Dit protocol presenteert een methode voor het beoordelen van parameters van postocclusieve reactieve hyperemie in de huid van een verdoofde rat met behulp van laserspikkelcontrastbeeldvorming en invasieve bloeddrukmeting.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dit protocol presenteert een methode voor het beoordelen van parameters van postocclusieve reactieve hyperemie in de huid van een verdoofde rat met behulp van laserspikkelcontrastbeeldvorming en invasieve bloeddrukmeting.
Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) is een moderne, niet-invasieve techniek voor het beoordelen van microvasculaire perfusie bij mensen en proefdieren. De combinatie van LSCI met invasieve bloeddrukmeting (BP) en een vasculaire occlusietest maakt de studie van postocclusieve reactieve hyperemie (PORH) mogelijk, waardoor een beoordeling van de microvasculaire bloedstroomreserve en de vasculaire reactiviteit kan worden verkregen. Dit artikel demonstreert de techniek van het gebruik van de LSCI om PORH in de achterpoot van een rat onder algehele narcose vast te leggen en te visualiseren. Een speciale pneumatische manchet wordt opgeblazen om een tijdelijke (180 s) vasculaire occlusie ter hoogte van het scheenbeen te creëren. Evaluatie van de daaropvolgende PORH (piekhyperemie en kinetische indices) kan aanvullende informatie opleveren over de mechanismen en de ernst van het onderzochte pathologische proces (circulatoire shock, hartfalen, hypertensie, enz.) of vasculaire effecten van een nieuw geneesmiddel identificeren die niet zichtbaar zijn bij het beoordelen van perfusie in rust. Invasieve BP-monitoring maakt het mogelijk om de cutane vasculaire geleiding te berekenen en rekening te houden met veranderingen in de systemische hemodynamica, wat vooral belangrijk is in experimentele modellen van kritieke ziekten. Het gebruik van deze benadering om microvasculaire disfunctie te identificeren in een rattenmodel van hemorragische shock zal ook worden gedemonstreerd.
Microvasculaire disfunctie is betrokken bij de pathogenese van veel cardiovasculaire, endocriene en andere ziekten, waardoor weefselperfusie en oxygenatie in gevaar komen en de vasomotorische regulatiemechanismen van systemische hemodynamica worden verstoord (bijvoorbeeld bij hypertensie)1. Microcirculatiestoornissen hebben ook een grote pathofysiologische betekenis in de mechanismen van orgaandisfunctie bij ernstig zieke patiënten met trauma, sepsis en verschillende soorten shock (hemorragisch, septisch, cardiogeen, enz.)2. okt.
Momenteel worden in klinische en preklinische onderzoeken verschillende op laser gebaseerde methoden gebruikt voor niet-invasieve beoordeling van weefselperfusie en microvasculaire functie: Laser Doppler Flowmetry (LDF), Laser Doppler Imaging (LDI/LDPI) en Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI). Onder hen is LSCI het meest veelbelovend voor niet-invasieve beoordeling van huidperfusie in de kliniek. Het heeft duidelijke voordelen ten opzichte van LDF en LDI/LDPI, aangezien de methode eenvoudig in de praktijk kan worden gebracht en visualisatie biedt van het hele onderzoeksgebied met zowel een hoge ruimtelijke als temporele resolutie3. LSCI is een techniek die laserlicht gebruikt om spikkelpatronen te creëren, die vervolgens worden geanalyseerd om de dynamiek van de bloedstroom te visualiseren. Er worden real-time beoordelingen met hoge resolutie van de microcirculatie gegeven, die essentieel zijn voor verschillende onderzoeksgebieden, zoals neurowetenschappen4, buikchirurgie5, dermatologie6 en andere vasculaire onderzoeken 7,8, zowel in klinische als experimentele omgevingen.
