تقييم استجابه نغمه الاوعيه الدموية باستخدام الشرايين المساريقيه المعزولة مع التركيز علي التحوير بواسطة الانسجه الدهنية الوعائية
Summary
يصف البروتوكول استخدام التصوير الضوئي للسلك لتقييم التوتر الكهربي لامتري لشرايين المساريقي المعزولة عن الفئران ، مع النظر بشكل خاص في التحوير بواسطة العوامل المنبعثة من الخلايا البطانية والانسجه الدهنية الوعائية.
Abstract
تغيير استجابه لهجة الاوعيه الدموية للمؤثرات المرضية الفسيولوجية يساهم في تطوير مجموعه واسعه من الامراض القلبية الوعائية والايضيه. الخلل الغشائي يمثل الجاني الرئيسي للحد من توسع الاوعيه وزيادة انقباض الشرايين. الانسجه الدهنية (الدهون) المحيطة بالشرايين تلعب أدوارا مهمة في تنظيم الاسترخاء بطانة الاعتماد عليها و/أو انكماش خلايا العضلات الملساء الوعائية. ويمكن تقييم المحادثات المتقاطعة بين الانسجه الدهنية البطانته والوعائية السابقة باستخدام الاوعيه الدموية المثبتة بواسطة نظام التصوير بالأسلاك. ومع ذلك ، ينبغي وضع الإعدادات المثلي للشرايين المستمدة من الكائنات الحيوانية من مختلف الأنواع ، والاعمار ، والخلفيات الوراثية و/أو الظروف المرضية الفسيولوجية.
Introduction
يتم تحقيق التضيقات وتضييقات الشرايين عن طريق الارتخاء والانقباضات ، علي التوالي ، من خلايا العضلات الملساء الوعائية. التغيرات في استجابه الاوعيه الدموية من الشرايين الصغيرة تسهم في تنظيم الساكنة الدموية من ضغط الدم الشرياني عن طريق الأعصاب لااراديه والهرمونات الموجودة في الدم (علي سبيل المثال ، الكاتيكولولامين ، انجيوتنسين الثاني ، السيروتونين ، vasopressin). علي المستوي المحلي ، يتم تضمين الاستجابات الوعائية لخلايا العضلات الملساء بواسطة إشارات من كل من الخلايا البطانية للالعشير والانسجه الدهنية المحيطة بالشرايين (الشكل 1).
البطانة ليس فقط حاجزا سلبيا ، ولكن أيضا بمثابه سطح لتبادل الإشارات بين الدم وخلايا العضلات الملساء الاوعيه الدموية الاساسيه. عن طريق الإفراج عن مختلف المواد الفعالة للاوعيه ، بطانة يلعب دورا حاسما في السيطرة المحلية علي الاستجابات لهجة الاوعيه الدموية1. علي سبيل المثال, ردا علي استيل, يتم تنشيط synthase أكسيد النيتريك البطانية (نوس) في بطانة لإنتاج أكسيد النيتريك (NO), الذي يدفع الاسترخاء من العضلات الاساسيه السلس الاوعيه الدموية عن طريق تفعيل القابلة للذوبان guanylyl سيكلواسي (بوابه القيادة) 2. غيرها من المواد الفعالة للاوعيه وتشمل المنتجات من سيكلوكسيجيناسيس (علي سبيل المثال ، proستايسي و ثروبوككسان A2) ، ليبوكسيجيناز (علي سبيل المثال ، 12-هيدروكسي ييكوسيكاتينيويك الأحماض ، 12-hete) ، و سيتوكروم P450 مونوكسيجيناسيس (hete و الأحماض الدهنية, EETs), أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS), الببتيدات النشطة للاوعيه (مثل, الاندوثيلين و انجيوتنسين II), وعوامل فرط الاستقطاب بطانة (EDHF)3. التوازن الدقيق بين موسعات الاوعيه المشتقة من بطانة والمضيقين للاوعيه الحفاظ علي لهجة حركي المحلية4,5.
