麻酔下ラットの中枢神経系の操作への応答での腎交感神経活動の急性変化の定量
September 11th, 2018
交感神経と心血管中枢神経系 (CNS) の操作レスポンスを測定する方法、神経科学を進めるために重要です。このプロトコルは、測定と腎交感神経活動 (RSNA) 麻酔下ラット (非生存) の急性変化の定量科学者を支援するために開発されました。
この方法は、自律神経系、特に腎臓への交感神経の流出を調節する中枢神経系のメカニズムに関する重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、中枢神経系の操作が腎臓への腎交感神経流出に与える影響を測定できることです。動脈カニューレ挿入の前に、圧力感知カテーテルを高倍率で検査して、カテーテルに気泡や破片がなく、液体とゲルで満たされたコンポーネントの間に無傷の半月板があることを確認します。
各埋め込みの前に、カテーテルの遠位先端でゲルを補充し、磁石を使用して送信機の電源を入れます。近位縫合糸に緩いオーバーハンドハーフノットを配置して、大腿動脈を短時間閉塞します。また、カテーテルイントロデューサーを利き手ではない手で持ち、血管カニューレ鉗子を使用してテレメトリーユニットのカニューレの先端をつかみ、ゲルが先端からずれないようにします。
曲がった22ゲージの針先を使用して動脈に穴を開け、カニューレを動脈にできるだけ挿入します。次に、圧力カテーテルを近位および遠位の縫合糸タイで固定します。そして、テレメトリーインプラントの本体を切開部に隣接する側面の内側に押し込みます。
脳へのアクセスのためには、ラットを脳定位固定術フレームの腹臥位にそっと動かし、頭を耳のバーの間に置き、切歯バーを調整してラムダとブレグマの高さを等しくします。次に、頭皮の正中線から2センチメートルの吻側尾側切開を行い、綿の先端のアプリケーターを使用して、頭蓋骨表面から結合組織をしっかりと取り除きます。露出した頭蓋骨に過酸化水素を塗布して、ブレグマ、ラムダ、正中線縫合糸の視覚化を支援します。
ラットの脳のアトラスを使用してターゲティングをガイドし、頭蓋骨からの電極アクセス用のサイズのバーホール骨切り術をドリルします。腎交感神経を分離するには、10Xプリアンプと微小電極アンプにワイヤー型腎交感神経活動またはRSNA電極を接続し、肋骨の下4〜5センチメートルから脊椎の少し外側の尾方向にメスを切開します。傍脊髄筋を視覚化するために鈍く解剖し、脂肪が筋肉と出会う場所で非常に表面的な1〜2センチメートルの吻側尾側切開を行います。
綿の先端のアプリケーターを使用して、脂肪を筋肉から広げて、腹膜腔に入らずに腎臓を視覚化します。また、リトラクターを使用して腎臓を傍脊髄筋から優しく分離し、腎動脈と腹部大動脈を視覚化します。また、高倍率を使用して、切開ポケット内の腎神経を特定します。
神経束は、大動脈と腎動脈が大動脈から腎臓までの腎動脈に密接に続く直角に形成される直角で最も容易に見えます。次に、マイクロダイセングピンセットを使用して、記録電極に配置する神経束の一部を周囲の組織から穏やかに解剖します。ワイヤーRSNA電極をホルダーに固定し、電極を神経セグメントのレベルまで下げます。
神経フックを使用して、神経を伸ばさずに腎神経の一部を電極上にそっと持ち上げます。そして、露出した腎交感神経を水分補給するために、切開部にミネラルオイルを充填します。接地クリップを動物に取り付け、もう一方の端をファラデーケージに取り付け、ハイパスフィルターとローパスフィルターを使用して信号をに向けます amplifiers。
次に、オーディオモニターを含めてゲインを最大10キロヘルツに調整し、RSNAのバーストパターンを評価します。RSNA記録の品質を評価するには、血圧を上昇させ、腎交感神経活動を阻害するために、100マイクロリットルのボーラス静脈内注射で圧反射を呼び起こします 10マイクログラム/ミリリットルのフェニレフリンの静脈内注射 必要に応じて電極の位置を調整して信号を改善します。明確な信号が得られたら、鉱物油を吸引し、電極をシリカゲルで所定の位置に固定します。
この代表的な実験では、フェニレフリンの静脈内注射を使用して、平均動脈圧の上昇を誘発し、圧反射と一過性交感神経阻害を誘発しました。RSNAを定量化するために、生のRSNAを整流し、重複しない10秒のセグメントについて平均化し、ノイズ推定値を各セグメントから減算しました。この手順を実行するときは、ラットが適切に麻酔されていること、ラットが定位固定装置フレームに適切に配置されていること、およびシステムが電気的ノイズを減らすために適切に接地されていることを確認することを忘れないでください。
この手順と脳組織の収集に続いて、組織学法を適用して、交感神経刺激反応を制御する中枢系核のタイプを特徴付けることができます。この技術により、神経科学者は麻酔をかけたラットの自律神経調節メカニズムを探求することができ、血圧と腎機能の制御を理解するための動物での将来の研究に情報を提供します。少なくとも15分ごとに麻酔面を評価することが重要であることを忘れないでください。
そして、必要に応じて補助麻酔を提供すること。
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概要
この研究は、麻酔下のラットを用いて腎交感神経活動（RSNA）を測定し、自律神経系を調査する方法を提示します。中枢神経系の操作に関連する交感神経出力の変化を検討することで、腎機能に影響を与える自律神経反応を調整するメカニズムに関する洞察を提供します。
主要な研究構成要素
科学分野
- 神経科学
- 心血管生理学
- 自律神経調節
背景
- 中枢神経系からの交感神経出力を理解することは、血圧調節の研究に不可欠です。
- 腎交感神経活動を評価する技術は、神経科学研究に不可欠です。
- CNSを操作することで、交感神経調節に関する重要な情報を得ることができます。
- この方法により、制御された環境下でin vivoでの急性評価が可能になります。
研究目的
- CNSの変化に対するRSNAを測定するためのプロトコルを開発すること。
- CNSの操作と腎臓に向けられた交感神経活動との関係を理解すること。
- 血圧と腎機能の調節に関する将来の研究を促進すること。
使用された方法
- この研究は、麻酔下のラットを用いてin vivoの方法でRSNAを評価します。
- 生物学的モデルは腎交感神経とCNSの操作を取り扱います。
- カテーテルと電極の配置の詳細な手術ステップが適切な測定を確保するために概説されています。
- 麻酔の質と処置中の動物の位置に特別な注意が払われました。
主な結果
- この研究はRSNAを正常に測定し、CNSの操作が腎交感神経出力に影響を与えることを実証しました。
- 電気生理学的記録は、血圧の変化と相関する神経活動の変化を確認しました。
- 結果は、CNSの課題の際に交感神経活動が腎機能の調節に役割を果たす可能性があることを示唆しました。
- プロトコルは、バロ受容器反応を喚起するためにフェニレフリン注射を使用して検証されました。
結論
- この研究は、CNSが腎交感神経活動に影響を与えるメカニズムを探求する方法を示しています。
- この発見は、心血管の健康と疾患における自律神経調節の理解に影響を与えます。
