Gestandaardiseerde coronaire ringvoorbereiding van ratten en real-time registratie van dynamische spanningsveranderingen langs de diameter van het vat
Summary
Het huidige protocol beschrijft de draadmyograaftechniek voor het meten van vasculaire reactiviteit van de kransslagader van de rat.
Abstract
Als een belangrijke gebeurtenis van hart- en vaatziekten, coronaire hartziekte (CAD) is algemeen beschouwd als de belangrijkste boosdoener van atherosclerose, myocardinfarct en angina pectoris, die het leven en de gezondheid van mensen over de hele wereld ernstig bedreigen. Het vastleggen van de dynamische biomechanische kenmerken van geïsoleerde bloedvaten heeft mensen echter lang verbaasd. Ondertussen zijn nauwkeurige positionering en isolatie van kransslagaders om in vitro dynamische vasculaire spanningsveranderingen te meten een trend geworden in de ontwikkeling van CAD-geneesmiddelen. Het huidige protocol beschrijft de macroscopische identificatie en microscopische scheiding van de kransslagaders van ratten. De contractie- en verwijdingsfunctie van de kransslagaderring langs de diameter van het vat werd bewaakt met behulp van het gevestigde multi-myograafsysteem. De gestandaardiseerde en geprogrammeerde protocollen voor coronaire ringspanningsmeting, van bemonstering tot gegevensverzameling, verbeteren de herhaalbaarheid van de experimentele gegevens enorm, wat de authenticiteit van vasculaire spanningsrecords na fysiologische, pathologische en medicamenteuze interventie garandeert.
Introduction
Coronaire hartziekte (CAD) is algemeen erkend en bezorgd als een typische en representatieve hart- en vaatziekte, de belangrijkste doodsoorzaak in zowel ontwikkelde als ontwikkelingslanden 1,2. Als een bloed- en zuurstoftoevoerroute voor een normale cardiale fysiologische functie, komt circulerend bloed het hart binnen en voedt het het hart via twee hoofdkransslagaders en een bloed vasculair netwerk op het oppervlak van het myocard 3,4. Cholesterol- en vetafzettingen in de kransslagaders snijden de bloedtoevoer van het hart en de gewelddadige ontstekingsreactie van het vasculaire systeem af, waardoor atherosclerose, stabiele angina, onstabiele angina, myocardinfarct of plotselinge hartdood ontstaat 5,6. Als reactie op pathologische stenose van de kransslagaders, compenserende versnelde fysiologische hartslag voldoet aan de bloedtoevoer van het hart zelf of vitale organen van het lichaam door de output van de linker ventrikelte verhogen 7. Als langdurige coronaire stenose niet op tijd wordt verlicht, kunnen zich uitgebreide nieuwe bloedvaten ontwikkelen in bepaalde delen van het hart8. Op dit moment neemt de klinische behandeling van CAD vaak trombolyse of chirurgische mechanische trombolyse en een exogene bionische vasculaire bypass met frequente medicatie en grote chirurgische handicapaan 9. Daarom is het functionele onderzoek van de fysiologische activiteit van de kransslagader nog steeds een dringende doorbraak voor hart- en vaatziekten10.
Er zijn geen beschikbare technische middelen om coronaire fysiologische activiteit te detecteren, behalve draadloze telemetriesystemen, die dynamisch in vivo coronaire druk, vasculaire spanning, bloedzuurstofverzadiging en pH-waarden11 kunnen registreren. Daarom, gezien de textuurgeheim en complexiteit van kransslagaders, zijn nauwkeurige identificatie en isolatie van kransslagaders ongetwijfeld de beste keuzes voor het verkennen van meerdere mechanismen van CAD in vitro4.
