Évaluation de l'autorégulation du flux sanguin cérébral dans le Rat à l'aide de laser Doppler Flowmetry
Summary
Cet article démontre l’utilisation de la fluidité de Doppler de laser pour évaluer la capacité de la circulation cérébrale pour autoréguler son flux sanguin pendant des réductions de la tension artérielle.
Abstract
En examinant les mécanismes du corps pour réguler le flux sanguin cérébral, une mesure relative du flux sanguin microcirculatoire peut être obtenue à l’aide de la fluidité d’écoulement de Doppler de laser (LDF). Cet article démontre une préparation fermée de crâne qui permet à la circulation de sang cérébrale d’être évaluée sans pénétrer le crâne ou installer une chambre ou une fenêtre cérébrale. Pour évaluer les mécanismes d’autorégulation, un modèle de réduction contrôlée de la pression artérielle par hémorragie graduée peut être utilisé tout en employant simultanément LDF. Cela permet le suivi en temps réel des changements relatifs dans le flux sanguin en réponse à la réduction de la pression artérielle produite par le retrait du volume sanguin circulant. Ce paradigme est une approche valable pour étudier l’autorégulation cérébrale de flux sanguin pendant des réductions de tension artérielle et, avec des modifications mineures dans le protocole, est également valable comme modèle expérimental de choc hémorragique. En plus d’évaluer les réponses autorégulatrices, LDF peut être utilisé pour surveiller le flux sanguin cortical lors de l’étude métabolique, myogénique, endothéliale, humoral, ou les mécanismes neuronaux qui régulent le flux sanguin cérébral et l’impact de divers interventions et conditions pathologiques sur le flux sanguin cérébral.
Introduction
Les mécanismes autorégulateurs dans la circulation cérébrale jouent un rôle crucial dans le maintien de l’homéostasie et de la fonction normale dans le cerveau. L’autorégulation du flux sanguin cérébral est affectée par de multiples facteurs, y compris la fréquence cardiaque, la vitesse du sang, la pression de perfusion, le diamètre des artères de résistance cérébrale, et la résistance microcirculatoire, qui jouent tous un rôle dans le maintien de la constante totale du flux sanguin cérébral dans le cerveau sur la gamme physiologique de la pression artérielle systémique. Lorsque la pression artérielle augmente, ces mécanismes resserrent les artérioles et les artères de résistance pour prévenir les augmentations dangereuses de la pression intracrânienne. Quand la tension artérielle diminue, les mécanismes locaux de commande dilatent les artérioles pour maintenir la perfusion de tissu et la livraisond’O 2. Diverses conditions pathologiques telles que l’hypercapnie, traumatisme ou des lésions cérébrales hypoxiques globales, et la microangiopathie diabétique1,2,3,4,5,6 peut perturber la capacité du cerveau à autoréguler son flux sanguin. Par exemple, l’hypertension chronique déplace la gamme autorégulatrice efficace vers des pressions plus élevées7,8,9, et un régime à haute teneur en sel (HS) interfère non seulement avec la dilatation normale endothélium-dépendante dans la microcirculation cérébrale10, mais altère également la capacité des mécanismes d’autorégulation dans la circulation cérébrale à dilater et maintenir la perfusion de tissu lorsque la pression artérielle est réduite11. L’autorégulation cérébrale est également altérée chez les rats sensibles au sel Dahl lorsqu’ils sont nourris avec un régime HS12.
Pendant des réductions de la pression artérielle, la dilatation des artères et des artérioles de résistance cérébrale retourne au commencement le flux sanguin cérébral pour commander des valeurs en dépit de la pression réduite de perfusion. Comme la pression artérielle est réduite davantage, le flux sanguin cérébral reste constant à la pression inférieure (phase de plateau de la réponse autorégulatrice) jusqu’à ce que la vascularisation ne peut plus se dilater pour maintenir le flux sanguin à la pression inférieure. La pression la plus basse à laquelle un organe peut maintenir le flux sanguin normal est appelée la limite inférieure de l’autorégulation (LLA). Aux pressions au-dessous du LLA, le flux sanguin cérébral diminue de manière significative des valeurs de repos et diminue d’une manière linéaire avec chaque réduction de la pression de perfusion artérielle13,14. Un décalage vers le haut dans le LLA, comme observé dans l’hypertension7,8,9, peut augmenter le risque et la gravité des dommages ischémiques pendant les conditions où la pression de perfusion artérielle est réduite (par exemple, infarctus du myocarde, accident vasculaire cérébral ischémique, ou choc circulatoire).
