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लेजर डॉप्लर फ्लोमेट्री का उपयोग करचूहे चूहे में सेरेब्रल रक्त प्रवाह ऑटोरेगुलेशन का मूल्यांकन

Published: January 19, 2020 doi: 10.3791/60540
Automatic Translation
*1, *1, *1, 1
1Department of Physiology, Medical College of Wisconsin
* These authors contributed equally

Summary

यह लेख धमनी रक्तचाप में कटौती के दौरान अपने रक्त प्रवाह को स्वचालित करने के लिए मस्तिष्क परिसंचरण की क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए लेजर डॉप्लर फ्लोमेट्री के उपयोग को दर्शाता है।

Abstract

सेरेब्रल रक्त प्रवाह को विनियमित करने के लिए शरीर के तंत्र की जांच करते समय, लेजर डॉप्लर फ्लोमेट्री (एलडीएफ) का उपयोग करके माइक्रोइंस्ट्रक्चररी रक्त प्रवाह का सापेक्ष माप प्राप्त किया जा सकता है। यह कागज एक बंद खोपड़ी तैयारी को दर्शाता है जो खोपड़ी को भेदने या कक्ष या मस्तिष्क खिड़की स्थापित किए बिना मस्तिष्क रक्त प्रवाह का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है। ऑटोरेगुलेटरी तंत्र ों का मूल्यांकन करने के लिए, ग्रेडेड नकसीर के माध्यम से नियंत्रित रक्तचाप में कमी के मॉडल का उपयोग किया जा सकता है, जबकि साथ ही एलडीएफ को नियोजित किया जा सकता है। यह रक्त की मात्रा को प्रसारित करने वाले रक्तचाप की वापसी द्वारा उत्पादित धमनी रक्तचाप में कटौती के जवाब में रक्त प्रवाह में सापेक्ष परिवर्तनों की वास्तविक समय ट्रैकिंग को सक्षम बनाता है। यह प्रतिमान धमनी रक्तचाप में कटौती के दौरान मस्तिष्क रक्त प्रवाह ऑटोरेगुलेशन का अध्ययन करने के लिए एक मूल्यवान दृष्टिकोण है और प्रोटोकॉल में मामूली संशोधनों के साथ, रक्तस्रावी सदमे के एक प्रयोगात्मक मॉडल के रूप में भी मूल्यवान है। ऑटोरेगुलेटरी प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन करने के अलावा, एलडीएफ का उपयोग मेटाबोलिक, मायोजेनिक, एंडोथेलियल, ह्यूमरल या तंत्रिका तंत्र की जांच करते समय कॉर्टिकल रक्त प्रवाह की निगरानी के लिए किया जा सकता है जो मस्तिष्क रक्त प्रवाह और विभिन्न प्रयोगात्मक के प्रभाव को विनियमित करते हैं मस्तिष्क रक्त प्रवाह पर हस्तक्षेप और रोग की स्थिति।

Introduction

मस्तिष्क परिसंचरण में ऑटोरेगुलेटरी तंत्र मस्तिष्क में होमोस्टोसिस और सामान्य कार्य को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। मस्तिष्क रक्त प्रवाह का ऑटोरेगुलेशन हृदय गति, रक्त वेग, परफ्यूजन दबाव, मस्तिष्क प्रतिरोध धमनियों के व्यास, और माइक्रोपरिचालित प्रतिरोध सहित कई कारकों से प्रभावित होता है, जो सभी प्रणालीगत रक्तचाप की शारीरिक सीमा पर मस्तिष्क में कुल मस्तिष्क रक्त प्रवाह को बनाए रखने में भूमिका निभाते हैं। जब धमनी दबाव बढ़ जाता है, तो ये तंत्र इंट्राक्रैनियल दबाव में खतरनाक वृद्धि को रोकने के लिए आर्टेरियोल और प्रतिरोध धमनियों को संकुचित करते हैं। जब धमनी रक्तचाप कम हो जाता है, तो स्थानीय नियंत्रण तंत्र ऊतक परफ्यूजन और ओ2 डिलीवरी को बनाए रखने के लिए आर्टेरियोल्स को फैलाते हैं। हाइपरकैप्निया, दर्दनाक या वैश्विक हाइपोक्सिक मस्तिष्क की चोट, और मधुमेह माइक्रोएंजियोपैथी1,2,3,4,5,6 जैसी विभिन्न रोगीय स्थितियां मस्तिष्क की रक्त प्रवाह को स्वचालित करने की क्षमता को बाधित कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, क्रोनिकहाइपरटेंशन उच्च दबाव7,8,9की ओर प्रभावी ऑटोरेगुलेटरी रेंज को बदल देता है, और एक उच्च नमक (एचएस) आहार न केवल मस्तिष्क माइक्रोसर्कुलेशन10में सामान्य एंडोथेलियम-निर्भर फैलाव में हस्तक्षेप करता है, बल्कि धमनी दबावकमहोने पर ऊतक ों को फैलाने और बनाए रखने के लिए मस्तिष्क परिसंचरण में ऑटोरेगुलेटरी तंत्र की क्षमता को भी कमजोर करता है। सेरेब्रल ऑटोरेगुलेशन भी Dahl नमक के प्रति संवेदनशील चूहों में बिगड़ा हुआ है जब वे एक एचएस आहार12खिलाया जाता है ।

