Summary
중앙 신경 시스템 (CNS) 조작에 대 한 공감과 심장 혈관 응답을 측정 하기 위한 방법 신경 과학 발전을 위해 중요 하다. 이 프로토콜은 측정 및 마 취 쥐 (비-생존)에서 신장 교감 신경 활동 (방사선학)에 심각한 변화를 측정 과학자를 지원 하기 위해 개발 되었다.
Abstract
신장 동 정적인 신경 활동 (방사선학) 및 평균 동맥 압력에 있는 중요 한 매개 변수 심장 혈관과 자율 연구; 그러나, 측정 하 고 이러한 변수를 분석 하기 위한 기술에 있는 과학자를 감독 하는 한정 된 자원 있다. 이 프로토콜에는 방사선학 및 마 취 쥐에 있는 평균 동맥 압력 측정을 위한 방법을 설명 합니다. 프로토콜은 또한 중앙 신경 조직 (CNS) 조작에 대 한 방사선학 녹음 하는 동안 두뇌에 액세스 하는 방법을 포함 한다. 방사선학 녹음 기술 호환 됩니다 pharmacologic, optogenetic, 또는 CNS의 전기 자극. 접근은 조사와 상관 관계를 해부학 CNS 핵 비 생존 실험 단기 (h 분) 자율 반응을 측정할 때 유용 합니다. 접근 쥐에서 방사선학의 만성 (생존) 녹음을 얻기 위해 사용 되는 것이 아닙니다. 방사선학, 평균 방전 방사선학, 정류 및 평균 동맥 압력 수 계량 및 패라메트릭 통계적 테스트를 사용 하 여 추가 분석. 정 맥 접근, telemetrically, 평균 동맥 압력을 기록 하 고 미래 조직학 분석을 위한 뇌 고정을 얻기위한 방법 또한 문서에 설명 되어 있습니다.
Introduction
심장 혈관 시스템의 자율 제어에 대 한 전 임상 발견 알려 고혈압, 심장 마비, 만성 신장 질환 등 질환을 관리 하기 위한 전략. 교감 신 경계와 감소 vagal 심장 톤의 과잉 활동 혈압 (BP)1에 기여 한다. 만 성으로 높은 신장 동 정적인 유출 카 테 콜 아민 분 비를 강화 하 고 신장 혈, 심혈 관계/신장 시스템2,3에 해로운 결과 감소. 자율 신경 부전으로 이어지는 neurobiological 경로 정의 하려면 설치류에 학문은 중앙 신경 시스템 (CNS)의 신경 공감 매개 변수를 조절 하는 방법을 결정 하기 위한 중요 한. 이 프로토콜의 목적은 신장 교감 신경 활동 (방사선학)을 측정 하는 것에 대 한 기술 정보를 제공 하 고 혈압과 마 취 쥐에서 CNS 조작에 대 한 응답에서 급성 교감 변화 측정에 대 한 기술 개요.
급성 (비-생존) 방사선학 측정 (지속적인 분 h)는 약리학, 전기로, 과학자는 CNS 프로브 것입니다 또는 optogenetically에 특정 핵의 기능을 결정 하는 쥐를 마 취 때 유용 합니다. 이러한 메서드, 독방 핵, periaqueductal 회색, 같은 구조를 사용 하 여 pedunculopontine tegmentum 고 rostral ventrolateral 정도 되어 조사 공감 매개 변수4, 규제 neurobiological 경로 정의 하 5,,67. 이 방식은 조사를 CNS 목표를 식별 하는 데 중요 한의 자율 부전8,9만성 모델에 추가. 이러한 실험을 완료 하려면 실험실 납땜, 외과 현미경, stereotaxic 프레임, microelectrode 증폭기 및 오디오 모니터 필요 합니다. 실험실에 존재 하는 요인 전기 소음을에 따라 수술/기록 영역 패러데이 케이지/접지 스트랩 방사선학 녹음에 전기 소음을 줄이기 위해 필요할 수 있습니다. 뇌 분석 조직 고정 필요 합니다, 관류 펌프 및 연기 후드가 필요 합니다. 데이터 디지털화 될 수 및 다양 한 분석 옵션 및 telemetric 신호를 통합에 대 한 호환성 여러 생리 소프트웨어/데이터 수집 (아날로그-디지털 컨버터) 단위4,5를 사용 하 여 기록 .
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Protocol
설명 하는 모든 메서드는 시카고에 일리노이의 대학에서 기관 동물 관리 위원회에 의해 승인 되었다.
1. 바이 폴라 방사선학 전극 만들기
- 전극을 만들려면 컷 스테인레스 스틸 와이어의 두 가지 길이가 약 18 mm. 약 15 m m 긴 튜브 폴 리 에틸렌 (PE-50)의 한 조각 잘라. 두 조각의 양쪽에서 튀어나와 와이어를 떠나 튜브에 와이어 피드.
- 전선의 끝에서 절연체를 제거 떠나는 노출된 와이어의 2-3 m m 철사를 잘라 주세요. 한쪽 끝에 통해 노출 남성 핀 주름. 솔더 와이어를 안전 하 게 핀, 핀 커넥터 스트립 내부 보안 및 에폭시와 연결을 커버.
참고: 빠른 연결/해제 악어 클립을 사용 하 여 납땜을 방지 하는 대체 방식이입니다. - 전극의 반대 끝에 노출 된 와이어의 2-3 mm를 떠나 전선의 끝에서 단 열을 제거 합니다. 작은 "브가" 모양의 uninsulated 철사에서 후크를 만들 철사의이 부분을 구 부.
