बैरोरिफ्लेक्स रक्तचाप में परिवर्तन के जवाब में स्वायत्त तंत्रिका तंत्र द्वारा एक हृदय गति विनियमन तंत्र है। हम चूहों में इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम और रक्तचाप के निरंतर और एक साथ माप के लिए टेलीमेट्री ट्रांसमीटरों को प्रत्यारोपित करने के लिए एक शल्य चिकित्सा तकनीक का वर्णन करते हैं। यह सहज बैरोरिफ्लेक्स संवेदनशीलता निर्धारित कर सकता है, जो हृदय रोग के लिए एक महत्वपूर्ण रोगसूचक मार्कर है।
रक्तचाप (बीपी) और हृदय गति (एचआर) दोनों स्वायत्त तंत्रिका तंत्र (एएनएस) द्वारा नियंत्रित होते हैं और रिफ्लेक्स तंत्र के कारण निकटता से जुड़े होते हैं। बैरोरिफ्लेक्स धमनी बीपी में तीव्र, अल्पकालिक परिवर्तनों का मुकाबला करने और अपेक्षाकृत संकीर्ण शारीरिक सीमा में बीपी को बनाए रखने के लिए एक प्रमुख होमियोस्टैटिक तंत्र है। बीपी को महाधमनी आर्क और कैरोटिड साइनस में स्थित बैरोरिसेप्टर्स द्वारा महसूस किया जाता है। जब बीपी बदलता है, तो संकेत केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को प्रेषित होते हैं और फिर एचआर को समायोजित करने के लिए स्वायत्त तंत्रिका तंत्र की पैरासिम्पेथेटिक और सहानुभूति शाखाओं को सूचित किया जाता है। बीपी में वृद्धि एचआर में रिफ्लेक्स कमी का कारण बनती है, बीपी में गिरावट एचआर में रिफ्लेक्स वृद्धि का कारण बनती है।
बैरोरिफ्लेक्स संवेदनशीलता (बीआरएस) धमनी बीपी में परिवर्तन और एचआर में संबंधित परिवर्तनों के बीच मात्रात्मक संबंध है। विभिन्न अध्ययनों में कम बीआरएस की सूचना दी गई है जैसे, दिल की विफलता, मायोकार्डियल रोधगलन, या कोरोनरी धमनी रोग।
बीआरएस के निर्धारण के लिए बीपी और एचआर दोनों से जानकारी की आवश्यकता होती है, जिसे टेलीमेट्रिक उपकरणों का उपयोग करके एक साथ रिकॉर्ड किया जा सकता है। सर्जिकल प्रक्रिया को बाईं कैरोटिड धमनी में दबाव सेंसर के सम्मिलन और धमनी दबाव की निगरानी के लिए महाधमनी चाप में इसकी नोक की स्थिति के साथ शुरू किया जाता है, जिसके बाद ट्रांसमीटर और ईसीजी इलेक्ट्रोड का चमड़े का नीचे प्लेसमेंट होता है। हम पोस्टऑपरेटिव गहन देखभाल और एनाल्जेसिक प्रबंधन का भी वर्णन करते हैं। सर्जरी के बाद की वसूली की दो सप्ताह की अवधि के बाद, सचेत और अनियंत्रित चूहों में दीर्घकालिक ईसीजी और बीपी रिकॉर्डिंग की जाती है। अंत में, हम उच्च गुणवत्ता वाली रिकॉर्डिंग के उदाहरण और अनुक्रम विधि का उपयोग करके सहज बैरोरिसेप्टर संवेदनशीलता का विश्लेषण शामिल करते हैं।
धमनी बैरोसेप्टर रिफ्लेक्स मनुष्यों में प्रमुख प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली है जो धमनी रक्तचाप (एबीपी) का अल्पकालिक – और संभवतःदीर्घकालिक 1,2 – नियंत्रण प्रदान करती है। यह रिफ्लेक्स बीपी में गड़बड़ी को बफर करता है जो शारीरिक या पर्यावरणीय ट्रिगर्स के जवाब में होता है। यह हृदय गति, स्ट्रोक की मात्रा और कुल परिधीय धमनी प्रतिरोध में त्वरित रिफ्लेक्स परिवर्तन प्रदान करता है। रिफ्लेक्स महाधमनी आर्क और कैरोटिड साइनस में संवेदी तंत्रिका अंत में उत्पन्न होता है। ये तंत्रिका टर्मिनल धमनी बैरोसेप्टर्स बनाते हैं। महाधमनी आर्क में तंत्रिका टर्मिनलों के सोमाटा नोडोज गैंग्लियन में स्थित होते हैं जबकि कैरोटिड साइनस में तंत्रिका टर्मिनल पेट्रोसल गैंग्लियन में स्थित होते हैं। रिफ्लेक्स रक्तचाप में वृद्धि से शुरू होता है, जो बैरोरिसेप्टर तंत्रिका टर्मिनलों (चित्रा 1 ए) को फैलाता है और सक्रिय करता है। सक्रियण के परिणामस्वरूप संभावित वॉली होती है जो अभिवाही महाधमनी डिप्रेसर और कैरोटिड साइनस नसों के माध्यम से कार्डियोवैस्कुलर मस्तिष्क स्टेम नाभिक जैसे न्यूक्लियस ट्रैक्टस सोलिटारी और योनि तंत्रिका के पृष्ठीय नाभिक में केंद्रीय रूप से प्रेषित होती है। अभिवाही तंत्रिका गतिविधि में परिवर्तन बदले में स्वायत्त अपवाही गतिविधि को नियंत्रित करते हैं। बैरोरिसेप्टर नसों की बढ़ी हुई गतिविधि सहानुभूति को कम करती है और पैरासिम्पेथेटिक तंत्रिका गतिविधि को बढ़ाती है। इस प्रकार, बैरोसेप्टर्स के सक्रियण के परिणाम हृदय गति, कार्डियक आउटपुट और संवहनी प्रतिरोध में कमी है जो एक साथ रक्तचापमें वृद्धि का मुकाबला और बफर करते हैं। इसके विपरीत, बैरोरिसेप्टर नसों की गतिविधि में कमी सहानुभूति बढ़ाती है और पैरासिम्पेथेटिक तंत्रिका गतिविधि को कम करती है, जो हृदय गति, कार्डियक आउटपुट और संवहनी प्रतिरोध को बढ़ाती है और इस प्रकार रक्तचाप में कमी का मुकाबला करती है।
मनुष्यों और जानवरों में कई अध्ययनों से पता चला है कि बैरोरिसेप्टर रिफ्लेक्स को शारीरिक स्थितियों जैसे व्यायाम4, नींद5, गर्मी तनाव6, या गर्भावस्था 7 के तहत समायोजित किया जा सकताहै। इसके अतिरिक्त, इस बात के प्रमाण हैं कि बैरोरिफ्लेक्स हृदय रोगों, जैसे उच्च रक्तचाप, दिल की विफलता, मायोकार्डियल रोधगलन और स्ट्रोक में लंबे समय तक बिगड़ा हुआ है। वास्तव में, बैरोरिफ्लेक्स डिसफंक्शन का उपयोग कई कार्डियोवैस्कुलर बीमारियों 8,9,10 में एक रोगसूचक मार्कर के रूप में भी किया जाता है। इसके अलावा, बैरोरिफ्लेक्स की शिथिलता एएनएस के विकारों में भी मौजूद है। स्वास्थ्य और रोग राज्यों के लिए बैरोरिसेप्टर रिफ्लेक्स के महत्व को देखते हुए, इस रिफ्लेक्स के विवो अनुमान में कुछ गंभीर नैदानिक प्रभावों के साथ स्वायत्त और कार्डियोवैस्कुलर अनुसंधान का एक महत्वपूर्ण घटक है।
आनुवंशिक माउस लाइनें कार्डियोवैस्कुलर अनुसंधान में आवश्यक उपकरण हैं। इस तरह की माउस लाइनों के विवो अध्ययन में कार्डियोवैस्कुलर फिजियोलॉजी और पैथोफिज़ियोलॉजी में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं और कई मामलों में कार्डियोवैस्कुलर बीमारियों के लिए प्रीक्लिनिकल मॉडल सिस्टम के रूप में काम करते हैं। यहां हम सचेत, अनियंत्रित, स्वतंत्र रूप से चलने वाले चूहों में विवो ईसीजी और बीपी रिकॉर्डिंग में टेलीमेट्रिक के लिए एक प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं और वर्णन करते हैं कि अनुक्रम विधि (चित्रा 1 बी) का उपयोग करके इन रिकॉर्डिंग से बैरोरिफ्लेक्स संवेदनशीलता कैसे निर्धारित की जा सकती है। लागू विधि को अनुक्रम विधि कहा जाता है, क्योंकि सिस्टोलिक बीपी (एसबीपी) और आरआर अंतराल की बीट-टू-बीट श्रृंखला को एचआर के रिफ्लेक्स अनुकूलन के साथ एसबीपी में सहज वृद्धि या कमी के दौरान तीन या अधिक बीट्स के छोटे अनुक्रमों के लिए जांच की जाती है। यह विधि बैरोरिफ्लेक्स संवेदनशीलता निर्धारण के लिए स्वर्ण-मानक है क्योंकि केवल सहज रिफ्लेक्स तंत्र की जांच की जाती है। तकनीक पुरानी तकनीकों से बेहतर है जिसमें बीपी परिवर्तन को प्रेरित करने के लिए वैसोएक्टिव दवाओं के इंजेक्शन जैसी आक्रामक प्रक्रियाएं शामिल थीं।
चित्र 1: अनुक्रम विधि का उपयोग करके बैरोरिफ्लेक्स और बैरोरिफ्लेक्स संवेदनशीलता मूल्यांकन का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। (ए) रक्तचाप में तीव्र वृद्धि के दौरान बैरोरिफ्लेक्स का कोर्स। एबीपी में एक अल्पकालिक वृद्धि महाधमनी आर्क और कैरोटिड साइनस में स्थित बैरोसेप्टर्स द्वारा महसूस की जाती है। यह जानकारी केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को प्रेषित की जाती है और पैरासिम्पेथेटिक गतिविधि में वृद्धि के साथ समानांतर में सहानुभूति तंत्रिका गतिविधि में कमी लाती है। सिनोएट्रियल नोड क्षेत्र में स्थित तंत्रिका अंत से एसिटाइलकोलाइन की रिहाई साइनोएट्रियल नोड पेसमेकर कोशिकाओं में दूसरे मैसेंजर सीएमपी की कमी को प्रेरित करती है और इसलिए हृदय गति में कमी आती है। रक्तचाप में अल्पकालिक कमी का विपरीत प्रभाव पड़ता है। (बी) तीन लगातार बीट्स के अप सीक्वेंस (ऊपरी बाएं पैनल) और डाउन सीक्वेंस (ऊपरी दाएं पैनल) के दौरान योजनाबद्ध बीपी का निशान। एक अप अनुक्रम आरआर अंतराल (निचले बाएं पैनल) में समानांतर वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है जो एचआर में कमी के बराबर है। एक डाउन सीक्वेंस आरआर अंतराल (निचले दाएं पैनल) में समानांतर कमी से जुड़ा हुआ है जो एचआर में वृद्धि के बराबर है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
वैकल्पिक विधियों के संबंध में विधि का महत्व
वर्तमान कार्य में, हम अनुक्रम विधि का उपयोग करके सहज बीआरएस को निर्धारित करने के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। यह दृष्टिकोण ईसीजी और बीपी टेलीमेट्री द्वारा मापा गया सहज बीपी और रिफ्लेक्स एचआर परिवर्तनों का उपयोग करता है। इस विधि का लाभ यह है कि दोनों मापदंडों को जानवरों को परेशान किए बिना सचेत, स्वतंत्र रूप से चलने वाले, अनियंत्रित जानवरों में दर्ज किया जा सकता है, जहां माप किए जाते हैं या यहां तक कि दवाओं के इंजेक्शन के लिए आवश्यक शारीरिक संपर्क द्वारा भी। यह बिंदु बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह स्पष्ट रूप से दिखाया गया है कि इस तरह की गड़बड़ी एचआर और बीपी रिकॉर्डिंग में गंभीर रूप से हस्तक्षेप करती है। उदाहरण के लिए, दवाओं के इंजेक्शन के लिए चूहों के निर्धारण की आवश्यकता होती है, जो अधिकतम तनाव प्रतिक्रिया का कारण बनता है जो एचआर को 650-700 बीपीएम तक बढ़ाता है। इन तनाव प्रतिक्रियाओं को दरकिनार करने के लिए, बीआरएस को पहले एनेस्थेटाइज्ड चूहों में निर्धारित किया गया है। हालांकि, पशु चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले मानक एनेस्थेटिक्स जैसे कि केटामाइन / ज़ाइलज़िन या आइसोफ्लुरेन ब्रैडीकार्डिया को प्रेरित करते हैं और स्वायत्त रिफ्लेक्स प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करते हैं, इन दृष्टिकोणों की वैधता और परिणामों की व्याख्या को सीमित करते हैं। इन सीमाओं को आंशिक रूप से दूर करने के लिए प्रत्यारोपण योग्य दवा वितरण उपकरणों, यानी, आसमाटिक पंप, जो पेरिटोनियल गुहा में दवाओं को छोड़ सकते हैं, का उपयोग किया गया था। हालांकि, आसमाटिक पंपों के साथ ऐसे उपकरणों के आवेदन को सीमित करने वाली दवा की परिभाषित खुराक के बोलस को लागू करना संभव नहीं है। वैकल्पिक रूप से, जटिल जलसेक कैथेटर17 दवाओं को प्रशासित करने के लिए चूहों में प्रत्यारोपित किया जा सकता है। हालांकि, इन कैथेटरों को संभालना मुश्किल है और टेलीमेट्रिक उपकरणों के आरोपण के लिए आवश्यक सर्जिकल कौशल की आवश्यकता होती है, जबकि सहज बीआरएस के माप की तुलना में कम वैज्ञानिक परिणाम उत्पन्न होते हैं। दवाओं के इंजेक्शन का उपयोग करके बीआरएस को मापने से जुड़े तकनीकी मुद्दों के अलावा, दवा कार्रवाई से संबंधित कुछ सीमाएं हैं। बीआरएस निर्धारित करने के लिए पारंपरिक दृष्टिकोणों में वासोएक्टिव दवाओं के बोलस इंजेक्शन शामिल हैं। हालांकि, वैसोकॉन्स्ट्रिक्टर्स (जैसे, फेनिलफ्राइन) या वैसोडिलेटर (जैसे, सोडियम नाइट्रोप्रससाइड) के बोलस इंजेक्शन को बीपी में परिवर्तन के लिए रिफ्लेक्स एचआर अनुकूलन के लिए अत्यधिक और गैर-शारीरिक उत्तेजना माना गया है।18. बैरोरिसेप्टर रिफ्लेक्स की सहज गतिविधि को वर्णक्रमीय विधियों का उपयोग करके भी निर्धारित किया जा सकता है। इनमें से एक विधि एक विशिष्ट आवृत्ति बैंड में एचआर में परिवर्तन और रक्तचाप में परिवर्तन के बीच अनुपात की गणना द्वारा आवृत्ति डोमेन में बीआरएस का आकलन करती है18,19. अन्य वर्णक्रमीय विधियों में बीपी और एचआर के स्थानांतरण समारोह का निर्धारण या बीपी और एचआर के बीच सुसंगतता का परिमाणीकरण शामिल है20,21. इन विधियों को सहज बीपी और एचआर मापदंडों के टेलीमेट्रिक अधिग्रहण की भी आवश्यकता होती है और जबकि वे सहज बीआरएस के निर्धारण