Bedömning av kärlfunktionen hos patienter med kronisk njursjukdom

Summary

Graden av vaskulär dysfunktion och bidra fysiologiska mekanismer kan bedömas hos patienter med kronisk njursjukdom genom att mäta armartären flöde-medierad dilatation, aortapulsvågen hastighet, och vaskulära endotelceller proteinuttryck.

Abstract

Patienter med kronisk njursjukdom (CKD) har signifikant ökad risk för hjärt-kärlsjukdom (CVD) jämfört med den allmänna befolkningen, och detta är bara delvis förklaras av traditionella CVD riskfaktorer. Vaskulär dysfunktion är en viktig icke-traditionell riskfaktor, som kännetecknas av vaskulär endotel dysfunktion (oftast bedömts som osäkra endotel-beroende dilatation [EDD]) och stelhet i de stora elastiska artärer. Medan olika tekniker finns för att bedöma EDD och stor elastisk artär styvhet, det mest använda är armartären flödesmedierad dilatation (FMD _BA) och aortapuls våghastighet (aPWV), respektive. Båda dessa icke-invasiva åtgärder av vaskulär dysfunktion är oberoende prediktorer för framtida kardiovaskulära händelser hos patienter med och utan njursjukdom. Patienter med kronisk njursjukdom visa såväl nedsatt FMD _BA, och ökad aPWV. Även om den exakta mekanismerna genom vilka vaskulär dysfunktion utvecklops i CKD är ofullständigt känd, ökad oxidativ stress och en efterföljande minskning av kväveoxid (NO) biotillgänglighet är viktiga bidrag. Cellförändringar i oxidativ stress kan bedömas genom att samla vaskulära endotelceller från antekubitalvenen och mäta proteinuttryck av markörer för oxidativ stress med hjälp av immunofluorescens. Vi ger här en diskussion av dessa metoder för att mäta FMD _BA, aPWV, och vaskulär endotel cellproteinuttryck.

Introduction

Kronisk njursjukdom (CKD) är ett stort folkhälsoproblem som har nått epidemiska proportioner och drabbar ~ 11,5% av befolkningen i USA ensam ^1. Risken för kardiovaskulär död eller kardiovaskulär händelse hos patienter med kronisk njursjukdom ökar signifikant jämfört med den allmänna befolkningen ^2-4. Även patienter med kronisk njursjukdom uppvisar en hög förekomst av traditionella kardiovaskulära riskfaktorer, detta bara förklarar en del av deras ökad förekomst av hjärt-kärlsjukdom (CVD) ^5. Vaskulär dysfunktion är en viktig icke-traditionell kardiovaskulär riskfaktor få ökat erkännande inom nefrologi ^6-9.

Medan många förändringar som torde bidra till utvecklingen av arteriell dysfunktion, bland de största oro är att utveckla vaskulär endotel dysfunktion, oftast bedömts som osäkra endotel-beroende dilatation (EDD), och förstyvning av laRGE elastiska artärer ^10. Olika tekniker finns för att bedöma EDD och stor elastisk artär styvhet, men den vanligaste är armartären flödesmedierad dilatation MKS _BA och aortapuls våghastighet (aPWV), respektive. En annan ofta använd teknik för att bedöma EDD mäter underarm blodflödet svar på farmakologiska medel såsom acetylkolin använder venös ocklusion pletysmografi ^11,12. Detta kräver dock att metoden kateterisering av armartären, vilket är mer invasiv än FMD _BA och kan vara kontraindicerat hos patienter med kronisk njursjukdom. En suppleant teknik för att bedöma artärstelhet är att mäta den lokala arteriella överensstämmelse (inversen av styvhet) i halspulsådern, även om detta inte så stor utsträckning eller valideras med kliniska endpoints som aPWV ^13.

Patienter med kronisk njursjukdom visa såväl nedsatt FMD _BA ^14-16 och ökad aortapuls vågshastighet aPWV ^13,17,18, även före behöva dialys. Viktigt ur ett kliniskt perspektiv, båda dessa icke-invasiva åtgärder av vaskulär dysfunktion är oberoende prediktorer för framtida kardiovaskulära händelser och mortalitet både hos patienter med kronisk njursjukdom ^19-21, såväl som i andra populationer ^22-26. Dessa tekniker kan tillämpas på att studera olika befolkningsgrupper som löper risk för hjärtkärlsjukdom, inklusive patienter med kronisk njursjukdom.

