Questo protocollo presenta un metodo per valutare i parametri dell'iperemia reattiva postocclusiva nella pelle di un ratto anestetizzato utilizzando l'imaging a contrasto laser speckle e la misurazione invasiva della pressione sanguigna.
Articolo metodologico
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Questo protocollo presenta un metodo per valutare i parametri dell'iperemia reattiva postocclusiva nella pelle di un ratto anestetizzato utilizzando l'imaging a contrasto laser speckle e la misurazione invasiva della pressione sanguigna.
Il Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) è una tecnica moderna e non invasiva per valutare la perfusione microvascolare nell'uomo e negli animali da laboratorio. La combinazione di LSCI con la misurazione invasiva della pressione arteriosa (BP) e un test di occlusione vascolare consente lo studio dell'iperemia reattiva postocclusiva (PORH), fornendo una valutazione della riserva di flusso sanguigno microvascolare e della reattività vascolare. Questo articolo dimostra la tecnica di utilizzo dell'LSCI per registrare e visualizzare il PORH nella zampa posteriore di un ratto in anestesia generale. Una speciale cuffia pneumatica viene gonfiata per creare un'occlusione vascolare temporanea (180 s) a livello della tibia. La valutazione dei successivi PORH (picco di iperemia e indici cinetici) può fornire ulteriori informazioni sui meccanismi e sulla gravità del processo patologico oggetto di studio (shock circolatorio, insufficienza cardiaca, ipertensione, ecc.) o identificare gli effetti vascolari di un nuovo farmaco che non sono evidenti quando si valuta la perfusione a riposo. Il monitoraggio invasivo della pressione arteriosa consente di calcolare la conduttanza vascolare cutanea e di considerare i cambiamenti nell'emodinamica sistemica, che è particolarmente importante nei modelli sperimentali di malattia critica. Verrà inoltre dimostrato l'uso di questo approccio per identificare la disfunzione microvascolare in un modello di ratto di shock emorragico.
La disfunzione microvascolare è coinvolta nella patogenesi di molte malattie cardiovascolari, endocrine e di altro tipo, compromettendo la perfusione e l'ossigenazione dei tessuti e interrompendo i meccanismi di regolazione vasomotoria dell'emodinamica sistemica (ad esempio, nell'ipertensione)1. I disturbi del microcircolo hanno anche un grande significato fisiopatologico nei meccanismi di disfunzione d'organo in pazienti critici con traumi, sepsi e vari tipi di shock (emorragico, settico, cardiogeno, ecc.)2.
Attualmente, negli studi clinici e preclinici vengono utilizzati diversi metodi basati sul laser per la valutazione non invasiva della perfusione tissutale e della funzione microvascolare: Flussimetria laser Doppler (LDF), Laser Doppler Imaging (LDI/LDPI) e Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI). Tra questi, LSCI è il più promettente per la valutazione non invasiva della perfusione cutanea in clinica. Presenta chiari vantaggi rispetto a LDF e LDI/LDPI in quanto il metodo è semplice da mettere in pratica e offre la visualizzazione dell'intera area di indagine con un'elevata risoluzione spaziale e temporale3. LSCI è una tecnica che utilizza la luce laser per creare modelli di macchioline, che vengono poi analizzati per visualizzare la dinamica del flusso sanguigno. Vengono fornite valutazioni in tempo reale e ad alta risoluzione del microcircolo, essenziali per varie aree di ricerca, come le neuroscienze4, la chirurgia addominale5, la dermatologia6 e altri studi di ricerca vascolare 7,8, sia in ambito clinico che sperimentale.
Una semplice valutazione dei valori di perfusione cutanea a riposo è spesso poco informativa per identificare i disturbi microvascolari. Ciò è dovuto sia alle caratteristiche funzionali intrinseche della circolazione cutanea (elevata variabilità, dipendenza dalla temperatura, dallo stress e da altri fattori) sia alla perfusione tissutale "falsamente normale" durante la risposta compensatoria dell'organismo (ad esempio, un aumento della gittata cardiaca nelle prime fasi dello shock settico). L'uso aggiuntivo del carico funzionale standard consente una migliore valutazione del microcircolo e l'identificazione della disfunzione microvascolare nascosta in condizioni di riposo1. È anche noto che la LSCI è utile nella valutazione del microcircolo cutaneo sotto stimoli farmacologici9.
La combinazione di LSCI con un test di occlusione vascolare consente una valutazione non invasiva del fenomeno dell'iperemia reattiva postocclusiva (PORH), che riflette importanti parametri funzionali del microcircolo, in particolare la riserva di flusso sanguigno e la reattività della microvascolarizzazione10. Questo approccio è ampiamente utilizzato negli studi clinici per identificare anomalie funzionali del microcircolo non evidenti dalle misurazioni di perfusione al basale11, ma la valutazione della PORH è rara negli studi preclinici sugli animali12,13. Rispetto agli studi clinici, l'uso di un test di occlusione vascolare in un esperimento in vivo fornisce al ricercatore ulteriori opportunità per valutare i meccanismi della PORH, la patogenesi di malattie gravi e la farmacodinamica dei farmaci vasoattivi. Naturalmente, queste opportunità devono rientrare nei limiti dei moderni standard bioetici per il trattamento umano degli animali.
Questo protocollo presenta un metodo per valutare i parametri di PORH nella pelle di un ratto anestetizzato utilizzando LSCI e misurazione invasiva della pressione sanguigna. Quest'ultimo comporta il cateterismo dell'arteria carotide del ratto e consente la misurazione della pressione arteriosa media (MAP) e della frequenza cardiaca. Inoltre, possono essere raccolti campioni di sangue arterioso per analisi di laboratorio (ad es. emogasanalisi arteriosa). Vale la pena notare che questo protocollo è principalmente orientato verso un esperimento acuto che non prevede il risveglio dell'animale dall'anestesia dopo il completamento delle procedure sperimentali (ad esempio, la modellazione di una malattia critica). Il metodo che proponiamo per valutare la microcircolazione nei ratti è relativamente semplice e sarà particolarmente utile negli studi di fisiologia vascolare comparativa e fisiopatologia, compresa la valutazione della disfunzione endoteliale, nonché nei test preclinici di nuovi farmaci vasoattivi.
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Le procedure descritte di seguito sono state eseguite nell'ambito di un protocollo approvato dall'Ethical Review Board del Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology.
1. Preparazione della cuffia pneumatica per l'occlusione vascolare
2. Preparazione del catetere arterioso, della postazione di lavoro e degli strumenti chirurgici
3. Anestesia e manipolazione preoperatoria
NOTA: Tutti gli agenti anestetici possono deprimere la respirazione e la circolazione. Un dosaggio corretto in base alla specie animale, al ceppo, all'età e allo stato di salute è fondamentale per evitare un'overdose fatale. Il personale deve essere addestrato all'anestesia animale e al monitoraggio dei segni vitali. Le procedure devono essere approvate dal Comitato Istituzionale per la Cura e l'Uso degli Animali (IACUC) o da un organismo etico equivalente. È necessario prestare attenzione quando si maneggiano aghi, bisturi e altri strumenti affilati. Utilizzare sempre un contenitore per oggetti taglienti per lo smaltimento immediato. Non richiudere mai gli aghi. Sii consapevole del rischio di ferite da aghi, che possono trasmettere agenti zoonotici o causare traumi fisici.
4. Cateterismo dell'arteria carotide sinistra
5. Misurazione invasiva della pressione sanguigna
6. Misurazione della perfusione cutanea mediante LSCI
7. Test di occlusione vascolare e valutazione PORH
(1)
(2)
(3)8. Procedure sperimentali e misure ripetute
9. Fine dell'esperimento
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Il metodo sopra descritto per valutare la funzione microvascolare è stato da noi applicato in una serie di esperimenti con la modellazione dello shock emorragico (perdita di sangue del 35% del volume sanguigno calcolato) in ratti maschi Wistar del peso di 250-300 g. Nel gruppo di animali con emorragia (HS, n = 13), la valutazione dei parametri PORH con monitoraggio simultaneo della pressione arteriosa invasiva è stata eseguita 30 minuti dopo il completamento dell'emorragia. Nel gruppo di ...
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Qui descriviamo una tecnologia modernizzata per la valutazione della microcircolazione cutanea e della reattività vascolare in un esperimento in vivo nei roditori. Per un uso efficace e standardizzato di questo metodo negli studi fisiologici e farmacologici, è necessario tenere conto di diverse considerazioni aggiuntive. Nel protocollo di cui sopra, i ratti vengono anestetizzati con una combinazione di tiletamina + zolazepam + xilazina, che è dettata principalmente dagli standard locali ...
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Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla Russian Science Foundation nell'ambito del progetto 24-25-00310.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Ago atraumatico con sutura chirurgica in nylon, 4C-0,5x16-4/0-N | Medtekhnika, Federazione Russa | N/A | Blu. Lunghezza 75 cm. USP 4/0 (MP1.5). Per suturare una ferita chirurgica |
| Catetere per arteria carotide di ratto con ago per siringa smussato 22 G | SciCat, Russia | N/A | PE-50, lunghezza 12 cm, OD=0,9 mm, ID= 0,6 mm.Con un anello di fissaggio |
| Trasduttore di pressione monouso Deltran | Prodotti medici dello Utah, Stati Uniti | 6069 | Cavo da 12" |
| Rubinetto a 3 vie DiscofixC per terapia infusionale e monitoraggio | B. Braun, Germania | Codice: 16494C | |
| Eparina | Belmedpreparaty, Bielorussia | N/A | Eparina sodica 5000 UI/ml, fiale 5 mL |
| Lidocaina | Velpharm, Federazione Russa | N/A | Soluzione iniettabile 20 mg/mL, fiale 2 mL |
| Bracciale pneumatico "Systole" | Neurobotics, Russia | N/A | Parte della misurazione non invasiva della pressione sanguigna per roditori. Tipo 5-10 mm di coda (ratti) |
| Cloruro di sodio | Pharmasyntez, Russia | N/A | Soluzione per infusione 0,9%, 250 mL |
| Software LabChart8 | ADInstruments, Australia | N/A | Versione 8.1.13 |
| Software MATLAB | The MathWorks Inc., Stati Uniti | N/A | Versione R2019b |
| Siringa sterile monouso, 1 mL, in 3 parti | Fornitore verificato - Huaian City Hengchun Medical Product Co., Ltd., Cina | N/A | Ferri da 27 g |
| Siringa sterile monouso, 2 (2,5) mL, 3 parti | Vogt Medical Vertrieb GmbH, Germania | 1310524 | Ferri da 23 g |
| Sutura SILK-S | Polytechmed, Russia | N/A | Intrecciato, realizzato in seta naturale con rivestimento in silicone, nero in cassetta. USP 4/0 (MP1.5). Lunghezza 100 m. Per vasi leganti |
| Xyla | Interchemie, Paesi Bassi | N/A | Xilazina 20 mg/mL, 50 mL |
| Zoletil 100 | Virbac, Francia | N/A | Tiletamina HCl 50 mg/mL, zolazepam HCl 50 mg/mL, 5 mL |
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