LDF s’est avéré être une approche extrêmement précieuse pour évaluer le flux sanguin dans la microcirculation dans une variété de circonstances, y compris l’autorégulation du flux sanguin dans la circulation cérébrale11,14,15. En plus d’évaluer les réponses autorégulatrices, LDF peut être utilisé pour surveiller le flux sanguin cortical lors de l’étude métabolique, myogénique, endothéliale, humoral, ou des mécanismes neuronaux qui régulent le flux sanguin cérébral et l’impact de diverses interventions expérimentales et des conditions pathologiques sur le flux sanguin cérébral10,16,17,18,19,20,21.
LDF mesure le déplacement de la lumière laser réfléchie en réponse au nombre et à la vitesse des particules en mouvement – dans ce cas, les globules rouges (RBC). Pour les études de l’autorégulation vasculaire cérébrale, la tension artérielle artérielle est changée soit par l’infusion d’un agoniste alpha-adrénergique pour augmenter la pression artérielle (parce que la circulation cérébrale elle-même est insensible aux agonistes vasoconstricteurs vasoconstricteurs alpha-adrénergiques)12,15 ou par le retrait contrôlé de volume sanguin pour réduire la pression artérielle11,14. Dans la présente étude, LDF est utilisé pour démontrer les effets des réductions graduées de la pression artérielle sur l’autorégulation cérébrale chez un rat en bonne santé. Bien que des méthodes ouvertes et fermées de crâne aient été décrites dans la littérature22,23,24,25, le présent article démontre une préparation fermée de crâne, permettant le flux sanguin cérébral pour être évalué sans pénétrer le crâne ou installer une chambre ou une fenêtre cérébrale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Évaluation des réponses de flux sanguin de tissu avec la flowmemétrie de Doppler de laser (LDF). Comme indiqué ci-dessus, le signal LDF est proportionnel au nombre et à la vitesse des particules en mouvement, en l’occurrence RBC, dans la microcirculation. Les lectures de LDF dans différents organes sont bien corrélées avec le flux sanguin entier d’organe évalué par des méthodes établies telles que les compteurs d’écoulement électromagnétiques et les microsphères radioactives<sup class="xr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs expriment leurs sincères remerciements à Kaleigh Kozak, Megan Stumpf et Jack Bullis pour leur aide exceptionnelle dans la réalisation de cette étude et la préparation du manuscrit. Soutien accordé : NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309 et #R21-OD024781.
Materials
| 3-0 braided black silk suture | Midwest Vet | 193.73000.2 | |
| Arterial Pressure Transducer | Merit Medical | 041516504A | |
| Automated Data Acquisition Systems (WINDAQ & BIOPAC system) | DATAQ Instruments | ||
| Blood Pressure Display Unit | Stoelting | 50115 | |
| Circulating warm water pump | Gaymar Industries | T-pump | |
| End-tidal CO2 monitor | Stoelting | Capstar-100 | |
| Heparin Sodium | Midwest Vet | 191.46720.3 | |
| Kimwipe | Fisher Scientific | 06-666A | |
| Laser Doppler Flow Meter | Perimed | PeriFlux 5000 LDPM | |
| Laser Doppler Refill Motility Standard | Perimed | PF1001 | |
| Polyethylene Tubing (PE240) (for trachea cannula) | VWR | 63018-828 | |
| Polyethylene Tubing (PE50) (for femoral catheters) | VWR | 63019-048 | |
| Rodent Ventilator | Cwe/Stoelting | SAR-830/P | |
| Saline | Midwest Vet | 193.74504.3 | |
| Sprague-Dawley Outbred Rats | Variable | N/A | Rats were ordered from various companies |
| Standard Rat Chow | Dyets, Inc. | 113755 | |
| Stereotaxic Instrument | Cwe/Stoelting | Clasic Lab Standard |
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