Vurdering af vaskulære funktion hos patienter med kronisk nyresygdom

Summary

Graden af ​​vaskulær dysfunktion og bidrage fysiologiske mekanismer kan vurderes hos patienter med kronisk nyresygdom ved måling pulsåren flow-medieret dilatation aorta puls-bølge hastighed og vaskulær endotelcelle proteinekspression.

Abstract

Patienter med kronisk nyresygdom (CKD) har signifikant øget risiko for hjerte-kar-sygdom (CVD) i forhold til den almindelige befolkning, og det er kun delvist forklares med de traditionelle CVD risikofaktorer. Vaskulær dysfunktion er en vigtig ikke-traditionel risikofaktor, kendetegnet ved, vaskulær endotel dysfunktion (oftest vurderes som nedsat endotel-afhængig dilatation [EDD]) og afstivning af de store elastiske arterier. Mens forskellige teknikker eksisterer for at vurdere EDD og store elastiske arterie stivhed, de mest almindeligt anvendte er pulsåren flow-medieret dilatation (FMD _BA) og aorta puls-bølge hastighed (aPWV), hhv. Begge disse invasive foranstaltninger vaskulær dysfunktion er uafhængige prædiktorer for fremtidige kardiovaskulære hændelser hos patienter med og uden nyresygdom. Patienter med CKD demonstrere både forringet FMD _BA, og øget aPWV. Mens de nøjagtige mekanismer, som vaskulær dysfunktion develops i CKD er ufuldstændigt forstået, øget oxidativt stress og en efterfølgende reduktion af nitrogenoxid (NO) biotilgængelighed er vigtige bidragydere. Cellulære ændringer i oxidativ stress kan vurderes ved at indsamle vaskulære endotelceller fra antecubital vene og måling af protein-ekspression af markører for oxidativt stress ved hjælp af immunfluorescens. Vi giver her en diskussion af disse metoder til at måle FMD _BA, aPWV og vaskulær endotel celle protein udtryk.

Introduction

Kronisk nyresygdom (CKD), er et stort problem for folkesundheden, der har nået epidemiske proportioner, der påvirker ~ 11,5% af befolkningen i USA alene ^1. Risikoen for kardiovaskulær død eller kardiovaskulær hændelse hos patienter med CKD er steget betydeligt sammenlignet med den generelle befolkning ^2-4. Selv patienter med CKD udviser en høj forekomst af traditionelle kardiovaskulære risikofaktorer, dette forklarer kun en del af deres øgede incidens af kardiovaskulær sygdom (CVD) ^5. Vaskulær dysfunktion er en vigtig utraditionel kardiovaskulær risikofaktor få øget anerkendelse inden for nefrologi ^6-9.

Mens mange ændringer, der sandsynligvis bidrager til udviklingen af ​​arteriel dysfunktion, blandt dem til størst bekymring, er udviklingen af ​​vaskulær endotel dysfunktion, oftest vurderes som nedsat endotel-afhængig dilatation (EDD), og afstivning af laRGE elastiske arterier ^10. Forskellige teknikker eksisterer for at vurdere EDD og store elastiske arterie stivhed, men den mest almindeligt anvendte er pulsåren flow-medieret dilation FMD _BA og aorta puls-bølge hastighed (aPWV), hhv. En anden almindeligt anvendt teknik til at vurdere EDD måler underarm blodgennemstrømning respons på farmakologiske midler, såsom acetylcholin ved hjælp af venøs okklusion plethysmografi ^11,12. Men denne metode kræver kateterisation af pulsåren, hvilket er mere indgribende end FMD _BA og kan være kontraindiceret hos patienter med CKD. En suppleant teknik til at vurdere arteriel stivhed er at måle den lokale arterielle compliance (det modsatte af stivhed) i halspulsåren, selv om dette ikke er så udbredt, valideret med kliniske effektmål som aPWV ^13.

Patienter med CKD demonstrere både forringet FMD _BA ^14-16 og øget aorta puls-bølge hastighed aPWV ^13,17,18, selv før behøver dialyse. Vigtigere fra et klinisk perspektiv, begge disse invasive foranstaltninger vaskulær dysfunktion er uafhængige prædiktorer for fremtidige kardiovaskulære hændelser og mortalitet både hos patienter med CKD ^19-21, såvel som i andre populationer ^22-26. Disse teknikker kan anvendes til at studere forskellige befolkningsgrupper med risiko for CVD, herunder patienter med CKD.

