La Ex vivo Préparation isolé microvaisseaux squelettique pour les enquêtes de la réactivité vasculaire
Summary
Un<em> Ex vivo</em> Préparation est décrite pour l'isolement des artérioles plus gracilis résistance musculaire pour interrogatoire des deux réponses à des stimuli vasoactifs vasculaires et l'évaluation des propriétés structurales par le biais de base mécanique murales passives.
Abstract
La préparation des microvaisseaux isolé est une préparation ex vivo qui permet à l'examen des différentes contributions de facteurs qui diamètre du vaisseau de contrôle, et donc, 1-5 résistance perfusion. Il s'agit d'une préparation classique expérimental qui a été, dans une large mesure, initialement décrit par Uchida et al. De 15 il ya plusieurs décennies. Cette description initiale a fourni la base pour les techniques qui a été largement modifié et amélioré, principalement dans le laboratoire du Dr Brian Duling à l'Université de Virginie 6-8, et nous présentons une approche actuelle dans les pages suivantes. Cette préparation sera spécifiquement référence à l'artériole gracilis dans un rat comme des microvaisseaux de choix, mais la préparation de base peut être facilement appliqué aux navires isolés à partir de presque n'importe quel autre tissu ou organe à travers les espèces 9-13. Mécaniques (c.-à-dimensionnelle) des changements dans l'isolé microvaisseaux peuvent facilement être évaluéen réponse à un large éventail de paramètres physiologiques (par exemple, l'hypoxie, la pression intravasculaire, ou de cisaillement) ou défis pharmacologiques, et peut donner un aperçu des éléments mécaniques comprenant des réponses intégrées dans une intacte, bien que ex vivo, des tissus. L'importance de cette méthode est qu'elle permet la manipulation facile des influences sur la régulation intégrée de diamètre des microvaisseaux, tout en permettant aussi le contrôle de la plupart des contributions provenant d'autres sources, y compris la pression intravasculaire (myogène), l'innervation autonome, hémodynamique ( par exemple, la contrainte de cisaillement), les stimuli endothéliales dépendante ou indépendante, hormonaux, et les influences du parenchyme, afin de fournir une liste partielle. Sous des conditions appropriées expérimentales et avec des objectifs appropriés, ce qui peut servir comme un avantage par rapport in vivo ou in situ des tissus / organes des préparations, qui ne permettent pas facilement pour le contrôle facile de variables systémiques plus larges.
La malimitation jor de cette préparation est essentiellement la conséquence de ses points forts. Par définition, le comportement de ces navires est à l'étude dans des conditions où la plupart des plus importants contributeurs à la régulation de la résistance vasculaire ont été supprimés, y compris de neurones, humorale, métabolique, etc En tant que tel, l'enquêteur est mis en garde pour éviter de trop- l'interprétation et l'extrapolation des données qui sont recueillies en utilisant cette préparation. L'autre domaine de préoccupation significatif à l'égard de cette préparation est qu'il peut être très facile d'endommager les composants cellulaires tels que la paroi endothéliale ou le muscle lisse vasculaire, de telle sorte que des variables source d'erreur peut être introduit. Il est fortement recommandé que l'investigateur individuel d'utiliser des mesures appropriées pour assurer la qualité de la préparation, à la fois au début de l'expérience et périodiquement tout au long d'un protocole.
Protocol
Discussion
Le protocole présenté décrit la canulation isolement, le retrait et double d'un microvaisseaux du muscle squelettique, bien que cette technique générale peut être facilement appliquée à la plupart des tissus. Pour le manuscrit en cours, le terme «artériole" a été utilisé par les auteurs pour décrire un navire de résistance comprise entre 70-120 m de diamètre sous tonalité actif de repos, ce qui est également un contributeur majeur à la régulation de la résistance de perfusion à un organe o…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par l'American Heart Association (EIA 0740129N) et NIH T32 HL90610.
Materials
| Reagents and Equipment | Company | Comments/Catalogue # |
| Vessel Chamber | Custom | Dave Eick (MCW) |
| Heated Circulating Water Bath | PolyScience and Haake | Haake DC 10 |
| Pipets | Frederick Haer & Co. | Capillary Tubing 2.0 mm OD x 1.0 mm ID (27-33-1) |
| Pressure Monitor | World Precision Instruments | |
| Water Jacketed Reservoir | Custom | |
| External Light Source | World Precision Instruments | Novaflex |
| Pipet Puller | MicroData Instruments | PMP102 Micropipet Puller |
| Full complement of surgical tools | Fine Science Tools | Dumont |
| Ultra Fine Forceps | Fine Science Tools | Inox #5 |
| Silk Suture Thread | Ethilon | #10-0 or 9-0 |
| Stereo Microscope | Olympus | Olympus SZ-11 |
| Analog Video Calipers | Boeckeler | Via Controller (Via-100) |
| High Resolution Analog Camera | Panasonic | GP-MF 602 |
| Oxygen Tank | Regional | 21% balance nitrogen and 5% CO2 balance nitrogen |
| Tubing | Tygon | |
| Drain Pump | Cole Parmer Instrument Co. | |
| Modified Rat PSS | See recipe below | |
| Van Breemen’s Relaxant PSS | See recipe below |
Table 1. A list of the major components of isolated microvessel station setup presented in the Figures.
| Modified Rat PSS Recipe | To make two liters of PSS | 20X Salt Stock (2L) | 20X Buffer Stock (2L) |
| NaCl | 278.0 g | ||
| KCl | 14.0 g | ||
| MgSO4-7H2O | 11.5 g | ||
| CaCl2-H2O | 9.4 g | ||
| NaHCO3 | 80.8 g | ||
| EDTA | 0.4 g | ||
| NaH2PO4 | 0.28 g | ||
| Glucose | 1.98 g | ||
| 20x Salt Stock | 100 mL | ||
| 20x Buffer Stock | 100 mL | ||
| Distilled Water | 1800 mL |
Table 2. Recipe for standard physiological salt solution (PSS) used in the isolated microvessel protocols.
