Echografie Beoordeling van endotheel-afhankelijke Flow-gemedieerde vaatverwijding van de arteria brachialis in Clinical Research

Summary

Endotheliale dysfunctie wordt geassocieerd met tal van ziekten en is voorspellend voor ongunstige cardiovasculaire gebeurtenissen bij de mens. Flow-gemedieerde vaatverwijding (MKZ) is een niet-invasieve ultrasone methode voor het evalueren van de endotheelfunctie. Methodologische keuzes en de ervaring van de resultaten kunnen beïnvloeden. Een systematische aanpak van MKZ in menselijke studies wordt hier besproken.

Abstract

Het vasculaire endotheel is een monolaag van cellen die de binnenkant van bloedvaten te dekken en de structurele en functionele rollen. Het endotheel werkt als een barrière en voorkomt leukocyt adhesie en aggregatie, evenals het controleren permeabiliteit voor plasma componenten. Functioneel, het endothelium beïnvloedt vattonus.

Endotheeldysfunctie is een onbalans tussen de chemische stoffen die vattonus, thombroresistance, cellulaire proliferatie en mitose reguleren. Het is de eerste stap in atherosclerose en is geassocieerd met coronaire hartziekte, perifere vaatziekte, hartfalen, hypertensie en hyperlipidemie.

De eerste demonstratie van endotheeldisfunctie betrokken directe infusie van acetylcholine en kwantitatieve coronaire angiografie. Acetylcholine bindt aan muscarine receptoren op endotheliale celoppervlak, leidend tot een toename van intracellulair calcium en verhoogde nische oxide (NO) productie. Bij personen met een intact endotheel, werd vaatverwijding waargenomen terwijl patiënten met endotheliale schade ondervonden paradoxale vasoconstrictie.

Er bestaat een niet-invasieve, in vivo werkwijze voor het meten van de endotheelfunctie bij perifere arteriën met behulp van hoge-resolutie B-mode echografie. De endotheelfunctie van perifere arteriën is nauw verwant aan kransslagader functie. Deze techniek meet de procentuele verandering diameter van de slagader gedurende reactieve hyperemie na ischemie.

Deze techniek, die bekend staat als endotheel-afhankelijke, flow-gemedieerde vaatverwijding (MKZ) heeft waarde in de klinische research instellingen. Echter, een aantal fysiologische en technische problemen invloed op de nauwkeurigheid van de resultaten en passende richtlijnen voor de techniek zijn gepubliceerd. Ondanks de richtlijnen, MKZ blijft sterk afhankelijk van de operator en presenteert een steile leercurve.Dit artikel presenteert een gestandaardiseerde methode voor het meten van MKZ in de slagader van de bovenarm en biedt suggesties om intra-operator variabiliteit te verminderen.

Introduction

De humane vasculaire endotheel geeft structurele en functionele rollen binnen het lichaam. In histologische secties wordt het endotheel kleine, omvattende een dunne laag cellen 1-2 micron zitten bovenop een laag van gladde spiercellen (media) en een dikke laag van bindweefsel (de adventitia). Als geheel, het endotheel geeft een groot gebied voor de uitwisseling van informatie tussen het bloed en vasculaire gladde spierweefsel. Door een schatting een dwarsdoorsnede van 700 ^m2 en een gewicht van 1000-1500 gram in een 70 kg man, vergelijkbaar in massa en de lever ^1. Een gezond endotheel zorgt voor mechanische chemische signaaltransductie homeostase van het bloedvat te handhaven. Endotheeldysfunctie is een onbalans van deze bemiddelaars en de eerste stap in het vasculaire ziekte, aanwezig voorafgaand aan histologisch bewijs van atherosclerose. Een niet-invasieve, in vivo werkwijze voor het kwantificeren van de vaatverwijdende werking van menselijkeslagader bestaat. Deze werkwijze, endotheel-afhankelijke, flow gemedieerde vaatverwijding (FMD) wordt veel gebruikt in klinische studies.

