Данная статья демонстрирует использование лазерной доплеровской течетметрии для оценки способности мозгового кровообращения ауторегулировать его кровоток во время снижения артериального артериального давления.
При исследовании механизмов организма для регулирования мозгового кровотока, относительное измерение микроциркулятора кровотока может быть получено с помощью лазерной доплеровской течететрии (LDF). В этой статье показан закрытый препарат черепа, который позволяет оценивать мозговой кровоток без проникновения в череп или установки камеры или окна головного мозга. Для оценки механизмов авторегуляторов, модель контролируемого снижения артериального давления через градуированные кровоизлияния могут быть использованы при одновременном использовании LDF. Это позволяет в режиме реального времени отслеживать относительные изменения в кровотоке в ответ на снижение артериального кровяного давления, вызванного выводом циркулирующего объема крови. Эта парадигма является ценным подходом к изучению саморегуляции мозгового кровотока во время снижения артериального кровяного давления и, с незначительными изменениями в протоколе, также ценна как экспериментальная модель геморрагического шока. В дополнение к оценке ауторегуляторных реакций, LDF может быть использован для мониторинга коркового кровотока при исследовании метаболических, миогенных, эндотелиальных, гуморальных или нейронных механизмов, которые регулируют мозговой кровоток и влияние различных экспериментальных вмешательства и патологические состояния мозгового кровотока.
Авторегуляторные механизмы в мозговой циркуляции играют решающую роль в поддержании гомеостаза и нормальной функции в головном мозге. На аутореерегрецию мозгового кровотока влияют многочисленные факторы, включая частоту сердечных приступов, скорость крови, перфузионное давление, диаметр артерий мозгового сопротивления и микроциркуляторационное сопротивление, которые играют роль в поддержании общего мозгового кровотока в головном мозге в течение физиологического диапазона системных кровяных давлений. Когда артериальное давление увеличивается, эти механизмы сужают артериолы и артерии сопротивления, чтобы предотвратить опасное повышение внутричерепного давления. Когда артериальное кровяное давление уменьшается, местные механизмы контроля удаляются артериолы для поддержания перфузии тканей и O2 доставки. Различные патологические условия, такие как гиперкапния, травматические или глобальные гипоксические повреждения головного мозга, и диабетической микроангиопатии1,2,3,4,5,6 может нарушить способность мозга к ауторегулированию его кровотока. Например, хроническая гипертензия смещает эффективный ауторегуляторный диапазон в сторону более высокого давления7,8,9,а диета с высоким содержанием соли (ГС) не только мешает нормальному эндотелиево-зависимому расширению в микроциркуляции головного мозга10,но и ухудшает способность ауторегуляторных механизмов в мозговой циркуляции расплещеть и поддерживать перфузию тканей при снижении артериального давления на11. Церебральный авторегуляции также нарушается в Dahl соль чувствительных крыс, когда они кормят Диета СС12.
Во время снижения артериального давления, расширение артерий и артериол церебральной резистентности первоначально возвращает мозговой кровоток для контроля значений, несмотря на снижение перфузионного давления. По мере того как артериальное давление уменьшено более далее, церебральный кровоток остает постоянн на более низком давлении (фаза плато autoregulatory реакции) до тех пор пока сосуд не не сможет no longer удлинить для поддержания кровотока на более низком давлении. Наименьшее давление, при котором орган может поддерживать нормальный кровоток, называется нижним пределом авторегуляции (LLA). При давлении ниже LLA, мозговой кровоток значительно уменьшается от значений отдыха и уменьшается линейным способом с каждым снижением артериального перфузионного давления13,14. Восходящий сдвиг в ЛПЛА, как это наблюдается при гипертонии7,8,9,может увеличить риск и тяжесть ишемической травмы в условиях снижения артериального перфузионного давления (например, инфаркт миокарда, ишемический инсульт или кровеносный шок).
LDF оказался чрезвычайно ценным подходом к оценке кровотока в микроциркуляции при различных обстоятельствах, включая ауторегулирование кровотока в мозговой циркуляции11,14,15. В дополнение к оценке ауторегуляторных реакций, LDF может быть использован для мониторинга коркового кровотока при исследовании метаболических, миогенных, эндотелиальных, гуморальных или нейронных механизмов, которые регулируют мозговой кровоток и влияние различных экспериментальных вмешательств и патологических условий на мозговой кровоток10,16,17,18,19,20,21.
LDF измеряет сдвиг в отраженном лазерном свете в ответ на количество и скорость движущихся частиц – в данном случае, эритроциты (РБК). Для исследований авторегуляции церебральных сосудов артериальное давление изменяется либо путем вливания альфа-адренергического агониста для повышения артериального давления (потому что само кровообращение нечувствительно к альфа-адренергическим вазонсукторамов)12,15 или с помощью контролируемого вывода объема крови для снижения артериального давления11,14. В настоящем исследовании, LDF используется, чтобы продемонстрировать влияние градуированных снижение артериального давления на церебральный авторегуляции у здоровой крысы. Хотя открытые и закрытые методы черепа были описаны в литературе22,23,24,25, в настоящее время документ демонстрирует закрытый препарат черепа, что позволяет мозгового кровотока для оценки без проникновения черепа или установки камеры или мозгового окна.
Оценка тканевого кровотока Ответы с лазерной доплера Flowmetry (LDF). Как отмечалось выше, сигнал LDF пропорционален количеству и скорости движущихся частиц, в данном случае РБК, в микроциркуляции. LDF чтения в различных органах хорошо коррелируют с цельным кровотоком органов оценивае?…
The authors have nothing to disclose.
Авторы выражают искренную благодарность Калей Козак, Меган Стампф и Джеку Буллису за их выдающуюся помощь в завершении этого исследования и подготовке рукописи. Грантовая поддержка: NIH #R01-HL128242, #R21-OD018309 и #R21-OD024781.
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 |