Acute wijzigingen kwantificeren van de renale sympathiek zenuw activiteit in reactie op het centrale zenuwstelsel manipulaties bij narcose ratten
September 11th, 2018
Methoden voor het meten van sympathiek en cardiovasculaire reacties op het centrale zenuwstelsel (CNS) manipulaties zijn belangrijk voor het bevorderen van de neurowetenschappen. Dit protocol werd ontwikkeld om te helpen wetenschappers met meten en kwantificeren van acute wijzigingen in renal sympathiek zenuw activiteit (RSNA) bij narcose ratten (niet-overleving).
Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over het autonome zenuwstelsel, met name over de mechanismen van het centrale zenuwstelsel die de sympathische uitstroom naar de nier reguleren. Het grote voordeel van deze techniek is dat het de meting van de impact mogelijk maakt die manipulaties van het centrale zenuwstelsel hebben op de renale sympathische uitstroom naar de nier. Voor het canuleren van de slagader, inspecteer de druksensorkatheter onder hoge vergroting om te bevestigen dat de katheter vrij is van luchtbellen en puin en dat er een intacte meniscus is tussen de met vloeistof gevulde en met gel gevulde componenten.
Voor elke implantatie vult u het gel bij aan de distale punt van de katheter en gebruikt u een magneet om de zender aan te zetten. Plaats een losse dubbele knoop in de proximale hechting om de femurslagader kortstondig te occluderen. Terwijl u de katheterintroducer in de niet-dominante hand houdt, gebruikt u canuleringstangen om de punt van de canule van de telemetrieeenheid vast te grijpen om te voorkomen dat het gel van de punt wordt verplaatst.
Gebruik een gebogen 22-gauge naaldpunt om een gat in de slagader te prikken en breng de canule zoveel mogelijk in de slagader in. Bevestig vervolgens de drukkatheter met de proximale en distale hechtingen. Vouw het lichaam van de telemetrie-implantaat in de flank naast de incisie.
Voor toegang tot de hersenen, beweegt u de rat voorzichtig in de rugligging in een stereotactische chirurgieframe met de kop tussen de oorsteunen en pas de snijbaar aan om de hoogte van lambda en bregma gelijk te maken. Maak vervolgens een twee centimeter rostrale caudale incisie door het midden van de hoofdhuid en gebruik wattenstaafjes om stevig elk bindweefsel van het schedeloppervlak te verwijderen. Breng waterstofperoxide aan op de blootgestelde schedel om de bregma-, lambda- en middenlijnnaden te helpen visualiseren.
Gebruik een atlas van de rattenhersenen om het doelwit te leiden, boor een burr hole osteotomy die groot genoeg is voor elektrodetoegang door de schedel. Om de renale sympathische zenuwen te isoleren, sluit u een draad voor renale sympathische zenuwactiviteit of RSNA-elektrode aan op een 10X pre-versterker en een micro-elektrode versterker en maak een scalpelsnede die zich uitstrekt van vier tot vijf centimeter onder de ribben in de caudale richting, iets lateraal van de wervelkolom. Gebruik een scherpe snede om de paraspinale spieren te visualiseren en maak een zeer oppervlakkige rostral caudale incisie van een tot twee centimeter waar het vet de spier ontmoet.
Gebruik wattenstaafjes om het vet van de spier te spreiden om de nier te visualiseren zonder de buikholte te betreden. Gebruik retractoren om de nier voorzichtig te scheiden van de paraspinale spieren om de nierarterie en abdominale aorta te visualiseren. Gebruik hoge vergroting om de renale zenuwen in de incisiezak te identificeren.
De zenuwbundels zijn het gemakkelijkst zichtbaar in de rechte hoek gevormd door de aorta en de nierarterie, die de nierarterie van de aorta naar de nieren volgen. Gebruik microdissectiepincet om voorzichtig een segment van het zenuwbundel te disseceren om op de opnameelektrode te worden geplaatst vanaf het omringende weefsel. Bevestig de draad RSNA-elektrode in een houder en laat de elektrode zakken tot het niveau van het zenuwsegment.
Gebruik een zenuwhaak om voorzichtig een segment van de nierzenuw op de elektrode te tillen zonder de zenuw uit te rekken. Vul de incisie met minerale olie om de blootgestelde renale sympathische zenuw gehydrateerd te houden. Bevestig een aardingsklem aan het dier en het andere uiteinde aan de Faraday-kooi en gebruik hoog- en laagdoorlaatfiltering om het signaal naar de versterkers te leiden.