참고: 이것은 신장 교감 신경에 접촉 될 전극의 부분입니다. 그것은 튜브를 입력에서 액체를 방지 하기 위해이 끝을 밀봉 하는 것이 중요입니다. 실리콘 이나 에폭시 효과적으로 사용할 수 있습니다.
2. 마 취 관리 및 외과 사이트 준비
- 남성 Sprague Dawley 쥐 (나이 9-11 주, 150-400 g 무게)에 마 취를 관리 합니다. 관리 pentobarbital 나트륨 50 mg/kg 복 (IP) 주사를 통해. 수술 중 마 취의 안정적인 비행기를 평가, 매 15 분 및 필요에 따라 다시 복용량 마 취 발가락-핀치 반사를 확인 합니다.
참고: Pentobarbital 나트륨 (Nembutal) 방사선학4,,56의 변조 방해 하지 않고 마 취의 지속적인된 비행기를 달성 하기 위해 이전 연구에서 사용 되었다. 이 프로토콜은 비 생존 수술 이므로 아무 복구/후-operative 모니터링 기간입니다. - 제도 동물 보호 지침에 따라 수술 사이트 준비 (즉., 쥐의 복 부, 뒤, 및 머리를 면도; 10 %povidone-요오드 솔루션 클렌징; 눈 윤활제; 적용 및 생리대에 쥐를 놓고). 실험 기간 동안 37 ° C에서 체온을 유지 한다.
3. cannulate 대 퇴 정 맥 (정 맥 액세스)에 대 한
- 헤 파 린 (달성 20 단위/mL)을 0.9% 멸 균 식 염 수를 추가 합니다. 22 G 바늘을 통해 heparinized 염 분으로 1 mL 주사기를 채우십시오. 바늘을 솔루션 채우기 튜브 PE-50 튜브의 15 cm를 연결 합니다.
- 부정사 거짓말 쥐와 사 타 구니 지역을 통해 2 cm 가로 절 개를 만듭니다. 면 끝 도포를 사용 하 여, 대 퇴 정 맥과 동맥을 노출 하는 결합 조직 해 부. 절 개를 오픈, 중 단일-후크 탄성 외과 투숙 실크로 수술 필드 확보 테이프 또는 작은 hemostats를 사용 하 여 적용 됩니다.
- Hemostats를 사용 하 여 카 테 터 중개자10으로 90 ° 각도로 22 G 바늘의 끝을 구 부.
- 현미경 아래 혈관을 시각화. 부드럽게 정 맥 및 동맥 곡선된 겸 자 사용 하 여 구분 합니다. 장소 두 12 cm 긴 정 맥 아래 5-0 비단 봉합 (한 원심 인접 한); 동맥 아래 같은 방식으로 봉합을 놓습니다.
- 정 맥; 가리고 하 원심 (아래) 봉합 넥타이 실크 테이프 또는 작은 hemostats 사용 하 여 수술 필드에이 봉합의 가장자리를 보호 합니다. 부드럽게 혈관 긴장 된 있지만 하지 너무 많은 힘 선박을 찢 어. 정 맥 외과 의사의 지배적인 손을에 수직 위치.
- 근 위 봉합에 느슨한 overhand 절반 매듭을 사용 하 여 간단히 정 맥을 막다. 섬세 한 hemostatic 집게와 함께 부드럽게 혈액 흐름을 막다 하이 봉합 클램프. 비 지배적인 손에; 구부러진 팁 22 G 바늘을 잡으십시오 지배적인 손을 사용 하 여 집게와 튜브를 버클.
- 카 테 터 중개자 (단계 3.3)와 정 맥에 작은 구멍을 찌를 하 고 그릇;에 (미리 heparinized 염 분 가득) PE-50 튜브를 삽입 구부러진된 바늘을 사용 하 여 용기 오픈에서 열기를 계속 배10에 카 테 터의 끝 위치에.
- 근 위 봉합을 놓고 부드럽게 정 맥;으로 heparinized 염 분의 0.2 mL를 플러시 카 테 터를 사전. 적절 한 배치를 위해 정 맥에서 혈액 반환을 확인 하십시오. 인접 매듭을 완료 하 고, 원심 봉합 넥타이, 튜브 안전 정 맥 내.
- 실험 기간 동안 정 맥 액세스를 사용 하 여 추가 마 취 또는 약물 투여 및 혈액 컬렉션에 대 한. 경우 일반 정 맥 혼합 및 혈액 샘플링을 해야 합니다 3-방법은 커넥터를 통합 합니다. 마 취를 적정 유해 발가락 핀치 반사 15 분 마다 확인 합니다.
4. cannulate 평균 동맥 압력 모니터링에 대 한 대 퇴 동맥
- 현미경 동맥을 시각화. 방법에 유사한 정 맥 cannulation 사용, 원심 봉합 (단계 3.4) 막다; 동맥을 묶어 실크 테이프로 수술 필드에이 봉합의 가장자리를 보호 하 고 동맥 외과 의사의 지배적인 손을에 수직 위치.
- 동맥 액세스 압력 변환기/주입 시스템을 사용 하는 경우
- 500 mL 0.9% 식 염 수 백을 압력 변환기/튜브를 연결 합니다. 염 분, 모든 거품을 제거와 함께 튜브를 플러시 및 시스템 압력을 압력 유도 가방 안에 가방 장소.