Een eenvoudige beoordeling van de huidperfusiewaarden in rust is vaak niet informatief voor het identificeren van microvasculaire aandoeningen. Dit komt door zowel de intrinsieke functionele kenmerken van de huidcirculatie (hoge variabiliteit, afhankelijkheid van temperatuur, stress en andere factoren) als "vals-normale" weefselperfusie tijdens de compenserende respons van het lichaam (bijvoorbeeld een toename van het hartminuutvolume in de vroege stadia van septische shock). Het extra gebruik van standaard functionele belasting zorgt voor een betere beoordeling van de microcirculatie en de identificatie van microvasculaire disfunctie verborgen onder rustomstandigheden1. Het is ook bekend dat LSCI nuttig is bij de beoordeling van de microcirculatie van de huid onder farmacologische stimuli9.
De combinatie van LSCI met een vasculaire occlusietest maakt een niet-invasieve beoordeling van het fenomeen van postocclusieve reactieve hyperemie (PORH) mogelijk, die belangrijke functionele parameters van de microcirculatie weerspiegelt, met name de bloedstroomreserve en de reactiviteit van de microvasculatuur10. Deze benadering wordt veel gebruikt in klinische studies om functionele afwijkingen in de microcirculatie te identificeren die niet duidelijk zijn uit de perfusiemetingen bij aanvang11, maar beoordeling van PORH is zeldzaam in preklinische dierstudies12,13. In vergelijking met klinische studies biedt het gebruik van een vasculaire occlusietest in een in vivo experiment de onderzoeker extra mogelijkheden om de mechanismen van PORH, de pathogenese van ernstige ziekten en de farmacodynamiek van vasoactieve geneesmiddelen te beoordelen. Natuurlijk moeten deze mogelijkheden binnen de grenzen van de moderne bio-ethische normen voor een humane behandeling van dieren vallen.
Dit protocol presenteert een methode voor het beoordelen van parameters van PORH in de huid van een verdoofde rat met behulp van LSCI en invasieve bloeddrukmeting. Dit laatste omvat katheterisatie van de halsslagader van de rat en maakt het mogelijk om de gemiddelde arteriële druk (MAP) en hartslag te meten. Daarnaast kunnen arteriële bloedmonsters worden afgenomen voor laboratoriumonderzoek (bijv. arteriële bloedgasanalyse). Het is vermeldenswaard dat dit protocol in de eerste plaats gericht is op een acuut experiment waarbij het dier niet uit de anesthesie wordt gewekt na voltooiing van de experimentele procedures (bijvoorbeeld het modelleren van een kritieke ziekte). De methode die we voorstellen voor het beoordelen van de microcirculatie bij ratten is relatief eenvoudig en zal met name nuttig zijn in studies van vergelijkende vasculaire fysiologie en pathofysiologie, inclusief de beoordeling van endotheliale disfunctie, evenals bij het preklinisch testen van nieuwe vasoactieve geneesmiddelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De hieronder beschreven procedures werden uitgevoerd als onderdeel van een protocol dat is goedgekeurd door de Ethische Beoordelingsraad van het Federaal Onderzoeks- en Klinisch Centrum voor Intensive Care Geneeskunde en Revalidatie.
1. Voorbereiding van de pneumatische manchet voor vasculaire occlusie
2. Voorbereiding van arteriële katheter, werkstation en chirurgische instrumenten
3. Anesthesie en preoperatieve behandeling
OPMERKING: Alle anesthetica kunnen de ademhaling en bloedsomloop onderdrukken. Een juiste dosering op basis van diersoort, stam, leeftijd en gezondheidstoestand is van cruciaal belang om fatale overdosering te voorkomen. Het personeel moet worden opgeleid in anesthesie bij dieren en het bewaken van vitale functies. Procedures moeten worden goedgekeurd door de relevante Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) of een gelijkwaardige ethische instantie. Voorzichtigheid is geboden bij het hanteren van naalden, scalpels en andere scherpe instrumenten. Gebruik altijd een naaldencontainer voor onmiddellijke verwijdering. Vat naalden nooit samen. Houd rekening met het risico op prikaccidenten, die zoönoseverwekkers kunnen overbrengen of fysiek trauma kunnen veroorzaken.