- このプロトコルは、血圧制御メカニズムに関する将来の研究に適応できます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Quantitative measurement of renal sympathetic nerve activity (RSNA) in response to central nervous system (CNS) manipulations provides critical mechanistic insight for early-stage cardiovascular and autonomic drug discovery. This protocol enables precise, short-term assessment of CNS-driven autonomic outputs, supporting predictive confidence in target validation and pathway interrogation. The approach informs risk-adjusted decisions at key inflection points in preclinical portfolio advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of CNS mechanisms regulating renal sympathetic outflow.
- Supports functional target validation by quantifying acute autonomic responses to CNS interventions.
- Facilitates mechanistic de-risking of candidate pathways in cardiovascular and autonomic research.
- Provides quantitative data for predictive confidence in early-stage target selection.
Screening & Assay Development
- Establishes validated, reproducible measurement of RSNA and mean arterial pressure for downstream assays.
- Delivers standardized, quantitative outputs suitable for comparative analysis across experimental conditions.
- Enables reliable evaluation of pharmacologic, optogenetic, or electrical CNS manipulations.
- Supports assay readiness for screening CNS modulators affecting autonomic function.
Translational & Preclinical Research
- Aligns acute autonomic readouts with disease-relevant endpoints in cardiovascular models.
- Provides continuity from mechanistic CNS studies to preclinical validation of autonomic targets.
- Informs translational biomarker strategies by linking CNS nuclei to functional autonomic outputs.
- Supports risk-adjusted advancement of CNS-targeted therapeutics.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery continuum from early mechanistic studies through preclinical target validation, enabling robust hypothesis testing and pathway de-risking.
- Discovery Biology: Quantifies CNS-driven changes in RSNA to clarify autonomic regulatory pathways.
- Screening: Provides reproducible, quantitative RSNA and mean arterial pressure data for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of acute autonomic responses using parametric tests.
- Translational Research: Bridges CNS manipulation studies with functional cardiovascular endpoints.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized platform for repeated CNS-autonomic investigations across programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in CNS-autonomic research.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable acute RSNA measurement workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by enabling early biological de-risking.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of CNS and autonomic targets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery, neurophysiology, and acute animal handling.
- Demands specialized instrumentation for RSNA recording, telemetry, and signal amplification.
- Necessitates rigorous cross-team standardization for reproducibility and data comparability.
- Adaptation to other model systems may require protocol optimization and validation.
- Limited to acute, non-survival experiments; not suitable for chronic RSNA studies.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:36
Femoral Artery Cannulation for Map Arterial Pressure (MAP) Monitoring
1:41
Brain Access, Renal Sympathetic Nerve Isolation, and Recording Quality Assessment
5:02
Results: Representative RSNA and Blood Pressure Responses to IV Phenylephrine Injection
5:30
Conclusion
