Ecografia Valutazione della endoteliali-dipendente flusso-mediata vasodilatazione dell'arteria brachiale in Ricerca Clinica
Summary
La disfunzione endoteliale è associata a numerose patologie ed è predittivo di eventi cardiovascolari avversi negli esseri umani. Vasodilatazione flusso-mediata (FMD) è un metodo ad ultrasuoni non invasivo di valutazione della funzione endoteliale. Scelte metodologiche ed esperienza dell'operatore possono influenzare i risultati. Un approccio sistematico per l'afta epizootica negli studi sull'uomo è discusso qui.
Abstract
L'endotelio vascolare è un monostrato di cellule che rivestono l'interno dei vasi sanguigni e forniscono entrambi i ruoli strutturali e funzionali. L'endotelio funge da barriera, impedendo l'adesione dei leucociti e aggregazione, nonché permeabilità controllo di componenti del plasma. Funzionalmente, l'endotelio colpisce tono vasale.
La disfunzione endoteliale è uno squilibrio tra le specie chimiche che regolano il tono dei vasi, thombroresistance, la proliferazione cellulare e la mitosi. E 'il primo passo per l'aterosclerosi ed è associata con malattia coronarica, malattia delle arterie periferiche, insufficienza cardiaca, ipertensione, iperlipidemia e.
La prima dimostrazione di disfunzione endoteliale coinvolto infusione diretta di acetilcolina e di angiografia coronarica quantitativa. L'acetilcolina si lega ai recettori muscarinici sulla superficie delle cellule endoteliali, portando ad un aumento del calcio intracellulare e maggiore niossido di tric (NO) la produzione. Nei soggetti con un endotelio intatto, vasodilatazione è stato osservato mentre i soggetti con danno endoteliale sperimentato vasocostrizione paradossale.
Esiste un metodo non invasivo in vivo per misurare la funzione endoteliale in arterie periferiche utilizzando ad alta risoluzione B-mode ad ultrasuoni. La funzione endoteliale delle arterie periferiche è strettamente correlata alla funzione di arteria coronaria. Questa tecnica misura il cambiamento percentuale nel diametro dell'arteria brachiale durante un periodo di iperemia reattiva dopo ischemia.
Questa tecnica, nota come endotelio-dipendente, vasodilatazione flusso-mediata (FMD) ha un valore in ambito di ricerca clinica. Tuttavia, una serie di questioni fisiologiche e tecniche in grado di influenzare l'accuratezza dei risultati e le linee guida appropriate per la tecnica sono stati pubblicati. Nonostante le linee guida, l'afta epizootica resta fortemente operatore dipendente e presenta una curva di apprendimento ripida.Questo articolo presenta un metodo standardizzato per misurare l'afta epizootica nella arteria brachiale sulla parte superiore del braccio e offre suggerimenti per ridurre la variabilità intra-operatore.
Introduction
L'endotelio vascolare umano fornisce ruoli strutturali e funzionali all'interno del corpo. Nelle sezioni istologiche, l'endotelio appare piccolo, composto da un sottile strato di cellule di spessore 1-2 micron seduta sopra uno strato di cellule muscolari lisce (la media) e uno spesso strato di tessuto connettivo (avventizia). Nel complesso, l'endotelio fornisce un'ampia zona per lo scambio di informazioni tra il sangue e tessuto muscolare liscio vascolare. Secondo una stima, una sezione trasversale di 700 m 2 e una massa di 1000-1500 grammi in un uomo di 70 kg, sia comparabile in massa al fegato 1. Un endotelio sano permette meccanica di trasduzione del segnale chimico per mantenere l'omeostasi del vaso sanguigno. La disfunzione endoteliale è uno squilibrio di questi mediatori e il primo passo per malattia vascolare, presente prima evidenza istologica di aterosclerosi. Un metodo non invasivo in vivo per quantificare la funzione vasodilatatoria di umanaesiste arteria. Questo metodo, endotelio-dipendente, vasodilatazione flusso-mediata (FMD) è ampiamente usato negli studi clinici.