Comments on Recipe: Make 2 L of Salt Stock and 2 L of Buffer Stock. These can be refrigerated when not being used, but shake them well and often before preparing PSS. The additional ingredients are added at the time of preparation of final PSS.
| Van Breemen’s Relaxant PSS | To make 2 liters of PSS | 20X Salt Stock (1L) | 20X Buffer Stock (1L) |
| NaCl | 107.4 g | ||
| KCl | 7.0 g | ||
| MgSO4-7H2O | 5.76 g | ||
| MgCl2-6H2O | 81.32 g | ||
| NaHCO3 | 40.4 g | ||
| EDTA | 0.2 g | ||
| EGTA | 15.22 | ||
| NaH2PO4 | 0.28 g | ||
| Glucose | 1.98 g | ||
| 20x Salt Stock | 100 mL | ||
| 20x Buffer Stock | 100 mL | ||
| Distilled Water | 1800 mL |
Table 3. Recipe for Van Breemen’s relaxant physiological salt solution (PSS) used in the isolated microvessel protocols under conditions of zero active tone.
Comments on Recipe: Make 1 L of Salt Stock and 1 L of Buffer Stock. These can be refrigerated when not being used, but shake them well and often before preparing PSS. The additional ingredients are added at the time of preparation of final relaxant PSS.
References
- Goodwill, A. G., Frisbee, S. J., Stapleton, P. A., James, M. E., Frisbee, J. C. Impact of Chronic Anticholesterol Therapy on Development of Microvascular Rarefaction in the Metabolic Syndrome. Microcirculation. , 1-18 (2009).
- Goodwill, A. G., James, M. E., Frisbee, J. C. Increased vascular thromboxane generation impairs dilation of skeletal muscle arterioles of obese Zucker rats with reduced oxygen tension. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 295, H1522-H1528 (2008).
- Samora, J. B., Frisbee, J. C., Boegehold, M. A. Growth-dependent changes in endothelial factors regulating arteriolar tone. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 292, H207-H214 (2007).
- Samora, J. B., Frisbee, J. C., Boegehold, M. A. Hydrogen peroxide emerges as a regulator of tone in skeletal muscle arterioles during juvenile growth. Microcirculation. 15, 151-161 (2008).
- Samora, J. B., Frisbee, J. C., Boegehold, M. A. Increased myogenic responsiveness of skeletal muscle arterioles with juvenile growth. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 294, 2344-2351 (2008).
- Dacey, R. G., Duling, B. R. A study of rat intracerebral arterioles: methods, morphology, and reactivity. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 243, H598-H606 (1982).
- Fredricks, K. T., Liu, Y., Lombard, J. H. Response of extraparenchymal resistance arteries of rat skeletal muscle to reduce PO2. Am. J. Physiol. 267, H706-H715 (1994).
- Durand, M. J., Raffai, G., Weinberg, B. D., Lombard, J. H. Angiotensin-(1-7) and low-dose angiotensin II infusion reverse salt-induced endothelial dysfunction via different mechanisms in rat middle cerebral arteries. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 299, H1024-H1033 (2010).
- LeBlanc, A. J., Cumpston, J. L., Chen, B. T., Frazer, D., Castranova, V., Nurkiewicz, T. R. Nanoparticle inhalation impairs endothelium-dependent vasodilation in subepicardial arterioles. J. Toxicol. Environ. Health A. 72, 1576-1584 (2009).
- Jernigan, N. L., LaMarca, B., Speed, J., Galmiche, L., Granger, J. P., Drummond, H. A. Dietary salt enhances benzamil-sensitive component of myogenic constriction in mesenteric arteries. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 294, H409-H420 (2008).
- Stapleton, P. A., Goodwill, A. G., James, M. E., Frisbee, J. C. Altered mechanisms of endothelium-dependent dilation in skeletal muscle arterioles with genetic hypercholesterolemia. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 293, R1110-R1119 (2007).
- Goodwill, A. G., Stapleton, P. A., James, M. E., d’Audiffret, A. C., Frisbee, J. C. Increased arachidonic acid-induced thromboxane generation impairs skeletal muscle arteriolar dilation with genetic dyslipidemia. Microcirculation. 15, 621-631 (2008).
- Baumbach, G. L., Hadju, M. A. Mechanics and composition of cerebral arterioles in renal and spontaneously hypertensive rats. Hypertension. 21, 816-826 (1993).
- Uchida, E., Bohr, D. F., Hoobler, S. W. A method for studying isolated resistance vessel from rabbit mesentery and brain and their responses to drugs. Circ. Res. 4, 525-536 (1967).
- Davis, M. J., Kuo, L., Chilian, W. M., Muller, J. M. I. s. o. l. a. t. e. d., Barker, J. H., Anderson, G. L., Menger, M. D. Chapter 23. Isolated, perfused microvessels. In: Clinically Applied Microcirculation Research. 32, 435-456 (1995).
- Lombard, J. H., Liu, Y., Fredricks, K. T., Bizub, D. M., Roman, R. J., Rusch, N. J. Electrical and mechanical responses of rat middle cerebral arterieal to reduced PO2 and prostacyclin. Am. J. Physiol. 276, H509-H516 (1994).
