قياس التغيرات الحادة في نشاط العصب متعاطفة الكلوي ردا على الجهاز العصبي المركزي التلاعب في الفئران تخديره
Summary
أساليب لقياس استجابات متعاطفة والقلب والأوعية الدموية إلى الجهاز العصبي المركزي (CNS) التلاعب هامة للنهوض بعلم الأعصاب. تم تطوير هذا البروتوكول لمساعدة العلماء بقياس وتقدير التغيرات الحادة في نشاط العصب متعاطفة الكلوي (رسنا) في الفئران تخديره (غير–البقاء على قيد الحياة).
Abstract
نشاط العصب متعاطفة الكلوي (رسنا) ومتوسط الضغط الشرياني من المعالم الهامة في أبحاث القلب والأوعية الدموية والاستقلال الذاتي؛ ومع ذلك، هناك موارد محدودة توجيه العلماء في تقنيات لقياس وتحليل هذه المتغيرات. ويصف هذا البروتوكول أساليب لقياس رسنا ومتوسط الضغط الشرياني في تخديره من الفئران. ويشمل البروتوكول أيضا النهج للوصول إلى الدماغ خلال تسجيلات رسنا للتلاعب الجهاز العصبي المركزي (CNS). ومتوافق مع تقنية تسجيل رسنا دوائية، أوبتوجينيتيك، أو التحفيز الكهربائي للجهاز العصبي المركزي. النهج مفيد عند محقق سيتم قياس الاستجابات اللاإرادي (دقيقة إلى ح) القصيرة الأجل في تجارب غير البقاء على قيد الحياة لربط تشريحيا بنوي الجهاز العصبي المركزي. ليس المقصود بالنهج التي ستستخدم للحصول على تسجيلات المزمن (البقاء على قيد الحياة) من رسنا في الفئران. التصريف في رسنا، بلغ متوسط تصحيح رسنا، ويمكن أن يكون الضغط الشرياني يعني كمياً وتحليلها كذلك استخدام الاختبارات الإحصائية حدودي. كما يتم وصف الأساليب للحصول على وصول وريدي وتسجيل الضغط الشرياني يعني تيليميتريكالي، وتثبيت الدماغ للتحليل النسيجي في المستقبل في هذه المادة.
Introduction
إعلام الاكتشافات قبل الإكلينيكية حول التحكم اللاإرادي لنظام القلب والأوعية الدموية استراتيجيات إدارة الاضطرابات مثل ارتفاع ضغط الدم وفشل القلب، وأمراض الكلي المزمنة. فرط النشاط العصبي الودي وانخفاض نغمة القلب تحفيزه تسهم في ارتفاع ضغط الدم (BP)1. تدفق متعاطفة الكلوي المزمن مرتفعة يعزز إفراز الكاتيكولامينات ويقلل من تدفق الدم الكلوي، مع عواقب ضارة على أنظمة القلب والأوعية الدموية/كلوي2،3. لتحديد المسارات العصبية الحيوية المؤدية إلى اختلال وظيفي اللاإرادي، دراسات في القوارض هامة لتحديد كيفية تنظيم الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي (CNS) متعاطفة مع المعلمات. والغرض من هذا البروتوكول توفير معلومات تقنية حول قياس نشاط العصب متعاطفة الكلوي (رسنا) وشركة بريتيش بتروليوم وتحديد الأساليب لقياس التغييرات الحادة متعاطفة مع ردا على الجهاز العصبي المركزي التلاعب في الفئران تخديره.
قياسات رسنا (عدم بقاء) الحادة (دقيقة دائم إلى ح) مفيدة عند العلماء سيتم التحقيق في الجهاز العصبي المركزي عقاقيري، كهربائياً، أو تخديره أوبتوجينيتيكالي في الفئران لتحديد المهام لنواة محددة. باستخدام هذه الأساليب، هياكل مثل نواة الانفرادي، رمادي بيرياكويدوكتال، تيجمينتوم بيدونكولوبونتيني، ولب فينترولاتيرال روسترال تم التحقيق لتحديد المسارات العصبية الحيوية تنظيم معلمات متعاطفة مع4، 5،،من67. هذا النهج مهم لتحديد أهداف الجهاز العصبي المركزي التحقيق في نماذج المزمن من خلل اللاإرادي8،9. لإكمال هذه التجارب، يتطلب المختبر لحام الحديد ومجهر جراحي، الإطار ستيريوتاكسيك، ميكروليكترودي مكبر للصوت وجهاز الصوت. اعتماداً على العوامل الموجودة في المختبر التي تسهم في الضوضاء الكهربائية، قد تتطلب مجال تسجيل/الجراحية فاراداي قفص/أسس حزام للحد من الضوضاء الكهربائية في تسجيل رسنا. إذا كان تحليل الدماغ سوف يتطلب تثبيت الأنسجة، غطاء المضخة والأبخرة نضح مطلوبة. البيانات يمكن أن تكون رقمية وتسجيلها باستخدام عدة الفسيولوجي البرمجيات والبيانات اقتناء (محول تناظري رقمي) وحدات4،5، مع تحليل مختلف الخيارات والتوافق لإدراج إشارات القياس البعدي .