धमनी दबाव में कटौती के दौरान, सेरेब्रल प्रतिरोध धमनियों और धमनी का फैलाव शुरू में कम परफ्यूजन दबाव के बावजूद मूल्यों को नियंत्रित करने के लिए मस्तिष्क रक्त प्रवाह को वापस करता है। धमनी दबाव के रूप में और कम हो जाता है, सेरेब्रल रक्त प्रवाह कम दबाव (ऑटोरेगुलेटरी प्रतिक्रिया के पठार चरण) पर स्थिर रहता है जब तक कि वास्कुलचर अब कम दबाव में रक्त प्रवाह को बनाए रखने के लिए नहीं फैला सकता है। सबसे कम दबाव जिस पर एक अंग सामान्य रक्त प्रवाह बनाए रख सकता है, उसे ऑटोरेगुलेशन (एलएलए) की निचली सीमा कहा जाता है। एलएलए के नीचे के दबाव में, सेरेब्रल रक्त प्रवाह मूल्यों को आराम करने से काफी कम हो जाता है और धमनी परफ्यूजन दबाव13,14में प्रत्येक कमी के साथ एक रैखिक फैशन में कम हो जाता है। एलएलए में एक ऊपर की ओर बदलाव, जैसा कि उच्च रक्तचाप7,8,9में मनाया जाता है, उन स्थितियों के दौरान इस्कीमिक चोट के जोखिम और गंभीरता को बढ़ा सकता है जहां धमनी परफ्यूजन दबाव कम हो जाता है (उदाहरण के लिए, मायोकार्डियल इंफेक्शन, इस्कीमिक स्ट्रोक, या संचार सदमे)।

एलडीएफ ने विभिन्न परिस्थितियों में माइक्रोसर्कुलेशन में रक्त प्रवाह का मूल्यांकन करने के लिए एक अत्यंत मूल्यवान दृष्टिकोण साबित किया है, जिसमें मस्तिष्क परिसंचरण11,14,15में रक्त प्रवाह का ऑटोविनियमन शामिल है । ऑटोरेगुलेटरी प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन करने के अलावा, एलडीएफ का उपयोग मेटाबोलिक, मायोजेनिक, एंडोथेलियल, ह्यूमरल या तंत्रिका तंत्र की जांच करते समय कॉर्टिकल रक्त प्रवाह की निगरानी के लिए किया जा सकता है जो मस्तिष्क रक्त प्रवाह को विनियमित करते हैं और मस्तिष्क रक्त प्रवाह10,16,17,18,19,20,21पर विभिन्न प्रयोगात्मक हस्तक्षेपों और रोग की स्थिति के प्रभाव को नियंत्रित करते हैं।

एलडीएफ चलती कणों की संख्या और वेग के जवाब में परिलक्षित लेजर प्रकाश में बदलाव को मापता है- इस मामले में, लाल रक्त कोशिकाएं (आरबीसी)। सेरेब्रल संवहनी ऑटोरेगुलेशन के अध्ययन के लिए, धमनी रक्तचाप या तो एक अल्फा-एड्रेनेर्जिक एगोनिस्ट के अर्क द्वारा परिवर्तित किया जाता है धमनी दबाव को बढ़ाने के लिए (क्योंकि मस्तिष्क परिसंचरण ही अल्फा-एड्रेनेर्जिक वासोकॉन्स्ट्रिस्ट एगोनिस्ट)12,15 या नियंत्रित रक्त मात्रा वापसी के माध्यम से धमनी दबाव11,14को कम करने के लिए असंवेदनशील है । वर्तमान अध्ययन में, एलडीएफ का उपयोग स्वस्थ चूहे में सेरेब्रल ऑटोरेगुलेशन पर रक्तचाप में वर्गीकृत कटौती के प्रभाव को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। हालांकि साहित्य में खुले और बंद खोपड़ी विधियों का वर्णन किया गया है22,23,24,25,वर्तमान कागज एक बंद खोपड़ी तैयारी को दर्शाता है, जिससे खोपड़ी में प्रवेश किए बिना या कक्ष या मस्तिष्क खिड़की स्थापित किए बिना मस्तिष्क रक्त प्रवाह का मूल्यांकन किया जा सकता है।

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Protocol

मेडिकल कॉलेज ऑफ विस्कॉन्सिन इंस्टीट्यूशनल एनिमल केयर एंड यूज कमेटी (आईएसीयूसी) ने इस पेपर में वर्णित सभी प्रोटोकॉल को मंजूरी दी और सभी प्रक्रियाएं प्रयोगशाला पशु कल्याण (OLAW) के राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) कार्यालय के अनुपालन में हैं । नियमों.