ويتميز الخلل البطانية من ضعف في توسع الاوعيه المعتمدة علي بطانة6, السمة المميزة للشيخوخة الاوعيه الدموية7. مع العمر ، يتم تخفيض قدره بطانة لتعزيز توسع الاوعيه تدريجيا ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى انخفاض التوافر البيولوجي لا ، فضلا عن التعبير غير طبيعي ووظيفة نوس في البطانة وبوابه القيادة في خلايا العضلات الملساء الاوعيه الدموية8 , 9 , 10. خفض التوافر البيولوجي لا يقوي إنتاج بطانة التي تعتمد علي مضيق الاوعيه11,12. في الشرايين القديمة ، يسبب الخلل الغشائي فرط تنسج في وسائل الاعلام ، كما ينعكس في الزيادات الملحوظة في سماكه الجدار ، وعدد من النوى الإنسي ، والتي تذكرنا بسماكة الشرايين في ارتفاع ضغط الدم وتصلب الشرايين لوحظ في الإنسان مرضي13,14. الاضافه إلى ذلك ، الحالات المرضية الفسيولوجية مثل السمنة ، والسكري أو ارتفاع ضغط الدم تسريع تطوير الخلل الغشائي15،16.
الانسجه الدهنية الوعائية (PVAT) النشرات العديد من اديبوكينس لتنظيم هيكل الاوعيه الدموية ووظيفة17. وتوسط التاثير المضاد لمقلص من pvat من قبل عوامل الاسترخاء ، مثل اديبوكتين ، لا ، بيروكسيد الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين18،19،20. ومع ذلك ، اعتمادا علي الموقع والحالة المرضية ، PVAT أيضا يمكن ان تعزز استجابات مقلص في مختلف الشرايين21. وتشمل المواد الموالية لمقلص التي تنتجها pvat انجيوتنسين-الثاني ، ليبتين ، المقاومة ، والروس22،23. في معظم الدراسات علي الاوعيه الدموية المعزولة, وقد اعتبر PVAT كدعم الهيكلية بسيطه للاوعيه الدموية التالي ازالتها اثناء اعداد أجزاء حلقه السفينة الدم. منذ الخلل الوظيفي الدهني يمثل عامل خطر مستقل لارتفاع ضغط الدم ومضاعفات القلب والاوعيه الدموية المرتبطة بها24، يجب النظر في pvat المحيطة الاوعيه الدموية عند التحقيق في الاستجابة الوعائية شرايين مختلفه.
وقد استخدمت أنظمه متعددة الأسلاك myograph علي نطاق واسع للتحقيق في وظائف حركي مجموعه متنوعة من الاوعيه الدموية ، بما في ذلك الشريان الابهر ، المساريقي ، الكلي ، الفخذ ، الدماغي والشرايين التاجية25،26. البروتوكولات الموصوفة هنا سوف تستخدم الأسلاك التصويرية لتقييم استجابه الاوعيه الدموية في الشرايين المساريقيه المعزولة عن نماذج الماوس المعدلة وراثيا ، مع تركيز خاص علي التحوير من قبل PVAT.
Protocol
Representative Results
Discussion
وبصرف الفضل عن الخلايا البطانية ، والإشارات المستمدة من PVAT تلعب دورا هاما في تنظيم العضلات السلس التفاعلات العضلية30. Pvat صحية النشرات لا والمضادة للالتهابات اديبونكتين لممارسه تاثير مضاد لمقلص علي الشرايين ، والتي تضيع في ظل الظروف المرضية مثل السمنة ومتلازمة الأيض<sup class="xref"…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وكان هذا العمل دعما ماليا من خلال المنح المقدمة من مجلس منح البحوث في هونغ كونغ [17124718 و 17121714] ، وصندوق هونغ كونغ للبحوث الصحية والطبية [13142651 و 13142641] ، وصندوق البحوث التعاونية لهونغ كونغ [C7055] ، والوطنية الاساسيه برنامج البحوث في الصين [973 برنامج 2015 CB553603].
Materials
| Acetylcholine | Sigma-Aldrich | A6625 | Stock concentration: 10-1 M Working concentration: 10-10 to 10-5 M |
| L-NAME (Nω-nitro-L-arginine methyl ester) | Sigma-Aldrich | N5751 | Stock concentration: 3 x 10-2 M Working concentration: 10-4 M |
| Phenylephrine | Sigma-Aldrich | P6126 | Stock concentration: 10-2 M Working concentration: 10-10 to 10-5 M |
| U46619 (9,11-dideoxy-9α,11αmethanoepoxy prostaglandin F2α) | Enzo | BML-PG023-0001 | Stock concentration: 10-5 M Working concentration: 1-3 x 10-8 M |
| Multiwire myograph | Danish MyoTechnology (DMT) | 620M | |
| PowerLab 4/26 | ADInstruments | ML848 | |
| Labchart7 | ADInstruments | – | |
| Adipo-SIRT1 wild type mice | Laboratory Animal Unit, The University of Hong Kong | CULATR NO.: 4085-16 | |
| Silicon-coated Petri dishes | Danish MyoTechnology (DMT) | ||
| Tungsten wires | Danish MyoTechnology (DMT) | 300331 | |
| Surgical tools |
References
- Furchgott, R. F., Zawadzki, J. V. The obligatory role of endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature. 288 (5789), 373-376 (1980).