Protocol
Representative Results
Discussion
وتشمل الخطوات الحاسمة لقياس رسنا: (1) تجنب تمتد من شريان كلوي والأعصاب عند فصل الكلي من العضلات باراسبينال وعند وضع الجزء العصب على أقطاب تسجيل، (2) بعناية تشريح ألياف العصب الكلوي من الأنسجة المحيطة بها/السفينة، (3) ضمان أن أسلاك الكهربائي خالية من الأنسجة والدم، أو السوائل الليمفاوية ومنع (…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذه الدراسة المعهد الوطني “أبحاث التمريض” (K99/R00NR014369).
Materials
| Stainless steel wire | A-M Systems; Sequim, WA | 791000 | RSNA electrode |
| Polyethylene (PE-50) tubing | VWR; Radnor, PA | 63019-048 | RSNA electrode; vessel cannulation |
| Miniature pin connector | A-M Systems; Sequim, WA | 520200 | RSNA electrode |
| Crimping tool | Daniels Manufacturing Corp.; Orlando, FL | M22520 | RSNA electrode |
| Connector strip | Amphenol; Clinton Township, MI | 221-2653 | RSNA electrode |
| J-B Kwik Epoxy | J-B Weld, Sulphur Springs, TX | 8270 | RSNA electrode |
| Silicone | Permatex; Hartford, CT | 2222 | RSNA electrode |
| Heparin sodium; Injectable (10 mL vial, 1000 U/mL) | KV Veterinary Supply; David City, NE | P03466 | Venous line patency |
| Phenylephrine HCl; Injectable (1 mL vial; 10 mg/mL) | ACE Surgical Supply; Brockton, MA | 950-6312 | Testing renal sympathoinhibition |
| Single-hook elastic surgical stays | Harvard Apparatus; Holliston, MA | 72-2595 | Incision |
| Silk surgical tape | 3M, Minneapolis, MN | 1538-0 | Secure surgical stays |
| Needles, 20 G | Sigma-Aldrich; St. Louis, MO | Z192554-100EA | Vessel cannulation |
| Dumont #7 curved forceps | Fine Science Tools; Foster City, CA | 11274-20 | Vessel cannulation |
| 5-0 silk suture ties | Braintree Scientific; Braintree, MA | SUT-S 106 | Vessel cannulation |
| Delicate hemostatic forceps | Roboz Surgical Instrument Co.; Gaithersburg, MD | RS-7117 | Vessel cannulation and RSNA surgery |
| Crile Hemostatic forceps | Fine Science Tools; Foster City, CA | 13004-14 | Needle bending |
| Telemetry transmitter | Data Sciences International; Minneapolis, MN | PA-10 | Mean arterial pressure monitoring (telemetry) |
| Re-gel syringe | Data Sciences International; Minneapolis, MN | 276-0038-001 | Transmitter reuse (telemetry) |
| Disposable pressure transducer | Transpac; San Clemente, CA | MI-1224 | Mean arterial pressure monitoring |
| Clear-Cuff pressure infuser | MILA International Inc.; Florence, KY | 2281339 | Mean arterial pressure monitoring |
| Vessel cannulation forceps | Fine Science Tools; Foster City, CA | 00574-11 | Catheter insertion |
| Black monofilament nylon 4-0 suture on reverse cutting needle | McKesson Medical-Surgical; San Francisco, CA | S661GX | Secure telemetry transmitter |
| Telemetry receiver | Data Sciences International; Minneapolis, MN | RPC-1 | Mean arterial pressure monitoring (telemetry) |
| LabChart Pro (software), PowerLab (acquisition hardware) | AD Instruments; Colorado Springs, CO | ML846, MX2 matrix 2.0 (Compatible with Data Science International telemetry) | 3 options for software/acquisition hardware |
| SciWorks (software), DataWave (acquisition hardware) | DataWave Technologies, Loveland, CO | N/A | |
| Spike 2 (software), Micro1401-3 | Cambridge Electronic Design Ltd., London UK | 1401-3 | |
| Micro-drill | Roboz Surgical Instrument Co.; Gaithersburg, MD | RS-6300 | CNS surgery |
