Valutazione della funzione vascolare nei pazienti con malattia renale cronica

Summary

Il grado di disfunzione vascolare e contribuendo meccanismi fisiologici può essere valutata in pazienti con malattia renale cronica, misurando brachiale dilatazione dell'arteria flusso-mediata, velocità di propagazione dell'onda aortica e vascolare espressione della proteina delle cellule endoteliali.

Abstract

I pazienti con malattia renale cronica (CKD) hanno aumentato significativamente il rischio di malattia cardiovascolare (CVD) rispetto alla popolazione generale, e questo è solo parzialmente spiegata da fattori di rischio cardiovascolare tradizionali. Disfunzione vascolare è un importante fattore di rischio non tradizionale, caratterizzato da disfunzione endoteliale vascolare (più comunemente valutata come deteriorato endotelio-dipendente dilatazione [EDD]) e irrigidimento delle grandi arterie elastiche. Mentre esistono varie tecniche per valutare EDD e rigidità delle grandi arterie elastiche, il più comunemente utilizzati sono la dilatazione dell'arteria brachiale flusso-mediata (FMD _BA) e la velocità di propagazione dell'onda aortica (aPWV), rispettivamente. Entrambe queste misure non invasive della disfunzione vascolare sono predittori indipendenti di eventi cardiovascolari futuri in pazienti con e senza malattia renale. I pazienti con insufficienza renale cronica dimostrano sia compromessa l'afta epizootica _BA, e aumento aPWV. Mentre gli esatti meccanismi mediante i quali disfunzione vascolare sviLops in CKD sono completamente compresi, aumento dello stress ossidativo e una conseguente riduzione di ossido nitrico (NO) biodisponibilità contribuiscono in modo rilevante. Cambiamenti cellulari a stress ossidativo possono essere valutate attraverso la raccolta di cellule endoteliali vascolari dalla vena antecubitale e misurando l'espressione di proteine ​​marker di stress ossidativo mediante immunofluorescenza. Forniamo qui una discussione di questi metodi per misurare l'afta epizootica _BA, aPWV e vascolari espressione della proteina delle cellule endoteliali.

Introduction

Malattia renale cronica (CKD) è un importante problema di salute pubblica che ha raggiunto proporzioni epidemiche, che colpisce ~ 11,5% della popolazione nel solo ¹ negli Stati Uniti. Il rischio di morte cardiovascolare o di un evento cardiovascolare nei pazienti con insufficienza renale cronica è significativamente aumentata rispetto alla popolazione generale ^2-4. Anche se i pazienti con insufficienza renale cronica presentano un'alta prevalenza di fattori tradizionali di rischio cardiovascolare, questo spiega solo una parte del loro maggiore incidenza di malattie cardiovascolari (CVD) ^5. Disfunzione vascolare è un importante fattore di rischio cardiovascolare non tradizionale guadagnando maggiore riconoscimento nel campo della nefrologia ^6-9.

Mentre molte modifiche che contribuiscono allo sviluppo di disfunzione arteriosa, tra quelli di maggiore interesse sono lo sviluppo di disfunzione endoteliale vascolare, più comunemente valutata come deteriorato dilatazione endotelio-dipendente (EDD), e irrigidimento del laRGE arterie elastiche ^10. Esistono varie tecniche per valutare EDD e rigidità delle grandi arterie elastiche, ma il più comunemente usato sono brachiale dilatazione flusso-mediata FMD _BA e la velocità di propagazione dell'onda aortica (aPWV), rispettivamente. Un'altra tecnica comunemente usata per valutare EDD sta misurando avambraccio risposta il flusso di sangue ad agenti farmacologici come l'acetilcolina mediante occlusione venosa pletismografia ^11,12. Tuttavia, questa metodologia richiede il cateterismo dell'arteria brachiale, che è più invasiva rispetto FMD _BA e può essere controindicato nei pazienti con insufficienza renale cronica. Una tecnica alternativa per valutare la rigidità arteriosa è misurare la compliance arteriosa locale (l'inverso della rigidezza) della carotide, anche se questo non è così ampiamente usato o convalidato con endpoint clinici come aPWV ^13.