Een serie multi-myograafsysteem, in het bijzonder een draadmicrograafmicrovasculaire spanningsdetector (zie Materiaaltabel), is een zeer volwassen verhandelbaar apparaat voor het registreren van in vitro weefselspanningsveranderingen van kleine vasculaire, lymfatische en bronchiale buizen met de kenmerken van hoge precisie en continue dynamische registratie12. Het genoemde systeem is op grote schaal gebruikt om in vitro weefselspanningskarakteristieken van holtestructuren met diameters van 60 μm tot 10 mm vast te leggen. De continue verwarmingskenmerken van het platform van de draadmicrograaf compenseren grotendeels de stimulatie van de ongunstige externe omgeving. Ondertussen stellen de constante input van het gasmengsel en de pH-waarden ons in staat om nauwkeurigere vasculaire spanningsgegevens te verkrijgen in een vergelijkbare fysiologische toestand13. Gezien de complexiteit van anatomische lokalisatie van kransslagaders van ratten (figuur 1), is de isolatie ervan echter verwarrend geweest en beperkt het de verkenning van gediversifieerde hart- en vaatziekten en medicijnontwikkeling door het mechanisme. Daarom introduceert het huidige protocol het anatomische locatie- en scheidingsproces van de kransslagader van de rat in detail, gevolgd door spanningsmeting op het platform van de draadmicrograaf14.
Protocol
Representative Results
Discussion
De verstoring van de coronaire microcirculatie, waarbij een breed scala aan patiënten met CAD betrokken is, is geleidelijk erkend en betrof de basis voor adequate myocardumperfusie. Gezien de ernstige complicaties van plotselinge coronaire hartziekten en hart- en vaatziekten, zijn tijdige preventie en behandeling van geneesmiddelen uiterst belangrijk voor een klinisch persoon met CAD17. Onvermijdelijk hebben de geheimhouding van de anatomie van de kransslagader en de complexiteit van de fysiologi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door het Key R&D-project van Sichuan Provincial Science and Technology Plan (2022YFS0438), de National Natural Science Foundation of China (82104533), de China Postdoctoral Science Foundation (2020M683273) en de Afdeling Wetenschap &Technologie van de provincie Sichuan (2021YJ0175).
Materials
| Apigenin | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | 150731 | |
| CaCl2 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A501330 | |
| D-glucose | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A610219 | |
| HEPES | Xiya Reagent Co., Ltd., Shandong, China | S3872 | |
| KCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100395 | |
| KH2PO4 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100781 | |
| LabChart Professional version 8.3 | ADInstruments, Australia | — | |
| MgCl2·6H2O | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100288 | |
| Multi myograph system | Danish Myo Technology, Aarhus, Denmark | 620M | |
| NaCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100241 | |
| NaHCO3 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100865 | |
| Steel wires | Danish Myo Technology, Aarhus, Denmark | 400447 | |
| U46619 | Sigma, USA | D8174 |
References
- Malakar, A. K., et al. A review on coronary artery disease, its risk factors, and therapeutics. Journal of Cellular Physiology. 234 (10), 16812-16823 (2019).
- Murray, C., et al. national age-sex specific all-cause and cause-specific mortality for 240 causes of death, 1990-2013: A systematic analysis for the global burden of disease Study 2013. The Lancet. 385 (9963), 117-171 (2015).
- Zhang, Y., et al. Adenosine and adenosine receptor-mediated action in coronary microcirculation. Basic Research in Cardiology. 116 (1), 22 (2021).
- Allaqaband, H., Gutterman, D. D., Kadlec, A. O. Physiological consequences of coronary arteriolar dysfunction and its influence on cardiovascular disease. Physiology. 33 (5), 338-347 (2018).
- Minelli, S., Minelli, P., Montinari, M. R. Reflections on atherosclerosis: Lesson from the past and future research directions. Journal of Multidisciplinary Healthcare. 13, 621-633 (2020).
- Alvarez-Alvarez, M. M., Zanetti, D., Carreras-Torres, R., Moral, P., Athanasiadis, G. A survey of sub-saharan gene flow into the mediterranean at risk loci for coronary artery disease. European Journal of Human Genetics. 25 (4), 472-476 (2017).
- LaCombe, P., Tariq, M. A., Lappin, S. L. Physiology, Afterload Reduction. StatPearls [Internet]. , (2022).
- Gutterman, D. D., et al. The human microcirculation: regulation of flow and beyond. Circulation Research. 118 (1), 157-172 (2016).
