dohare, P., et al. The neuroprotective properties of the superoxide dismutase mimetic tempol correlate with its ability to reduce pathological glutamate release in a rodent model of stroke. Free Radic Biol Med. 77, 168-182 (2014).
- Bai, H. Y., et al. Pre-treatment with LCZ696, an orally active angiotensin receptor neprilysin inhibitor, prevents ischemic brain damage. Eur J Pharmacol. 762, 293-298 (2015).
- Vertiz-Hernandez, A., et al. L-arginine reverses alterations in drug disposition induced by spinal cord injury by increasing hepatic blood flow. J Neurotrauma. 24 (12), 1855-1862 (2007).
- Garcia-Lopez, P., Martinez-Cruz, A., Guizar-Sahagun, G., Castaneda-Hernandez, G. Acute spinal cord injury changes the disposition of some, but not all drugs given intravenously. Spinal Cord. 45 (9), 603-608 (2007).
- Li, Z., et al. Post pressure response of skin blood flowmotions in anesthetized rats with spinal cord injury. Microvasc Res. 78 (1), 20-24 (2009).
- Boyle, N. H., et al. Scanning laser Doppler is a useful technique to assess foot cutaneous perfusion during femoral artery cannulation. Critical Care. 3 (4), 95-100 (1999).
- Emmanuel, A. V., Chung, E. A. L., Kamm, M. A., Middleton, F. Relationship between gut-specific autonomic testing and bowel dysfunction in spinal cord injury patients. Spinal Cord. 47 (8), 623-627 (2009).
- Sheu, J. J., et al. Combination of cilostazol and clopidogrel attenuates rat critical limb ischemia. J Transl Med. 10, 164 (2012).
- Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection. Experimental Neurology. 139 (2), 244-256 (1996).
- Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. A Sensitive and Reliable Locomotor Rating-Scale for Open-Field Testing in Rats. Journal of Neurotrauma. 12 (1), 1-21 (1995).
- Oberg, P. A. Tissue motion–a disturbance in the laser-Doppler blood flow signal?. Technol Health Care. 7 (2-3), 185-192 (1999).
- Tenland, T., Salerud, E. G., Nilsson, G. E., Oberg, P. A. Spatial and temporal variations in human skin blood flow. Int J Microcirc Clin Exp. 2 (2), 81-90 (1983).
- Kernick, D. P., Tooke, J. E., Shore, A. C. The biological zero signal in laser Doppler fluximetry – origins and practical implications. Pflugers Arch. 437 (4), 624-631 (1999).
- Rudolph, A. M., Heymann, M. A. The circulation of the fetus in utero. Methods for studying distribution of blood flow, cardiac output and organ blood flow. Circ Res. 21 (2), 163-184 (1967).
- Dubory, A., et al. Contrast Enhanced Ultrasound Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow in Experimental Spinal Cord Injury. Jove-Journal of Visualized Experiments. (99), e52536 (2015).
- Kuliga, K. Z., et al. Dynamics of Microvascular Blood Flow and Oxygenation Measured Simultaneously in Human Skin. Microcirculation. 21 (6), 562-573 (2014).
- Li, Z. Y., et al. Post pressure response of skin blood flowmotions in anesthetized rats with spinal cord injury. Microvascular Research. 78 (1), 20-24 (2009).
- Muck-Weymann, M. E., et al. Respiratory-dependent laser-Doppler flux motion in different skin areas and its meaning to autonomic nervous control of the vessels of the skin. Microvasc Res. 52 (1), 69-78 (1996).
- Stefanovska, A., Bracic, M., Kvernmo, H. D. Wavelet analysis of oscillations in the peripheral blood circulation measured by laser Doppler technique. Ieee Transactions on Biomedical Engineering. 46 (10), 1230-1239 (1999).
