Fjernbetjening Limb iskæmisk konditionering: En neuroprotektiv Teknik i Gnavere

Summary

Remote iskæmisk prækonditionering (RIP) er en metode til konditionering væv mod skadelig stress. Vi har etableret en metode til remote iskæmi på bagbenet, ved at puste en sphygmomanometer manchet i 5-10 min. De neurobeskyttende evner RIP er blevet påvist i en model for retinal degeneration hos gnavere.

Abstract

Subletale iskæmi beskytter væv mod efterfølgende, mere alvorlig iskæmi gennem opregulering af endogene mekanismer i det påvirkede væv. Subletale iskæmi er også blevet vist at opregulere beskyttelsesmekanismer i fjerntliggende væv. En kort periode med iskæmi (5-10 min) i bagbenet af pattedyr inducerer selvbeskyttende reaktioner i hjernen, lunger, hjerte og retina. Effekten er kendt som remote iskæmisk prækonditionering (RIP). Det er en terapeutisk lovende måde at beskytte vitale organer, og er allerede under kliniske forsøg for hjerte- og hjerneskader. Denne publikation viser en kontrolleret, minimalt invasiv fremgangsmåde til fremstilling af et lem – specifikt bagbenet af en rotte – iskæmisk. En blodtryksmanchet udviklet til anvendelse i humane nyfødte er forbundet til en manuel blodtryksmåler og anvendes til at påføre 160 mmHg tryk omkring den øverste del af bagbenet. En probe designet til at detektere hudtemperatur anvendes til at verificere ischemia, ved at registrere fald i hudens temperatur forårsaget af tryk-induceret okklusion af benet arterier, og stigningen i temperatur, der følger frigivelsen af ​​manchetten. Denne metode til RIP yder beskyttelse til rotten nethinden mod stærkt lys-induceret skade og degeneration.

Introduction

Overlevelsen af de fleste, måske alle, kan væv i lyset af metabolisk stress forbedres ved forudgående konditionering med en periode med subletal iskæmi ^1,2. Iskæmisk prækonditionering (IP) i praksis er eksponeringen af ​​væv til subletal iskæmi, før vævet oplevelser mere alvorlige stressfaktorer, såsom en efterfølgende iskæmiske skade. I dyremodeller, IP giver slående beskyttelse til hjernen, retina, hjerte og lunger ^3-6. Tilsvarende observationer i patienter med slagtilfælde viste en sammenhæng mellem tidligere forbigående iskæmiske anfald og bedre kliniske resultater ^7,8. IP beskytter også retinale fotoreceptorer fra ikke-iskæmiske skader ^9.

Effektiviteten af ​​IP i forskellige væv og skader foreslår, at det aktiverer en medfødt mekanisme for celleoverlevelse stede i alle væv. Iskæmisk prækonditionering af myokardiet er blevet foreslået at have beskyttende virkninger gennem opreguleringenaf hypoxi inducerbare faktor (HIF), kendt for at regulere mange metaboliske veje gennem frigivelse af adenosin eller gennem åbningen af mitokondrie ATP kaliumkanaler ^10,11. Adenosin frigivelse og ATP kaliumkanaler er impliceret i cerebral iskæmi, men undersøgelser af neurobeskyttende mekanismer iskæmisk konditionering til dato har været fokuseret på ændringer anti-excitotoksicitet, antiapoptotiske og anti-inflammatoriske veje ^12,13. Samlet, forståelse af den molekylære proces med iskæmisk condition for at beskytte neuroner er begrænset.

Fjerntliggende iskæmisk prækonditionering forsøg på at konditionere fjerntliggende kritisk vigtige organer (hjerte, hjerne, lunge) ved at generere iskæmi i mindre kritiske væv. Remote iskæmisk prækonditionering (RIP) under anvendelse bagbenet har vist sig at være neurobeskyttende i gnavermodeller for slagtilfælde ^14-17. Beskrevet af os fremgangsmåde tilvejebringer en enkel, pålidelig og ikke-invasiv protocol til induktion RIP.

Langt størstedelen af ​​RIP protokollerne omfatter bagbenet, formentlig fordi den femorale arterie beliggende i den øvre bagben kan let identificeres og tilgås til kirurgisk fastspænding og årepresse ansøgning. Ved invasiv lemmer iskæmiske studier til undersøgelse af hjernen og hudbeskyttelse, er iskæmi induceres ved at adskille den femorale arterie fra lysken ledbånd og fastspænde femorale arterie ^2,15,18.

