方法文章

麻醉大鼠中枢神经系统操作对肾交感神经活动的急性变化量化

DOI：

10.3791/58205

⸱

2018年9月11日

 , 
1Department of Biobehavioral Health Science, College of Nursing, University of Illinois at Chicago, 2Department of Anesthesiology, Medical College of Wisconsin and Zablocki VA Medical Center

本文内容

摘要

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测量中枢神经系统 (CNS) 的交感神经和心血管反应的方法对于推进神经科学是很重要的。该协议的制定, 以帮助科学家测量和量化的急性肾脏交感神经活动 (北美放射学会) 在麻醉大鼠 (不存活) 的变化。

摘要

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肾交感神经活动 (北美放射学会) 和平均动脉压是心血管和自主研究的重要参数;然而, 在测量和分析这些变量的技术上, 有有限的资源指导科学家。本协议描述了麻醉大鼠北美放射学会和平均动脉压力的测量方法。该议定书还包括在中枢神经系统 (CNS) 操作北美放射学会录音期间访问大脑的方法。北美放射学会记录技术与中枢神经系统的药理、optogenetic 或电刺激兼容。当研究人员在非生存实验中测量短期 (最小到 h) 自主性反应时, 这种方法是有用的, 以解剖与中枢神经系统核相关。该方法不打算用于获得北美放射学会在大鼠的慢性 (生存) 记录。北美放射学会的放电, 平均矫正北美放射学会, 平均动脉压力可以量化和分析进一步使用参数统计试验。本文还介绍了获得静脉通路、记录平均动脉压 telemetrically 和脑内固定的方法。

引言

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关于心血管系统自主控制的临床前发现告知管理疾病的策略, 如高血压、心力衰竭和慢性肾脏疾病。交感神经系统的过度活动和减少的迷走神经心脏口气贡献高血压 (BP)1。慢性升高的肾交感神经流出增强儿茶酚胺分泌, 减少肾血流量, 对心血管/肾脏系统2,3有害后果。为了定义导致自主功能障碍的神经生物学途径, 啮齿类动物的研究对于确定中枢神经系统 (CNS) 神经元调节交感神经参数是很重要的。本议定书的目的是提供有关测量肾交感神经活动 ( 北美放射学会 ) 和 BP 的技术信息 , 并概述在麻醉大鼠中枢神经系统操作中对急感神经变化进行量化的方法。

急性 (非生存) 北美放射学会测量 (持久极小到 h) 是有用的, 当科学家将探测中枢神经系统药理, 电, 或 optogenetically 麻醉大鼠, 以确定特定核的功能。利用这些方法, 研究了孤立核、periaqueductal 灰、pedunculopontine tegmentum 和延髓延髓髓质等结构, 确定了调节交感神经参数4的神经生物学通路, 5,6,

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方案

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所描述的所有方法都是由芝加哥伊利诺伊大学的机构动物护理委员会批准的。

1. 创建双极北美放射学会电极

  1. 要制造电极, 切两件不锈钢丝每约18毫米长。切割一条聚乙烯 (PE-50) 油管约15毫米长。将两条导线进油管, 使导线两端突出。
  2. 从导线的两端除去绝缘物;修剪电线留下2-3 毫米裸露的电线。一端, 在暴露的导线上卷曲男性针脚。将针脚安全地焊接到导线上, 确保连接器条内的针脚牢固, 并覆盖与环氧树脂的连接。
    注意: 避免焊接的另一种方法是使用快速连接/释放鳄鱼夹子。
  3. 在电极的另一端, 从导线的两端除去绝缘, 留下2-3 毫米暴露的导线。弯曲这部分电线, 以创建小 "V" 形钩在绝缘线。
    注: 这是电极的一部分, 将与肾交感神经接触。密封这一端以防止流体进入油管是很重要的。有机硅或环氧树脂有效地可以使用。

2. 管理麻醉和准备手术场所

  1. 对雄性大鼠进行麻醉 (年龄9-11 周, 重150-400 克)。通过腹腔 (IP) 注射, 管理戊巴比妥钠50毫克/千克。为了评估手术中的麻醉稳定面, 每15分钟检查一次脚趾捏反射, 并根据需要重新进行麻醉。
    注: 戊巴比妥钠 (戊巴比妥) 用于以前的研究, 以达到持续的麻醉平面, 不干扰北美放射学会4,

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结果

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图 1显示了一个戊巴比妥麻醉鼠的样本北美放射学会和 BP 记录。静脉注射肾上腺素被用来诱发平均动脉压力的增加, 并唤起反射和瞬态 sympathoinhibition4,6。为量化北美放射学会, 对未重叠的十年代段的原始北美放射学会进行了矫正和平均;从每个段中减去噪声估计值。

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图 1: 北美放射学会和 BP 对肾上腺素注射液的反应.原北美放射学会 (A) 为全波整流 (B);矫正粉碎的 "零" 北美放射学会显示在.......