1. प्रायोगिक जानवरों और रिकॉर्डिंग के लिए तैयारी

  1. 8-12 सप्ताह पुराने नर स्प्राग-डाले चूहों का उपयोग करें जिनका वजन 250-300 ग्राम है। इन प्रयोगों के लिए चूहों को एक मानक आहार खिलाएं जिसमें 04 प्रतिशत नैल, 200 ग्राम/किलो केसिन, 3 ग्राम/किलो डीएल-मेथिओनीन, 497.77 ग्राम/किलो ग्राम सुक्रोज, 150 ग्राम/किलो कॉर्नस्टार्च, 50 ग्राम/किलो मकई का तेल, 50 ग्राम/किलो ग्राम सेल्यूलोज, 2 ग्राम/किलो कोलीन बिटरेट, 35 ग्राम/किलो मिनरल मिक्स और 10 किलो ग्राम
  2. डेटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर या किसी भी तुलनीय रिकॉर्डिंग विधि का उपयोग कर धमनी रक्तचाप और एलडीएफ रीडिंग रिकॉर्ड करें।
  3. रिकॉर्डिंग सिस्टम के एक चैनल और एलडीएफ जांच को रिकॉर्डिंग सिस्टम पर दूसरे चैनल पर धमनी दबाव ट्रांसड्यूसर अटैच करें।
  4. माप से पहले, एक गतिशील मानक निर्धारित करने के लिए लेजर डॉप्लर जांच को कैलिब्रेट करें और यह सुनिश्चित करें कि लेजर डॉप्लर फ्लोमीटर एक स्थिर उत्पादन प्रदान कर रहा है।
  5. प्रारंभिक सर्जरी के लिए और प्रयोग के लिए आवश्यक अतिरिक्त उपकरण तैयार करें: एक विच्छेदन माइक्रोस्कोप, एक कृंतक वेंटिलेटर, एक अंत ज्वारीय सीओ2 मॉनिटर, स्थिति में चूहे के सिर को ठीक करने के लिए एक स्टीरियोकरिक उपकरण, और पियाल माइक्रोसर्कुलेशन पर एलडीएफ जांच का पता लगाने और इसे स्थिर स्थिति में बनाए रखने के लिए एक माइक्रोजोड़क।

2. सर्जिकल तैयारी

  1. चूहे का वजन करें और 3.5% आइसोफ्लोरीन और 30% ओ2 पूरक के साथ एक इंडक्शन कक्ष में जानवर को एनेस्थेट करें।
  2. प्रेरण कक्ष से जानवर को निकालें और 30% O2 पूरक के साथ 1.5-3% आइसोफ्लोरीन देने वाले एनेस्थेटिक मास्क को प्रतिस्थापित करें।
  3. चूहे को 37 डिग्री सेल्सियस पर बनाए रखा गया एक परिसंचारी जल कंबल पर रखें और यह सुनिश्चित करने के लिए एक अंगूठी चुटकी के साथ सजगता की जांच करें कि वापसी पलटा हो। कॉर्नियल डेसीकेशन को रोकने के लिए दोनों आंखों पर बाँझ नेत्र मलन लागू करें।
  4. कपाल, वेंट्रल गर्दन क्षेत्र, और ऊर्ध्वाधर त्रिकोण के शीर्ष दाढ़ी। उन क्षेत्रों से किसी भी ढीले बाल निकालें और शराब रगड़ के साथ साफ करें।
  5. चूहे को 37 डिग्री सेल्सियस पर जानवर के शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए एक परिसंचारी गर्म पानी पंप के साथ एक हीटिंग पैड पर एक सुपीन स्थिति में रखें और अस्थायी रूप से इसे चिकित्सा टेप का उपयोग करपैड पर सुरक्षित करें।
  6. गर्दन में वेंट्रल चीरा के माध्यम से एक श्वासनली कैनुला (पीई 240 पॉलीथीन ट्यूबिंग) स्थापित करें जैसा कि कहीं और26वर्णित है।
  7. एक अंत ज्वारीय सीओ2 मॉनिटर और वेंटिलेटर 2.5-3.0% isoflurane (जानवर के आकार के आधार पर) और एक 30% O2 साँस लेना पूरक देने के लिए श्वास नुल्ला संलग्न करें। सुनिश्चित करें कि श्वसन दर, प्रेरक समय, और मिनट वेंटिलेटरी मात्रा निर्धारित कर रहे है और प्रयोग भर में लगभग ३५ mmHg के एक समाप्त अंत ज्वार सीओ2 सुनिश्चित करने के लिए निगरानी की ।
    नोट: यह आम तौर पर लगभग 48-60 सांस/मिन की श्वसन दर, 1.70-2.30 मिलीग्राम की ज्वारीय मात्रा और 250-300 ग्राम चूहे के लिए 0.50-0.60 एस का प्रेरणा समय के साथ प्राप्त किया जाता है।
  8. थक्के को रोकने और कैथेटर की पाचन बनाए रखने के लिए आइसोटोनिक नैल समाधान में 1 यू/एमएल हेपरिन के साथ दो पीई50 पॉलीथीन कैनुला भरें। भरने के बाद, धमनी में सम्मिलन की सुविधा के लिए सर्जिकल कैंची के साथ प्रत्येक कैनुला के खुले अंत को बेवेल करें।
  9. एक कैथेटर में धमनी दबाव की निरंतर निगरानी और दूसरे कैथेटर से रक्त निकासी की अनुमति देने के लिए कहीं औरवर्णित के रूप में सही और बाएं ऊर्ध्वाधर धमनियों को कैनन्यूलेट करें।
    1. एक विच्छेदन माइक्रोस्कोप के नीचे आसपास के ऊतकों से धमनियों को सावधानीपूर्वक अलग करने के बाद, धमनी के डिस्टल अंत को लिगेट करें और समुद्री मील को कसने के बिना धमनी के मध्य और समीपस्थ सिरों के चारों ओर दो अतिरिक्त टांके रखें।
    2. कैनुला प्रविष्टि (चरण 2.11) के लिए चीरा के बाद धमनी से रक्तस्राव को रोकने के लिए एक उठाने वाले लिगेचर के रूप में समीपस्थ सीवन का उपयोग करें।
  10. कैनाला सुरक्षित होने तक पोत को ओक्सेसकरने के लिए धमनी के नीचे एक कागज क्लिप से फैशन किए गए वी-आकार के तार डालें।
  11. एक विच्छेदन माइक्रोस्कोप के तहत Vannas कैंची का उपयोग कर डिस्टल लिगेशन के पास ऊर्ध्वाधर धमनी में एक छोटा सा चीरा बनाते हैं। कैनुला के बेवल्ड अंत को चीरा में डालें और इसे ऊर्ध्वाधर धमनी में आगे बढ़ाएं। जगह में cannula सुरक्षित करने के लिए बीच के लिगेचर पर गांठ कस लें ताकि लिफ्टिंग लिगेचर या पेपर क्लिप को हटा दिए जाने पर धमनी के दबाव से इसे उखाड़ न दिया जाए।
  12. मध्य लिगेचर को कड़ा करने के बाद, उठाने वाले लिगेचर पर तनाव जारी करें और/या पेपर क्लिप को हटा दें, और समीपस्थ लिगेचर को कस लें ।
  13. ठीक टांके (3-0 रेशम) या एक शल्य प्रधान के साथ चीरा बंद करो। वैकल्पिक रूप से, चीरा साइट पर एक नम धुंध रखें, चीरा के आकार के आधार पर।

