הערכה של תפקוד כלי דם בחולים עם מחלת כליות כרונית
Summary
מידת חוסר תפקוד כלי דם ותורמים מנגנונים פיסיולוגיים ניתן להעריך בחולים עם מחלת כליות כרונית על ידי מדידת התרחבות עורק זרוע בתיווך זרימה, מהירות גל הדופק של אב העורקים, וביטוי חלבון תא האנדותל בכלי דם.
Abstract
חולים עם מחלת כליות כרונית (CKD) הגדילו באופן משמעותי את סיכון למחל לב וכלי דם (CVD) בהשוואה לאוכלוסייה הכללית, וזה מוסבר באופן חלקי בלבד על ידי גורמי סיכון CVD מסורתיים. תפקוד לקוי של כלי דם הוא גורם חשוב לא מסורתי סיכון, המתאפיין בחוסר תפקוד אנדותל כלי דם (שהוערך ביותר בכינויו התרחבות לקוי האנדותל תלוי [EDD]) והתקשות של העורקים אלסטיים הגדולים. בעוד טכניקות שונות קיימות כדי להעריך EDD ונוקשות עורק אלסטי גדולים, נפוץ ביותר הם התרחבות זרוע עורק בתיווך זרימה (BA FMD) ומהירות של אב העורקים גל דופק (aPWV), בהתאמה. שני צעדים אלה לא פולשנית של תפקוד לקוי של כלי דם הם מנבאים עצמאיים של אירועי לב וכלי דם בעתיד בחולים עם ובלי מחלת כליות. חולים עם מחלת כליות כרונית להדגים שני FMD BA לקוי, והגדילו את aPWV. בעוד המנגנונים שבאמצעותם המדויקים deve תפקוד כלי דםכורת במחלת הכליות כרונית הם הבינו באופן חלקי, סטרס חמצוני מוגבר וירידה שלאחר מכן בתחמוצת חנקן זמינות ביולוגית (NO) הם תורמים חשובים. שינויים תאיים בסטרס חמצוני יכולים להיות מוערכים על ידי איסוף תאי האנדותל של כלי דם מוריד antecubital ומדידת ביטוי חלבון של סמנים של סטרס חמצוני באמצעות immunofluorescence. אנו מספקים כאן דיון בשיטות אלה כדי למדוד FMD תואר ראשון, aPWV, וביטוי חלבון תא האנדותל בכלי דם.
Introduction
מחלת כליות כרונית (CKD) היא חשש עיקרי בריאות הציבור שהגיע לממדי מגפה, המשפיעים ~ 11.5% מהאוכלוסייה בארצות הברית לבדה 1. הסיכון למוות לב וכלי דם או אירוע לב וכלי דם בחולים עם מחלת כליות כרונית הוא גדל באופן משמעותי בהשוואה לאוכלוסייה הכללית 2-4. למרות שמטופלים עם מחלת כליות כרונית תערוכת שכיחות גבוהה של גורמי סיכון הקרדיווסקולריים מסורתיים, זה רק מסביר חלק משכיחותם המוגבר למחלות לב וכלי דם (CVD) 5. תפקוד לקוי של כלי דם הוא גורם חשוב לא מסורתי סיכון למחל לב זוכה להכרה מוגברת בתחום נפרולוגיה 6-9.
בעוד רבים שינויים צפויים לתרום להתפתחות של בעיות בתפקוד עורקים, בקרב אלה של הדאגה הגדולה ביותר הם הפיתוח של תפקוד האנדותל בכלי דם, שהוערך ביותר בכינויו התרחבות לקוי האנדותל תלוי (EDD), והתקשות של laעורקים אלסטיים rge 10. טכניקות שונות קיימות כדי להעריך EDD ונוקשות עורק אלסטי גדולים, אך הנפוץ ביותר הן התרחבות בתיווך זרימת עורק זרוע FMD תואר ראשון ומהירות של אב העורקים גל דופק (aPWV), בהתאמה. טכניקה הנפוצה נוספת כדי להעריך EDD מודדת את זרימת דם בזרוע בתגובה לסוכנים תרופתיים כגון אצטילכולין באמצעות plethysmography חסימה ורידית 11,12. עם זאת, במתודולוגיה זו דורשת צנתור של עורק הזרוע, שהוא יותר פולשנית מאשר FMD התואר הראשון ועשויים להיות התווית בחולים עם מחלת כליות כרונית. טכניקה חלופית כדי להעריך את קשיחות עורקים היא למדוד את העמידה המקומית עורקים (ההופכי של נוקשות) של העורק הראשי, אם כי זה לא כמו בשימוש או תוקף עם נקודות קצה קליניות כaPWV 13 באופן נרחב.