I pazienti con insufficienza renale cronica dimostrano sia compromessa l'afta epizootica _BA ^14-16 e una maggiore velocità di propagazione dell'onda aortica aPWV ^13,17,18, anche prima che necessitano di dialisi. Soprattutto dal punto di vista clinico, entrambe queste misure non invasive della disfunzione vascolare sono predittori indipendenti di futuri eventi cardiovascolari e mortalità sia in pazienti con CKD ^19-21, così come in altre popolazioni ^22-26. Queste tecniche possono essere applicate allo studio di diverse popolazioni a rischio di CVD, inclusi i pazienti con insufficienza renale cronica.

I meccanismi esatti con cui la disfunzione arteriosa si sviluppa in CKD non sono completamente comprese; Tuttavia, l'ossido di azoto ridotto (NO) biodisponibilità è un contributo critico ^27-30 e un meccanismo comune di entrambi EDD compromessa e una maggiore rigidità arteriosa ^10,31. In CKD, stress ossidativo è aumentato e contribuisce alla riduzione NO biodisponibilità ^32-34. Lo stress ossidativo è definito come eccessivo biodisponibilità delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) relativi alle difese antiossidanti. Stimoli fisiologici, incLuding segnalazione infiammatoria, promuovere sistemi enzimatici ossidanti per la produzione di ROS, tra cui anione superossido (O ₂ ● ^-) (ad esempio, l'ossidante dell'enzima NADPH ossidasi.) ^35. Produzione di superossido conduce infine alla riduce biodisponibilità di ossido nitrico (NO).

Alterata NO biodisponibilità può a sua volta contribuire allo sviluppo di CKD, come disfunzione endoteliale è un predittore indipendente di incidente CKD ^36. Questo è coerente con i dati nell'animale indicano che eNOS inibizione induce ipertensione (sistemica e glomerulare), ischemia glomerulare, glomerulosclerosi, e tubulo-interstiziale pregiudizio ^37. Infatti, ridotto appare necessario NO biodisponibilità per lo sviluppo e la progressione della malattia renale sperimentale che imita la malattia umana, suggerendo un ruolo chiave per la disfunzione endoteliale in CKD umana ^38,39.

Marker di stress ossidativo vascolare possono essere valutati in vascular cellule endoteliali raccolti da soggetti umani di ricerca, utilizzando una tecnica originariamente sviluppata da Colombo et al. ⁴⁰ e modificato Guarnizioni et al ^41-43. Usando 2 sterili J-fili, le cellule sono raccolti dalla vena antecubitale, recuperate, fisso, e successivamente identificati come cellule endoteliali e analizzati per l'espressione di proteine ​​di interesse mediante immunofluorescenza.

Forniamo qui una discussione di questa metodologia che può essere utilizzata per a) misura FMD _BA; b) misurare aPWV; c) misurare vascolare espressione proteica delle cellule endoteliali dei marcatori di stress ossidativo. L'attenzione si concentra su pazienti con CKD, che non richiedono dialisi cronica.

Protocol

Questo protocollo segue le linee guida del Colorado multipla Institutional Review Board (COMIRB). 1. Preparazione per il test Session I partecipanti dovrebbero seguire queste restrizioni per misure più accurate: 12 hr veloce dal cibo e caffeina, 12 ore moderazione da esercizio fisico, 12 ore moderazione dal fumo, se del caso,> 4 moderazione emivita dai farmaci, se possibile (potrebbe non essere fattibile in un popolazione come i pazienti con insufficienza renale cronica…

Representative Results

FMD BA è quantificato come la variazione di picco di diametro dell'arteria brachiale seguente iperemia reattiva. Così, il diametro a riposo viene confrontato al diametro successivo alla fine di un periodo di 5 min sfigmomanometro occlusione (Figura 1). Pannello A mostra un'immagine rappresentativa ecografia dell'arteria brachiale, quindi su Pannello B mostra un grafico del onda R cambiamento gated di diametro dalla versione bracciale a 2 minuti dopo, come ottenuto utilizzando il…

Discussion

Ottenere risultati accurati per l'afta epizootica _BA e aPWV richiede l'acquisizione di immagini ecografiche di alta qualità e le forme d'onda di pressione, rispettivamente. Al centro di questo è la formazione appropriate e continue e utilizzo di ogni tecnica dall'operatore ^44. Inoltre, è fondamentale per controllare a molte variabili esterne che possono influenzare i risultati possibili standardizzando la sessione di test (ad esempio, prima 12 hr veloce, camera climatizz…

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