3. एलडीएफ माप के लिए खोपड़ी पतला

  1. कैनुला सजने के तुरंत बाद, जानवर को एक स्टर्नल स्थिति में रखें और सिर को स्टीरियोटैक्सिक डिवाइस में सुरक्षित करें, कैथेटर या श्वासनली ट्यूब को उखाड़ फेंकने के लिए सावधान न रहें।
  2. कपाल को कवर करने वाली त्वचा में एक अंडाकार चीरा बनाने के लिए सर्जिकल कैंची का उपयोग करें। किसी भी संयोजी ऊतक को हटाने के लिए एक कपास झाड़ू का उपयोग करें, यह सुनिश्चित करना है कि कपाल साफ और शुष्क है । किसी भी रक्तस्राव को रोकने के लिए खोपड़ी पर चीरा के चारों ओर ऊतक कागज का एक छोटा सा विस्तारित और लुढ़का हुआ टुकड़ा रखें।
  3. विच्छेदन माइक्रोस्कोप के तहत, बाएं या दाएं सोमाटोसेंसरी कॉर्टेक्स पर पार्श्व क्षेत्र में हड्डी के एक छोटे से क्षेत्र (चूहे के आकार के आधार पर लगभग 0.5-1 सेमी) को पतला करने के लिए 2.15 मिमी ड्रिल बिट के साथ ड्रेमेल टूल या दंत ड्रिल का उपयोग करें।
    सावधानी: खोपड़ी को भेदने से बचने के लिए हड्डी को धीरे-धीरे और सावधानी से पतला करें। इस कदम को अंजाम देते समय, खारा समाधान उदारतापूर्वक लागू किया जाना चाहिए ताकि क्षेत्र को ओवरहीटिंग से रोका जा सके।
  4. एक बार खोपड़ी पतली हो गई है और क्षेत्र में एक गुलाबी उपस्थिति है और/या रक्त वाहिकाओं की कल्पना की जाती है, खनिज तेल के साथ क्षेत्र को कवर और उजागर मस्तिष्क माइक्रोसर्कुलेशन पर लेजर डॉप्लर जांच की स्थिति के लिए एक माइक्रोजोड़क का उपयोग करें ताकि जांच की नोक सिर्फ खनिज तेल के पूल के शीर्ष को छू रहा है(चित्रा 1)।
    नोट: एक ऐसे क्षेत्र में एलडीएफ माप लेना आवश्यक है जहां कोई बाहरी कंपन नहीं है जो लेजर डॉप्लर रीडिंग में हस्तक्षेप करेगा और जांच पूरे प्रयोग में एक ही लक्ष्य क्षेत्र में सुरक्षित रूप से तय की जाती है।

