골격 근육 혈관 결합, 산화 용량 및 Microvascular 함수 '원스톱 쇼핑' 근처-적외선 분광학
Summary
여기, 우리는 근처-적외선 분광학을 사용 하 여 단일 병원 또는 실험실 방문에 반응성 충 혈, 혈관 커플링 및 골격 근육 산화 능력을 평가 하는 간단한, 비-침략 적 접근 방식을 설명 합니다.
Abstract
운동 신진 대사 요구에 산소 공급을 맞추기 위해 높은 조정된 neurovascular 응답을 요구 하는 주요 hemodynamic 스트레스를 나타냅니다. (조직 허 혈의 짧은 기간에) 반응성 충 혈 심장 혈관 사건의 독립적인 예측 인자 이며 혈관 건강과 vasodilatory 용량에 중요 한 통찰력을 제공 합니다. 골격 근육 산화 용량 결정 myocellular 프로세스에 대 한 에너지 공급으로 건강과 질병, 똑같이 중요 하다. 여기, 우리는 근처-적외선 분광학을 사용 하 여 단일 병원 또는 실험실 방문 기간 중 각이 주요 임상 끝점 (반응성 충 혈, 혈관 커플링, 및 근육 산화 능력)을 평가 하는 간단한, 비-침략 적 접근 방식을 설명 합니다. 도플러 초음파, 자기 공명 이미지/분광학, 또는 침략 적인 카 테 터 기반 흐름 측정, 근육 생 검과 달리 우리의 접근 덜 연산자 종속, 낮은-비용, 그리고 완전히 비 침략 적 이다. 대표적인 데이터 이전 게시 된 문학에서 요약 데이터를 함께 찍은 우리의 실험실에서 이러한 종점의 각각의 유틸리티를 보여 줍니다. 일단이 기술을 마스터 응용 임상 인구 운동 옹 졸 및 심장 혈관 기능 장애에 중요 한 기계 통찰력을 제공할 것입니다.
Introduction
조직 허 혈의 짧은 기간에 hyperemic 응답 (마이크로) 혈관 기능의 키 비-침략 적 수단으로 떠오르고 있다. 동안 도관 동맥의 폐색, 다운스트림 arterioles 허 혈 성 모욕을 상쇄 하기 위해에서 같은데요. 폐색의 방출, 감소 혈관 저항 충의 크기는 다운스트림 microvasculature 팽창 하는 하나의 기능에 의해 결정 됩니다 발생 합니다. 반응성 충 혈은 심장 혈관 사건의1,2 , 따라서 임상적으로 중요 한 끝점의 강한 독립적인 예측, 관용과 삶의 질을 운동 그것의 기능적 중요성은 덜 분명 하다.
실제로, 동적 운동 신진 대사 요구에 산소 공급을 맞추기 위해 높은 조정된 neurovascular 응답을 요구 하는 주요 심장 혈관 스트레스를 나타냅니다. 예를 들어 골격 근육 혈 약 거의 고립 된 근육 수축3, hemodynamic 응답 했다 전신 운동에 추정 하는 경우 심장의 펌핑 용량을 압도 것 동안 증가할 수 있다. 따라서, 심한 저 혈압, 교감 (즉, vasoconstrictor)을 피하기 위해 신경 활동 증가 심장 출력 비활성 및 내장 조직에서 고 활성 골격 근육4쪽으로 재분배. 동 정적인 유출 또한 운동 골격 근5; 이동 그러나, 적절 한 조직의 산소 배달6,7,,89,10, 를 위해 vasoconstrictor 응답을 약하게 지역 신진 대사 신호 11.,이 과정은 불린다 기능 sympatholysis12, 그리고 운동 중 골격 근육 혈액 흐름의 일반 규정 하는 것이 필수적입니다. 골격 근육 혈 이기 때문에 호 기성 용량의 핵심 결정-삶의 질과 심혈 관 질환 사망률 및 사망13의 독립적인 예측-골격 근육 혈액 흐름과 조직 산소 제어 이해 운동 하는 동안 배달 큰 임상 의미입니다.