חולים עם מחלת כליות כרונית להדגים שני FMD BA לקוי 14-16 והגדיל את מהירות גל דופק אב העורקים APWV 13,17,18, עוד קודם לצורך בדיאליזה. חשוב לציין מנקודת מבט קלינית, שניהם של אמצעים אלה לא פולשנית של תפקוד לקוי של כלי דם הם מנבאים בלתי תלויים לאירועי לב וכלי דם בעתיד ובתמותה הן בחולים עם מחלת כליות כרונית 19-21, כמו גם באוכלוסיות אחרות 22-26. ניתן ליישם את הטכניקות הללו ללימוד אוכלוסיות שונות בסיכון של CVD, לרבות חולים עם מחלת כליות כרונית.
המנגנונים המדויקים שבו תפקוד לקוי של עורקים מתפתח במחלת הכליות כרונית הם הבינו באופן חלקי; עם זאת, זמינות ביולוגית תחמוצת חנקן מופחתת (NO) הוא תורם קריטי 27-30 ומנגנון משותף של שני EDD לקוי וקשיחות העורק מוגבר 10,31. במחלת הכליות כרונית, סטרס חמצוני מוגבר ותורם לירידה בזמינות הביולוגית NO 32-34. סטרס חמצונים מוגדר כזמינות ביולוגית מוגזמת של מיני חמצן תגובתי (ROS) ביחס להגנה נוגדת חמצון. גירויים פיסיולוגיים, including איתות דלקתית, לקדם מערכות אנזימי חמצון כדי לייצר ROS, כולל אניון סופראוקסיד (O 2 ● -) (לדוגמא, אנזים מונואמין NADPH חמצון). 35. ייצור של סופראוקסיד סופו של דבר מוביל למפחית את הזמינות הביולוגית של תחמוצת חנקן (NO).
פגומה אין זמינות ביולוגית עשויה בתורו תורמת להתפתחות של מחלת כליות כרונית, כמו בעיות בתפקוד האנדותל הוא מנבא בלתי תלוי של מחלת כליות כרונית אירוע 36. זה עולה בקנה אחד עם הנתונים של בעלי החיים מצביעים על כך שעיכוב אינס גורם יתר לחץ דם (מערכתי וגלומרולרי), איסכמיה גלומרולרי, טרשת פקעיות כליה, ולפציעתם tubulo-ביניים 37. ואכן, אין זמינות ביולוגית מופחת מופיעה הכרחית להתפתחות וההתקדמות של מחלת כליות ניסיונית המחקה מחלות אנושיות, מה שמרמז תפקיד מפתח לתפקוד האנדותל בCKD אדם 38,39.
סמנים של סטרס חמצוני כלי דם ניתן להעריך בvascular תאי האנדותל שנאספו מנושאי מחקר אנושיים, תוך שימוש בטכניקה שפותחה במקור על ידי קולומבו et al. 40 והותאמה אטמים ואח' 41-43. באמצעות 2 J-חוטים סטריליים, תאים שנאספו מוריד antecubital, התאושש, קבוע, ומאוחר יותר זוהה בודאות כתאי האנדותל ונותח לביטוי של חלבונים של עניין באמצעות immunofluorescence.