Het endotheel werkt als een structurele component van de vasculatuur en produceert componenten van de extracellulaire matrix zoals glycosaminoglycanen en fibronectine ^2. Lange termijn veranderingen in bloedstroming en acute verwonding van de slagader kan leiden tot structurele veranderingen. Functioneel, de vasculaire endotheliale cellen deelnemen aan regulering van vattonus, inflammatoire processen, antithrombosis en antistolling. Endotheelcellen invloed vasoconstrictie door endotheline terwijl vasodilatatie gemedieerd door stikstofoxide (NO), prostacycline en endotheliaalverkregen hyperpolariserende factor (EDHF) ^3-6.

Endotheeldysfunctie is een aantasting van een van deze bemiddelaars en de eerste stap in atherosclerose. Vanzelfsprekend, als een mechanisme van ziekte wordt geassocieerd met een aantal klinisch belangrijkeaandoeningen zoals coronaire hartziekte, hypertensie en diabetes mellitus ^7-11. Belangrijk is endotheliale dysfunctie waargenomen bij personen zonder gediagnosticeerd cardiovasculaire ziekte en is voorspellend voor toekomstige cardiovasculaire gebeurtenissen ^7,12,13. Een maat van endotheliale dysfunctie, in combinatie met de Framingham score kunnen extra prognose hierboven ¹⁴ alleen ofwel maatregel.

Maatregelen van endotheliale disfunctie kan de directe infusie van een farmacologisch middel betrekken. Intercoronary infusie van acetylcholine, bijvoorbeeld gecombineerd met kwantitatieve angiografie illustratie vasodilatatie bij patiënten met een intact endotheel. Echter, personen met endotheliale schade ervaring paradoxale vasoconstrictie. ¹⁵ In de perifere slagaders, infusie van een farmacologisch middel met het meten van stroom door gauge-stam plethysmografie is mogelijk ^16.

Agents die direct invloed hebben op het endotheel en het uitlokken van een chemisch signaal worden genoemd endotheel-afhankelijke vaatverwijders. Acetylcholine bijvoorbeeld werkt op muscarine receptoren op endotheliale cellen, waardoor intracellulaire calciumconcentratie, activatie van stikstofoxide synthase en toegenomen vasodilatatie. Middelen die vaatverwijding beïnvloeden zonder betrokkenheid van het endotheel worden genoemd endotheel-onafhankelijke agenten. Nitroglycerine bijvoorbeeld activeert oplosbare guanylcyclase en cyclisch guanosine-3 ', – 5'-monophasphate (cGMP) die vasodilatatie medieert door proteïne kinases in de vaatwand reguleren de intracellulaire calciumconcentraties ^17.

Er is een niet-invasieve, in vivo werkwijze voor het kwantificeren van endotheliale dysfunctie die door Celermajer en medewerkers genaamd "flow gemedieerde, endotheel-afhankelijke vaatverwijding" (FMD) ^18. Kort veranderingen in bloedstroom geopend shear spanningsgevoelige ion chan arteriëlelen in het endotheel. Het signaal wordt tranduced via een tweede-boodschapper cascade en activeert endotheliaal stikstofoxide synthase (eNOS), het genereren van NO. Deze soort diffundeert door de celmembraan aangrenzende gladde spiercellen (SMC). Binnen het SMC, wordt het signaal getransduceerde, het verlagen van de intracellulaire calciumconcentratie en invloed vasorelaxatie ^19. De diameter van de slagader lumen toeneemt, wat leidt tot een toename van de bloedstroom in overeenstemming met de Hagen-Poiseullie vergelijking. Het effect van de MKZ kan worden afgeschaft met de toediening van een NO-synthase remmer, zoals mono-methylarginine (L-NMMA) ^20.

