Summary

क्रोनिक किडनी रोग के साथ रोगियों में नाड़ी समारोह का आकलन

Published: June 16, 2014
doi:

Summary

संवहनी रोग और शारीरिक तंत्र योगदान की डिग्री बाहु धमनी प्रवाह की मध्यस्थता फैलाव, महाधमनी नाड़ी तरंग वेग, और संवहनी endothelial सेल प्रोटीन अभिव्यक्ति को मापने के द्वारा क्रोनिक किडनी रोग के साथ रोगियों में मूल्यांकन किया जा सकता.

Abstract

क्रोनिक किडनी रोग (सीकेडी) के साथ रोगियों में काफी सामान्य आबादी की तुलना में हृदय रोग (सीवीडी) का खतरा बढ़ गया है, और यह केवल आंशिक रूप से पारंपरिक सीवीडी जोखिम कारकों से समझाया गया है. संवहनी रोग संवहनी endothelial रोग (सबसे अधिक बिगड़ा अन्तःचूचुक निर्भर फैलाव [EDD] के रूप में मूल्यांकन) और बड़े लोचदार धमनियों के stiffening विशेषता द्वारा एक महत्वपूर्ण गैर पारंपरिक जोखिम कारक है. विभिन्न तकनीकों EDD और बड़े लोचदार धमनी कठोरता का आकलन करने के लिए मौजूद हैं सबसे अधिक क्रमश बाहु धमनी प्रवाह की मध्यस्थता फैलाव (एफएमडी बीए) और महाधमनी नाड़ी तरंग वेग (aPWV), कर रहे हैं प्रयोग किया जाता है. संवहनी रोग के इन noninvasive उपायों दोनों के साथ और गुर्दे की बीमारी के बिना रोगियों में भविष्य हृदय की घटनाओं की स्वतंत्र predictors हैं. सीकेडी के साथ मरीजों को दोनों भ्रष्ट एफएमडी बीए का प्रदर्शन, और aPWV वृद्धि हुई है. जबकि जिसके द्वारा सटीक तंत्र संवहनी रोग एच.डी.सीकेडी में lops अधूरे समझ रहे हैं, वृद्धि हुई oxidative तनाव और नाइट्रिक ऑक्साइड (सं) bioavailability में बाद में एक कमी महत्वपूर्ण योगदान कर रहे हैं. Oxidative तनाव में सेलुलर परिवर्तन कोहनी के सामने नस से संवहनी endothelial कोशिकाओं को इकट्ठा करने और immunofluorescence का उपयोग oxidative तनाव के मार्कर के प्रोटीन अभिव्यक्ति को मापने के द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता. हम एफएमडी बीए, aPWV, और संवहनी endothelial सेल प्रोटीन अभिव्यक्ति को मापने के लिए यहाँ इन तरीकों में से एक चर्चा प्रदान करते हैं.

Introduction

क्रोनिक किडनी रोग (सीकेडी) अकेले 1 संयुक्त राज्य अमेरिका में ~ आबादी का 11.5% प्रभावित, महामारी अनुपात तक पहुँच गया है कि एक प्रमुख सार्वजनिक स्वास्थ्य चिंता का विषय है. सीकेडी के साथ रोगियों में हृदय मौत या एक हृदय घटना का खतरा काफी सामान्य आबादी 2-4 के साथ तुलना में वृद्धि हुई है. सीकेडी के साथ रोगियों पारंपरिक हृदय जोखिम कारकों के एक उच्च व्याप्ति का प्रदर्शन हालांकि, यह केवल हृदय रोग के अपने वृद्धि हुई घटना (सीवीडी) 5 का हिस्सा बताते हैं. संवहनी रोग नेफ्रोलॉजी 6-9 के क्षेत्र में वृद्धि की मान्यता प्राप्त एक महत्वपूर्ण nontraditional हृदय जोखिम कारक है.

कई परिवर्तन होने की संभावना धमनी रोग के विकास में योगदान करते हैं, सबसे बड़ी चिंता का उन लोगों के बीच सबसे अधिक बिगड़ा अन्तःचूचुक निर्भर फैलाव (EDD) के रूप में मूल्यांकन संवहनी endothelial रोग के विकास, और ला के stiffening हैंrge लोचदार धमनियों 10. विभिन्न तकनीकों EDD और बड़े लोचदार धमनी कठोरता का आकलन करने के लिए मौजूद हैं, लेकिन सबसे अधिक इस्तेमाल किया क्रमशः बाहु धमनी प्रवाह की मध्यस्थता फैलाव एफएमडी बीए और महाधमनी नाड़ी तरंग वेग (aPWV), कर रहे हैं. EDD का आकलन करने के लिए एक और आमतौर पर इस्तेमाल तकनीक शिरापरक रोड़ा plethysmography 11,12 का उपयोग ऐसे acetylcholine के रूप में औषधीय एजेंटों के लिए प्रकोष्ठ रक्त प्रवाह प्रतिक्रिया को मापने है. हालांकि, इस पद्धति को एफएमडी बीए की तुलना में अधिक आक्रामक है और सीकेडी के साथ रोगियों में contraindicated जा सकता है जो बाहु धमनी, का कैथीटेराइजेशन की आवश्यकता है. धमनी कठोरता का आकलन करने के लिए एक वैकल्पिक तकनीक के रूप में यह व्यापक रूप से इस्तेमाल किया है या aPWV 13 के रूप में नैदानिक ​​endpoints के साथ मान्य नहीं है, हालांकि, मन्या धमनी की स्थानीय धमनी अनुपालन (कठोरता का उलटा) को मापने के लिए है.