| Stereotaxic surgery frame | Stoelting; Wood Dale, IL | 51600 | CNS surgery |
| Microelectrode amplifier with 10X pre-amplifier | A-M Systems; Sequim, WA | 1800-2 | RSNA recording |
| Retractors | Fine Science Tools; Foster City, CA | 17009-07 | RSNA surgery |
| Micro-dissecting tweezers | Fine Science Tools; Foster City, CA | 11251-10 | RSNA surgery |
| Micro-hook | Fine Science Tools; Foster City, CA | 10064-14 | RSNA surgery |
| Mineral oil | Fisher Scientific; Waltham, MA | 8042-47-5 | RSNA surgery |
| Audio monitor | A-M Systems; Sequim, WA | 3300 | RSNA surgery |
| Silica gel | Wacker, Munchen; Germany | RT601A-B | RSNA surgery |
| Electrical clips | Tyco Electronics; Schaffhausen, Switzerland | EB0283-000 | Grounding or securing perfusion needle |
| Bonn scissors, straight/sharp points | Roboz Surgical Instrument Co; Gaithersburg, MD | RS-5840 | Perfusion |
| Gavage needle | Harvard Apparatus; Holliston, MA | 75-0286 | Perfusion |
| Masterflex perfusion pump | Cole-Parmer; Vernon Hills, IL | 7524-10 | Perfusion |
| Masterflex platinum-cured silicone tubing | Cole-Parmer; Vernon Hills, IL | 96410-15 | Perfusion |
| Formalin (10% buffered solution; 4 L) | Sigma-Aldrich; St. Louis, MO | HT501128 | Perfusion |
| Sucrose | Sigma-Aldrich; St. Louis, MO | S0389 | Cryoprotection |
Referências
- Mancia, G., Grassi, G. The autonomic nervous system and hypertension. Circulation Research. 114 (11), 1804-1814 (2014).
- Kannan, A., Medina, R. I., Nagajothi, N., Balamuthusamy, S. Renal sympathetic nervous system and the effects of denervation on renal arteries. World Journal of Cardiology. 6 (8), 814-823 (2014).
- Johns, E. J., Kopp, U. C., DiBona, G. F. Neural control of renal function. Comprehensive Physiology. 1 (2), 767 (2011).
- Fink, A. M., Dean, C., Piano, M. R., Carley, D. W. The pedunculopontine tegmentum controls renal sympathetic nerve activity and cardiorespiratory activities in Nembutal-anesthetized rats. PLoS One. 12 (11), e0187956 (2017).
- Dean, C. Endocannabinoid modulation of sympathetic and cardiovascular responses to acute stress in the periaqueductal gray of the rat. American Journal of Physiology, Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 300 (3), R771-R779 (2011).
- Seagard, J. L., et al. Anandamide content and interaction of endocannabinoid/GABA modulatory effects in the NTS on baroreflex-evoked sympathoinhibition. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 286 (3), H992-H1000 (2004).
- Ferreira, C. B., Cravo, S. L., Stocker, S. D. Airway obstruction produces widespread sympathoexcitation: Role of hypoxia, carotid chemoreceptors, and NTS neurotransmission. Physiological Reports. 6 (3), (2018).
- Stocker, S. D., Muntzel, M. S. Recording sympathetic nerve activity chronically in rats: Surgery techniques, assessment of nerve activity, and quantification. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 305 (10), H1407-H1416 (2013).
- Miki, K., Kosho, A., Hayashida, Y. Method for continuous measurements of renal sympathetic nerve activity and cardiovascular function during exercise in rats. Experimental Physiology. 87 (1), 33-39 (2002).
- Huetteman, D. A., Bogie, H. Direct blood pressure monitoring in laboratory rodents via implantable radio telemetry. Methods in Molecular Biology. 573, 57-73 (2009).