4. सेरेब्रल वैस्कुलर ऑटोरेगुलेशन का आकलन

  1. एक बार एलडीएफ जांच की स्थिति में तय हो जाने के बाद, प्रयोग शुरू करने से पहले 30-45 मिन समतुल्यता अवधि की अनुमति दें। समतुल्यता अवधि के बाद, 2 मिन के लिए हर 30 एस मतलब धमनी दबाव (मानचित्र) और लेजर सेरेब्रल रक्त प्रवाह (एलसीएफ) को मापें और प्रीमॉरेज रक्तचाप और एलसीबीएफ के लिए आधारभूत मूल्यों को प्राप्त करने के लिए मूल्यों का औसत करें।
  2. धमनी दबाव में कमी के जवाब में सेरेब्रल वैस्कुलर ऑटोरेगुलेशन का मूल्यांकन करने के लिए, 11 फीमोरल धमनी11से रक्त के 1.5 मिलील की लगातार निकासी के बाद एलसीएफ और मानचित्र को मापने के लिए। कैथेटर पेटेंट रखने के लिए, सुनिश्चित करें कि हेपरिन समाधान (आइसोटोनिक खारा में १०० U/mL) की मात्रा लगभग कैथेटर की मात्रा के बराबर प्रत्येक रक्त आकर्षित करने के बाद संचार किया जाता है ।
    नोट: कैथेटर patency बनाए रखने के लिए हेपरिन समाधान का संचार करते समय, जानवर को बहुत अधिक हेपरिन प्राप्त करने से रोकने के लिए कैथेटर की मात्रा के लिए हेपरिन समाधान की मात्रा से मेल खाता होना महत्वपूर्ण है, जो अवांछित हो सकता है खून बह रहा.
  3. प्रत्येक रक्त की मात्रा वापसी के बाद, चूहे को 2 न्यूनतम के लिए समतुल्य होने दें, जिसके बाद मानचित्र और एलसीबीएफ को 2 न्यूनतम के लिए हर 30 एस दर्ज किया जाता है। रक्त की मात्रा निकासी को तब तक दोहराएं जब तक कि जानवर लगभग 20 एमएमएचजी के मानचित्र तक न पहुंच जाए।
  4. प्रीहमॉरेज मैप से एलएलए (कदम 4.5 और 5.3, नीचे) तक रक्तचाप की सीमा की पहचान करके प्रभावी ऑटोरेगुलेटरी रेंज निर्धारित करें।
  5. सबसे कम दबाव की पहचान करके एलएलए निर्धारित करें जिस पर एलबीएफ अभी भी रक्त की मात्रा वापसी के बाद प्रीहेमरेज नियंत्रण मूल्य के 20% के भीतर लौटता है, जैसा कि पहले11,28 वर्णित है या ऑटोरेगुलेशन के पठार चरण के दौरान और एलएलए के नीचे निर्धारित प्रतिगमन लाइनों के चौराहे बिंदु की पहचान करके, जहां एलसीबीएफ प्रत्येक लगातार रक्त निकासी (चरण 5.3, नीचे) के साथ कम हो जाता है।
    नोट: LLA और autoregulatory पठार को परिभाषित करने के लिए मानदंड प्रयोगशालाओं के बीच अलग हो सकता है (जैसे, Takada एट अल.28 बनाम जोंस एट अल29)के साथ ही धमनी रक्तचाप को कम करने के लिए प्रक्रियाओं (जैसे, रक्त बनाम नियंत्रित नकसीर की एक विशिष्ट मात्रा की वापसी के लिए विशिष्ट धमनी दबाव के स्तर तक पहुंचने)11।
  6. प्रयोग के अंत में, आईएयूसी द्वारा अनुमोदित संज्ञाहरण के सर्जिकल विमान के नीचे द्विपक्षीय न्यूमोथोरैक्स बनाकर जानवर को इच्छामृत्यु दें।
  7. पशु इच्छामृत्यु के बाद ऊतक में प्राप्त एलडीएफ मूल्य प्रायोगिक सेटअप के लिए शून्य आधारभूत प्रवाह मूल्य प्रदान करेगा।

5. सांख्यिकीय विश्लेषण

  1. एलडीएफ मूल्यों और उनके इसी धमनी दबाव के बीच सहसंबंध का मूल्यांकन करने के लिए रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण करें। जानवर के बाद प्राप्त बेसलाइन एलडीएफ रीडिंग का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए इच्छामृत्यु दी जाती है कि मापा प्रवाह दरों को प्रभावित करने वाला कोई गैर-विशिष्ट एलडीएफ सिग्नल नहीं था।
  2. ऑटोरेगुलेटरी पठार के ऊपर और नीचे प्रतिगमन लाइनों के बीच चौराहे का उपयोग करके एलएलए की गणना करें। इस विधि का उपयोग करLLA की गणना करने के लिए, दो प्रतिगमन समीकरणों गठबंधन और धमनी दबाव के लिए जिसके परिणामस्वरूप समीकरण को हल ।
  3. विभिन्न प्रयोगात्मक समूहों की तुलना करते समय, प्रत्येक जानवर के लिए एलएलए के ऊपर और नीचे एलडीएफ बनाम धमनी दबाव संबंध की ढलानों की गणना करने के लिए रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण का उपयोग करें और उन्हें उस प्रयोगात्मक समूह में जानवरों के लिए मतलब ± एसईएम के रूप में संक्षेप में प्रस्तुत करें।

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Representative Results

चित्रा 2 10 पुरुष स्प्राग-डाले चूहों में किए गए प्रयोगों के परिणामों का सारांश मानक प्रयोगशाला चाउ खिलाया । उन प्रयोगों में, मतलब LCBF पहले तीन रक्त मात्रा निकासी के बाद prehemorrhage मूल्य के 20% के भीतर बनाए रखा गया था, जब तक मतलब धमनी दबाव LLA तक पहुंच गया । एलएलए के नीचे दबाव ों पर बाद में रक्त की मात्रा निकासी के कारण एलसीबीएफ की प्रगतिशील कमी हुई, जिससे पता चलता है कि मस्तिष्क परिसंचरण अब कम परफ्यूजन दबावों पर सेरेब्रल रक्त प्रवाह को बनाए रखने के लिए पर्याप्त स्तर का वासोडिलेशन का उत्पादन करने में सक्षम नहीं था।