- 3.1 단계에에서 설명 된 대로 1 mL 주사기 heparinized 염 분와 22 G 바늘을 통해를 PE-50의 15 cm (heparinized 염 분으로 튜브 플러시) 바늘에 연결.
- 근 위 봉합에 느슨한 절반 매듭을 사용 하 여 간단히 동맥을 막다. 카 테 터 중개자 (단계 3.3); 비 지배적인 손에 잡으십시오 지배적인 손에 선박 cannulation 집게와 PE-50의 원심 끝을 잡으십시오. 구부러진 22 G 바늘 동맥에 구멍을 찌를 하 고 선박에는 캐 뉼 러를 삽입.
- 동맥과 사전 가능한 카 테 테 르에 인접 봉합을, 부드럽게 플러시 heparinized 염 분의 0.2 mL를 놓습니다. 동맥 혈액 반환 되도록 적절 한 배치를 확인 합니다. 인접 매듭을 완료 하 고, 원심 봉합 넥타이, 안전 튜브는 동맥 내부. 압력 변환기/튜브를 동맥 라인을 연결 합니다.
참고: 튜브의 원심 부분 동맥 라인을 확보 하 여 쥐의 hindlimb에 녹화 될 수 있습니다. 선박 cannulation 대체 접근 Jespersen 외설명.; 11 그들의 프로토콜 봉합 하는 관과 접근 확보 보다는 절 개를 접착제 오히려 확산을 견인 기를 사용 하 여 다른 팬 들은 구부러진된 바늘 중개자의 정보를 포함 하지 않습니다.
- 동맥 액세스 원격을 사용 하는 경우
- 동맥 cannulation 전에 고배율에서 압력 감지 카 테 터를 검사 합니다. 테 거품/파편의 무료 하 고는 그대로 초승달 액체가 채워진 사이 (근 위)는 확인 및 젤 가득 (원심) 구성 요소. 각 이식 전에 카 테 터의 원심 끝에 젤 리필. 자석;를 사용 하 여 송신기 설정 완벽 한 배치를 견 뎌 야 하는 수술 중 혈압을 모니터링 합니다.
- 근 위 봉합에 느슨한 overhand 절반 매듭을 사용 하 여 간단히 대 퇴 동맥을 막다. 비 지배적인 손에 잡고 테 중개자 (단계 3.3). 팁에서 젤 displacing 피하기 위해 선박 cannulation 집게와 원격 측정법 단위의 정 맥의 끝을 잡으십시오.
- 구부러진 22 G 바늘 동맥에 구멍을 찌를 하 고 팁에서 젤 displacing 피하기 위해 선박 cannulation 집게를 사용 하 여 동맥에는 정을 삽입. 정까지 가능한 사전. 인접 하 고 원심 봉합 관계를 사용 하 여 보안 압력 테.
- 절 개에 인접 한 측면 내부 원격 임 플 란 트의 시체를 턱 하 고 절단 바늘에 4-0 나일론 봉합 사를 사용 하 여이 절 개를 닫습니다. 배터리 수명을 보존 하는 기록의 결론에 자석에 의해 원격 장치를 해제 합니다.
5. 위치는 쥐 두뇌에 액세스할 Stereotaxic 수술 프레임에
- 부드럽게 stereotaxic 수술 프레임에서 발생 하기 쉬운 위치에 쥐를 이동합니다.
- 귀 바 사이 쥐 놓고 람다와 bregma의 높이 맞춰야 하 니 막대를 조정 합니다. 포지셔닝 쥐 긴장, 무게, 및 CNS 대상의 위치에 달려 있습니다.
- 2 cm rostrocaudal 메스 절 개를 중간 선 통해 두 피를 확인 합니다. 결합 조직 두개골 표면에서 제거 단단히 면 밀고 도포를 사용 하 여. Bregma, 람다, 중간 봉합 시각화에 도움을 두개골에 과산화 수소를 적용 합니다.
- 쥐 뇌의 아틀라스를 사용 하 여 대상12가이드, 드릴 버 구멍 뼈, 두개골을 통해 전극 액세스에 대 한 크기.
6. 신장 교감 신경 차단
- 10 X 프리 앰프와 microelectrode 앰프 와이어 방사선학 전극 (1.1-1.3 단계)를 연결 합니다.
- 이전에 후 절 개를 통해 또는 쥐 stereotaxic 프레임에 고정 한 후 신장 신경 분리. 일단 쥐 stereotaxic 프레임에 방사선학 전극 위치. 4-5 cm 꼬리 방향으로, 약간 척추 옆 갈비뼈 아래에서 확장 메스 절 개를 확인 합니다. 무뚝뚝한 시각화 paraspinal 근육을 절 개 해 부.
- 지방 근육 만나는 매우 피상적 1-2 cm rostrocaudal 절 개를가 위를 사용 합니다. 도포 면 스쳐를 사용 하 여 시각화 신장에 근육에서 지방 확산. 그것은 복 막 공간을 입력 하지 해야 합니다.
- 견인 기를 사용 하 여 부드럽게 신장 신장 동맥 및 복 부 대동맥을 시각화 paraspinal 근육에서 분리. 신장 신경의 손상을 방지 하려면 지나치게 배 스트레칭 하지 않습니다. 2 "x 2" 코 튼 거 즈 패드를 식 염 수에 담가 사용 하 여 신장 상해에서 보호 하기.