4. Katheterisatie van de linker halsslagader
5. Invasieve bloeddrukmeting
6. Meting van huidperfusie met behulp van LSCI
7. Vasculaire occlusietest en PORH-beoordeling
(1)
(2)
(3)8. Experimentele procedures en herhaalde metingen
9. Einde van het experiment
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De hierboven beschreven methode voor het beoordelen van de microvasculaire functie werd door ons toegepast in een reeks experimenten met het modelleren van hemorragische shock (bloedverlies van 35% van het berekende bloedvolume) bij Wistar-mannetjesratten met een gewicht van 250-300 g. In de groep dieren met bloeding (HS, n = 13) werd de beoordeling van PORH-parameters met gelijktijdige monitoring van invasieve bloeddruk 30 minuten na voltooiing van de bl...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Hier beschrijven we een gemoderniseerde technologie voor het beoordelen van cutane microcirculatie en vasculaire reactiviteit in een in vivo experiment bij knaagdieren. Voor een succesvol en gestandaardiseerd gebruik van deze methode in fysiologische en farmacologische studies moet rekening worden gehouden met verschillende aanvullende overwegingen. In het bovenstaande protocol worden ratten verdoofd met een combinatie van tiletamine + zolazepam + xylazine, wat voornamelijk wordt voorges...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.
Dit werk werd ondersteund door de Russian Science Foundation in het kader van Project 24-25-00310.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Atraumatische naald met chirurgische hechtdraad nylon, 4C-0.5x16-4/0-N | Medtekhnika, Rusland | N/A | Blauw. Lengte 75 cm. USP 4/0 (MP1.5). Voor het hechten van een chirurgische wond |
| Katheter voor ratten carotide arterie met stompe naald 22 G | SciCat, Rusland | N/A | PE-50, lengte 12 cm, OD=0,9 mm, ID= 0,6 mm.Met een bevestigingsring |
| Deltran Wegwerp Druktransducer | Utah Medical Products, VS | 6069 | 12" kabel |
| DiscofixC 3-weg stopkraan voor infusietherapie en monitoring | B. Braun, Duitsland | 16494C | |
| Heparine | Belmedpreparaty, Wit-Rusland | N/A | Heparine natrium 5000 IU/ml, ampullen 5 mL |
| Lidocaine | Velpharm, Rusland | N/A | Oplossing voor injectie 20 mg/mL, ampullen 2 mL |
| Pneumatische manchet "Systole" | Neurobotics, Rusland | N/A | Onderdeel van niet-invasieve bloeddrukmeting voor knaagdieren. Type 5-10 mm staart (ratten) |
| Natriumchloride | Pharmasyntez, Rusland | N/A | Oplossing voor infusie 0,9%, 250 mL |
| Software LabChart8 | ADInstruments, Australië | N/A | Versie 8.1.13 |
| Software MATLAB | The MathWorks Inc., VS | N/A | Versie R2019b |
| Steriele injectiespuit voor eenmalig gebruik, 1 mL, 3-delig | Huaian City Hengchun Medical Product Co. Ltd., China | N/A | 27 G naald |
| Steriele injectiespuit voor eenmalig gebruik, 2 (2,5) mL, 3-delig | Vogt Medical Vertrieb GmbH, Duitsland | 1310524 | 23 G naald |
| Hechtdraad SILK-S | Polytechmed, Rusland | N/A | Niet-absorbeerbaar, gevlochten, gemaakt van natuurlijke zijde met een siliconen coating, zwart in cassette. USP 4/0 (MP1.5). Lengte 100 m. Voor het binden van bloedvaten |
| Xyla | Interchemie, Nederland | N/A | Xylazin 20 mg/mL, 50 mL |
| Zoletil 100 | Virbac, Frankrijk | N/A | Tiletamin HCl 50 mg/mL, zoletil HCl 50 mg/mL, 5 mL |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen