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.2006年2月；4（2）：e22。
doi:10.1371/journal.pbio.0040022。 Epub 2006年1月3日。

皮层表面微血管的双光子成像揭示了血管闭塞后血流的强劲再分配

克里斯·B·沙弗 1, 贝斯·弗里德曼, Nozomi Nishimura公司, 李·施罗德, Philbert S Tsai先生, 福特F埃布纳, 帕特里克·D·莱登, 大卫·克莱菲尔德
附属公司

皮层表面微血管的双光子成像揭示了血管闭塞后血流的强劲再分配

克里斯·B·谢弗等。 公共科学图书馆生物. 2006年2月.

摘要

哺乳动物皮层上覆盖着一个高度互联的小动脉网络，将血液输送到皮层外套层。在这里，我们测试这种血管构筑是否能够确保血管闭塞后血液供应的重新分配。我们使用啮齿动物顶叶皮层作为模型系统，对单个微血管中的红细胞流动进行成像。根据单个软脑膜小动脉的光血栓闭塞以及大脑中动脉（MCA）的物理闭塞（MCA是该网络的主要血液来源），对血流变化进行量化。我们观察到，通过一条血管内的逆流，光血栓闭塞下游的第一个分支迅速恢复灌注。更多的下游小动脉也显示出反向流动。此外，MCA的闭塞导致流经大约一半下游但远处小动脉的血流逆转。因此，皮质小动脉网支持侧支循环，可以减轻血管阻塞的影响，这可能是继发于神经血管病理学。