- Furchgott, R. F., Vanhoutte, P. M. Endothelium-derived relaxing and contracting factors. The FASEB Journal. 3 (9), 2007-2018 (1989).
- Feletou, M., Kohler, R., Vanhoutte, P. M. Endothelium-derived vasoactive factors and hypertension: possible roles in pathogenesis and as treatment targets. Current Hypertension Reports. 12 (4), 267-275 (2010).
- Vanhoutte, P. M. Endothelial dysfunction: the first step toward coronary arteriosclerosis. Circulation Journal. 73 (4), 595-601 (2009).
- Feletou, M., Huang, Y., Vanhoutte, P. M. Endothelium-mediated control of vascular tone: COX-1 and COX-2 products. British Journal of Pharmacology. 164 (3), 894-912 (2011).
- Harrison, D. G. Cellular and molecular mechanisms of endothelial cell dysfunction. Journal of Clinical Investigation. 100 (9), 2153 (1997).
- Vanhoutte, P. M., Shimokawa, H., Tang, E. H., Feletou, M. Endothelial dysfunction and vascular disease. Acta physiologica. 196 (2), 193-222 (2009).
- Klöß, S., Bouloumié, A., Mülsch, A. Aging and chronic hypertension decrease expression of rat aortic soluble guanylyl cyclase. Hypertension. 35 (1), 43-47 (2000).
- Csiszar, A., et al. Aging-induced phenotypic changes and oxidative stress impair coronary arteriolar function. Circulation Research. 90 (11), 1159-1166 (2002).
- Guo, Y., et al. Endothelial SIRT1 prevents age-induced impairment of vasodilator responses by enhancing the expression and activity of soluble guanylyl cyclase in smooth muscle cells. Cardiovascular Research. , (2018).
- Auch-Schwelk, W., Katusic, Z. S., Vanhoutte, P. M. Nitric oxide inactivates endothelium-derived contracting factor in the rat aorta. Hypertension. 19 (5), 442-445 (1992).
- Tang, E. H., Feletou, M., Huang, Y., Man, R. Y., Vanhoutte, P. M. Acetylcholine and sodium nitroprusside cause long-term inhibition of EDCF-mediated contractions. American Journal of Physiology – Heart and Circulation Physiology. 289 (6), H2434-H2440 (2005).
- Ghiadoni, L., et al. Endothelial function and common carotid artery wall thickening in patients with essential hypertension. Hypertension. 32 (1), 25-32 (1998).
- Xu, X., et al. Age-related Impairment of Vascular Structure and Functions. Aging and Disease. 8 (5), 590-610 (2017).
- Tabit, C. E., Chung, W. B., Hamburg, N. M., Vita, J. A. Endothelial dysfunction in diabetes mellitus: Molecular mechanisms and clinical implications. Reviews in Endocrine & Metabolic Disorders. 11 (1), 61-74 (2010).
- Tanaka, K., Sata, M. Roles of perivascular adipose tissue in the pathogenesis of atherosclerosis. Frontiers in Physiology. 9, 3 (2018).
- Brown, N. K., et al. Perivascular adipose tissue in vascular function and disease: a review of current research and animal models. Arteriosclerosis Thrombosis and Vascular Biology. 34 (8), 1621-1630 (2014).
- Lohn, M., et al. Periadventitial fat releases a vascular relaxing factor. The FASEB Journal. 16 (9), 1057-1063 (2002).
- Gálvez-Prieto, B., et al. A reduction in the amount and anti-contractile effect of periadventitial mesenteric adipose tissue precedes hypertension development in spontaneously hypertensive rats. Hypertension research. 31 (7), 1415 (2008).
- Gao, Y. J., Lu, C., Su, L. Y., Sharma, A., Lee, R. Modulation of vascular function by perivascular adipose tissue: the role of endothelium and hydrogen peroxide. British Journal of Pharmacology. 151 (3), 323-331 (2007).