- 높은 확대, 아래 절 개 포켓에 신장 신경 식별 합니다. 신경 다발 대동맥 및 신장 동맥에 의해 형성 된 오른쪽 각도에서 가장 쉽게 볼 수 있습니다. 신장 신경 밀접 하 게 따라 신장 동맥은 대동맥에서 신장.
- 기록 전극에 배치 될 것입니다 신경 다발의 세그먼트를 선택 합니다. 마이크로 해 부 핀셋을 사용 하 여 주변 조직/선박에서 신경 섬유를 부드럽게 해 부.
- 보안에 홀더 와이어 방사선학 전극 (예., 악어 클립 지원 서에 부착). 전극 신경 세그먼트의 수준 낮은. 신경 후크를 사용 하 여 부드럽게 신경 스트레칭 없이 전극에 신장 신경의 세그먼트를 들어올립니다.
참고: 신경 uninsulated 철사, 신경에 병렬에 갈고리 모양의 두 "V" 안으로 휴식 해야 한다. 전극 와이어는 다른 조직, 혈액, 또는 림프 액을 만지지 해야 합니다. - 미네랄 오일 노출된 신장 교감 신경 건조 되기에서 방지 하기 위해 절 개를 입력 합니다. 절 개 되 고 패러데이 케이지에 연결 된 다른 피부에 한쪽 끝을 접지 클립을 사용 합니다.
- 높은 및 저역 통과 필터 (10 Hz 및 3 kHz)를 사용 하 여 앰프에 신호를 직접. 10 공화국 포함은 방사선학의 붕괴 패턴을 평가 하기 위해 오디오 모니터 최대 이득을 조정 합니다. 2000-10000 Hz4,5,6,,78사이 배열 하는 샘플링 속도 사용 합니다. CNS 조작 급속/간단한 동정 응답을 가설 하는 경우는 증가 샘플링 속도 사용 합니다.
7. 레코드 데이터
- 정 맥 염의 1 mL 또는 (에서 0.1 mL) 10 µ g/mL phenylephrine의 bolus 주사로 baroreflex을 evoking 하 여 방사선학 녹음의 품질을 평가 합니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 주입 혈압을 증가 하 고 방사선학을 억제 한다. 60-80 mmHg의 평균 동맥 압력 증가 신장 sympathoinhibition4,,1314에 대 한 충분 하다.
- 필요한 경우 신호를 개선 하기 위해 전극의 위치를 조정 합니다. 신경 두 후크 전극에 접촉 하지 않습니다 또는 어떤 조직, 혈액, 또는 림프 액체 전선을 접촉 하는 경우 위치를 변경 하는 것이 필요 합니다.
참고: 위치에 대 한 필요는 신경 방전의 청각 특성에 근거한 다.- 방사선학의 버스트 심장 주기, 주기적 발생 하지 경우 기록에서 어떤 방해는 전극 위치 신중 하 게.
- 호흡 운동 또한 방사선학 녹음의 품질에 영향을 미칠 수, 부드럽게 위치 어디 근육의 움직임을 중단 하지 않습니다 전극 호흡 동안에 전극으로 이동 하 여 신호를 향상.
- 명확한 신호를 얻을 일단 철수 미네랄 오일 절 개 포켓에 신경/전극 연결을 커버 하는 실리 카 젤을 적용 하 여 장소에 방사선학 전극 보안. 젤은 완전 하 게 설정 하기 전에 쥐를 이동 하지 마십시오.
- 지속적으로 방사선학을 기록 하는 동안 CNS 조작 프로토콜을 수행 하 고 동맥 압력을 의미. Brainstem 조작에 대 한 microinjector/펄스 발생기를 사용 하는 경우이 장치에서 로직 신호 CNS 조작의 타이밍을 문서화 하는 방사선학/혈압 녹음에 도입 수 있습니다.
- 실험 완료 되 면 실리 카 젤 및 척추 근육 사이 기록 전극에 인접 신경 분쇄 하 여 잡음 레벨을 결정 합니다. 방사선학4,,56에 대 한 값이 "0"의 기록 이상 30 s. 로 측정 잡음에 대 한 다른 접근 방법, 아트로핀, 늄, chlorisondamine, 또는 pentolinium 주석산8,,1516, 같은 짧은 연기 절 차단 관리 17.
- 조심 스럽게 방사선학 전극 제거 하 고 와이어 전극에서 실리 카 젤의 모든 흔적을 제거. 재사용에 대 한 전극을 저장 합니다. 원격 트랜스미터를 끄고, 카 테 터의 끝을 손상 하지 않도록 주의 복용 제거.
8입니다. 안락사 (Transcardiac 관류)
- 염료 나 형광, 전해질 장애, 만드는 주입 또는 c-fos 식의 감지 하 여 CNS 조작의 위치를 식별 합니다.
- 뇌 분석 고정 필요 합니다, 쥐 transcardiac 관류에 대 한 준비. 쥐 마 취 깊이 남아 있도록 발가락 핀치 반사를 평가 합니다. 필요한 경우 추가 마 취를 제공 합니다. 증기 두건에서 transcardiac paraformaldehyde 정착 액의 관류를 수행 합니다.
주의: 열렬 한 피부/눈 자극입니다. - 관류 펌프 및 0.9% 정상적인 염 분으로 총리에 튜브를 삽입 합니다.
- 피부와 흉 곽 아래 즉시 복 벽을 통해 5-6 cm 옆 절 개 하 고 흉을 엽니다. 횡 경 막에서 간을 조심 스럽게 분리 합니다. 곡선된 무딘가 위를 사용 하 여 횡 경 막에 작은 절 개를 확인 합니다. 좌 심 실에 직접 헤 파 린 0.1 mL를 주사.