के लिए उपयुक्त हैं, उन्हें गहन कम्प्यूटेशनल टूल की आवश्यकता होती है और लागू करना चुनौतीपूर्ण होता है। इसके अलावा, सभी वर्णक्रमीय विधियां इस सीमा से ग्रस्त हैं कि गैर-स्थिर संकेत वर्णक्रमीय विधियों के आवेदन को रोकते हैं। विशेष रूप से, श्वसन लय से प्रेरित वर्णक्रमीय चोटियों को रोगी को सांस लेने से रोकने के लिए कहकर मानव रोगियों में कम किया जा सकता है, जबकि यह स्पष्ट रूप से चूहों में संभव नहीं है। इसलिए, संकेत-से-शोर अनुपात अक्सर चूहों में काफी कम होता है। ऊपर चर्चा की गई विधियों की सीमाओं को देखते हुए, हम चूहों में बीआरएस निर्धारित करने के लिए अनुक्रम विधि का पक्ष लेते हैं। इस पद्धति का एक बड़ा लाभ यह तथ्य है कि यह एक गैर-आक्रामक तकनीक है जो वास्तविक जीवन स्थितियों के तहत सहज बीआरएस पर डेटा प्रदान करती है22. एक और महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि अनुक्रम विधि का उपयोग करके विश्लेषण किए गए अनुक्रमों की अवधि काफी कम है, जिसमें 3-5 बीट शामिल हैं। योनि तंत्रिका द्वारा एचआर का रिफ्लेक्स विनियमन इन अनुक्रमों की समय सीमा के भीतर बहुत तेज और अच्छी तरह से है। इसलिए, अनुक्रम विधि बीआरएस के लिए योनि तंत्रिका के योगदान का मूल्यांकन करने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है। इसके विपरीत सहानुभूति तंत्रिका तंत्र द्वारा विनियमन बहुत धीमा है। वास्तव में, इन छोटे अनुक्रमों के दौरान सहानुभूति तंत्रिका तंत्र की गतिविधि को लगभग स्थिर माना जा सकता है। इसलिए, विधि को वेगस तंत्रिका गतिविधि द्वारा संचालित एचआर के रिफ्लेक्स परिवर्तनों का चुनिंदा रूप से पता लगाने के लिए अनुकूलित किया गया है।
बीआरएस डेटा की व्याख्या
बीआरएस डिसफंक्शन या बीआरएस डेटा की व्याख्या के लिए व्यक्तिगत कार्यात्मक स्तरों पर विचार करना महत्वपूर्ण है जो बैरोरिसेप्टर रिफ्लेक्स में शामिल हैं। न्यूरोनल स्तर पर, रिफ्लेक्स के अभिवाही, केंद्रीय या अपवाही घटक प्रभावित हो सकतेहैं। कार्डियोवैस्कुलर स्तर पर, एएनएस इनपुट के लिए साइनोट्रियल नोड की कम या अतिरंजित प्रतिक्रिया11,24 मौजूद हो सकती है। प्रत्येक स्तर पर बदलाव से बीआरएस में बदलाव हो सकता है। यह विच्छेदन करने के लिए कि क्या न्यूरोनल और / या हृदय तंत्र बीआरएस, कार्डियक या न्यूरॉन विशिष्ट जीन विलोपन, नॉक डाउन या जीन संपादन दृष्टिकोण में देखे गए परिवर्तनों के लिए जिम्मेदार हैं, का उपयोग किया जा सकता है।
प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम
इस प्रोटोकॉल में सबसे परिष्कृत और महत्वपूर्ण कदम बाएं कैरोटिड धमनी (चरण 2.3) की तैयारी और प्रवेशनी है। कैनुलाशन से पहले रक्त प्रवाह को पूरी तरह से रोकने के लिए पुच्छल रोड़ा सीवन का तनाव पर्याप्त रूप से अधिक होना चाहिए। अन्यथा, कैनुलाकरण के दौरान रक्त का एक छोटा सा रिसाव भी दृश्यता को गंभीर रूप से प्रतिबंधित कर सकता है या यहां तक कि माउस को खून बहने का कारण बन सकता है। प्रवेशनी पहले प्रयास में सफल होना चाहिए। हालांकि, पहले प्रयास की विफलता पर, अभी भी सावधानीपूर्वक प्रवेशनी का प्रयास करना संभव है।