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数字

图1
图1。体内荧光标记皮层血管的TPLSM
（A） 大鼠顶叶皮层荧光标记脑血管系统的低分辨率TPLSM图像。轴表示头侧（R）和内侧（M）方向。插图中是一幅来自Scremin[1]的脑血管系统乳胶填充图像，其中有一个方框表示典型开颅手术的大致大小和位置，还有一个箭头表示MCA。（B） 根据（A）中的图像对表面动脉血管网络进行追踪。图中显示了MCA的分支，以及构成表面网络的交通小动脉（CA）和供应皮层的潜水小动脉（DA）的典型例子。（C） TPLSM图像堆栈通过皮质微动脉的最大投影。黑线表示线扫描数据的采集位置，箭头表示从这些扫描中获得的流动方向。（D） （C）中容器的线性扫描数据，以量化RBC的流量。每一次扫描都显示在前一次扫描的下方，随着时间从图像顶部到底部的增加，形成一个时空图像。从右上到左下延伸的暗条纹是通过非荧光RBC的运动形成的。RBC速度由这些条纹斜率的倒数给出；水流的方向可以从斜坡的标志中辨别出来。（E） 红细胞沿小动脉中心的速度，如（C）和（D）所示，是时间的函数。RBC速度的周期性调节发生在大约6-Hz的心率上。虚线表示速度的时间平均值。（F） 小动脉中红细胞的速度，平均超过40秒，作为血管横向位置沿水平方向的函数（y）和垂直（z）指示。抛物线表示与数据最匹配的层流剖面，即。，秒=A类·(1 −第页/R（右）)2哪里秒是RBC的速度，r是距离原点的半径，对应于年或z（z）方向，R是26μm的测量血管半径A类是一个自由参数（a=10 mm/s）。
图2
图2。麻醉大鼠个体靶向皮层表面血管的光凝
（A） TPLSM图像堆栈的最大投影显示几个表面小动脉（红色A）和小静脉（蓝色V）。绿色圆圈表示将用绿色激光照射的靶小动脉区域。白色框指示（C）中图像的区域和方向。（B） 血管靶向光血栓闭塞示意图和实验时间表。在基线成像和血流测量后，孟加拉玫瑰经静脉注射到动物体内。绿色激光聚焦在目标血管壁上，激发孟加拉玫瑰红，最终触发自然凝血级联反应。邻近靶血管的表面血管未被阻塞，因为它们未暴露于532-nm辐射。（C） 表面微动脉光血栓形成的平面TPLSM图像。左边的帧是在基线处拍摄的。绿色圆圈表示将被照射的目标小动脉区域，而白色箭头表示血流方向，这是根据目标血管和目标下游血管的线扫描测量结果确定的。下游船舶上的数字对应于（D）中所示的编号线扫描数据。血管的条纹外观是由于采集图像时红细胞的运动造成的。静脉注射孟加拉玫瑰，用0.5 mW 532-nm激光照射2分钟后，取中心框架。血管部分闭塞（绿色双箭头指示）。右框是在照射一分钟后拍摄的。目标血管完全凝固（用红色X表示），而周围血管不受影响。靶区内凝块细胞的暗团和靶区上游血浆的明亮荧光区表明血流停滞。请注意，根据（D）中的线扫描数据确定，通过中心分支中血液流动方向的反转，血流维持在目标血管下游的分支中。（D） （C）所示目标血管下游编号血管的基线和凝块后线性扫描数据。根据线扫描数据确定的平均红细胞速度显示了每种情况，正速度被视为沿着基线流动方向。
图3
图3。氧化应激和血管破裂的检测
靶向光血栓形成后1小时，将盐酸吡莫达唑引入血液。在这段时间结束时，对动物实施安乐死并经心灌注以固定脑组织。标签说明了一系列紧密间隔的截面（150μm以内）。（A1–A4）用抗吡莫尼唑加合物抗体（缺氧探针）免疫标记的切片显示，加合物定位在摄取部位，这些部位主要局限于血块下方的区域。外侧和内侧方向分别用M和L标记。中倍和高倍视图显示神经室的免疫标记，包括实质和血管（A2和A4）。混合亮场荧光图像显示，滞留在血管中并渗出到实质的荧光素与吡莫硝唑标记（A3）重叠。（B1–B3）血小板标记物CD41的免疫标记表明存在稀疏损伤。荧光素抽提物血管滞留和CD41免疫反应的混合图像表明，损伤仅限于血栓下方（B2）。（C1–C3）用反应性星形胶质细胞标记物波形蛋白对组织进行免疫标记，仅略微增加凝块下方血管的标记（用星号表示）。荧光素-Extran滞留和波形蛋白免疫反应的混合图像表明损伤是共定位的（C2）。
图4
图4。光血栓凝块附近的神经完整性
在破裂后1小时处死动物，从图5C所示的靶血管下方采集组织。（A） 该切片用抗MAP2抗体进行免疫标记，显示神经元广泛染色。（B） 碘化丙啶复染荧光成像。染色的内皮细胞划分血管。请注意，血管内白细胞聚集物（凝块）的大量细胞核具有分节叶。（C） 高放大视图显示了一些细胞的细微神经病理学，即螺旋树突（单箭头）和带有偏心核的收缩神经元（双箭头）。
图5
图5。皮层表面小动脉局部闭塞引起的血流变化示例
（A–C）左侧和右侧分别是在基线和单个血管光凝后拍摄的TPLSM图像。左中和右中是表面血管系统图，显示红细胞速度（mm/s）和方向。红色X表示血栓的位置，流向相反的血管用红色箭头和标签表示。在面板（A）和（B）的示例中，我们显示了图像堆栈的最大投影，而面板（C）的示例显示了单个TPLSM平面图像；在后一帧中，血管中明显的条纹是由于RBC运动造成的，图中的虚线框表示图像中显示的区域。
图6
图6。交通表面小动脉局部光凝后血流变化概要
（A） 所考虑的四种不同类别船只的图示，每种船只都通过其与目标船只的连通性进行描述（用X表示）。（B） 血栓形成后红细胞速度与每种血管类别的基线红细胞速度的函数关系图。上游和平行血管的血栓后速度和基线速度显著相关，但下游血管的血栓后速度和基线速度不相关（表1）。（C） 血栓后血管直径与基线直径的关系图。所有病例的血栓前和血栓后直径均相关（表1）。（D） 血栓形成后血流量与基线值的函数关系图。对角线表示血栓形成后10%和100%的通量水平。至于直径，所有病例的血栓前和血栓后流量都是相关的（表1）。
图7
图7。大脑中动脉长丝闭塞后皮质小动脉血流变化的定量测量
（A） MCA闭塞后观察到的流量变化示例。左：基线处拍摄的TPLSM图像堆栈的投影。中心：从图像中追踪表面微动脉网络，并在一些血管中显示基线血流速度和方向。右：MCA闭塞期间的血流速度和方向。红色箭头和速度标签表示方向颠倒的船只。轴表示头侧（R）和内侧（M）方向。（B–D）MCA闭塞期间红细胞速度、血管直径和体积血流量分别作为基线值的函数。直径和通量的基线值和遮挡值显著相关(第页<0.005），带r2分别=0.92和0.26；速度的基线值和遮挡值没有显著相关性。
图8
图8。单支微血管闭塞和MCA闭塞时血流量变化的定量测量总结
（A） 图示显示（B）至（E）中血管相对于凝血小动脉的拓扑关系（用X表示）。（B–E）具有不同拓扑关系的血管与光血栓形成的皮质表面微动脉的血栓后流量与基线流量之比的直方图：（B）上游，（C）平行，（D）下游第一支，以及（E）下游第二至第四支。（F） MCA灯丝内闭塞期间测得的流量与皮质小动脉基线流量之比的直方图。为了清晰起见，从这些直方图中排除了血栓后流量大于基线流量两倍的异常值：一条平行血管（比率=7）、两条D1血管（比率=2.5，2.8）、一条D2-4血管（比率=11）和一条灯丝阻塞血管（比率=2.1）。箭头指向每个容器类别所有数据点的平均值。
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中的注释

  • 皮质表面血管的冗余支持持续血流。
    总L。 总L。 《公共科学图书馆·生物》。2006年2月；4（2）：e43。doi:10.1371/journal.pbio.0040043。Epub 2006年1月3日。 《公共科学图书馆·生物》。2006 PMID：20076529 免费PMC文章。 没有可用的摘要。

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