चित्रा 3 पठार चरण (मानचित्र और 65 एमएमएचजी) और सीबीएफ ऑटोरेगुलेशन के डिमोपेनेटरी चरण (मानचित्र और 65 एमएमएचजी) में मतलब धमनी दबाव और एलसीबीएफ के बीच संबंधों को संक्षेप में प्रस्तुत करता है। एलएलए पर या उसके ऊपर दबाव में, एलसीबीएफ और धमनी दबाव (आर2 = 0.0246; पी = 0.3534) के बीच कोई महत्वपूर्ण संबंध नहीं था, जिसमें यह दर्शाया गया था कि एलसीएफ ऑटोरेगुलेटरी वक्र की पठार रेंज में धमनी दबाव से स्वतंत्र था। एलएलए के नीचे, एलसीबीएफ/धमनी दबाव संबंध में नकारात्मक ढलान था और एलसीएफ धमनी दबाव (आर2 = 0.7907; पी = 8.7 x 10-25)के साथ काफी सहसंबद्ध था।

Figure 1
चित्रा 1: एक एनेस्थेटाइज्ड चूहे की पतली खोपड़ी पर लेजर डॉप्लर जांच का प्लेसमेंट। एक LDF खोपड़ी के एक पतले क्षेत्र पर तैनात जांच के साथ स्टीरियोटैक्सिक तंत्र में चूहा और एक माइक्रोजोड़तोड़ के साथ जगह में आयोजित किया । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: धमनी रक्तचाप में नकसीर-प्रेरित कटौती के जवाब में मस्तिष्क रक्त प्रवाह का ऑटोरेगुलेशन। रक्त की मात्रा वापसी और(ए)मतलब धमनी दबाव (मानचित्र) और(बी)लेजर मस्तिष्क रक्त प्रवाह (LCBF) चूहों में एक मानक आहार खिलाया और अनुक्रमिक रक्त की मात्रा निकासी के अधीन के बीच संक्षेप संबंध । प्रत्येक रक्त मात्रा वापसी के बाद एन = 6-10 के लिए मतलब ± एसईएम के रूप में दिखाया गया डेटा। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: मतलब धमनी दबाव और लेजर मस्तिष्क रक्त प्रवाह के बीच संबंध। ऑटोरेगुलेटरी प्रतिक्रिया (एन = 37 टिप्पणियों) के पठार चरण के दौरान संबंध और प्रतिक्रिया के प्रतिपूरक चरण में (एन = 70 टिप्पणियों) दिखाए गए हैं, जहां धमनी का दबाव एलएलए (~ 65 एमएमएचजी) से नीचे गिर गया। एलसीबीएफ ऑटोरेगुलेशन के प्रतिपूरक चरण (आर2 = 0.7907; पी = 8.7 x 10-25)में मानचित्र के साथ अत्यधिक सहसंबद्ध था, लेकिन ऑटोरेगुलेशन के पठार चरण के दौरान नहीं (आर2 = 0.0246; पी = 0.3534)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

लेजर डॉप्लर फ्लोमेट्री (एलडीएफ) के साथ ऊतक रक्त प्रवाह प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एलडीएफ सिग्नल माइक्रोसर्कुलेशन में इस मामले आरबीसी में चलती कणों की संख्या और वेग के आनुपातिक है। विभिन्न अंगों में एलडीएफ रीडिंग विद्युत चुम्बकीय प्रवाह मीटर और रेडियोधर्मी माइक्रोस्फीयर30 जैसे स्थापित तरीकों द्वारा मूल्यांकन किए गए पूरे अंग रक्त प्रवाह से अच्छी तरह से सहसंबद्ध होती है और आम तौर पर10,31,32,33,34 और सीटू माइक्रोपरिचालित तैयारी35,36में सक्रिय स्वर के नियमन का मूल्यांकन करने वाले अध्ययनों के अनुरूप होती है ।

सेरेब्रल ऑटोरेगुलेशन का अध्ययन करते समय, और संभवतः अन्य संवहनी बिस्तरों में ऑटोरेगुलेशन का अध्ययन करते समय, ऑटोरेगुलेटरी प्रतिक्रियाओं पर संज्ञाहरण का संभावित प्रभाव है। यद्यपि सेरेब्रल ऑटोरेगुलेशन वर्तमान अध्ययन में और हमारे समूह11 द्वारा एक पूर्व अध्ययन में मौजूद था और सेरेब्रल प्रतिरोध धमनियों31,32,37,चूहे की वासोडिलेटर प्रतिक्रियाओं पर एचएस आहार के ज्ञात प्रभावों के अनुरूप था। पियाल आर्टेरियोल्स35 और हम्सटर गाल पाउच36के सीटू आर्टेरियोल्स में, आइसोफ्लोरीन एनेस्थीसिया में एक मजबूत वासोडिलेटर प्रभाव38 और हृदय दमन का कारण बनने की सूचना मिली है 39.आइसोफ्लोरीन को चूहों40,41में सेरेब्रल वैस्कुलर ऑटोरेगुलेशन का नुकसान होने की भी सूचना मिली है, इसलिए कुछ जांचकर्ताओं ने अल्फा-क्लोरालोस एनेस्थीसिया का इस्तेमाल किया है या तो अकेले41 या यूरेथेन42 के संयोजन में सेरेब्रल ऑटोरेगुलेशन का अध्ययन करने के लिए।

