Músculo esquelético Neurovascular acoplamiento, capacidad oxidativa y la función Microvascular con espectroscopia del infrarrojo cercano "Una parada tienda"
Summary
Aquí, describimos un enfoque simple y no invasor usando la espectroscopia de infrarrojo cercano para evaluar hiperemia reactiva, acoplamiento neurovascular y capacidad oxidativa del músculo esquelético en una sola visita de clínica o de laboratorio.
Abstract
Ejercicio representa un estrés hemodinámico importante que exige una respuesta neurovascular altamente coordinada para coincidir con la entrega de oxígeno a demanda metabólica. Hiperemia reactiva (en respuesta a un breve período de isquemia del tejido) es un predictor independiente de eventos cardiovasculares y proporciona la penetración importante en la salud cardiovascular y la capacidad de vasodilatador. Capacidad oxidativa del músculo esquelético es igualmente importante en la salud y la enfermedad, como lo determina el suministro de energía para los procesos de myocellular. Aquí, describimos un enfoque simple y no invasor usando la espectroscopia de infrarrojo cercano para evaluar cada uno de estos puntos finales clínicos principales (hiperemia reactiva, acoplamiento neurovascular y capacidad oxidativa muscular) durante una sola visita de clínica o de laboratorio. A diferencia de la ecografía Doppler, imágenes/espectroscopia de resonancia magnética, o las mediciones de flujo basadas en catéter invasivo o biopsias del músculo, nuestro enfoque es menos operador dependiente, bajo costo y completamente no invasivo. Datos representativos de nuestro laboratorio junto con los datos Resumen de la literatura previamente publicada ilustran la utilidad de cada uno de estos terminales. Una vez que se domina esta técnica, aplicación a poblaciones clínicas proporcionará importante visión mecanicista de intolerancia del ejercicio y disfunción cardiovascular.
Introduction
La respuesta hiperémica a un breve período de isquemia del tejido se ha convertido en una clave medida no invasiva de la función vascular (micro). Durante la oclusión de una arteria del conducto, las arteriolas descendentes dilatan en un esfuerzo por contrarrestar el insulto isquémico. Sobre el lanzamiento de la oclusión, la disminución de la resistencia vascular produce hiperemia, la magnitud de la que es dictada por la capacidad de dilatar la microvascularización aguas abajo. Mientras que la hiperemia reactiva es un fuerte predictor independiente de eventos cardiovasculares1,2 y, por tanto, un criterio de valoración clínicamente significativa, su significación funcional para ejercer la tolerancia y la calidad de vida es menos clara.
De hecho, el ejercicio dinámico representa un mayor estrés cardiovascular que exige una respuesta neurovascular altamente coordinada para coincidir con la entrega de oxígeno a demanda metabólica. Por ejemplo, el flujo sanguíneo músculo esquelético puede aumentar casi 100-fold durante musculares aisladas contracciones3, que pasarían a avasallar a la capacidad de bombeo del corazón si se extrapolaron una respuesta hemodinámica al ejercicio por todo el cuerpo. Por consiguiente, para evitar hipotensión severa, simpática (es decir, vasoconstrictor) aumenta la actividad nerviosa para redistribuir el gasto cardíaco de tejidos inactivos y viscerales y músculo esquelético activo4. Salida comprensiva está dirigida también al ejercicio músculo esquelético5; sin embargo, señalización metabólica local atenúa la respuesta vasoconstrictora para asegurar adecuado tejido oxígeno entrega6,7,8,9,10, 11. en conjunto, este proceso se denomina simpatolisis funcional12y es imprescindible para la normal regulación de flujo de sangre del músculo esquelético durante el ejercicio. Puesto que el flujo sanguíneo del músculo esquelético es un determinante clave de la capacidad aeróbica, un predictor independiente de la calidad de vida y de la morbilidad y mortalidad de enfermedad cardiovascular13— comprensión del control del oxígeno tejido y flujo sanguíneo del músculo esquelético entrega durante el ejercicio es de gran importancia clínica.
Entrega de oxígeno es sólo la mitad de la ecuación de Fick, sin embargo, con satisfacción de la otra mitad de la ecuación de la utilización del oxígeno. Entre los principales determina de utilización del oxígeno, la fosforilación oxidativa mitocondrial juega un papel esencial en el suministro de energía adecuada para los procesos celulares tanto en reposo como durante el ejercicio. De hecho, deficiencias en la capacidad oxidativa muscular pueden limitar funcional capacidad y calidad de vida14,15,16. Diversas medidas se utilizan para proporcionar un índice de la capacidad oxidativa del músculo, incluyendo las biopsias del músculo invasivo y costoso y desperdiciador de tiempo de resonancia magnética espectroscopia (MRS) técnicas.
Aquí, proponemos un enfoque novedoso, no invasivo, utilizando espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) para evaluar cada uno de estos tres principales medidas de resultado clínicas (hiperemia reactiva simpatolisis y capacidad oxidativa muscular) en una sola visita de clínica o de laboratorio. Las principales ventajas de este enfoque son tres: en primer lugar, esta técnica es fácilmente portable, relativamente bajo costo y fáciles de realizar. Enfoques actuales de la ecografía Doppler para medir la hiperemia reactiva son altamente operador dependiente, que requieren gran habilidad y entrenamiento — y requiere software hardware y procesamiento posterior de adquisición de datos sofisticados, de alto costo,. Por otra parte, esto podría concebiblemente introducirse en la clínica y/o ensayos clínicos grandes para cabecera de monitoreo o prueba de eficacia terapéutica. En segundo lugar, en virtud de la metodología, esta técnica se centra específicamente en la microvascularización de músculo esquelético, aumentando la especificidad global de la técnica. Enfoques alternativos mediante ecografía Doppler centran totalmente en los vasos del conducto ascendente e infieren cambios aguas abajo, que pueden atenuar la señal. En tercer lugar, esta técnica es completamente no invasivo. Capacidad oxidativa del músculo esquelético se evalúa tradicionalmente con el invasor y las biopsias musculares dolorosos y funcionales simpatolisis pueden evaluarse con la inyección intrarterial de simpaticomiméticos y droga. Este enfoque evita estos requisitos todos juntos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los métodos descritos permiten una evaluación no invasiva, clínica de hiperemia reactiva, acoplamiento neurovascular y capacidad oxidativa del músculo esquelético en una sola visita de clínica o de laboratorio.
Consideraciones críticas
Aunque NIRS es relativamente robusto y fácil de usar, la recogida de estos datos requieren cuidadosa colocación de la optodes directamente sobre el vientre muscular, firmemente asegurado en su lugar …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado por una Universidad de Texas en la beca del programa de investigación interdisciplinario de Arlington.
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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