L'endotelio agisce come un componente strutturale del sistema vascolare e produce componenti della matrice extracellulare come glicosaminoglicani e fibronectina 2. Cambiamenti a lungo termine nel flusso sanguigno e trauma acuto per l'arteria può portare a cambiamenti strutturali. Funzionalmente, le cellule endoteliali vascolari partecipano nella regolazione del tono dei vasi, i processi infiammatori, antitrombotici e anticoagulanti. Le cellule endoteliali influenzano la vasocostrizione attraverso endotelina mentre la vasodilatazione mediata dall'ossido nitrico (NO), prostaciclina, ed endoteliale derivato fattore iperpolarizzante (EDHF) 3-6.
La disfunzione endoteliale è una perdita di valore di uno qualsiasi di questi mediatori e il primo passo per l'aterosclerosi. Non sorprendentemente, come meccanismo di malattia, è associato a un numero di clinicamente importantecondizioni come la malattia coronarica, ipertensione e diabete mellito 7-11. È importante sottolineare che la disfunzione endoteliale può essere osservata in soggetti senza malattia cardiovascolare diagnosticata ed è predittivo di eventi cardiovascolari futuri 7,12,13. Una misura della disfunzione endoteliale, in combinazione con il punteggio di Framingham, può fornire informazioni prognostiche aggiuntive sopra o misura solo 14.
Misure di disfunzione endoteliale può comportare l'infusione diretta di un agente farmacologico. Infusione Intercoronary di acetilcolina, per esempio, in combinazione con angiografia quantitativa dimostra vasodilatazione nei soggetti con un endotelio intatto. Tuttavia, gli individui con esperienza danno endoteliale vasocostrizione paradossale. 15 In arterie periferiche, l'infusione di un agente farmacologico con misurazione del flusso dal calibro-strain pletismografia è possibile 16.
Agentes che influenzano direttamente l'endotelio e suscitare un segnale chimico sono definiti vasodilatatori endotelio-dipendente. Acetilcolina, per esempio, agisce sui recettori muscarinici sulle cellule endoteliali, portando ad un aumento della concentrazione di calcio intracellulare, l'attivazione di ossido nitrico sintasi e vasodilatazione. Agenti che influenzano la vasodilatazione senza il coinvolgimento dell'endotelio sono chiamati agenti endotelio-indipendente. Nitroglicerina, per esempio, si attiva ciclasi solubile guanyl e guanosina-3 ', – 5'-monophasphate (cGMP) che media vasodilatazione nella parete del vaso attraverso proteine chinasi che regola le concentrazioni intracellulari di calcio 17.
Vi è un metodo non invasivo in vivo per quantificare la disfunzione endoteliale introdotto da Celermajer e soci chiamata ", endotelio-dipendente vasodilatazione flusso-mediata" (FMD) 18. In breve, le modifiche al flusso di sangue arterioso al taglio aperto lo stress sensibile agli ioni chanNels in endotelio. Il segnale viene tranduced tramite una cascata di secondo messaggero e attiva sintasi endoteliale dell'ossido nitrico (eNOS), generando NO. Questa specie diffonde attraverso la membrana cellulare di cellule vicine muscolari lisce (SMC). All'interno della SMC, il segnale viene trasdotto, abbassando la concentrazione intracellulare di calcio e colpisce vasodilatazione 19. Il diametro del lume delle arterie aumenta, portando ad un aumento del flusso sanguigno in linea con l'equazione di Hagen-Poiseullie. L'effetto di afta epizootica può essere abolita con la somministrazione di un inibitore della sintetasi NO come mono-methylarginine (L-NMMA) 20.
Celermajer et al. Del lavoro innovativo ha permesso l'uso di alta risoluzione B-mode ad ultrasuoni per valutare la modifica del diametro dell'arteria durante l'iperemia reattiva che segue ischemia. In questa tecnica, un soggetto umano poggia supina e il diametro dell'arteria brachiale viene misurato in un piano longitudinale. Un sangue-Pressubracciale re viene utilizzato per produrre ischemia dell'arto. Dopo il rilascio della pressione sanguigna bracciale diametro dell'arteria viene misurato nuovamente. Il rapido cambiamento di shear stress è lo stimolo per la vasodilatazione NO mediata. Una semplice equazione descrive la variazione del diametro rispetto al diametro basale (Equazione 1). Una discussione completa dei parametri di questa equazione, iperemia e basale diametro, può essere trovato nel protocollo e Risultati sezioni.