- 그것은 마음에 puncturing 어느 여 좌 심 실 (스테인리스 gavage 바늘이이 단계에 대 한 잘 작동)로 관류 바늘을 전달 하거나 작은 절 개를 절단 하 여 날카로운가 위를 사용 하 여 고 통과 gavage 바늘을 통해 팁은 통해 볼 수 있는 대동맥의 벽 (하지만 대동맥 아치에 도달 하지 한다). 수술 또는 전기 클립을 사용 하 여 장소에 바늘을 확보.
- 주입 펌프를 사용 하 여 0.9% 정상적인 염 분 (실내 온도) 관리. 바로 염 분 린스에 대 한 콘센트를 만들려고 오른쪽 아 트리 움 2-3 m m 절 개를 만듭니다. 하강 대동맥을 잘라 하지 않습니다. 염 분 린스까지 간 변경 색상 레드/브라운에서 옅은 노란색, 약 400 mL의 주입을 계속 2-3 분 이상.
- 펌프를 중지 합니다. 정착 액에는 perfusate를 전환 (예., 10% 포 르 말린 또는 4 %paraformaldehyde); 400 mL 주입 2-3 분 이상 두뇌를 제거 하 고 적어도 3 일 동안 또는 두뇌 싱크 될 때까지 조직 30% 자당 (30 mL의 0.1 M 인산 염 버퍼 식 염 수 100 mL에 용 해 하는 자당의)를 전송 하기 전에 4 ° C에서 하룻밤 통 솔루션에는 견본 저장 단면18cryogenetic 전에 cryoprotection에 대 한.
9. 데이터 분석
- 전체 웨이브는 절대 값을 가져올 원시 방사선학 해결할. 전체 웨이브 원시 잡음 신호의 10 s 세그먼트를 해결할. 그것은 낮은 신호 대 잡음 비율에 의해 영향을 받는 모든 연구를 제외 해야 합니다. 연구에서 방사선학을 측정, 조사 요구 신호 잡음 비율을 2:1 6:1 ~17,,1920초과 같은 선험적 기준 적용.
- 평균 겹치지 않는 세그먼트 (µ V)에 대 한 방사선학 정류 및 잡음 견적 (µ V) 빼기 계산 합니다. 실험의 목적에 따라 수 사관 10 등 간격을 선택할 수 있습니다 (그림 1) 또는 1 s. 계산에 대 한 평균을 계산 하 생리 소프트웨어에서 파형 분석 옵션을 사용 하 여 스프레드시트에 데이터를 내보낸 의미 선택한 시간 간격입니다.
- 다른 동물에서 정상화 하는 비율 기준에서 변화 추가 분석에 대 한 값 표현 한다. 파라메트릭 통계를 사용 하 여 그룹 비교를 실시.
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Representative Results
그림 1 샘플 방사선학과 혈압 기록을 Nembutal 취 쥐에서 보여 줍니다. 평균 동맥 압력의 증가 유도 하 고 baroreflex 및 과도 sympathoinhibition4,6연상 phenylephrine의 정 맥 주사 사용 되었다. 척도 방사선학, 원시 방사선학 정류 되었고 겹치지 않는 10 s 세그먼트;에 대 한 평균 소음 예측은 각 세그먼트에서 뺍니다.
그림 1: 방사선학과 phenylephrine 주입 IV에 대 한 응답에서 혈압. 원시 방사선학 (A)는 전파 정류 (B); 짓 눌린된 "0"을 정류 방사선학 인세트 C에 표시 됩니다. (잡음) 마이너스 10 s 평균 비 중복 계산 된 (D). 연상은 baroreflex, 0.1 mL phenylephrine (1 µ g/mL)의 정 맥 (화살표)에 주입 했다. Bolus 주입 혈압 및 일시적인 억제 방사선학의 갑작스러운 증가 elicited. 이 수치는 핑크 오전, 딘 C, 피아노 씨, 칼 리 DW에서 적응 시켰다. Pedunculopontine tegmentum 신장 교감 신경 활동 및 Nembutal 취 쥐에서 심폐 활동을 제어합니다. PLoS 하나입니다. 2017. 12 (11): e01879564. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
방사선학을 측정 하기 위한 중요 한 단계를 포함: (1) 피하 신장 paraspinal 근육에서 분리 될 때 신장 동맥 및 신경의 스트레칭과 기록 전극에 신경 세그먼트 때, (2) 신중 하 게 해 부 신장 신경 섬유 주변 조직/선박에서 전극 전선 (3) 보장 조직, 혈액, 또는 림프의 액체, 그리고 (4) 방지 신경 신장 신경 및 신경 전극 단위에 실리 카 젤에 광 유를 적용 하 여 밖으로 건조에서 무료입니다. 문제 해결에 대 한 기록 시스템 적절 하 게 접지 되도록 중요 하다. 명확한 방사선학 신호를 얻으려면, 전극의 위치는 시각화 및 실리 카 젤을 포함 이전 원시 방사선학 신호를 듣고 있는 동안 신중 하 게 조정할 수 있습니다. 몇 시간을 지속 하는 실험에 대 한 CNS 조작에 의해 변조 수 있는 방사선학 신호에 수술 결과의 성공적인 완료.