אנו מספקים כאן דיון של מתודולוגיה זו, שניתן להשתמש לתואר ראשון FMD מדד); ב) למדוד aPWV; ג) למדוד ביטוי חלבון תא האנדותל בכלי דם של סמנים של סטרס חמצונים. הדגש הוא על חולים עם מחלת כליות כרונית, שאינו דורש דיאליזה כרונית.
Protocol
Representative Results
Discussion
קבלת תוצאות מדויקות לFMD התואר הראשון וaPWV דורשת רכישת תמונות אולטרסאונד באיכות גבוהה וצורות גל לחץ, בהתאמה. מרכזי לכך הוא הכשרה מתאימה והמשיכה ושימוש בכל טכניקה על ידי המפעיל 44. בנוסף, זה קריטי כדי לשלוט על כמה שמשתנים חיצוניים שעשויים להשפיע על התוצאות ככ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מודים נינה Bispham לקבלת הסיוע הטכני שלה. עבודה זו נתמכה על ידי איגוד הלב האמריקאי (12POST11920023), ו-NIH (K23DK088833, K23DK087859).
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| J-wire | St. Jude | 404584 | 2 per collection |
| Disposable shorts (MediShorts) | Quick Medical | 4507 | |
| Non-invasive hemodynamic workstation (NIHem) | Cardiovascualr Engineering | N/A | Includes custom ruler. An alternate system is the Sphygmocor |
| Ultrasound | G.E. | Model: Vivid7 Dimension | We use a G.E., but there are many companies and models |
| Vascular software (Vascular Imager) | Medical Imaging Applications | N/A | |
| R-wave trigger box | Medical Imaging Applications | N/A | custom made |
| Rapid Cuff Inflation System | Hokanson | Model: Hokanson E20 | |
| Forearm blood pressure cuff | Hokanson | N/A | custom cuff with 6.5 x 34 cm bladder |
| HUVECs | Invitrogren | C-015-5C | |
| Donkey serum | Jackson | 017-000-121 | |
| Pap pen | Research Products International | 195505 | |
| VE Cadherin | Abcam | ab33168 | |
| AF568 | Life Technologies | A11011 | depends on specifications of microscpe |
| AF488 | Life Technologies | A11034 | depends on specifications of microscpe |
| Nitrotyrosine antibody | Abcam | ab7048 | |
| NADPH oxidase antibody | Upstate | 07-001 | |
| DAPI | Vector | H-1200 | |
| Delicate task wipe (Kimwipe) | Fisher Scientific | 06-666-A | |
| Plastic paraffin film (parafilm) | Fisher Scientific | 13-374-10 | |
| Confocal microscope | Olympus | Model: FV1000 FCS/RICS | many options exist |
Referencias
- Levey, A. S., et al. A new equation to estimate glomerular filtration rate. Ann Intern Med. 150, 604-612 (2009).
- Foley, R. N., Parfrey, P. S., Sarnak, M. J. Epidemiology of cardiovascular disease in chronic renal disease. J Am Soc Nephrol. 9, (1998).
- Parfrey, P. S., Harnett, J. D. Cardiac disease in chronic uremia. Pathophysiology and clinical epidemiology. Asaio J. 40, 121-129 (1994).
- Schiffrin, E. L., Lipman, M. L., Mann, J. F. Chronic kidney disease: effects on the cardiovascular system. Circulation. 116, 85-97 (2007).
- Sarnak, M. J., et al. Cardiovascular disease risk factors in chronic renal insufficiency. Clin Nephrol. 57, 327-335 (2002).
- Kendrick, J., Chonchol, M. B. Nontraditional risk factors for cardiovascular disease in patients with chronic kidney disease. Nat Clin Pract Nephrol. 4, 672-681 (2008).
- Bellasi, A., Ferramosca, E., Ratti, C. Arterial stiffness in chronic kidney disease: the usefulness of a marker of vascular damage. Int J Nephrol. 2011, (2011).
- vander Zee, S., Baber, U., Elmariah, S., Winston, J., Fuster, V. Cardiovascular risk factors in patients with chronic kidney disease. Nat Rev Cardiol. 6, 580-589 (2009).