Den iskæmi er resultatet af enten lemmer infiltration eller femoral arterie fastspænding er blevet bekræftet af ændringer på lemmet, herunder tab af puls, nedsat iltning og et fald i hudtemperatur. Fjernbetjening iskæmi kan bekræftes ved tabet af puls ved hjælp af laser Doppler eller ultralyd Doppler ^17-19. Hudtemperatur kan anvendes som alternativ til Doppler selvom forholdet er ikke-lineær ^20,21. Nøjagtige temperaturmålinger optagelser er almindelige i laboratorier og dåselet inkorporeres i fjerntliggende iskæmiske studier.

Et alternativ til femoral fastspænding kirurgi er induktionen af ​​iskæmi under anvendelse af en tourniquet. Årepresse ansøgning producerer sammenlignelig iskæmi til der opnås med skib fastspænding; Kutchner et al. sammenlignet invasiv femoral arterie fastspænding til en ikke-invasiv årepresse og fundet begge metoder standset blodtilførslen til lemmet og reduceret skade huden i en plastikkirurgi model af hudlap iskæmi ^18. Cuffing enten benet eller armen og hæve manchettrykket til over systolisk blodtryk har vist sig at være beskyttende mod iskæmisk skade hos svin og mennesker ^17,19,22.

Forskellige årepresse tilgange til at inducere remote iskæmisk indbefatter anvendelsen af en blodtryksmanchet eller et elastisk bånd ^17,22,23. Men brugen af ​​et elastisk bånd til at inducere iskæmi er en usikker metode, potentielt giver anledning til en ureguleret mængde tryk ilemmer, med tryk stiger over 500 mmHg bliver optaget i mennesker ^24. Yderligere, iskæmi i lemmerne under anvendelse af et elastisk bånd medfører muskelskader hos rotter efter fjernelse af båndet ^23, som vurderet af Evans blå farve, en in vivo markør for myofiber permeabilitet ^25. I modsætning hertil kan levering af et kontrolleret tryk til årepresse opnås ved anvendelse af en blodtryksmanchet forbundet med en blodtryksmåler ^17,19,22,26.

I denne undersøgelse blev en lys skade model af fotoreceptordegenerering anvendes til at demonstrere den neurobeskyttende virkningsfuldhed af fjernstyret iskæmisk prækonditionering. Remote iskæmi blev induceret umiddelbart før lys skade, og forhindrede efterfølgende fotoreceptordegenerering som bekræftet ved retinal funktion test. Den ledsagende video vil demonstrere anvendelsen af ​​non-invasiv remote iskæmi.

Protocol

Etik erklæring: Protokollen følger retningslinjerne dyr pleje af University of Sydney, AEC # 5657. Anæstesi blev godkendt af dyreetik komité (University of Sydney, AEC # 5657). 1. Udstyr Forberedelse Bruge realtid hudtemperatur tracking. Tænd computeren, og datafangst hardware. Åben temperatur optagelse software og justere temperaturindstilling til mellem 30-35 ° C, og hyppigheden af ​​prøveudtagningen til hver 100 ms. Valgfrit: Indsæt rektal termo…

Representative Results

En blodtryksmanchet hævet til over 160 mmHg stopper blodtilførslen til bagben, som det ses tydeligt i figur 1B. Den manglende vævsoxygenering resulterede i en reduktion af dyrets mund temperatur i en iskæmi-reperfusion protokol (figur 2). Foden temperatur (33 ° C) var lavere end kernetemperatur og pålideligt reduceret under manchettrykket elevation (31 ° C) stiger, når manchetten blev tømt for luft (32 ° C). Et enkelt 1.000 lux lys skade blev leveret til dim rejst albinorotter…

Discussion

Gnaver bagben iskæmi blev induceret med succes med en manuel blodtryksmåler og manchet leverer neurobeskyttelse til fotoreceptorerne i nethinden. Et fund i overensstemmelse med iskæmisk konditionering induceret beskyttelse af fotoreceptorer mod lys skade ^9,28.

Væsentlige, remote iskæmi forårsager korte ilt afsavn til væv. Derfor remote iskæmisk prækonditionering har mange ligheder med iskæmisk konditionering eller alternativt betegnet iskæmisk tolerance, hypoksisk forko…

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