<!–Equation 1: Percent FMD
%FMD = 
In diversi studi, cento FMD è stato trovato per predire eventi cardiovascolari nei pazienti con malattia cardiovascolare 21-24. Una correlazione tra FMD brachiale per cento e coronarica afta epizootica è stata fondata da Anderson et al., Demonitrarsi un legame tra le misurazioni periferici e più clinicamente rilevanti alterazioni ischemiche del cuore 25. Afta epizootica non dimostra la vasodilatazione massima della nave. Per valutare questo, l'afta epizootica può essere seguito da endotelio-dipendente, nitroglicerina vasodilatazione mediata dello stesso vaso.
Ci sono questioni tecniche che riguardano la misurazione della percentuale di afta epizootica. Dopo l'introduzione della tecnica, diversi studi hanno dimostrato un elevato grado di intra-soggetto e inter-operatore variabilità 26. E 'stato dimostrato che i fattori fisiologici come il fumo di sigaretta, farmaci antipertensivi, l'ora del giorno, e digiuno colpiscono cento afta epizootica. Analogamente, scelte tecniche quali la posizione del bracciale relativa al sito di misura e durata di occlusione hanno dimostrato di influenzare la determinazione 27,28. Linee guida sono stati pubblicati che descrivono il consenso attuale e consentire la standardizzazione della tecnica tralaboratori di 19,29.
Nonostante il consenso in evoluzione sulla tecnica, vasodilatazione flusso-mediata rimane fortemente dipendente dall'operatore con una curva di apprendimento lungo. Corretti, per esempio, raccomanda le sonographer complete 100 scansioni sotto la supervisione di un investigatore esperto prima di funzionare in modo indipendente. Per mantenere un livello di competenza adeguato, si raccomanda il tecnico completo 100 scansioni ogni anno. Per gli investigatori con un piccolo campione di popolazione e risorse limitate, la curva di apprendimento presenta una barriera all'entrata. Questo articolo intende dimostrare un metodo per vasodilatazione flusso-mediata dell'arteria brachiale del braccio superiore e offrire suggerimenti tecnici per ridurre la variabilità intra-operatore.
Protocol
Representative Results
Discussion
La disfunzione endoteliale è uno squilibrio nei mediatori chimici che influenzano il tono vasale e un primo passo nello sviluppo di aterosclerosi. Misurare la reattività di un'arteria è un modo per valutare lo stato di queste vie chimiche. Esistono Entrambi i metodi diretti e indiretti di valutazione reattività per i diversi letti vascolari, che vanno dalla infusione diretta di un agonista endotelio nella circolazione coronarica per non invasiva, l'analisi della forma d'onda di impulso nel dito indice <s…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dal vascolare Fisiologia integrata e sperimentale Therapeutics (VIPERx) Laboratorio, questo lavoro è stato sostenuto da fondi del Dipartimento di Chirurgia, Università di California, San Francisco e l'Istituto Nord della California per la ricerca e l'istruzione. Il progetto descritto è stato sostenuto dal Premio Numero KL2RR024130 dal Centro nazionale per le risorse di ricerca. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiale del centro nazionale per le risorse di ricerca o il National Institutes of Health.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Philips HD 11XE ultrasound | Philips Healthcare | ||
| 5-12 MHz linear array transducer | Philips Healthcare | L12-5 | |
| Ultrasound gel | Parker Laboratories | ||
| Vascular Research Tools v.5.0 | Medical Imaging Applications, LLC | ||
| MIA Gating module | Medical Imaging Applications, LLC | ||
| Desktop PC | Dell, Inc | ||
| Windows XP | Microsoft, Inc | ||
| 5 cm tourniquet blood pressure cuff | Hokanson | SC 5 | |
| Hand-held aneroid manometer | Welch Allyn | DS66 |
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