- Malyszko, J. Mechanism of endothelial dysfunction in chronic kidney disease. Clinica chimica acta; international journal of clinical chemistry. 411, 1412-1420 (2010).
- Lakatta, E. G., Levy, D. Arterial and cardiac aging: major shareholders in cardiovascular disease enterprises: Part I: aging arteries: a "set up" for vascular disease. Circulation. 107, 139-146 (2003).
- Seals, D. R., Jablonski, K. L., Donato, A. J. Aging and vascular endothelial function in humans. Clin Sci (Lond). 120, 357-375 (2011).
- Jablonski, K. L., et al. Dietary sodium restriction reverses vascular endothelial dysfunction in middle-aged/older adults with moderately elevated systolic blood pressure. J Am Coll Cardiol. 61, 335-343 (2013).
- Briet, M., et al. Arterial stiffness and enlargement in mild-to-moderate chronic kidney disease. Kidney Int. 69, 350-357 (2006).
- Thambyrajah, J., et al. Abnormalities of endothelial function in patients with predialysis renal failure. Heart. 83, 205-209 (2000).
- Ghiadoni, L., et al. Effect of acute blood pressure reduction on endothelial function in the brachial artery of patients with essential hypertension. J Hypertens. 19, 547-551 (2001).
- Yilmaz, M. I., et al. The determinants of endothelial dysfunction in CKD: oxidative stress and asymmetric dimethylarginine. Am J Kidney Dis. 47, 42-50 (2006).
- Wang, M. C., Tsai, W. C., Chen, J. Y., Huang, J. J. Stepwise increase in arterial stiffness corresponding with the stages of chronic kidney disease. Am J Kidney Dis. 45, 494-501 (2005).
- Shinohara, K., et al. Arterial stiffness in predialysis patients with uremia. Kidney Int. 65, 936-943 (2004).
- Karras, A., et al. Large artery stiffening and remodeling are independently associated with all-cause mortality and cardiovascular events in chronic kidney disease. Hypertension. 60, 1451-1457 (2012).
- Pannier, B., Guerin, A. P., Marchais, S. J., Safar, M. E., London, G. M. Stiffness of capacitive and conduit arteries: prognostic significance for end-stage renal disease patients. Hypertension. 45, 592-596 (2005).
- Yilmaz, M. I., et al. Vascular health, systemic inflammation and progressive reduction in kidney function; clinical determinants and impact on cardiovascular outcomes. Neprhol Dial Transplant. 26, 3537-3543 (2011).
- Sutton-Tyrrell, K., et al. Elevated aortic pulse wave velocity, a marker of arterial stiffness, predicts cardiovascular events in well-functioning older adults. Circulation. 111, 3384-3390 (2005).
- Tanaka, H., DeSouza, C. A., Seals, D. R. Absence of age-related increase in central arterial stiffness in physically active women. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 18, 127-132 (1998).
- Mitchell, G. F., et al. Arterial stiffness and cardiovascular events: the Framingham Heart Study. Circulation. 121, 505-511 (2010).
- Yeboah, J., Crouse, J. R., Hsu, F. C., Burke, G. L., Herrington, D. M. Brachial flow-mediated dilation predicts incident cardiovascular events in older adults: the Cardiovascular Health Study. Circulation. 115, 2390-2397 (2007).
- Shechter, M., et al. Long-term association of brachial artery flow-mediated vasodilation and cardiovascular events in middle-aged subjects with no apparent heart disease. Int J Cardiol. 134, 52-58 (2009).
- Baylis, C. Nitric oxide deficiency in chronic kidney disease. Am J Physiol Renal Physiol. 294, (2008).
- Wever, R., et al. Nitric oxide production is reduced in patients with chronic renal failure. Arterioscler Thromb Vasc. 19, 1168-1172 (1999).
- Endemann, D. H., Schiffrin, E. L. Endothelial dysfunction. J Am Soc Nephrol. 15, 1983-1992 (2004).
- Hasdan, G., et al. Endothelial dysfunction and hypertension in 5/6 nephrectomized rats are mediated by vascular superoxide. Kidney Int. 61, 586-590 (2002).