Pas de versterking aan tot 10 kilohertz, inclusief een audiomonitor om het barstpatroon van de RSNA te beoordelen. Om de kwaliteit van de RSNA-opname te beoordelen, roept u de baroreflex op met een intraveneuze injectie van 100 microliter bolus van 10 microgram per milliliter fenylefrine om de bloeddruk te verhogen en de renale sympathische zenuwactiviteit te remmen en pas de positie van de elektroden aan om het signaal te verbeteren als dat nodig is. Zodra een duidelijk signaal is verkregen, zuigt u de minerale olie af en bevestigt u de elektrode op zijn plaats met silicagel.
In dit representatieve experiment werd een intraveneuze injectie van fenylefrine gebruikt om een toename van de gemiddelde arteriële druk te induceren en de baroreflex en tijdelijke sympatho-remming op te roepen. Om de RSNA te kwantificeren werd de ruwe RSNA gerectificeerd en gemiddeld voor niet overlappende segmenten van 10 seconden en werd de ruisschatting van elk segment afgetrokken. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de rat voldoende verdoofd is, dat het correct is gepositioneerd in het stereotactische frame en dat het systeem voldoende is geaard om elektrische ruis te verminderen.
Na deze procedure en het verzamelen van hersenweefsel, kunnen histologiemethoden worden toegepast om de typen centrale systeemnuclei te karakteriseren die een sympatho-excitatiereactie regelen. Deze techniek stelt neurowetenschappers in staat om autonome regulatiemechanismen te onderzoeken bij verdoofde ratten, wat toekomstige onderzoeken bij dieren informeert om de controle van bloeddruk en nierfunctie te begrijpen. Vergeet niet dat het van cruciaal belang is om het anesthesiegehalte ten minste elke 15 minuten te beoordelen.
En om aanvullende anesthesie te bieden indien nodig.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Deze studie presenteert een methode voor het meten van renale sympathische zenuwactiviteit (RSNA) bij geanesthetiseerde ratten om het autonome zenuwstelsel te onderzoeken. Door veranderingen in sympathische uitstroom gerelateerd aan manipulaties van het centrale zenuwstelsel te onderzoeken, biedt het protocol inzichten in de mechanismen die autonome reacties reguleren die de nierfunctie beïnvloeden.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Cardiovasculaire fysiologie
- Autonome regulatie
Achtergrond
- Het begrijpen van sympathische uitstroom vanuit het centrale zenuwstelsel is cruciaal voor het bestuderen van de bloeddrukregulatie.
- Technieken voor het beoordelen van renale sympathische zenuwactiviteit zijn essentieel in neurowetenschappelijk onderzoek.
- Het manipuleren van het CZS kan belangrijke informatie onthullen over sympathische regulatie.
- De methode maakt acute beoordelingen in vivo in een gecontroleerde omgeving mogelijk.
Doel van de studie
- Om een protocol te ontwikkelen voor het meten van RSNA op centrale zenuwstelselveranderingen.
- Om de relatie tussen CZS-manipulaties en sympathische zenuwactiviteit gericht op de nieren te begrijpen.
- Om toekomstig onderzoek naar bloeddruk en nierfunctiemodulatie te vergemakkelijken.
Gebruikte methoden
- Deze studie gebruikt in vivo-methodologieën bij geanesthetiseerde ratten om RSNA te beoordelen.
- Het biologische model omvat renale sympathische zenuwen en behandelt CZS-manipulaties.
- Gedetailleerde chirurgische stappen voor katheter- en elektrodeplaatsingen werden geschetst om een correcte meting te garanderen.
- Er werd speciale aandacht besteed aan de kwaliteit van de anesthesie en de positionering van de dieren tijdens procedures.
Belangrijkste resultaten
- De studie meette met succes RSNA en toonde aan dat CZS-manipulaties renale sympathische uitstroom kunnen beïnvloeden.
- Elektrofysiologische opnames bevestigden veranderingen in zenuwactiviteit gecorreleerd met bloeddrukveranderingen.
- Bevindingen suggereren dat sympathische zenuwactiviteit een rol kan spelen bij het reguleren van nierfunctie tijdens CZS-uitdagingen.
- Het protocol werd gevalideerd door fenylephrine-injecties te gebruiken om baroreflexreacties op te roepen.
Conclusies
- Deze studie demonstreert een methode voor het onderzoeken van CZS-invloed op renale sympathische zenuwactiviteit.
- De bevindingen hebben implicaties voor het begrijpen van autonome regulatie in cardiovasculaire gezondheid en ziekte.
- Het protocol kan worden aangepast voor toekomstig onderzoek naar bloeddrukregelmechanismen.
Veelgestelde vragen
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