De exakta mekanismerna genom vilka arteriell dysfunktion utvecklas i CKD är ofullständigt förstådd; är dock reducerad kväveoxid (NO) biotillgänglighet en kritisk bidrags ^27-30 och en gemensam mekanism för både nedsatt EDD och ökad artärstelhet ^10,31. I CKD är oxidativ stress ökar och bidrar till en minskning av NO biotillgängligheten ^32-34. Oxidativ stress definieras som överdriven biotillgängligheten av reaktiva syreradikaler (ROS) i förhållande till antioxidantförsvar. Fysiologiska stimuli, including inflammatorisk signalering, främja oxiderande enzymsystem för att producera ROS, inklusive superoxid anjon (O ₂ ● ^-) (t.ex. oxidanten enzymet NADPH-oxidas.) ^35. Produktionen av superoxid i slutändan leder till minskar biotillgängligheten av kväveoxid (NO).

Nedsatt NO biotillgänglighet kan i sin tur bidra till utvecklingen av CKD, som endothelial dysfunktion är en oberoende prediktor för incident CKD ^36. Detta överensstämmer med djurdata som visar att eNOS hämning inducerar hypertension (systemisk och glomerulär), glomerulär ischemi, glomeruloskleros och Tubulointerstitiella skada ^37. I själva verket minskade NO biotillgänglighet förefaller nödvändig för utvecklingen och utvecklingen av experimentell njursjukdom som efterliknar mänsklig sjukdom, vilket tyder på en viktig roll för endoteldysfunktion i mänsklig CKD ^38,39.

Markörer för vaskulär oxidativ stress kan bedömas motascular endotelceller som samlats in från mänskliga försökspersoner, med hjälp av en teknik som ursprungligen utvecklades av Colombo et al. ⁴⁰ och ändrat Seals m.fl. ^41-43. Användning av två sterila J-trådarna, celler uppsamlades från antekubitalvenen, återvunna, fasta, och senare identifierades positivt som endotelceller och analyserades för uttryck av proteiner av intresse med användning av immunofluorescens.

Vi ger här en diskussion om denna metod som kan användas för att a) åtgärd FMD _BA; b) mäta aPWV; c) mäta vaskulär endotelcell protein uttryck av markörer för oxidativ stress. Fokus ligger på patienter med kronisk njursjukdom, som inte kräver kronisk dialys.

Protocol

Detta protokoll följer riktlinjerna i Colorado Multiple Institutional Review Board (COMIRB). 1. Förberedelse för testning Session Deltagarna bör följa dessa begränsningar för mest noggranna mätningar: 12 tim fasta från mat och koffein, 12 tim återhållsamhet från träning, 12 tim återhållsamhet från att röka, i tillämpliga fall,> 4 halveringstid återhållsamhet från läkemedel om det är möjligt (kan inte vara genomförbart i ett befolkningen såsom pa…

Representative Results

FMD BA kvantifieras som toppdiameterändringen på armartären efter reaktiv hyperemi. Sålunda är diametern vid vila jämfört med diametern efter slutet av en 5 min blodtrycksmanschett ocklusion period (figur 1). Panel A visar ett representativt ultraljudsbild av armartären, och Panel B visar en graf av R-vågen gated förändring i diameter från manschetten utsläpp till 2 min efter, som erhållits med hjälp av kommersiellt tillgängliga program. Eftersom förändringen är ofta ganska…

Discussion

Att få Fyrstjärniga FMD _BA och aPWV kräver förvärvar ultraljudsbilder med hög kvalitet och tryck vågformer, respektive. Centralt för detta är lämpligt och fortsatt utbildning och användning av varje teknik av operatören ^44. Dessutom är det viktigt att kontrollera så många externa variabler som kan påverka resultatet som möjligt genom att standardisera testsessionen (t.ex. före 12 hr snabbt, klimat kontrollerade rum, etc.) ^44,45. Som nämnts ovan, är a…

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