Vurdering av vaskulær funksjon hos pasienter med kronisk nyresykdom

Summary

Graden av vaskulær dysfunksjon og bidra fysiologiske mekanismer kan vurderes hos pasienter med kronisk nyresykdom ved å måle brakialarterie flow-mediert dilatasjon, aortic pulsbølgehastighet, og vaskulær endotelceller protein uttrykk.

Abstract

Pasienter med kronisk nyresykdom (CKD) har betydelig økt risiko for kardiovaskulær sykdom (CVD) sammenlignet med den generelle befolkningen, og dette er bare delvis forklares med tradisjonelle CVD risikofaktorer. Vaskulær dysfunksjon er et viktig ikke-tradisjonell risikofaktor, preget av vaskulær endotelial dysfunksjon (oftest bedømt som påvirket endotelet-avhengig dilatasjon [EDD]) og stivne av store elastiske arterier. Mens ulike teknikker eksisterer for å vurdere EDD og stor elastisk arterie stivhet, den mest brukte er brakialarterie flow-mediert dilatasjon (FMD _BA) og aorta puls-bølgehastighet (aPWV), henholdsvis. Begge disse invasiv tiltak av vaskulær dysfunksjon er uavhengige prediktorer for fremtidige kardiovaskulære hendelser hos pasienter med og uten nyresykdom. Pasienter med CKD demonstrere både svekket FMD _BA, og økt aPWV. Mens de nøyaktige mekanismene som vaskulær dysfunksjon utviklops i CKD er ufullstendig forstått, økt oksidativt stress, og en etterfølgende reduksjon av nitrogenoksid (NO) Biotilgjengelighet er en viktig bidragsyter. Celleforandringer i oksidativt stress kan vurderes ved å samle vaskulære endotelceller fra antecubital blodåre og måle protein uttrykk for markører for oksidativt stress ved hjelp av immunfluorescens. Vi gir her en diskusjon av disse metodene for å måle FMD _BA, aPWV, og vaskulær endotelceller protein uttrykk.

Introduction

Kronisk nyresykdom (CKD) er et stort folkehelseproblem som har nådd epidemiske proporsjoner, påvirker ~ 11,5% av befolkningen i USA alene ^en. Risikoen for kardiovaskulær død eller en kardiovaskulær hendelse hos pasienter med CKD er betydelig økt sammenlignet med den generelle befolkningen ^2-4. Selv om pasienter med CKD utviser en høy forekomst av tradisjonelle kardiovaskulære risikofaktorer, bare forklarer denne delen av deres økt forekomst av hjerte-og karsykdommer (CVD) ^5. Vaskulær dysfunksjon er en viktig utradisjonell kardiovaskulær risikofaktor få økt anerkjennelse innen nefrologi ^6-9.

Mens mange endringer sannsynligvis bidrar til utvikling av arterielt dysfunksjon, blant de av størst interesse, er utviklingen av vaskulær endotelial dysfunksjon, oftest bedømt som påvirket endotelium-avhengige dilatasjon (EDD), og stivne i den large elastiske arterier ^10. Ulike teknikker eksisterer for å vurdere EDD og stor elastisk arterie stivhet, men den mest brukte er brakialarterie flow-mediert dilatasjon FMD _BA og aorta puls-bølgehastighet (aPWV), henholdsvis. En annen mye brukt teknikk for å vurdere EDD er å måle underarm blodstrøm respons på farmakologiske midler som acetylkolin ved hjelp av venøs okklusjon plethysmography ^11,12. Men denne metoden krever kateterisering av brachialis arterien, som er mer invasive enn FMD _BA og kan være kontraindisert hos pasienter med CKD. En alternativ teknikk for å vurdere arteriell stivhet er å måle den lokale arteriell compliance (den inverse av stivhet) av halspulsåren, selv om dette ikke er så mye brukt eller validert med kliniske endepunkter som aPWV ^13.

Pasienter med CKD demonstrere både nedsatt FMD _BA ^14-16 og økt aortic pulsbølgehastighet aPWV ^13,17,18, selv før du trenger dialyse. Viktigere fra et klinisk perspektiv, begge disse invasiv tiltak av vaskulær dysfunksjon er uavhengige prediktorer for fremtidige kardiovaskulære hendelser og mortalitet både hos pasienter med CKD ^19-21, så vel som i andre populasjoner ^22-26. Disse teknikkene kan brukes til å studere ulike populasjoner i fare for hjerte-og karsykdom, herunder pasienter med CKD.