- Chue, C. D., Townend, J. N., Steeds, R. P., Ferro, C. J. Arterial stiffness in chronic kidney disease: causes and consequences. Heart. 96, 817-823 (2010).
- Dupont, J. J., Farquhar, W. B., Townsend, R. R., Edwards, D. G. Ascorbic acid or L-arginine improves cutaneous microvascular function in chronic kidney disease. J Appl Physiol. 111, (2011).
- Oberg, B. P., et al. Increased prevalence of oxidant stress and inflammation in patients with moderate to severe chronic kidney disease. Kidney Int. 65, 1009-1016 (2004).
- Cachofeiro, V., et al. Oxidative stress and inflammation, a link between chronic kidney disease and cardiovascular disease. Kidney Int Suppl. (111), (2008).
- Vila, E., Salaices, M. Cytokines and vascular reactivity in resistance arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 288, (2005).
- Perticone, F., et al. Endothelial dysfunction and subsequent decline in glomerular filtration rate in hypertensive patients. Circulation. 122, 379-384 (2010).
- Zatz, R., Baylis, C. Chronic nitric oxide inhibition model six years on. Hypertension. 32, 958-964 (1998).
- Nakagawa, T., Johnson, R. J. Endothelial nitric oxide synthase. Contrib Nephrol. 170, 93-101 (2011).
- Muller, V., Tain, Y. L., Croker, B., Baylis, C. Chronic nitric oxide deficiency and progression of kidney disease after renal mass reduction in the C57Bl6 mouse. Am J Nephrol. 32, 575-580 (2010).
- Colombo, P. C., et al. Biopsy coupled to quantitative immunofluorescence: a new method to study the human vascular endothelium. J Appl Physiol. 92, 1331-1338 (2002).
- Donato, A. J., Black, A. D., Jablonski, K. L., Gano, L. B., Seals, D. R. Aging is associated with greater nuclear NFkappaB, reduced IkappaBalpha, and increased expression of proinflammatory cytokines in vascular endothelial cells of healthy humans. Aging Cell. 7, 805-812 (2008).
- Donato, A. J., et al. Direct evidence of endothelial oxidative stress with aging in humans: relation to impaired endothelium-dependent dilation and upregulation of nuclear factor-kappaB. Circ Res. 100, 1659-1666 (2007).
- Jablonski, K. L., Chonchol, M., Pierce, G. L., Walker, A. E., Seals, D. R. 25-Hydroxyvitamin D deficiency is associated with inflammation-linked vascular endothelial dysfunction in middle-aged and older adults. Hypertension. 57, 63-69 (2011).
- Corretti, M. C., et al. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol. 39, 257-265 (2002).
- Harris, R. A., Nishiyama, S. K., Wray, D. W., Richardson, R. S. Ultrasound assessment of flow-mediated dilation. Hypertension. 55, 1075-1085 (2010).
- Donald, A. E., et al. Methodological approaches to optimize reproducibility and power in clinical studies of flow-mediated dilation. J Am Coll Cardiol. 51, 1959-1964 (2008).
- Widlansky, M. E. Shear stress and flow-mediated dilation: all shear responses are not created equally. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 296, (2009).
- Stewart, A. D., Millasseau, S. C., Kearney, M. T., Ritter, J. M., Chowienczyk, P. J. Effects of inhibition of basal nitric oxide synthesis on carotid-femoral pulse wave velocity and augmentation index in humans. Hypertension. 42, 915-918 (2003).
- Lantelme, P., Mestre, C., Lievre, M., Gressard, A., Milon, H. Heart rate: an important confounder of pulse wave velocity assessment. Hypertension. 39, 1083-1087 (2002).
- Jablonski, K. L., Seals, D. R., Eskurza, I., Monahan, K. D., Donato, A. J. High-dose ascorbic acid infusion abolishes chronic vasoconstriction and restores resting leg blood flow in healthy older men. J Appl Physiol. 103, 1715-1721 (2007).