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讨论

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测量北美放射学会的关键步骤包括: (1) 在将肾脏与椎旁肌分离时避免肾动脉和神经的伸展, 以及将神经段放在记录电极上时 (2) 仔细解剖肾神经纤维从周围组织/血管, (3) 确保电极线没有组织, 血液, 或淋巴液, (4) 防止神经干燥, 通过应用矿物油的肾神经和硅胶的神经电极单位。为了进行故障排除, 必须确保记录系统充分接地。为了获得清晰的北美放射学会信号, 在嵌入硅胶之前, 可以在可视化和侦听原始北美放射学会信号的同时仔细调整电极的位置。成功完成的手术导致一个北美放射学会信号, 可由中枢神经系统的操作, 以持续数小时的实验。

在解释结果时, 研究者应考虑麻醉对平均动脉压和北美放射学会的影响。该协议使用巴比妥麻醉 (戊巴比妥钠), 它可以减少平均动脉压力和修改自主反应21。根据实验目的, 其他注射制剂或吸入麻醉 (通过鼻锥或气管切开) 可以使用22。研究人员可能会考虑替代品, 如聚氨酯23和阿尔法-chloralose

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披露

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安妮. 芬克是国际数据科学客户咨询委员会的成员。

致谢

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这项研究得到了国立护理研究所 (K99/R00NR014369) 的支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
不锈钢丝AM 系统;Sequim， WA791000RSNA 电极
（PE-50） 管VWR;Radnor， PA63019-048RSNA 电极;血管插管
微型针连接器AM Systems;Sequim， WA520200RSNA 电极
压接工具Daniels Manufacturing Corp.;佛罗里达州奥兰多M22520RSNA 电极
连接器条Amphenol;密歇根州克林顿镇221-2653RSNA 电极
JB Kwik 环氧树脂JB 焊接，硫磺弹簧，TX8270RSNA 电极
硅胶Permatex;康涅狄格州哈特福德2222RSNA 电极
肝素钠;注射剂（10 mL 小瓶，1000 U/mL）KV 兽医用品;David City， NEP03466静脉管通畅
盐酸去氧肾上腺素;注射剂（1 mL 样品瓶;10 mg/mL）ACE 外科用品;马萨诸塞州布罗克顿950-6312测试肾交感神经抑制
单钩弹性手术支架哈佛仪器;霍利斯顿，马萨诸塞州72-2595切口
丝绸手术胶带3M，明尼苏达州明尼阿波利斯1538-0安全手术支架
针头，20 GSigma-Aldrich;圣路易斯，密苏里州Z192554-100EA血管插管
Dumont #7 弯曲镊子精细科学工具;加利福尼亚州福斯特城11274-20血管插管
5-0 丝线缝合带Braintree Scientific;马萨诸塞州布伦特里SUT-S 106血管插管
精密止血钳Roboz 手术器械公司;Gaithersburg， MDRS-7117血管插管和 RSNA 手术
Crile 止血钳Fine Science Tools;Foster City， CA13004-14针弯曲
遥测发射器Data Sciences International;明尼苏达州明尼阿波利斯PA-10平均动脉压监测（遥测）
Re-gel 注射器Data Sciences International;明尼苏达州明尼阿波利斯276-0038-001变送器再利用（遥测）
一次性压力传感器Transpac;加利福尼亚州圣克莱门特MI-1224平均动脉压监测
Clear-Cuff 压力输注器MILA International Inc.;佛罗伦萨，肯塔基州2281339平均动脉压监测
血管插管钳Fine Science Tools;加利福尼亚州福斯特城00574-11导管插入
单丝尼龙 4-0 缝合线在反向切割针上McKesson Medical-Surgical;加利福尼亚州旧金山S661GX安全遥测
发射器 遥测接收器Data Sciences International;明尼苏达州明尼阿波利斯RPC-1平均动脉压监测（遥测）
LabChart Pro（软件）、PowerLab（采集硬件）AD Instruments;科罗拉多斯普林斯，科罗拉多ML846，MX2 矩阵 2.0（与 Data Science International 遥测兼容）软件/采集硬件的 3 个选项
SciWorks（软件），DataWave（采集硬件）DataWave Technologies，拉夫兰，科罗拉多N/A
Spike 2（软件），Micro1401-3Cambridge Electronic Design Ltd.，英国伦敦1401-3
微型钻头Roboz 手术器械公司;Gaithersburg， MDRS-6300CNS 手术
立体定位手术框架Stoelting;Wood Dale， IL51600CNS 手术
电极放大器，带 10X 前置放大器AM 系统;Sequim， WA1800-2RSNA 记录
RetractorsFine Science Tools;加利福尼亚州福斯特城17009-07RSNA 手术
显微解剖镊子精细科学工具;加利福尼亚州福斯特城11251-10RSNA 手术
微钩精细科学工具;加利福尼亚州福斯特城10064-14RSNA 手术
矿物油Fisher Scientific;马萨诸塞州沃尔瑟姆8042-47-5RSNA 手术
音频监视器AM 系统;Sequim， WA3300RSNA 手术
硅胶Wacker， Munchen;德国RT601A-BRSNA 手术
电夹泰科电子;瑞士沙夫豪森EB0283-000接地或固定灌注针
波恩剪刀，直/尖头Roboz 手术器械公司;Gaithersburg， MDRS-5840灌注
管饲针哈佛仪器;马萨诸塞州霍利斯顿75-0286灌注
Masterflex 灌注泵Cole-Parmer;伊利诺伊州弗农山7524-10灌注
Masterflex 铂金固化硅胶管Cole-Parmer;伊利诺伊州弗农山96410-15灌注
福尔马林（10% 缓冲溶液;4 升）Sigma-Aldrich;密苏里州圣路易斯HT501128灌注
蔗糖Sigma-Aldrich;密苏里州圣路易斯S0389低温保护
聚乙烯 黑色州 州 微

参考文献

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  1. Mancia, G., Grassi, G. The autonomic nervous system and hypertension. Circulation Research. 114 (11), 1804-1814 (2014).
  2. Kannan, A., Medina, R. I., Nagajothi, N., Balamuthusamy, S. Renal sympathetic nervous system and the effects of denervation on renal arteries. <....

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