הכנת טבעת כלילית סטנדרטית של חולדה והקלטה בזמן אמת של שינויי מתח דינמיים לאורך קוטר כלי השיט
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר את טכניקת המיוגרפיה של החוטים למדידת תגובתיות כלי הדם של העורק הכלילי של החולדה.
Abstract
כאירוע מפתח של מחלות מערכת הלב וכלי הדם, מחלת עורקים כליליים (CAD) נחשבה באופן נרחב כאשם העיקרי של טרשת עורקים, אוטם שריר הלב ותעוקת חזה פקטוריס, אשר מאיימים ברצינות על חייהם ובריאותם של אנשים בכל רחבי העולם. עם זאת, כיצד לרשום את המאפיינים הביומכניים הדינמיים של כלי דם מבודדים תמה מזמן אנשים. בינתיים, מיקום מדויק ובידוד של עורקים כליליים למדידת שינויים במתח הדינמי של כלי הדם במבחנה הפכו למגמה בפיתוח תרופות CAD. הפרוטוקול הנוכחי מתאר את הזיהוי המקרוסקופי ואת ההפרדה המיקרוסקופית של העורקים הכליליים של החולדה. פונקציית ההתכווצות וההתרחבות של טבעת העורקים הכליליים לאורך קוטר כלי השיט נוטרו באמצעות מערכת המולטי-מיוגרפיה שהוקמה. הפרוטוקולים הסטנדרטיים והמתוכנתים של מדידת מתח טבעת כלילית, מדגימה ועד לאיסוף נתונים, משפרים מאוד את יכולת החזרה של הנתונים הניסיוניים, מה שמבטיח את האותנטיות של רשומות מתח כלי הדם לאחר התערבות פיזיולוגית, פתולוגית וסמים.
Introduction
מחלת עורקים כליליים (CAD) זכתה להכרה נרחבת ומודאגת כמחלת לב וכלי דם טיפוסית ומייצגת, בהיותה סיבת המוות המובילה במדינות מפותחות ומתפתחות 1,2. כנתיב אספקת דם וחמצן לתפקוד פיזיולוגי תקין של הלב, הדם המסתובב נכנס ומזין את הלב דרך שני עורקים כליליים עיקריים ורשת כלי דם על פני שריר הלב 3,4. משקעי כולסטרול ושומן בעורקים הכליליים מנתקים את אספקת הדם של הלב ואת התגובה הדלקתית האלימה של מערכת כלי הדם, וגורמים לטרשת עורקים, תעוקת חזה יציבה, תעוקת חזה יציבה, אוטם שריר הלב או מוות לבבי פתאומי 5,6. בתגובה להיצרות פתולוגית של העורקים הכליליים, פעימות לב פיזיולוגיות מואצות מפצות מספקות את אספקת הדם של הלב עצמו או איברים חיוניים של הגוף על ידי הגדלת התפוקה של החדר השמאלי7. אם היצרות כלילית ממושכת אינה הקלה בזמן, כלי דם חדשים נרחבים עשויים להתפתח באזורים מסוימים של הלב8. כיום, הטיפול הקליני ב- CAD מאמץ לעתים קרובות תרומבוליזה תרופתית או תרומבוליזה מכנית כירורגית ומעקף כלי דם ביוניים אקסוגניים עם תרופות תכופות ונכות כירורגית גדולה9. לכן, החקירה התפקודית של פעילות פיזיולוגית של עורקים כליליים היא עדיין פריצת דרך דחופה למחלות לב וכלי דם10.
אין אמצעים טכניים זמינים לזיהוי פעילות פיזיולוגית כלילית, למעט מערכות טלמטריה אלחוטיות, שיכולות לרשום באופן דינמי לחץ כלילי in vivo , מתח כלי דם, ריווי חמצן בדם וערכי pH11. לכן, בהתחשב בסודיות ובמורכבות הטקסטורלית של העורקים הכליליים, זיהוי ובידוד מדויקים של עורקים כליליים הם ללא ספק הבחירות הטובות ביותר לחקר מנגנונים מרובים של CAD במבחנה4.
מערכת מולטי-מיוגרפיה סדרתית, במיוחד גלאי מתח מיקרו-וסקולרי של מיקרוגרף תיל (ראו טבלת חומרים), היא מכשיר סחיר בוגר מאוד לתיעוד שינויי מתח ברקמות במבחנה של צינורות קטנים של כלי דם, לימפה וסימפונות עם מאפיינים של דיוק גבוה ורישום דינמי רציף12. המערכת האמורה שימשה באופן נרחב לתיעוד מאפייני מתח רקמות במבחנה של מבני חלל בקטרים של 60 מיקרומטר עד 10 מ”מ. תכונות החימום הרציף של הפלטפורמה של מיקרוגרף החוטים מקזזות במידה רבה את הגירוי של הסביבה החיצונית השלילית. בינתיים, הקלטים הקבועים של תערובת הגזים וערכי ה- pH מאפשרים לנו לקבל נתוני מתח וסקולריים מדויקים יותר במצב פיזיולוגי דומה13. עם זאת, בהתחשב במורכבות של לוקליזציה אנטומית של עורקים כליליים של חולדות (איור 1), הבידוד שלו היה מבלבל והגביל את חקר המנגנון של מחלות לב וכלי דם מגוונות ופיתוח תרופות. לכן, הפרוטוקול הנוכחי מציג את המיקום האנטומי ואת תהליך ההפרדה של העורק הכלילי של החולדה בפירוט, ואחריו מדידת מתח על הפלטפורמה של מיקרוגרף החוט14.
Protocol
Representative Results
Discussion
ההפרעה של מיקרו-סירקולציה כלילית, הכוללת מגוון רחב של חולים עם CAD, הוכרה בהדרגה ודאגה לבסיס לפרפוזיה נאותה של שריר הלב. בהתחשב בסיבוכים החמורים של מחלת לב כלילית פתאומית ומחלות לב וכלי דם, מניעה וטיפול תרופתיים בזמן חשובים ביותר עבור אדם קליני עם CAD17. באופן בלתי נמנע, הסודיות של…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט המו”פ המרכזי של תוכנית המדע והטכנולוגיה של מחוז סצ’ואן (2022YFS0438), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82104533), הקרן למדע בתר-דוקטורט של סין (2020M683273), ומחלקת המדע והטכנולוגיה של מחוז סצ’ואן (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).
