麻醉小鼠表现出非生理性的全身血压,由于血压与自主神经系统之间存在密切关系,这使得无法对自主神经张力进行有意义的评估。因此,本文介绍了一种在清醒小鼠中同时记录肾交感神经活动和血压并进行静脉输注的新方法。
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麻醉小鼠表现出非生理性的全身血压,由于血压与自主神经系统之间存在密切关系,这使得无法对自主神经张力进行有意义的评估。因此,本文介绍了一种在清醒小鼠中同时记录肾交感神经活动和血压并进行静脉输注的新方法。
肾交感神经在生理和病理生理过程中均发挥重要作用。在慢性肾病、高血压、心力衰竭、糖尿病和肥胖等众多研究领域中,评估肾交感神经活动(RSNA)具有重要意义。因此,明确交感神经系统的作用对于正确解读实验结果和理解疾病机制至关重要。传统上,RSNA的测量是在麻醉的啮齿类动物(包括小鼠)中进行的。然而,小鼠在麻醉和手术期间通常会出现持续数小时的系统性低血压和血流动力学不稳定。由于交感神经张力与心血管状态密切相关,这种非生理状态会干扰对RSNA的准确解读。为克服传统方法的这一局限性,我们开发了一种在清醒、自由活动的小鼠中测量RSNA的新方法。小鼠被长期植入遥测仪,用于连续监测血压,同时植入颈静脉输注导管和定制的双极电极,以直接记录RSNA。经过48至72小时的恢复期后,小鼠存活率为100%,且所有小鼠行为正常。在此时间点,80%的小鼠成功记录到RSNA,其中70%和50%的小鼠分别在术后4天和5天内获得可分析的信号。所有小鼠均记录到生理范围内的血压值(116±2 mmHg;n=10)。记录到的RSNA在进食和理毛行为期间增加,这与文献报道一致。此外,通过神经节阻断以及使用药理学试剂调节血压,进一步验证了RSNA信号的可靠性。本文描述了一种有效且可操作的方法,可用于在清醒、自由活动的小鼠中清晰记录RSNA。
随着大量基因工程小鼠模型的建立,利用小鼠开展多领域生物医学研究的兴趣持续增长。总体而言,技术进步已跟上小鼠在生理学研究中日益广泛的应用步伐,目前已有大量专为小鼠设计的微型化设备,可用于测量其关键生理参数。尽管用于清醒大鼠直接测量自主神经张力的遥测设备已问世十余年,但目前尚无适用于清醒小鼠的微型化神经活动评估设备。研究人员通常通过间接方法来克服这一限制,例如检测血浆或尿液儿茶酚胺水平、进行药理学自主神经阻断,或对血压/心率波动进行频谱分析1。
尽管这些方法提供了有价值的信息,但其结果仅能反映整体自主神经张力的全局图像,而无法揭示孤立神经群体对所研究现象的具体贡献。另一种方法是直接记录特定神经的活动,该方法已在麻醉小鼠中实施,但存在诸多问题。在手术后数小时内,维持麻醉小鼠的血压在生理范围内极为困难。事实上,在这类实验中,血压常常未被报告,或仅显示在极低水平(例如60–80 mmHg,而清醒小鼠通常为>100 mmHg)2。由于麻醉小鼠模型中心血管系统的脆弱性,加之血压与交感神经张力之间存在相互依赖关系,往往难以对自主神经活动进行有意义的评估3,4。
为解决这一局限性,我们开发了一种可在清醒、自由活动的小鼠中直接记录肾交感神经活动(RSNA)的新方法,小鼠在其饲养笼内不受干扰地进行实验。本文详细描述了成功实施该技术所需的手术操作及实验方案。该方法使研究者能够在记录RSNA的同时,通过遥测技术同步监测动脉血压,并具备在不干扰小鼠状态的前提下静脉输注感兴趣药物的能力。
术后24小时,小鼠行为正常,无疼痛或痛苦表现。实验记录可在术后48至72小时开始,期间小鼠舒适地静卧于其饲养笼内,可自由获取食物、水和环境丰富化设施。本文展示了清晰的肾交感神经活动(RSNA)信号,并演示了该神经群对动物正常身体活动(如进食和理毛)的特征性反应,以及系统血压的药理学调节反应。通过神经节阻断进一步验证了RSNA信号的质量和特异性。本论文包含最初发表的该技术描述的视听补充材料5。
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所有实验操作均遵循美国国立卫生研究院《实验动物护理与使用指南》,并经密西西比大学医学中心机构动物护理与使用委员会批准。
1. 动物与饲养
2. 可植入RSNA电极的定制化制备
注意:应在预定手术前至少提前几天制备可植入的肾交感神经活动(RSNA)电极,以留出足够的时间进行固化和灭菌(如下所述)。
3. 电极尖端的构建
4. 用于记录的电极尖端的精细制备
5. 锚定基座的构建
6. 植入式电极制备完成后的灭菌
7. 麻醉与手术准备
8. RSNA 电极的手术植入
9. 血压遥测仪的植入
10. 颈静脉导管的植入与体外固定
11. 固定外置电极导线
12. 术后恢复
13. 记录血压和肾交感神经活动的实验设置
14. 样本实验方案及RSNA信号验证
15. 数据分析
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按照所述实验方案,小鼠的存活率为100%——本研究中所有接受手术的小鼠均成功存活并顺利恢复。术后24小时内,所有小鼠行为正常,表现出典型的进食、理毛和探索行为,未见任何疼痛或痛苦迹象。术后48小时,在12只小鼠中有10只记录到了可验证且清晰的肾交感神经活性(RSNA)信号。该信号在术后72小时仍可在这些小鼠中维持,但在术后第4天仅在7只(70%)小鼠中记录到真实的RSNA信号,至术后第5天仅在5只(50%)小鼠中可检测到。尽管部分小鼠由于电噪声或心电图信号干扰而未能获得高质量的RSNA信号,但在实施安乐死前,这些动物均保持良好健康状态。
术后48小时清醒小鼠的平均动脉压为116±2 mmHg,相应的心率为596±22 bpm(n=10)。此时同步记录的血压和肾交感神经活动(RSNA)代表性样本显示,RSNA呈现出清晰可见且具有特征性的节律性爆发(图2)。在进食和理毛等正常活动期间,RSNA出现预期的典型升高,这些现象由实验人员直接观察并记录,同样可见(...
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本文介绍、演示并验证了一种新颖的方法,可在清醒、自由活动并舒适地待在自家笼具中的小鼠身上,对其进行靶向性的肾交感神经活性(RSNA)评估。在手术植入动脉压遥测仪、留置静脉输注导管以及定制的双极RSNA电极后,小鼠术后恢复,并静养48至72小时。在整个实验过程中(包括实验阶段),小鼠始终舒适地待在自家笼具中,可自由获取食物、饮水,并享受环境丰富化措施。所有后续的实验操作均由研究者远程完成,不会对动物造成干扰。就RSNA信号的质量与解读而言,该方法完全避免了麻醉、手术创伤以及束缚状态和其他来自身体与心理应激的不良且不可避免的生理干扰。因此,这些通常会影响交感神经活动测量结果解读的严重混杂因素得以有效消除。
所有小鼠均健康状况良好,术后24小时即表现出明亮、活跃、反应灵敏、进食、饮水、理毛以及嬉戏和探索等典型行为。无论是否成功记录到有效的肾交感神经活动(RSNA)信号,所有动物均表现出这些特征,并积极参与所提供的环境丰富化措施。尽管据报道,植入遥测探针后完全恢复正常血压所需的恢复时间可能长达4–7天9,但动脉压恢复至正常水平所需时间要短得多...
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作者无任何利益冲突需要披露。
S.M.H. 获得加拿大卫生研究院(CIHR)和心脏 & 加拿大卒中基金会(HSFC)和阿尔伯塔创新健康解决方案(AiHS);J.E.H. 获得美国国家心肺血液研究所(National Heart, Lung and Blood Institute)PO1HL-51971 项目资助。
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| 聚乙烯10(PE10)导管 | Braintree Scientific | PE10 50 英尺 | 内径 0.28 mm;外径 0.61 mm |
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| 超级胶水凝胶 | Loctite | n/a | 凝胶配方;任何适用品牌 |
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