非侵入性实时脉冲多普勒技术评估小鼠眼动脉血流:解锁脑血管研究新视角

《Cell Reports Methods》:Non-invasive real-time pulsed Doppler assessment of blood flow in mouse ophthalmic artery

【字体: 时间:2025年02月19日 来源:Cell Reports Methods 4.3

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  在脑血管研究中,缺乏直接、非侵入性测量小鼠眼动脉(OphA)血流的方法。研究人员开展了 “非侵入性实时脉冲多普勒评估小鼠眼动脉血流” 的研究。结果表明该方法可有效测量 OphA 血流,且发现 OphA 血管反应性存在性别差异等。这为相关研究提供了新途径。

  在生物医学研究的广袤领域中,眼睛的健康一直是备受关注的焦点。眼动脉(Ophthalmic Artery,OphA)作为为眼睛输送血液的关键通道,其血流状况对眼睛的正常功能至关重要。一旦 OphA 的血流出现异常,各种眼疾便可能接踵而至,像青光眼、糖尿病视网膜病变等,严重威胁着人们的视力健康。然而,在过往的研究中,直接、非侵入性地测量 OphA 血流一直是个难题,就像一道难以跨越的鸿沟,阻碍着科研人员深入探索眼动脉血流与眼疾之间的奥秘。
为了攻克这一难题,来自美国德克萨斯大学麦戈文医学院(The University of Texas-McGovern Medical School)等机构的研究人员 Iraida Sharina、Radwa Awad 等人开展了一项极具意义的研究,相关成果发表在《Cell Reports Methods》上。

研究人员主要运用了脉冲多普勒超声技术、微计算机断层扫描(microCT)成像技术以及手术验证等关键技术方法。其中,脉冲多普勒超声技术用于实时、非侵入性地测量 OphA 的血流速度;microCT 成像技术则帮助确定产生信号的动脉身份;手术验证通过对颈动脉分支的阻塞实验,进一步确认 OphA 与颈动脉的关系 。

在研究结果部分:

  • 确定 OphA 测量窗口:研究人员通过仔细研究小鼠头部解剖结构,发现眼眶开口处是一个极具潜力的位置。经实验验证,在眼睛颞侧眼角附近,使用 20-MHz 超声探头扫描,能获得特征性的动脉血流波形,与人类眼动脉的多普勒信号高度相似,这为非侵入性测量 OphA 血流提供了理想的窗口。
  • 明确 OphA 身份:借助 microCT 成像技术,研究人员将超声探头的目标路径与颅骨及血管解剖结构进行关联。通过在获取特征性多普勒信号后插入标记针,再进行 3D 成像和重建,确定了产生信号的动脉就是 OphA,并且 OphA 起源于颈内动脉(Internal Carotid Artery,ICA)。同时,体内 microCT 成像和手术验证也进一步证实了这一点,当阻塞 ICA 而非颈外动脉(External Carotid Artery,ECA)时,OphA 的血流信号会消失。
  • 评估 OphA 血管反应性:研究人员使用常用的一氧化氮(Nitric Oxide,NO)供体硝普钠(Sodium Nitroprusside,SNP)进行实验。结果发现,SNP 可使雄性小鼠 OphA 的峰值血流速度(Peak Flow Velocity,PFV)降低 28.6% ± 7.6%,雌性降低 38.3% ± 6.7%,且雌性的相对降低更为明显,这表明 OphA 对 NO 供体的血管反应性存在性别差异。同时,SNP 注射后,全身血压迅速下降,但恢复速度比 OphA 血流速度快得多,这说明 OphA 血流调节独立于全身循环。
  • 验证方法在疾病模型中的应用:研究人员通过对双侧颈总动脉进行顺序机械阻塞,模拟短暂性全脑缺血(transient global cerebral ischemia,tGCI)模型。结果显示,右侧颈动脉闭塞会使 OphA 血流略有下降,左侧颈动脉闭塞则会使血流完全消失,重新开放后血流恢复,这表明该方法适用于 tGCI 小鼠模型中 OphA 血管功能的研究。

在研究结论与讨论部分,该研究成功开发了一种非侵入性的脉冲多普勒超声方法,能够实时、准确地测量小鼠 OphA 的血流速度。这一方法不仅避免了传统侵入性手术带来的诸多问题,还能在同一动物身上进行纵向和重复实验,大大提高了研究效率和准确性。此外,由于 OphA 与脑血管在结构和功能上的相似性,该方法还可作为评估脑血管病理机制的替代方法,为研究脑血管疾病的发病机制、药物研发以及治疗效果评估提供了新的视角和有力工具 。例如,在研究药物对脑血管的影响时,可以先通过该方法在小鼠 OphA 上进行初步筛选,从而节省大量的时间和资源。

总之,这项研究为眼动脉血流研究以及脑血管相关疾病的研究开辟了新的道路,具有重要的科学价值和临床应用潜力,有望为未来眼科和脑血管疾病的治疗带来新的突破。

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