गर्दन से बाएं फ्लैंक (चरण 2.3) तक मध्यरेखा चीरा और चमड़े के नीचे की सुरंग इतनी बड़ी होनी चाहिए कि ट्रांसमीटर को आसानी से बल के बिना पेश किया जा सके, लेकिन ट्रांसमीटर को रखने के लिए जितना संभव हो उतना छोटा भी होना चाहिए। अन्यथा, किसी को इसे सीवन सामग्री या ऊतक चिपकने वाले के साथ स्थिति में लॉक करने की आवश्यकता होगी। चूंकि चूहों में बहुत नाजुक त्वचा होती है, इसलिए ट्रांसमीटर के लिए सुरंग बहुत छोटी होने पर त्वचा का परिगलन हो सकता है।
यदि ईसीजी इलेक्ट्रोड चमड़े के नीचे सुरंग (चरण 2.4) में फिट होने के लिए बहुत लंबे हैं, तो इलेक्ट्रोड को उचित लंबाई में छोटा करके एक नई नोक बनाना आवश्यक है। इलेक्ट्रोड को लीड की पूरी लंबाई पर शरीर के खिलाफ सपाट होना चाहिए। बहुत लंबे इलेक्ट्रोड जानवरों को परेशान करेंगे और वे ट्रांसमीटर को हटाने के लिए घाव को खोलने की कोशिश करेंगे, जिसके परिणामस्वरूप ऊतक जलन और घाव की विकृति का खतरा होगा। लीड जो बहुत छोटे हैं, उन्हें निश्चित रूप से बढ़ाया नहीं जा सकता है और यह हो सकता है कि इस मामले में इलेक्ट्रोड को इस तरह से तैनात नहीं किया जा सकता है कि वे ईंथोवेन II कॉन्फ़िगरेशन के अनुरूप हों। इसलिए हम समान लिंग, वजन और आनुवंशिक पृष्ठभूमि के मृत माउस पर ईसीजी लीड की इष्टतम लंबाई निर्धारित करने की सलाह देते हैं।
ट्रांसमीटर प्रत्यारोपण के बाद चूहों को एक लंबा पुनर्प्राप्ति समय दिया जाना चाहिए यदि उनके पास सामान्य सर्कैडियन लय नहीं है और यह अध्ययन के तहत माउस लाइन का फेनोटाइप नहीं है (चरण 2.7)। परेशान सर्कैडियन लय का एक और कारण माप के दौरान कमरे में प्रवेश करने वाले पशु सुविधा या कर्मियों का अपर्याप्त ध्वनिक अलगाव हो सकता है।
ईसीजी, बीपी और बीआरएस डेटा विश्लेषण सीधे आगे है (चरण 2.8)। सबसे महत्वपूर्ण कदम डेटा विश्लेषण से एक्टोपिक बीट्स, साइनस पॉज़, अरिदमिक एपिसोड या कम गुणवत्ता वाले संकेतों वाले वर्गों को बाहर करना है।
The authors have nothing to disclose.
इस काम को जर्मन रिसर्च फाउंडेशन [एफई 1929/1-1 और डब्ल्यूए 2597/3-1] द्वारा समर्थित किया गया था। हम उत्कृष्ट तकनीकी सहायता के लिए सैंड्रा डिर्शल और पशु चिकित्सा सलाह के लिए जूलिया रिलिंग को धन्यवाद देते हैं।
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DSI Ponemah | Data Sciences International, United States | data aquisition software | |
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DSI PhysioTel receivers RPC1 | Data Sciences International, United States | ||
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