Использование лазера Doppler визуализации и мониторинга для анализа спинного микроциркуляцию в крыса
Summary
Здесь мы представляем сочетание лазера Doppler перфузии изображений (LDPI) и лазера Doppler перфузии мониторинг (ЛДПМ) для измерения спинного шнур местные кровь льется и насыщение кислородом (SO2), а также стандартизированные процедуры для введения спинного мозга травмы на крысу.
Abstract
Лазерная доплеровская флоуметрия (LDF) является неинвазивным методом для измерения расхода (BF) крови, что делает его предпочтительным для измерения микроциркуляторных изменений спинного мозга. В этой статье нашей целью было использовать лазерные доплеровские визуализации и мониторинга для анализа изменения BF после травмы спинного мозга. Лазерный сканер Doppler изображения и зонд/монитор использовались для получения каждой индикации. LDPI данные местного распределения BF, который дал обзор перфузии вокруг места повреждения и сделали его доступным для сравнительного анализа BF между разных местах. Интенсивно измеряя зондирующего области в течение времени, комбинированный зонд был использован для одновременно измерения BF и кислорода насыщение спинного мозга, показывая общую спинного перфузии и снабжение кислородом. LDF, сам имеет несколько ограничений, например относительно потока, чувствительности к движению и биологических нулевой сигнал. Однако технология применялась в клинические и экспериментальные исследования из-за своей простой установки и быстрого измерения BF.
Introduction
Ткани спинного мозга является весьма васкуляризированной и чрезвычайно чувствительны к гипоксии, Индуцированные Травма спинного мозга (SCI). Наши предыдущие исследования показали, что поток крови спинного значительно сократилось после сотрясения мозга травмы1,2, что может быть связано с дефицитом двигательной функции. Недавние исследования показали, что целостность кровеносных сосудов после SCI является хорошо связанный с улучшением сенсорной моторики3. Сообщается, что улучшение кровоснабжения может спасти белого вещества, косвенно приводит к улучшению функции4. Таким образом поддержание перфузии после травмы спинного мозга, как представляется, имеют первостепенное значение для сохранения жизнеспособности и функциональность.
Влияние различных методов лечения на перфузии после SCI были рассмотрены многочисленные следователей, с использованием различных методов в экспериментальных моделях SCI5,6,7. Лазерная допплер, как устоявшихся техника, был, несомненно, полезным методом для количественной оценки перфузии в нескольких исследований животных и человека8,9,10,11. Метод основан на измерении доплеровского сдвига12 индуцированных движущихся красных кровяных клеток в освещающей свет. После коммерциализации техники в начале 1980-х большой прогресс был достигнут в лазерной технологии, волоконной оптики и обработки сигналов для измерения перфузии лазера Doppler инструментов13, который сделал МСО в надежной технологии.
В текущем исследовании оба метода Лазерные доплеровские измерения были применены для оценки потока крови (BF) в спинальной шнуры шокирующий крыс. Благодаря неинвазивный характер технологии, и простой установки наш протокол обеспечивает чувствительных, быстрый и надежный метод для измерения BF спинного мозга. Что еще более важно этот метод позволяет лонгитюдное исследование BF пост шокирующий SCI без жертвоприношения животных в каждый момент времени.
Благодаря способности оценить BF ткани и быстрых изменений перфузии во время стимуляции можно применять этот протокол для оценки мозгового BF14,15 , а также измерения других тканей, таких как печень16, 17, кожи18,19и20кишечника. В мышиной модели временной окклюзии средней мозговой артерии Лазерные доплеровские чтений были использованы для обеспечения надлежащего сокращения темпов BF к уровням, которые ожидаются в ишемической полутени14. У крыс, которые претерпели индукции ишемии (CLI) нижних конечностей лазерного допплеровского сканирования был применен для наблюдения за задние конечности BF до и после процедуры CLI и в разные периоды после лечения21. Кроме того биодоступность и метаболических Распродажа некоторых препаратов зависит от печеночной BF, который был обнаружен на МСО16. Таким образом МСО могут использоваться широко в экспериментальной модели, фармакодинамика и фармакокинетические оценки.
Protocol
Representative Results
Discussion
Следует отметить некоторые детали при выполнении настоящего Протокола. Во-первых процесс анестезии и операции должны осуществляться быстро и элегантно, как можно свести к минимуму введенной стресс для животного. Чтобы уменьшить помехи на результаты, держите животное в состоянии отно?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы имеют без подтверждений.
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).