De nøjagtige mekanismer, som arteriel dysfunktion udvikler sig i CKD er ufuldstændigt forstået; imidlertid reduceret nitrogenoxid (NO) biotilgængelighed er en kritisk bidragyder ^27-30 og en fælles mekanisme for både Hæmmede EDD og forøget arteriel stivhed ^10,31. I CKD er oxidativ stress øges og bidrager til reduktion i NO biotilgængelighed ^32-34. Oxidativ stress defineres som overdreven biotilgængelighed af reaktive oxygenspecies (ROS) i forhold til antioxidantforsvar. Fysiologiske stimuli, including inflammatorisk signalering, fremmer oxidant enzymsystemer til at producere ROS, herunder superoxidanion (O ₂ ● ^-) (f.eks oxidationsmiddel enzymet NADPH oxidase.) ^35. Produktionen af ​​superoxid sidste ende fører til reducerer biotilgængeligheden af ​​nitrogenoxid (NO).

Nedsat NO biotilgængelighed igen kan bidrage til udviklingen af CKD, som endotel dysfunktion er en uafhængig prædiktor for hændelsen CKD ^36. Dette er i overensstemmelse med data fra dyr indikerer, at eNOS hæmning inducerer hypertension (systemisk og glomerulær), glomerulær iskæmi, glomerulosklerose og Tubulo-interstitielle skade ^37.. Faktisk reducerede NO biotilgængelighed synes nødvendig for udvikling og progression af eksperimentel nyresygdom, der efterligner sygdomme hos mennesker, hvilket tyder på en central rolle for endotel dysfunktion i human CKD ^38,39.

Markører for vaskulær oxidativt stress kan vurderes på vascular endotelceller indsamlet fra menneskelige forsøgspersoner ved hjælp af en teknik oprindeligt udviklet af Colombo et al. ⁴⁰ og modificeret Seals et al ^41-43. Brug 2 sterile J-ledninger, opsamles celler fra antecubital vene, genvundet, fikseret og senere identificeret som endotelceller og analyseret for ekspression af proteiner af interesse ved hjælp af immunfluorescens.

Vi giver her en diskussion af denne metode, der kan bruges til a) foranstaltning FMD _BA; b) måler aPWV; c) måler vaskulær endotelcelle protein ekspression af markører for oxidativt stress. Der er fokus på patienter med CKD, som ikke kræver kronisk dialyse.

Protocol

Denne protokol følger retningslinjerne i Colorado Multiple Institutional Review Board (COMIRB). 1.. Forberedelse til testsession Deltagerne skal følge disse begrænsninger for mest præcise målinger: 12 timer fast fra mad og koffein, 12 timer tilbageholdenhed fra motion, 12 timer tilbageholdenhed fra at ryge, hvis det er relevant,> 4 halveringstid tilbageholdenhed fra medicin, hvis det er muligt (måske ikke være muligt i en befolkning som CKD-patienter), og præmeno…

Representative Results

FMD BA er kvantificeret som peak ændring i diameter brachialarterien efter reaktiv hyperæmi. Således er diameteren i hvile i forhold til diameter efter udløbet af en 5 min blodtryksmanchet okklusion periode (figur 1). Panel A viser en repræsentativ ultralydsbillede af brachialarterien, og panel B viser en graf af R-bølge gated ændring i diameter fra manchetfrigivelse til 2 minutter efter, som opnået ved anvendelse af kommercielt tilgængeligt software. Da ændringen er ofte ganske min…

Discussion

Indhentning bedre resultater FMD _BA og aPWV kræver at erhverve høj kvalitet ultralyd billeder og trykbølgeformer, hhv. Centralt i dette er hensigtsmæssigt og fortsat uddannelse og brug af hver teknik af operatøren ^44. Desuden er det afgørende at kontrollere for så mange eksterne variabler, der kan påvirke resultaterne som muligt ved at standardisere test session (fx før 12 timer hurtigt, klima kontrollerede rum, etc.) ^44,45. Som nævnt ovenfor, er brugen af kom…

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