- Jespersen, B., Knupp, L., Northcott, C. A. Femoral arterial and venous catheterization for blood sampling, drug administration and conscious blood pressure and heart rate measurements. Journal of Visualized Experiments. (59), 3496 (2012).
- Paxinos, G., Watson, C. . The rat brain in stereotaxic coordinates. , (2014).
- Scislo, T. J., Augustyniak, R. A., O’Leary, D. S. Differential arterial baroreflex regulation of renal, lumbar, and adrenal sympathetic nerve activity in the rat. American Journal of Physiology. 275, R995-R1002 (1998).
- Kopp, U. C., Jones, S. Y., DiBona, G. F. Afferent renal denervation impairs baroreflex control of efferent renal sympathetic nerve activity. American Journal of Physiology, Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 295 (6), R1882-R1890 (2008).
- Guild, S. J., et al. Quantifying sympathetic nerve activity: problems, pitfalls and the need for standardization. Experimental Physiology. 95 (1), 41-50 (2010).
- Stocker, S. D., Hunwick, K. J., Toney, G. M. Hypothalamic paraventricular nucleus differentially supports lumbar and renal sympathetic outflow in water-deprived rats. Journal of Physiology. 15 (563 Pt 1), 249-263 (2005).
- Stocker, S. D., Gordon, K. W. J. Glutamate receptors in the hypothalamic paraventricular nucleus contribute to insulin-induced sympathoexcitation. Neurophysiology. 113 (5), 1302-1309 (2015).
- Saponjic, J., Radulovacki, M., Carley, D. W. Injection of glutamate into the pedunculopontine tegmental nuclei of anesthetized rat causes respiratory dysrhythmia and alters EEG and EMG power. Sleep and Breathing. 9 (2), 82-91 (2005).
- DiBona, G. F., Jones, S. Y. Dynamic analysis of renal nerve activity responses to baroreceptor denervation in hypertensive rats. Hypertension. 37 (4), 1153-1163 (2001).
- Kunitake, T., Kannan, H. Discharge pattern of renal sympathetic nerve activity in the conscious rat: spectral analysis of integrated activity. Journal of Neurophysiology. 84 (6), 2859-2867 (2000).
- Machado, B. H., Bonagamba, L. G. Microinjection of L-glutamate into the nucleus tractus solitarii increases arterial pressure in conscious rats. Brain Research. 576 (1), 131-138 (1992).
- Murakami, M., et al. Inhalation anesthesia is preferable for recording rat cardiac function using an electrocardiogram. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 37 (5), 834-839 (2014).
- Nakamura, T., Tanida, M., Niijima, A., Hibino, H., Shen, J., Nagai, K. Auditory stimulation affects renal sympathetic nerve activity and blood pressure in rats. Neuroscience Letters. 416 (2), 107-112 (2007).
- Bardgett, M. E., McCarthy, J. J., Stocker, S. D. Glutamatergic receptor activation in the rostral ventrolateral medulla mediates the sympathoexcitatory response to hyperinsulinemia. Hypertension. 55 (2), 284-290 (2010).
- Brozoski, D. T., Dean, C., Hopp, F. A., Seagard, J. L. Uptake blockade of endocannabinoids in the NTS modulates baroreflex-evoked sympathoinhibition. Brain Research. 1059 (2), 197-202 (2005).
- Barman, S. M. What can we learn about neural control of the cardiovascular system by studying rhythms in sympathetic nerve activity?. International Journal of Psychophysiology. 103, 69-78 (2016).
- Charkoudian, N., Wallin, B. G. Sympathetic neural activity to the cardiovascular system: integrator of systemic physiology and interindividual characteristics. Comprehensive Physiology. 4 (2), 825-850 (2014).
- Malpas, S. C. Sympathetic nervous system overactivity and its role in the development of cardiovascular disease. Physiological Reviews. 90 (2), 513-557 (2010).
- Chen, W. W., Xiong, X. Q., Chen, Q., Li, Y. H., Kang, Y. M., Zhu, G. Q. Cardiac sympathetic afferent reflex and its implications for sympathetic activation in chronic heart failure and hypertension. Acta Physiologica. 213 (4), 778-794 (2015).
- Linz, D., et al. Modulation of renal sympathetic innervation: Recent insights beyond blood pressure control. Clinical Autonomic Research. , (2018).