आरबीसी की संख्या और वेग एक माइक्रोपरिचालित बिस्तर के भीतर, व्यक्तियों के बीच, और समय के साथ एक व्यक्तिगत विषय के भीतर भिन्न होते हैं। इस प्रकार, एलडीएफ विभिन्न अंगों के बीच, या माइक्रोसर्कुलेशन के विभिन्न क्षेत्रों में किसी अंग या उसके माइक्रोसर्कुलेशन के भीतर रक्त प्रवाह का पूर्ण मूल्य प्रदान नहीं करता है। इसलिए, एलडीएफ जांच को मजबूती से सुरक्षित करना आवश्यक है ताकि यह एक ही स्थिति में रहे और पूरे प्रयोग में किसी कंपन के अधीन न हो। मस्तिष्क रक्त प्रवाह में परिवर्तन का सही आकलन करने के लिए, चूहे का सिर एक स्टीरियोटैक्सिक उपकरण में तैनात है और एलडीएफ जांच आंदोलन कलाकृतियों को रोकने और क्षेत्र के सापेक्ष जांच की स्थिति को बनाए रखने के लिए खोपड़ी के एक पतले क्षेत्र पर एक माइक्रोजोड़तोड़ में आयोजित की जाती है(चित्रा 1)। अपनी प्रारंभिक साइट से दूर जांच के किसी भी आंदोलन के ऊतक के एक अलग क्षेत्र में रक्त प्रवाह द्वारा निर्धारित एक संकेत का उत्पादन होगा, तुलना बाधा । हालांकि एलडीएफ पूर्ण रक्त प्रवाह का माप प्रदान नहीं करता है, जब ठीक से प्रदर्शन किया जाता है तो यह अभी भी पूरे संवहनी बिस्तर30के स्तर पर रक्त प्रवाह के नियमन का मूल्यांकन करने के लिए एक सुविधाजनक और मूल्यवान दृष्टिकोण है, और नियंत्रण मूल्य के सापेक्ष एलडीएफ प्रवाह में सापेक्ष वृद्धि या घटने की भयावहता की तुलना सांख्यिकीय रूप से की जा सकती है।

सेरेब्रल रक्त प्रवाह का ऑटोरेगुलेशन। सेरेब्रल परिसंचरण सामान्य रूप से धमनी रक्तचाप में बड़े परिवर्तनों को बर्दाश्त कर सकता है जो धमनी दबाव को ऊंचा होने पर वासोकॉन्स्ट्रेशन का कारण बनता है और जब धमनी दबाव ऑटोरेगुलेटरी तंत्र के माध्यम से कम हो जाता है। ये तंत्र इंट्राक्रैनियल दबाव में खतरनाक वृद्धि को रोकने के लिए महत्वपूर्ण हैं जब प्रणालीगत रक्तचाप बढ़ जाता है और धमनी दबाव कम होने पर पर्याप्त ऊतक परफ्यूजन और ऑक्सीजन की आपूर्ति बनाए रखने के लिए। वर्तमान प्रयोगों में सेरेब्रल रक्त प्रवाह को बनाए रखने के लिए ऑटोरेगुलेटरी तंत्र की क्षमता पर ध्यान केंद्रित किया गया है क्योंकि धमनी दबाव कम हो जाता है (मानचित्र में वृद्धि के रूप में निरंतर रक्त प्रवाह को बनाए रखने के लिए मस्तिष्क परिसंचरण की क्षमता के बजाय), हालांकि एलडीएफ बहुत मूल्यवान है और बड़े पैमाने पर बाद के अध्ययनों के लिए भी उपयोग किया जाता है। इस प्रायोगिक डिजाइन का एक अन्य मूल्यवान अनुप्रयोग नकसीर के दौरान और संचार सदमे43,44,45,46के विभिन्न रूपों में सूक्ष्मवैस्कुलर रक्त प्रवाह का अध्ययन करना है ।

धमनी दबाव में नकसीर-प्रेरित कटौती के दौरान एलसीबी एफ के ऑटोरेगुलेशन का आकलन एलडीएफ प्रवाह की तुलना करके किया जाता है और मानचित्र रक्त की मात्रा वापसी से तुरंत पहले मापा गया प्रीमॉरेज कंट्रोल मैप और एलसीबीएफ के साथ प्रत्येक रक्त निकासी के बाद 2 मिन मापा जाता है। इस बिंदु पर, ऑटोरेगुलेटरी तंत्र ने कम परफ्यूजन दबाव पर रक्त प्रवाह को बनाए रखने के लिए माइक्रोवेक्यूलेचर को फैलाने का काम किया होगा । एलएलए की पहचान सबसे कम मानचित्र के रूप में की जाती है जहां ऑटोरेगुलेटरी तंत्र अभी भी पेफ्यूजन दबाव में कमी के बावजूद रक्त प्रवाह को बहाल कर सकता है। एलएलए के नीचे धमनी के दबाव में, ऑटोरेगुलेटरी तंत्र अपनी सीमा तक पहुंच गए हैं और सेरेब्रल रक्त प्रवाह में और कटौती को रोकने के लिए सेरेब्रल वास्कुल्चर को पर्याप्त रूप से नहीं बढ़ा सकते हैं। एलएलए के पारित होने के बाद, नए दबाव11तक पहुंचने के लिए रक्त की प्रत्येक वापसी के बाद प्रीहेमरेज मूल्य से एलसीबीएफ में महत्वपूर्ण और प्रगतिशील कमी आई है। धमनी रक्तचाप में कटौती के जवाब में सेरेब्रल संवहनी ऑटोरेगुलेशन की प्रभावशीलता का मूल्यांकन एलएलए से पहले और बाद में धमनी दबाव संबंध बनाम एलबीएफ की ढलान की तुलना करके किया जाता है और ऑटोरेगुलेशन के पठार चरण की चौड़ाई, जिसे प्रीह्राह मानचित्र और एलएलए के बीच धमनी दबाव सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है। उदाहरण के लिए, सेरेब्रल ऑटोरेगुलेशन11 पर एचएस आहार के प्रभाव का मूल्यांकन करने वाले हाल के एक अध्ययन में पाया गया कि सेरेब्रल रक्त प्रवाह को कम नमक (एलएस; 0.4% एनसीएल) आहार से खिलाए जाने वाले चूहों में लगातार स्तर पर बनाए रखा गया था, जो 40-50 एमएमएचजी के रूप में कम मूल्यों के लिए धमनी दबाव में निरंतर कटौती के दौरान था। यह निष्कर्ष स्वस्थ चूहों16,47में एलएलए के पिछले अनुमानों के अनुरूप है . हालांकि, नॉर्मोटेन्सिव स्प्राग-डाले चूहों में सेरेब्रल रक्त प्रवाह ऑटोरेगुलेशन के पठार चरण ने अल्पकालिक (3 दिन) और पुरानी (4 सप्ताह) उच्च नमक (एचएस) खिलाया; 4% NaCl) आहार धमनी दबाव में लगातार कटौती के साथ उत्तरोत्तर कमी आई, दिखा रहा है कि एचएस आहार रक्त प्रवाह विनियमन है कि आम तौर पर स्वस्थ normotensive चूहों में मौजूद है और प्रतिकूल सेरेब्रल परिसंचरण की क्षमता को प्रभावित करता है रक्तचाप11में कटौती के चेहरे में ऊतक perfusion बनाए रखने के पठार चरण समाप्त । यह निष्कर्ष कि कम रक्तचाप के जवाब में सेरेब्रल रक्त प्रवाह का ऑटोरेगुलेशन चूहों में बिगड़ा हुआ है जिसे एचएस आहार खिलाया जाता है, यह दर्शाने वाले अध्ययनों के परिणामों के अनुरूप है कि आहार नमक में वृद्धि प्रतिरोध धमनियों31,32,33,34,37 और आर्टेरियोल्स35,36 नॉर्मोटेंसस चूहों और हम्सटर की छूट को ख़राब करती है।