결과 해석 하는 경우 조사 평균 동맥 압력 및 방사선학에 마 취의 영향을 고려해 야 합니다. 이 프로토콜에는 바르 마 취 (pentobarbital 나트륨), 평균 동맥 압력을 줄일 수 있는 자율 응답21수정 사용 하 여. 실험에 따라 목표, 다른 주 사용 제형 또는 흡입 마 취 (또는 통해 코 콘 tracheostomy) 사용된22수 합니다. 연구팀은 우 레 탄23 및 알파-chloralose24등 대안을 고려할 수 있습니다. 이러한 에이전트 blunting 심장 혈관 반사에 덜 영향을 미칠 하지만 탐정에 잠재적인 건강 위험 포즈 수 있습니다.
이 프로토콜에서 설명 하는 방법 이외에 대체 방법은 기록 및 전극 제조를 위한 다른 실험실에 의해 고용 되었다 있다. 방사선학은 스테인리스4,9, 실버25또는 백 금26 와이어를 사용 하 여 기록할 수 있습니다. 전극 와이어에 노출 된 신경 세그먼트를 해제 하는 것 외에도 과학자 들은 성공적으로 monophasic 방사선학의 중앙 끝에서 신장 교감 신경26컷을 기록 했습니다. 유연성 (kPSI 단위 측정) 와이어의 장력 강도에 따라 다릅니다. 높은 kPSI 와이어 보다 취 성 하지만 유지의 모양; 낮은 kPSI 철사는 더 유연 하 고 구 부 러, 반복적으로 중단 하는. 방사선학 녹음에 대 한 그것은 쉽게 구 부 러 고 녹음 동안 위치가 될 수 있는 와이어를 선택 하는 것이 중요입니다. 와이어도 유연 하 고, 신경, 아래 위치 후크를 만들 어렵지만 너무 뻣 뻣 한 만드는 해서는 안됩니다. 후자 스트레칭과 신경 손상의 위험을 증가 시킵니다. 우리의 실험실 155-185 kPSI와 스테인레스 스틸 와이어를 사용합니다.
방사선학 분석을 위한 많은 방법을 사용할 수 있습니다. 보다는 10 s 기록 세그먼트에 대 한 평균을 측정 하 고는 %로 차이 계산 변경, 방사선학 버스트 주파수4,,2627측정 하 여 확인할 수 있습니다. 기준선 수준 및 방사선학 응답의 크기가 다를 연구15,26에 쥐 들이 접근 선호 수 있습니다. 또 다른 방법은 포함 한다 정류 및 방사선학 신호;의 통합 (mV에 측정 되는) 방사선학 진폭 선택한 시간 간격을 통해 표현 (예., 20 ms)15,26. 통합 낮은 단계 필터를 적용 하 고 시간 상수를 초과 하는 활동의 파열 동안 평균 출력 진폭을 제공 합니다 (예., > 20 s)15,27. 통합 된 신호 진폭 방사선학의 단계를 검사 하는 데 유용 하지만이 방법은 진동 변화에 대 한 정보를 제공 하지 않습니다. 연구원은 검사 방사선학 진동 주파수 도메인과 타임 도메인 방법 적용 되었을. 방사선학에 자주 사용 하는 방법은 빠른 푸리에 변환 (FFT), 신호는 정현파 진동으로 분류는 각각 다른 진폭 및 위상20,26입니다. FFT는 방사선학에 저주파와 높은 파열을 검사 및 방사선학 신호의 호흡과 심장 변조 공부에 대 한 유용한 방법입니다.
이 프로토콜 메서드는 CNS 핵의 기능적 중요성에 대 한 가설을 해결 하기 위한 중요 한. 신장 교감 신경 CNS와 신장, 간의 신경 통신을 직접 그리고 방사선학의 급성 변화 심혈 관 연구에 중요 한 변수를 대표 하는 따라서. 우선 연구 영역, 그 신장 sympathoexcitation 이상과 많은 질병의 임상 프레 젠 테이 션에 기여 고려는 동 정적인 유출 규제 CNS 메커니즘을 정의 (예., 만성 신장 질환, 심장 실패, 부정맥, 당뇨병 mellitus 및 방해한 잠 apnea),2829. 교감 신경 활동의 간접 측정 (예., 혈압, 심장 박동의 변화, 카 테 콜 아민 수준) 항상 CNS 핵의 기능적 중요성에 대 한 연구에 적합 하지 않습니다. 따라서, 방사선학 및 마 취 쥐에 있는 평균 동맥 압력의 직접 측정 기능적, 해부학 탈 신장 동 정적 함수 소스를 정의 하기 위한 가치 있는 메서드를 나타냅니다.
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Disclosures
앤 M. 핑크는 데이터 과학 국제 고객 자문 위원회의 일원 이다.