- Gao, Y. -. J., et al. Perivascular adipose tissue promotes vasoconstriction: the role of superoxide anion. Cardiovascular Research. 71 (2), 363-373 (2006).
- Szasz, T., Webb, R. C. Perivascular adipose tissue: more than just structural support. Clinical Science (London). 122 (1), 1-12 (2012).
- Ramirez, J. G., O’Malley, E. J., Ho, W. S. V. Pro-contractile effects of perivascular fat in health and disease. Brish Journal of Pharmacology. 174 (20), 3482-3495 (2017).
- Hajer, G. R., van Haeften, T. W., Visseren, F. L. Adipose tissue dysfunction in obesity, diabetes, and vascular diseases. European Heart Journal. 29 (24), 2959-2971 (2008).
- Mulvany, M. J., Halpern, W. Contractile properties of small arterial resistance vessels in spontaneously hypertensive and normotensive rats. Circulation Research. 41 (1), 19-26 (1977).
- Mulvany, M. J., Halpern, W. Mechanical properties of vascular smooth muscle cells in situ. Nature. 260 (5552), 617-619 (1976).
- del Campo, L., Ferrer, M. Wire myography to study vascular tone and vascular structure of isolated mouse arteries. Methods in Molecular Biology. 1339, 255-276 (2015).
- Dobrin, P. B. Influence of initial length on length-tension relationship of vascular smooth muscle. American Journal of Physiology. 225 (3), 664-670 (1973).
- Xu, C., et al. Calorie restriction prevents metabolic aging caused by abnormal SIRT1 function in adipose tissues. Diabetes. 64 (5), 1576-1590 (2015).
- Sheykhzade, M., Nyborg, N. C. Caliber dependent calcitonin gene-related peptide-induced relaxation in rat coronary arteries: effect of K+ on the tachyphylaxis. European Journal of Pharmacology. 351 (1), 53-59 (1998).
- Soltis, E. E., Cassis, L. A. Influence of perivascular adipose tissue on rat aortic smooth muscle responsiveness. Clinical and Experimental Hypertension A. 13 (2), 277-296 (1991).
- Lohn, M., et al. Periadventitial fat releases a vascular relaxing factor. FASEB Journal. 16 (9), 1057-1063 (2002).
- Fesus, G., et al. Adiponectin is a novel humoral vasodilator. Cardiovascular Research. 75 (4), 719-727 (2007).
- Greenstein, A. S., et al. Local inflammation and hypoxia abolish the protective anticontractile properties of perivascular fat in obese patients. Circulation. 119 (12), 1661-1670 (2009).
- Yudkin, J. S., Eringa, E., Stehouwer, C. D. “Vasocrine” signalling from perivascular fat: a mechanism linking insulin resistance to vascular disease. Lancet. 365 (9473), 1817-1820 (2005).
- Xia, N., et al. Uncoupling of endothelial nitric oxide synthase in perivascular adipose tissue of diet-induced obese mice. Arteriosclerosis Thrombosis and Vascular Biology. 36 (1), 78-85 (2016).
- Xia, N., Forstermann, U., Li, H. Effects of resveratrol on eNOS in the endothelium and the perivascular adipose tissue. Annals of the New York Academy of Sciences. 1403 (1), 132-141 (2017).
- Schinzari, F., Tesauro, M., Cardillo, C. Endothelial and perivascular adipose tissue abnormalities in obesity-related vascular dysfunction: novel targets for treatment. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 69 (6), 360-368 (2017).
- Liu, J. T., et al. Lipocalin-2 deficiency prevents endothelial dysfunction associated with dietary obesity: role of cytochrome P450 2C inhibition. British Journal of Pharmacology. 165 (2), 520-531 (2012).
- Martinez-Quinones, P., et al. Hypertension induced morphological and physiological changes in cells of the arterial wall. American Journal of Hypertension. 31 (10), 1067-1078 (2018).
- Outzen, E. M., et al. Translational value of mechanical and vasomotor properties of mouse isolated mesenteric resistance-sized arteries. Pharmacology Research and Perspectives. 3 (6), e00200 (2015).
- Sheykhzade, M., Simonsen, A. H., Boonen, H. C., Outzen, E. M., Nyborg, N. C. Effect of ageing on the passive and active tension and pharmacodynamic characteristics of rat coronary arteries: age-dependent increase in sensitivity to 5-HT and K+. Pharmacology. 90 (3-4), 160-168 (2012).