अपने रक्त प्रवाह को स्वचालित करने के लिए माइक्रोसर्कुलेशन की क्षमता के बारे में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करने के अलावा, एलडीएफ माप को विभिन्न अनुप्रयोगों में नियोजित किया जा सकता है जो रक्त प्रवाह नियंत्रण का एक गतिशील अनुमान प्रदान करते हैं जो सूक्ष्म क्षेत्रों और विद्युत चुम्बकीय प्रवाह जांच जैसे पारंपरिक तरीकों के साथ अनुपलब्ध है। उदाहरण के लिए, एलडीएफ माप नप21,49,कार्यात्मक उत्तेजनाओं के जवाब में वासोएक्टिव उत्तेजनाओं जैसे एसीएच इन्फ्यूजन और प्रशासनजैसेवासोएक्टिव उत्तेजनाओं की प्रतिक्रिया का मूल्यांकन करने में बेहद मूल्यवान हैं। मस्तिष्क20में हाइपरमिया , और रक्तस्रावी हाइपोटेन्सिव स्ट्रेस और विभिन्न प्रकार के संचार शॉक43,44,45,46के ऊतक प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन .

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखक इस अध्ययन को पूरा करने और पांडुलिपि तैयार करने में उत्कृष्ट सहायता के लिए Kaleigh Kozak, मेगन स्टम्फ, और जैक बुल्स के लिए अपनी ईमानदारी से धन्यवाद व्यक्त करते हैं। अनुदान सहायता: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309, और #R21-OD024781 ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3-0 braided black silk suture Midwest Vet 193.73000.2
Arterial Pressure Transducer Merit Medical 041516504A
Automated Data Acquisition Systems (WINDAQ & BIOPAC system) DATAQ Instruments
Blood Pressure Display Unit Stoelting 50115
Circulating warm water pump Gaymar Industries T-pump
End-tidal CO2 monitor Stoelting Capstar-100
Heparin Sodium Midwest Vet 191.46720.3
Kimwipe Fisher Scientific 06-666A
Laser Doppler Flow Meter Perimed PeriFlux 5000 LDPM
Laser Doppler Refill Motility Standard Perimed PF1001
Polyethylene Tubing (PE240) (for trachea cannula) VWR 63018-828
Polyethylene Tubing (PE50) (for femoral catheters) VWR 63019-048
Rodent Ventilator Cwe/Stoelting SAR-830/P
Saline Midwest Vet 193.74504.3
Sprague-Dawley Outbred Rats Variable N/A Rats were ordered from various companies
Standard Rat Chow Dyets, Inc. 113755
Stereotaxic Instrument Cwe/Stoelting Clasic Lab Standard

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मेडिसिन इश्यू 155 सेरेब्रल ब्लड फ्लो हेमरेज लेजर डॉप्लर फ्लोमेट्री ऑटोरेगुलेशन माइक्रोसर्कुलेशन ब्लड फ्लो
लेजर डॉप्लर फ्लोमेट्री का उपयोग करचूहे चूहे में सेरेब्रल रक्त प्रवाह ऑटोरेगुलेशन का मूल्यांकन
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Allen, L. A., Terashvili, M., Gifford, A., Lombard, J. H. Evaluation of Cerebral Blood Flow Autoregulation in the Rat Using Laser Doppler Flowmetry. J. Vis. Exp. (155), e60540, doi:10.3791/60540 (2020).

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