A rat model of cardiopulmonary bypass for in vivo two photon laser scanning microscopy.

Stand der Forschung: 2-Photonen-Laserscanning-Mikroskopie (TPLSM) ist gegenwärtig die leistungsfähigste Methode um Fluoreszenzmessungen in tiefen Geweben in vitro und in vivo durchzuführen. TPLSM Messungen verlangen eine extrem hohe Stabilität, was bislang in vivo nur durch Fixation der Schädelkalotte erfüllt werden konnte. Messungen am Rückenmark waren wegen der starken Bewegungsartefakte durch Atmung und Herzschlag nicht möglich, sind aber für eine Reihe von Fragestellungen besonders interessant. In Lamina I enden nozizeptive Afferenzen welche synaptische Kontakte mit u. a. Projektionsneuronen besitzen, die eine bedeutende Rolle beim chronischen Schmerz spielen. Da im Schnittpräparat des Rückenmarks die Modulation der Verarbeitung nozizeptiver Informationen durch die absteigende Hemmung und Fazilitierung fehlt bzw. keine natürlichen Noxen appliziert werden können, bedarf es einem in vivo Untersuchungsmodells. Hierzu soll eine Narkose mit extrakorporaler Perfusion (CPB) und Oxygenierung mittels Herz-Lungen-Maschine für Ratten dienen, so dass erstmals mittels TPLSM Ca2+-Imaging in vivo auch am Rückenmark durchgeführt werden kann. Methoden: Sprague Dawley Ratten (80-120g) wurden mit Isofluran narkotisiert und zunächst maschinell beatmet. Zur kontinuierlichen Blutdruckmessung und regelmäßigen arteriellen Blutgasanalyse wurde die Arteria femoralis kanüliert. Subkutan platzierte EKG-Elektroden dienten der Herzfrequenzkontrolle. Der Nervus ischadicus wurde freipräpariert um elektrische Stimuli in C-Faser Intensität applizieren zu können. Für das TPLSM Imaging wurden die lumbalen Rückenmarkssegmente (L4/L5) mittels dorsaler Laminektomie freigelegt. Dorsalhornneurone wurden mit Oregon Green 488 BAPTA-1 AM gefärbt. Ergebnisse: Der Extrakorporale Kreislauf bestand aus venösem Reservoir inklusive Vakkuum System, Membranoxygenator, Wärmetauscher und einer Rollerpumpe. Der Bypass konnte über drei Stunden mit einer Flußrate von 150ml/kg/min durchgeführt werden. Durch kontinuierliche Untersuchungen von Hämodynamik und arteriellen Blutgaswerten wurde ein physiologischer Zustand des Tieres über die gesamte Versuchsdauer gewährleistet. Am Ende des Versuches wurde ein Blutchemie Profil erstellt, Tiere wurden autopsiert und Gehirn und Rückenmarksschnitte wurden pathohistologisch untersucht. Schlussfolgerung: Dieses Ratten Herz-Lungen Maschinen Modell bietet mechanische Stabilität für in vivo TPLSM Ca2+ Imaging in Lamina I Zellsomata, Axonen und Dendriten.