सीकेडी के साथ मरीजों को भ्रष्ट एफएमडी बीए 14-16 और वृद्धि की महाधमनी नाड़ी तरंग वेग एपी दोनों का प्रदर्शनवेस्ट वर्जीनिया 13,17,18, यहां तक कि पूर्व डायलिसिस की जरूरत के लिए. महत्वपूर्ण बात यह एक नैदानिक ​​दृष्टिकोण से, संवहनी रोग के इन noninvasive उपायों के दोनों सीकेडी 19-21, साथ ही अन्य आबादी 22-26 में साथ रोगियों में दोनों भविष्य में हृदय की घटनाओं और मृत्यु दर के स्वतंत्र predictors हैं. इन तकनीकों में सीकेडी के साथ रोगियों सहित सीवीडी के जोखिम में विभिन्न आबादी का अध्ययन करने के लिए लागू किया जा सकता है.

धमनियों में शिथिलता सीकेडी में विकसित करता है जिसके द्वारा सटीक तंत्र अधूरे समझ रहे हैं; हालांकि, कम नाइट्रिक ऑक्साइड (सं) जैव उपलब्धता एक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता 27-30 और बिगड़ा EDD दोनों का एक आम तंत्र और वृद्धि की धमनी कठोरता 10,31 है. सीकेडी में, oxidative तनाव में वृद्धि हुई है और कोई bioavailability 32-34 में कमी करने के लिए योगदान देता है. ऑक्सिडेटिव तनाव एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षा के सापेक्ष प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (ROS) के अत्यधिक जैव उपलब्धता के रूप में परिभाषित किया गया है. शारीरिक उत्तेजनाओं, इंकभड़काऊ संकेतन luding, ऑक्सीडेंट एंजाइम सिस्टम को बढ़ावा देने superoxide आयनों (ओ 2-) सहित आरओएस निर्माण करने के लिए (जैसे, ऑक्सीडेंट एंजाइम NADPH oxidase.) 35. Superoxide के उत्पादन अंततः नाइट्रिक ऑक्साइड (सं) की bioavailability कम कर देता है की ओर जाता है.

Endothelial रोग घटना सीकेडी 36 के एक स्वतंत्र कारक है के रूप में प्रभावित नहीं bioavailability के बदले में, सीकेडी के विकास के लिए योगदान कर सकते हैं. यह जानवर डेटा एनोस निषेध उच्च रक्तचाप (प्रणालीगत और glomerular) लाती है यह दर्शाता है कि के साथ संगत है, glomerular ischemia, ग्लोमेरुलोस्केलेरोसिस, और tubulo-बीचवाला चोट 37. दरअसल, कोई bioavailability मानव सीकेडी 38,39 में endothelial रोग के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका का सुझाव दे, मानव रोग mimics कि प्रयोगात्मक गुर्दे की बीमारी के विकास और प्रगति के लिए आवश्यक प्रतीत होता है कम.

संवहनी oxidative तनाव के मार्कर वी में मूल्यांकन किया जा सकतामूल रूप से कोलंबो एट अल. 40 द्वारा विकसित और जवानों एट अल 41-43 संशोधित एक तकनीक का उपयोग, मानव अनुसंधान के विषय से एकत्र endothelial कोशिकाओं ascular. 2 बाँझ जम्मू, तारों का प्रयोग, कोशिकाओं कोहनी के सामने नस से एकत्र कर रहे हैं, बरामद तय है, और बाद में सकारात्मक endothelial कोशिकाओं के रूप में पहचान की है और immunofluorescence का उपयोग ब्याज की प्रोटीन की अभिव्यक्ति के लिए विश्लेषण.

हम यहाँ एक) उपाय एफएमडी बीए करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि इस पद्धति की चर्चा प्रदान; ख) aPWV उपाय; ग) oxidative तनाव के मार्कर के संवहनी endothelial सेल प्रोटीन अभिव्यक्ति उपाय. फोकस पुरानी डायलिसिस की जरूरत नहीं है, सीकेडी के साथ रोगियों पर है.