- Wang, G., Li, F., Hou, X. Complementary and alternative therapies for stable angina pectoris of coronary heart disease: A protocol for systematic review and network meta-analysis. Medicine. 101 (7), 28850 (2022).
- Markousis-Mavrogenis, G., et al. Coronary microvascular disease: the "meeting point" of cardiology. European Journal of Clinical Investigation. 52 (5), 13737 (2021).
- Allison, B. J., et al. Fetal in vivo continuous cardiovascular function during chronic hypoxia. The Journal of Physiology. 594 (5), 1247-1264 (2016).
- Wenceslau, C. F., et al. Guidelines for the measurement of vascular function and structure in isolated arteries and veins. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 321 (1), 77-111 (2021).
- Liu, L., et al. Comparison of Ca2+ handling for the regulation of vasoconstriction between rat coronary and renal arteries. Journal of Vascular Research. 56 (4), 191-203 (2019).
- Sun, J., et al. Isometric contractility measurement of the mouse mesenteric artery using wire myography. Journal of Visualized Experiments. (138), e58064 (2018).
- Guo, P., et al. Coronary hypercontractility to acidosis owes to the greater activity of TMEM16A/ANO1 in the arterial smooth muscle cells. Biomedicine & Pharmacotherapy. 139, 111615 (2021).
- Ping, N. N., Cao, L., Xiao, X., Li, S., Cao, Y. X. The determination of optimal initial tension in rat coronary artery using wire myography. Physiological Research. 63 (1), 143-146 (2014).
- Niccoli, G., Scalone, G., Lerman, A., Crea, F. Coronary microvascular obstruction in acute myocardial infarction. European Heart Journal. 37 (13), 1024-1033 (2016).
- Mumma, B., Flacke, N. Current diagnostic and therapeutic strategies in microvascular angina. Current Emergency and Hospital Medicine Reports. 3 (1), 30-37 (2015).
- Lanza, G. A., Parrinello, R., Figliozzi, S. Management of microvascular angina pectoris. American Journal of Cardiovascular Drugs. 14 (1), 31-40 (2014).
- Zhu, T. Q., et al. Beneficial effects of intracoronary tirofiban bolus administration following upstream intravenous treatment in patients with ST-elevation myocardial infarction undergoing primary percutaneous coronary intervention: The ICT-AMI study. International Journal of Cardiology. 165 (3), 437-443 (2013).
- Huang, D., et al. Restoration of coronary flow in patients with no-reflow after primary coronary intervention of acute myocardial infarction (RECOVER). American Heart Journal. 164 (3), 394-401 (2012).
- Fu, W. J., et al. Anti-atherosclerosis and cardio-protective effects of the Angong Niuhuang Pill on a high fat and vitamin D3 induced rodent model of atherosclerosis. Journal of Ethnopharmacology. 195, 118-126 (2017).
- Li, J., et al. Chinese medicine She-Xiang-Xin-Tong-Ning, containing moschus, corydalis and ginseng, protects from myocardial ischemia injury via angiogenesis. The American Journal of Chinese Medicine. 48 (1), 107-126 (2020).
- Wu, W., et al. Three dimensional reconstruction of coronary artery stents from optical coherence tomography: Experimental validation and clinical feasibility. Scientific Reports. 11 (1), 1-15 (2021).
- Liu, M., et al. Janus-like role of fibroblast growth factor 2 in arteriosclerotic coronary artery disease: Atherogenesis and angiogenesis. Atherosclerosis. 229 (1), 10-17 (2013).
- Hu, G., Li, X., Zhang, S., Wang, X. Association of rat thoracic aorta dilatation by astragaloside IV with the generation of endothelium-derived hyperpolarizing factors and nitric oxide, and the blockade of Ca2+ channels. Biomedical reports. 5 (1), 27-34 (2016).
- Guo, Y., et al. Anticonstriction effect of MCA in rats by danggui buxue decoction. Frontiers in Pharmacology. 12, 749915 (2021).
- Jing, Y., et al. Apigenin relaxes rat intrarenal arteries, depresses Ca2+-activated Cl− currents and augments voltage-dependent K+ currents of the arterial smooth muscle cells. Biomedicine & Pharmacotherapy. 115, 108926 (2019).
