Bruker Laser Doppler avbildning og overvåking for å analysere ryggmargen mikrosirkulasjonen i rotte
Summary
Her presenterer vi en kombinasjon av laser Doppler perfusjon imaging (LDPI) og laser Doppler perfusjon overvåking (LDPM) for å måle spinal cord lokale blodet flyter og oksygenmetning (SO2), samt en standardisert prosedyre for å innføre ryggmargen Trauma på rotte.
Abstract
Laser Doppler flowmetry (LDF) er en noninvasive metode for blodet flyt (BF) måling, som gjør det best for å måle microcirculatory endringer i ryggmargen. I denne artikkelen var målet å bruke både Laser Doppler avbildning og overvåking analysere endring av BF etter ryggmargsskade. Både laser Doppler skanner og sonde/skjermen var blir brukt for å få hver avlesning. Dataene for LDPI gitt en lokal distribusjon av BF, som ga en oversikt over perfusjon rundt skaden nettstedet og gjort det tilgjengelig for komparativ analyse av BF blant ulike steder. Ved å måle intenst prøvende området over en periode, ble en kombinert sonde brukt til å måle samtidig BF og oksygen metning i ryggmargen, viser samlede ryggmargen perfusjon og oksygentilførsel. LDF selv har noen begrensninger, for eksempel relativ flux følsomhet for bevegelse, og biologiske null signal. Men har teknologien vært brukt i kliniske og eksperimentelle studier pga enkelt oppsett og rask måling av BF.
Introduction
Vevet i ryggmargen er svært Stangeriaceae og svært følsomme for hypoksi indusert av ryggmargsskade (SCI). Våre tidligere studier viste at blodstrøm i ryggmargen ble betraktelig redusert etter hjernerystelse skade1,2, som kan være relatert til underskuddet av motorikk. Nyere studier har vist at integriteten til blodårene etter SCI er godt korrelert med forbedring av sensoriske funksjon3. Det har blitt rapportert at forbedret vascularity kan redde hvit substans, indirekte fører til forbedret funksjon4. Derfor syntes vedlikehold av etter skade ryggmargen perfusjon å være av primær betydning for å bevare levedyktighet og funksjonalitet.
Effekten av ulike behandlinger på perfusjon etter SCI har blitt undersøkt av mange etterforskere bruker en rekke teknikker i eksperimentelle modeller SCI5,6,7. Laser Doppler, som en veletablert teknikk, var utvilsomt en nyttig metode for å kvantifisere perfusjon i flere dyr og menneskelige studier8,9,10,11. Teknikken er basert på måling Doppler Skift12 indusert ved å flytte røde blodlegemer belyst lys. Siden kommersialisering av teknikken i 1980, har stor fremgang blitt gjort i laserteknologi, fiberoptikk og signalbehandling for måling av perfusjon av laser Doppler instrumenter13, som gjorde LDF til en pålitelig teknologi.
I denne studien, ble begge metodene laser Doppler måling brukt for å evaluere blodstrøm (BF) i spinal snorer av concussive rotter. På grunn av noninvasive natur teknologien og dens enkel setup gir våre protokollen en følsom, rask og pålitelig metode for BF målinger i ryggmargen. Enda viktigere, tillater denne metoden langtidsstudie av BF innlegg concussive SCI uten dyr offer på hvert punkt.
Fordi evnen å taksere BF av vev og raske endringer av perfusjon under stimulering, er det mulig å bruke denne protokollen for å evaluere cerebral BF14,15 , samt måle andre vev som leveren16, 17, hud18,19og tarm20. I en rotte modell av midlertidig okklusjon av arterien cerebri, ble laser Doppler målingene brukt for å sikre riktig reduksjon av BF hastigheten til nivåer som er forventet i den iskemiske penumbra14. I rotter som har gjennomgått kritiske lem iskemi (CLI) induksjon, ble Doppler laserskanning brukt til å observere hind lem BF før og etter CLI prosedyren og ulike perioder etter behandling21. I tillegg avhengig bioavailability og metabolske klarering av enkelte stoffer hepatic BF, som ble oppdaget av LDF16. Derfor kan LDF bli mye brukt i eksperimentell modell, Farmakodynamiske og farmakokinetiske evaluering.
Protocol
Representative Results
Discussion
Noen detaljer bør bli lagt merke til når du utfører denne protokollen. Først bør anestesi og kirurgi gjennomføres så raskt og elegant som mulig for å minimere introdusert stress til dyret. For å redusere forstyrrelsene til resultatene, holde dyr i en relativt fredelig og stabilt tilstand. Dernest bør mer oppmerksomhet vies til blødning under målingen bruker laser Doppler utstyr, siden blod kan forstyrre lesingen. Til slutt, under data innspillingen, dyr bør holdes i temperaturkontrollerte omgivelser å unng?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne har ingen takk.
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) |
Referências
- 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).