그러나 산소 공급은 Fick 방정식의 절반 밖에, 산소 이용 방정식의 나머지 절반을 만족으로. 중 산소 이용의 주요 determinates, 휴식 및 운동을 하는 동안 세포 프로세스에 대 한 충분 한 에너지 공급에 필수적인 역할을 담당 하는 미토 콘 드 리아 산화 인 산화. 실제로, 근육 산화 용량에 장애 기능 용량 및 삶의 질14,,1516를 제한할 수 있습니다. 다양 한 측정 일반적으로 근육 산화 용량, 침략 적 근육 biopsies을 비싸고 시간이 많이 걸리는 자기 공명 분광학 (MRS) 기술을 포함 한 인덱스를 제공 하는 데 사용 됩니다.
여기, 우리는 근처-적외선 분광학 (적외선)를 사용 하 여 단일 병원 또는 연구소 방문에서 (반응성 충, sympatholysis, 및 근육 산화 용량)이 세 가지 주요 임상 끝점의 각각을 평가 하는 소설, 비-침략 적 접근을 제안 합니다. 이 방법의 주요 장점은 3 겹: 먼저,이 기술을 쉽게 휴대용 이며, 상대적으로 저렴 한 비용, 실행 하기 쉬운. 충 혈 반응 측정을 위한 현재 도플러 초음파 방식은 높은 연산자–요구 하는 광범위 한 기술 및 훈련-정교한, 높은 비용, 데이터 수집 하드웨어 및 후 처리 소프트웨어를 필요로. 또한,이 클리닉 및 모니터링 또는 치료 효능을 테스트 하는 머리 맡에 대 한 대규모 임상 시험으로 도입 생각할 수 있습니다. 둘째, 방법론, 덕이 기술은 기술의 전반적인 특이성을 증가 골격 근육 microvasculature에 특히 집중 한다. 도플러 초음파를 사용 하 여 대체 방법을 업스트림 도관에 전적으로 집중 하 고 변경 내용을 다운스트림, 신호를 저해할 수 있는 추론. 셋째,이 기술은 완전히 비 침략 적 이다. 골격 근육 산화 용량은 전통적으로 침략 적으로 평가 하 고 고통 스러운 근육 생 검, 그리고 기능 sympatholysis sympathomimetics와 sympatholytics의 간 동맥 주입으로 평가 될 수 있습니다. 이 이렇게 모두 함께 이러한 요구 사항을 방지합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 설명 된 메서드는 단일 병원 또는 실험실 방문에 반응성 충 혈, 혈관 커플링 및 골격 근육 산화 용량 비-침략 적, 임상 평가 사용.
중요 한 고려 사항
적외선은 상대적으로 강력 하 고 사용 하기 쉬운, 비록 이러한 데이터의 수집 필요 주의 근육 배꼽 바로 위에 optodes의 배치 이동 유물을 피하기 위해 장소에서 단단히 확보 하 고 덮…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 텍사스 대학 알링턴 학 제 연구 프로그램 그랜트에 의해 지원 되었다.
Materials
| Dual-channel OxiplexTS Near-infrared spectroscopy machine | Iss Medical | 101 | |
| NIRS muscle sensor | Iss Medical | 201.2 | |
| E20 Rapid cuff inflation system | Hokanson | E20 | |
| AG101 Air Source | Hokanson | AG101 | |
| Smedley Handgrip dynometer (recording) | Stolting | 56380 | |
| Powerlab 16/35, 16 Channel Recorder | ADInstruments | PL3516 | |
| Human NIBP Set | ADInstruments | ML282-SM | |
| Bio Amp | ADInstruments | FE132 | |
| Quad Bridge Amp | ADInstruments | FE224 | |
| Connex Spot Monitor | Welch Allyn | 71WX-B | |
| Origin(Pro) graphing software | OrignPro | Pro | |
| Lower body negative pressure chamber | Physiology Research Instruments | standard unit |
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