Protocol

इस प्रोटोकॉल कोलोराडो एकाधिक संस्थागत समीक्षा बोर्ड (COMIRB) के दिशा निर्देशों के बाद. परीक्षण सत्र के लिए 1. तैयारी प्रतिभागियों को सबसे सटीक मापन के लिए इन प्रतिबंधों का पालन करना चाहिए: खा…

Representative Results

एफएमडी बीए प्रतिक्रियाशील hyperemia निम्नलिखित बाहु धमनी के व्यास में शिखर परिवर्तन के रूप में मात्रा निर्धारित है. इस प्रकार, आराम से कम व्यास एक 5 मिनट रक्तचाप कफ रोड़ा अवधि (चित्रा 1) के अंत के बा?…

Discussion

एफएमडी बीए और aPWV के लिए सही परिणाम प्राप्त करने क्रमशः, उच्च गुणवत्ता अल्ट्रासाउंड छवियों और दबाव waveforms प्राप्त करने की आवश्यकता है. इस लिए केन्द्रीय ऑपरेटर 44 से प्रत्येक तकनीक के उचित और निरंतर ?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

लेखकों उसे तकनीकी सहायता के लिए नीना Bispham धन्यवाद. इस काम अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन (12POST11920023), और एनआईएच (K23DK088833, K23DK087859) द्वारा समर्थित किया गया.

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 

Riferimenti

  1. Levey, A. S., et al. A new equation to estimate glomerular filtration rate. Ann Intern Med. 150, 604-612 (2009).
  2. Foley, R. N., Parfrey, P. S., Sarnak, M. J. Epidemiology of cardiovascular disease in chronic renal disease. J Am Soc Nephrol. 9, (1998).
  3. Parfrey, P. S., Harnett, J. D. Cardiac disease in chronic uremia. Pathophysiology and clinical epidemiology. Asaio J. 40, 121-129 (1994).
  4. Schiffrin, E. L., Lipman, M. L., Mann, J. F. Chronic kidney disease: effects on the cardiovascular system. Circulation. 116, 85-97 (2007).
  5. Sarnak, M. J., et al. Cardiovascular disease risk factors in chronic renal insufficiency. Clin Nephrol. 57, 327-335 (2002).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Malyszko, J. Mechanism of endothelial dysfunction in chronic kidney disease. Clinica chimica acta; international journal of clinical chemistry. 411, 1412-1420 (2010).
  10. 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).
  11. Seals, D. R., Jablonski, K. L., Donato, A. J. Aging and vascular endothelial function in humans. Clin Sci (Lond). 120, 357-375 (2011).
  12. 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).
  13. Briet, M., et al. Arterial stiffness and enlargement in mild-to-moderate chronic kidney disease. Kidney Int. 69, 350-357 (2006).
  14. Thambyrajah, J., et al. Abnormalities of endothelial function in patients with predialysis renal failure. Heart. 83, 205-209 (2000).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Shinohara, K., et al. Arterial stiffness in predialysis patients with uremia. Kidney Int. 65, 936-943 (2004).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Mitchell, G. F., et al. Arterial stiffness and cardiovascular events: the Framingham Heart Study. Circulation. 121, 505-511 (2010).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Baylis, C. Nitric oxide deficiency in chronic kidney disease. Am J Physiol Renal Physiol. 294, (2008).
  28. Wever, R., et al. Nitric oxide production is reduced in patients with chronic renal failure. Arterioscler Thromb Vasc. 19, 1168-1172 (1999).
  29. Endemann, D. H., Schiffrin, E. L. Endothelial dysfunction. J Am Soc Nephrol. 15, 1983-1992 (2004).
  30. Hasdan, G., et al. Endothelial dysfunction and hypertension in 5/6 nephrectomized rats are mediated by vascular superoxide. Kidney Int. 61, 586-590 (2002).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. Cachofeiro, V., et al. Oxidative stress and inflammation, a link between chronic kidney disease and cardiovascular disease. Kidney Int Suppl. (111), (2008).
  35. Vila, E., Salaices, M. Cytokines and vascular reactivity in resistance arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 288, (2005).
  36. Perticone, F., et al. Endothelial dysfunction and subsequent decline in glomerular filtration rate in hypertensive patients. Circulation. 122, 379-384 (2010).
  37. Zatz, R., Baylis, C. Chronic nitric oxide inhibition model six years on. Hypertension. 32, 958-964 (1998).
  38. Nakagawa, T., Johnson, R. J. Endothelial nitric oxide synthase. Contrib Nephrol. 170, 93-101 (2011).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
  43. 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).
  44. 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).
  45. Harris, R. A., Nishiyama, S. K., Wray, D. W., Richardson, R. S. Ultrasound assessment of flow-mediated dilation. Hypertension. 55, 1075-1085 (2010).
  46. 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).
  47. Widlansky, M. E. Shear stress and flow-mediated dilation: all shear responses are not created equally. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 296, (2009).
  48. 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).
  49. 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).
  50. 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).
check_url/it/51478?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Jablonski, K. L., Decker, E., Perrenoud, L., Kendrick, J., Chonchol, M., Seals, D. R., Jalal, D. Assessment of Vascular Function in Patients With Chronic Kidney Disease. J. Vis. Exp. (88), e51478, doi:10.3791/51478 (2014).

View Video