De eksakte mekanismene som arteriell dysfunksjon utvikler i CKD er ufullstendig forstått; imidlertid er redusert nitrogenoksyd (NO) biotilgjengelighet en kritisk bidragsyter ^27-30 og en felles mekanisme for både svekket EDD og økt arteriell stivhet ^10,31. I CKD, er oksidativt stress øker og bidrar til reduksjon i NO biotilgjengeligheten ^32-34. Oksidativt stress er definert som overdreven biotilgjengelighet av reaktive oksygen arter (ROS) i forhold til antioksidantforsvaret. Fysiologiske stimuli, inc.Luding inflammatorisk signalering, fremme oksiderende enzymsystemer til å produsere ROS, inkludert superoksydanion (O ₂ ● ^-) (f.eks oksidanten enzymet NADPH oksidase.) ^35. Produksjon av superoksid fører til slutt til redusert biotilgjengelighet av nitrogenoksid (NO).

Nedsatt NO biotilgjengelighet i sin tur kan bidra til utvikling av CKD, som endotelial dysfunksjon er en uavhengig prediktor av innfall CKD ^36.. Dette er konsistent med dyr data som indikerer at eNOS hemming induserer hypertensjon (systemisk og glomerulær), glomerulær iskemi, glomerulosclerosis, og tubulointerstitiell skade ^37. Faktisk, redusert NO biotilgjengelighet synes nødvendig for utvikling og progresjon av eksperimentell nyresykdom som etterligner menneskelig sykdom, noe som tyder på en nøkkelrolle for endotelial dysfunksjon i menneskelig CKD ^38,39.

Markører for vaskulær oksidativt stress kan bli vurdert i vascular endotelceller innsamlet fra humane studeres, ved hjelp av en teknikk som opprinnelig utviklet av Colombo et al. ^40. og modifisert Seals et al ^41-43. Ved hjelp av to sterile J-ledninger, blir cellene oppsamlet fra antecubital vene, utvinnes, faste, og senere positivt identifisert som endoteliale celler og analysert for ekspresjon av proteiner som er av interesse ved hjelp av immunfluorescens.

Vi gir her en diskusjon om denne metoden som kan brukes til a) tiltak FMD _BA; b) måle aPWV; c) måling av vaskulær endotelcelle protein ekspresjon av markører for oksidativt stress. Fokuset er på pasienter med CKD, ikke krever kronisk dialyse.

Protocol

Denne protokollen følger retningslinjene fra Colorado Multiple Institutional Review Board (COMIRB). En. Forberedelse til testing Session Deltakerne bør følge disse restriksjonene for mest nøyaktige målinger: 12 timers faste fra mat og koffein, 12 timers tilbakeholdenhet fra trening, 12-timers tilbakeholdenhet fra røyking, hvis det er aktuelt,> 4 halveringstid tilbakeholdenhet fra medisiner hvis det er mulig (kan ikke være gjennomførbart i en befolkningen som CKD …

Representative Results

FMD BA er kvantifisert som toppen endring i diameter brakialarterien følgende reaktiv hyperemia. Således er diameteren i ro i forhold til diameteren etter utløpet av en 5 min blodtrykksmansjett okklusjon perioden (fig. 1). Panel A viser en representativ ultralydbildet av brakialarterien og Panel B viser en grafisk fremstilling av R-bølgen gated endring i diameter fra mansjetten utslipp til 2 min følgende, som oppnådd ved hjelp av kommersielt tilgjengelig programvare. Når endringen er o…

Discussion

Innhenting nøyaktige resultater for FMD _BA og aPWV krever anskaffe høykvalitets ultralydbilder og trykkbølgeformer, hhv. Sentralt i dette er hensiktsmessig og fortsatt trening og bruk av hver teknikk av operatøren ^44.. I tillegg er det viktig å kontrollere så mange eksterne variabler som kan påvirke resultatet som mulig ved standardisering av test sesjon (som tidligere 12 t fast, klimakontrollert rom, etc.) ^44,45. Som nevnt ovenfor, er bruken av kommersielt R-bø…

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