Acknowledgments
이 연구는 간호 연구 (K99/R00NR014369)를 위한 국립 연구소에 의해 지원 되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Stainless steel wire | A-M Systems; Sequim, WA | 791000 | RSNA electrode |
| Polyethylene (PE-50) tubing | VWR; Radnor, PA | 63019-048 | RSNA electrode; vessel cannulation |
| Miniature pin connector | A-M Systems; Sequim, WA | 520200 | RSNA electrode |
| Crimping tool | Daniels Manufacturing Corp.; Orlando, FL | M22520 | RSNA electrode |
| Connector strip | Amphenol; Clinton Township, MI | 221-2653 | RSNA electrode |
| J-B Kwik Epoxy | J-B Weld, Sulphur Springs, TX | 8270 | RSNA electrode |
| Silicone | Permatex; Hartford, CT | 2222 | RSNA electrode |
| Heparin sodium; Injectable (10 mL vial, 1000 U/mL) | KV Veterinary Supply; David City, NE | P03466 | Venous line patency |
| Phenylephrine HCl; Injectable (1 mL vial; 10 mg/mL) | ACE Surgical Supply; Brockton, MA | 950-6312 | Testing renal sympathoinhibition |
| Single-hook elastic surgical stays | Harvard Apparatus; Holliston, MA | 72-2595 | Incision |
| Silk surgical tape | 3M, Minneapolis, MN | 1538-0 | Secure surgical stays |
| Needles, 20 G | Sigma-Aldrich; St. Louis, MO | Z192554-100EA | Vessel cannulation |
| Dumont #7 curved forceps | Fine Science Tools; Foster City, CA | 11274-20 | Vessel cannulation |
| 5-0 silk suture ties | Braintree Scientific; Braintree, MA | SUT-S 106 | Vessel cannulation |
| Delicate hemostatic forceps | Roboz Surgical Instrument Co.; Gaithersburg, MD | RS-7117 | Vessel cannulation and RSNA surgery |
| Crile Hemostatic forceps | Fine Science Tools; Foster City, CA | 13004-14 | Needle bending |
| Telemetry transmitter | Data Sciences International; Minneapolis, MN | PA-10 | Mean arterial pressure monitoring (telemetry) |
| Re-gel syringe | Data Sciences International; Minneapolis, MN | 276-0038-001 | Transmitter reuse (telemetry) |
| Disposable pressure transducer | Transpac; San Clemente, CA | MI-1224 | Mean arterial pressure monitoring |
| Clear-Cuff pressure infuser | MILA International Inc.; Florence, KY | 2281339 | Mean arterial pressure monitoring |
| Vessel cannulation forceps | Fine Science Tools; Foster City, CA | 00574-11 | Catheter insertion |
| Black monofilament nylon 4-0 suture on reverse cutting needle | McKesson Medical-Surgical; San Francisco, CA | S661GX | Secure telemetry transmitter |
| Telemetry receiver | Data Sciences International; Minneapolis, MN | RPC-1 | Mean arterial pressure monitoring (telemetry) |
| LabChart Pro (software), PowerLab (acquisition hardware) | AD Instruments; Colorado Springs, CO | ML846, MX2 matrix 2.0 (Compatible with Data Science International telemetry) | 3 options for software/acquisition hardware |
| SciWorks (software), DataWave (acquisition hardware) | DataWave Technologies, Loveland, CO | N/A | |
| Spike 2 (software), Micro1401-3 | Cambridge Electronic Design Ltd., London UK | 1401-3 | |
| Micro-drill | Roboz Surgical Instrument Co.; Gaithersburg, MD | RS-6300 | CNS surgery |
| Stereotaxic surgery frame | Stoelting; Wood Dale, IL | 51600 | CNS surgery |
| Microelectrode amplifier with 10X pre-amplifier | A-M Systems; Sequim, WA | 1800-2 | RSNA recording |
| Retractors | Fine Science Tools; Foster City, CA | 17009-07 | RSNA surgery |
| Micro-dissecting tweezers | Fine Science Tools; Foster City, CA | 11251-10 | RSNA surgery |
| Micro-hook | Fine Science Tools; Foster City, CA | 10064-14 | RSNA surgery |
| Mineral oil | Fisher Scientific; Waltham, MA | 8042-47-5 | RSNA surgery |
| Audio monitor | A-M Systems; Sequim, WA | 3300 | RSNA surgery |
| Silica gel | Wacker, Munchen; Germany | RT601A-B | RSNA surgery |
| Electrical clips | Tyco Electronics; Schaffhausen, Switzerland | EB0283-000 | Grounding or securing perfusion needle |
| Bonn scissors, straight/sharp points | Roboz Surgical Instrument Co; Gaithersburg, MD | RS-5840 | Perfusion |
| Gavage needle | Harvard Apparatus; Holliston, MA | 75-0286 | Perfusion |
| Masterflex perfusion pump | Cole-Parmer; Vernon Hills, IL | 7524-10 | Perfusion |
| Masterflex platinum-cured silicone tubing | Cole-Parmer; Vernon Hills, IL | 96410-15 | Perfusion |
| Formalin (10% buffered solution; 4 L) | Sigma-Aldrich; St. Louis, MO | HT501128 | Perfusion |
| Sucrose | Sigma-Aldrich; St. Louis, MO | S0389 | Cryoprotection |
References
- Mancia, G., Grassi, G. The autonomic nervous system and hypertension. Circulation Research. 114 (11), 1804-1814 (2014).
- Kannan, A., Medina, R. I., Nagajothi, N., Balamuthusamy, S. Renal sympathetic nervous system and the effects of denervation on renal arteries. World Journal of Cardiology. 6 (8), 814-823 (2014).
- Johns, E. J., Kopp, U. C., DiBona, G. F. Neural control of renal function. Comprehensive Physiology. 1 (2), 767 (2011).
- Fink, A. M., Dean, C., Piano, M. R., Carley, D. W. The pedunculopontine tegmentum controls renal sympathetic nerve activity and cardiorespiratory activities in Nembutal-anesthetized rats. PLoS One. 12 (11), e0187956 (2017).
- Dean, C. Endocannabinoid modulation of sympathetic and cardiovascular responses to acute stress in the periaqueductal gray of the rat. American Journal of Physiology, Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 300 (3), R771-R779 (2011).