Celermajer et al. Innovatieve werkzaamheden konden de hoog-resolutie B-mode echografie tot de verandering aderdiameter beoordelen tijdens de reactieve hyperemie die ischemie volgt. In deze techniek wordt een menselijke patiënt rust liggende als de diameter van de arteria brachialis wordt gemeten in een langsvlak. Een bloed-pressure manchet wordt gebruikt om ischemie van de ledematen. Na vrijgave van de bloeddrukmanchet de diameter van de slagader opnieuw gemeten. De snelle veranderingen in shear stress is de stimulans voor NO gemedieerde vaatverwijding. Een eenvoudige vergelijking beschrijft de verandering van de diameter ten opzichte van de basislijn diameter (vergelijking 1). Een volledige bespreking van de parameters van deze vergelijking, hyperemie en basislijn diameter, is te vinden in het protocol en de resultaten delen.

<!–

Equation 1: Percent FMD

%FMD =

–>

In meerdere studies is procent MKZ gevonden om cardiovasculaire gebeurtenissen bij patiënten met bestaande hart-en vaatziekten ^21-24 voorspellen. Een correlatie tussen slagader procent MKZ en coronaire MKZ werd opgericht door Anderson et al., Demonentrating een verband tussen perifere metingen en de meer klinisch relevante ischemische veranderingen in het hart ^25. MKZ is niet aangetoond het maximale vaatverwijding van het schip. Om dit te evalueren, kan MKZ gevolgd door endotheel-afhankelijke, nitroglycerine vasodilatatie van hetzelfde vaartuig.

Er zijn technische problemen die de meting van het percentage MKZ. Sinds de introductie van de techniek verscheidene studies toonden een hoge intra-individuele en inter-operator variabiliteit ^26. Het is aangetoond dat fysiologische factoren zoals roken, antihypertensiva, tijdstip en nuchtere toestand beïnvloeden procent FMD. Ook hebben technische keuzes, zoals de positie van de manchet ten opzichte van de plaats van de meting en de duur van de occlusie is aangetoond dat de meting ^27,28 beïnvloeden. Richtlijnen zijn gepubliceerd dat de huidige consensus te beschrijven en zorgen voor standaardisatie van techniek tussenlaboratoria ^19,29.

Ondanks de zich ontwikkelende consensus over techniek, flow-gemedieerde vaatverwijding blijft sterk afhankelijk van de operator met een lange leercurve. Corretti, bijvoorbeeld, beveelt de sonograaf volledige 100 scans onder begeleiding van een ervaren onderzoeker voor zelfstandig werken. Tot een niveau van voldoende deskundigheid te behouden, is het raadzaam jaarlijks de technicus volledige 100-scans. Voor onderzoekers met een kleine steekproef populatie en de beperkte middelen, de leercurve presenteert een toetredingsdrempel. Dit artikel zal een methode voor flow-gemedieerde vaatverwijding van de slagader in de bovenarm te tonen en bieden technische suggesties om intra-operator variabiliteit te verminderen.

Protocol

De volgende procedure, ontwikkeld als onderdeel van een onderzoeker geïnitieerde studie, werd beoordeeld en door de Universiteit van Californië goedgekeurd, San Francisco (UCSF) Commissie Human Research (CHR) en alle deelnemers gaven informed consent. 1 Equipment Gebruik een ECG gated image capture systeem op te nemen en te analyseren de MKZ. Sluit een Philips HD11 echografie voor een desktop pc. Sluit een video-signaal van de echografie met een speciaal frame-grabber …

Representative Results

De belangrijkste variabelen van flow gemedieerde vaatverwijding worden getoond in tabel 1. Variabele Beschrijving Gemiddelde snelheid (cm / sec) De gemiddelde arteriële snelheid van bloed in de middelste 50% van het lumen gedurende een hartcyclus bepaald dopplerspectraalcomponenten golfvormen, evenredig met de bloedstroom en omgekeerd evenredig met doorsnede…

Discussion

Endotheeldysfunctie is een onbalans in de chemische mediatoren invloed vaartuig toon en een vroege stap in de ontwikkeling van atherosclerose. Meting van de reactiviteit van een slagader is een manier om de toestand van deze chemische routes beoordelen. Zowel directe als indirecte methoden ter beoordeling reactiviteit aanwezig voor verschillende vasculaire bedden, van directe infusie van een endotheel agonist in de coronaire circulatie niet-invasieve, pulsgolfvorm analyse de wijsvinger ^38.

<p class="jove_…

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