- Seagard, J. L., et al. Anandamide content and interaction of endocannabinoid/GABA modulatory effects in the NTS on baroreflex-evoked sympathoinhibition. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 286 (3), H992-H1000 (2004).
- Ferreira, C. B., Cravo, S. L., Stocker, S. D. Airway obstruction produces widespread sympathoexcitation: Role of hypoxia, carotid chemoreceptors, and NTS neurotransmission. Physiological Reports. 6 (3), (2018).
- Stocker, S. D., Muntzel, M. S. Recording sympathetic nerve activity chronically in rats: Surgery techniques, assessment of nerve activity, and quantification. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 305 (10), H1407-H1416 (2013).
- Miki, K., Kosho, A., Hayashida, Y. Method for continuous measurements of renal sympathetic nerve activity and cardiovascular function during exercise in rats. Experimental Physiology. 87 (1), 33-39 (2002).
- Huetteman, D. A., Bogie, H. Direct blood pressure monitoring in laboratory rodents via implantable radio telemetry. Methods in Molecular Biology. 573, 57-73 (2009).
- Jespersen, B., Knupp, L., Northcott, C. A. Femoral arterial and venous catheterization for blood sampling, drug administration and conscious blood pressure and heart rate measurements. Journal of Visualized Experiments. (59), 3496 (2012).
- Paxinos, G., Watson, C. The rat brain in stereotaxic coordinates. , Academic Press. Sydney/New York. (2014).
- Scislo, T. J., Augustyniak, R. A., O'Leary, D. S. Differential arterial baroreflex regulation of renal, lumbar, and adrenal sympathetic nerve activity in the rat. American Journal of Physiology. 275, R995-R1002 (1998).
- Kopp, U. C., Jones, S. Y., DiBona, G. F. Afferent renal denervation impairs baroreflex control of efferent renal sympathetic nerve activity. American Journal of Physiology, Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 295 (6), R1882-R1890 (2008).
- Guild, S. J., et al. Quantifying sympathetic nerve activity: problems, pitfalls and the need for standardization. Experimental Physiology. 95 (1), 41-50 (2010).
- Stocker, S. D., Hunwick, K. J., Toney, G. M. Hypothalamic paraventricular nucleus differentially supports lumbar and renal sympathetic outflow in water-deprived rats. Journal of Physiology. 15 (563 Pt 1), 249-263 (2005).
- Stocker, S. D., Gordon, K. W. J. Glutamate receptors in the hypothalamic paraventricular nucleus contribute to insulin-induced sympathoexcitation. Neurophysiology. 113 (5), 1302-1309 (2015).
- Saponjic, J., Radulovacki, M., Carley, D. W. Injection of glutamate into the pedunculopontine tegmental nuclei of anesthetized rat causes respiratory dysrhythmia and alters EEG and EMG power. Sleep and Breathing. 9 (2), 82-91 (2005).
- DiBona, G. F., Jones, S. Y. Dynamic analysis of renal nerve activity responses to baroreceptor denervation in hypertensive rats. Hypertension. 37 (4), 1153-1163 (2001).
- Kunitake, T., Kannan, H. Discharge pattern of renal sympathetic nerve activity in the conscious rat: spectral analysis of integrated activity. Journal of Neurophysiology. 84 (6), 2859-2867 (2000).
- Machado, B. H., Bonagamba, L. G. Microinjection of L-glutamate into the nucleus tractus solitarii increases arterial pressure in conscious rats. Brain Research. 576 (1), 131-138 (1992).
- Murakami, M., et al. Inhalation anesthesia is preferable for recording rat cardiac function using an electrocardiogram. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 37 (5), 834-839 (2014).
- Nakamura, T., Tanida, M., Niijima, A., Hibino, H., Shen, J., Nagai, K. Auditory stimulation affects renal sympathetic nerve activity and blood pressure in rats. Neuroscience Letters. 416 (2), 107-112 (2007).
- Bardgett, M. E., McCarthy, J. J., Stocker, S. D. Glutamatergic receptor activation in the rostral ventrolateral medulla mediates the sympathoexcitatory response to hyperinsulinemia. Hypertension. 55 (2), 284-290 (2010).
- Brozoski, D. T., Dean, C., Hopp, F. A., Seagard, J. L. Uptake blockade of endocannabinoids in the NTS modulates baroreflex-evoked sympathoinhibition. Brain Research. 1059 (2), 197-202 (2005).
- Barman, S. M. What can we learn about neural control of the cardiovascular system by studying rhythms in sympathetic nerve activity? International Journal of Psychophysiology. 103, 69-78 (2016).
- Charkoudian, N., Wallin, B. G. Sympathetic neural activity to the cardiovascular system: integrator of systemic physiology and interindividual characteristics. Comprehensive Physiology. 4 (2), 825-850 (2014).
- Malpas, S. C. Sympathetic nervous system overactivity and its role in the development of cardiovascular disease. Physiological Reviews. 90 (2), 513-557 (2010).
- Chen, W. W., Xiong, X. Q., Chen, Q., Li, Y. H., Kang, Y. M., Zhu, G. Q. Cardiac sympathetic afferent reflex and its implications for sympathetic activation in chronic heart failure and hypertension. Acta Physiologica. 213 (4), 778-794 (2015).
- Linz, D., et al. Modulation of renal sympathetic innervation: Recent insights beyond blood pressure control. Clinical Autonomic Research. , Epub ahead of print (2018).
