הערכה של תגובתיות וסקולרית באמצעות העורקים המבודדים הבודדים באמצעות התמקדות באפנון על ידי פריסקולרית של הרקמות
Summary
הפרוטוקול מתאר את השימוש במיגרפיה תיל כדי להעריך את המתח האיזוגרפי של העורקים המסריים מבודדים מעכברים, עם שיקול מיוחד של האפנון על ידי גורמים שפורסמו מתאי האנדותל ורקמות השומן הפריסקולרית.
Abstract
היענות משתנה של כלי הדם לגירויים פתופסלוגיים תורמת לפיתוח מגוון רחב של מחלות לב וכלי דם ומטבולית. התפקוד הטיפולי של האנדותל מייצג את האשם הגדול ביותר של העורקים המוגברת והצמצם המשופר של העורק. רקמת אדיפוז (שומן) המקיפים את העורקים ממלאים תפקידים חשובים בוויסות הרפיה התלויה באנדותל ו/או התכווצות של תאי השריר החלקים והחלק של כלי הדם. ניתן להעריך את הקשר בין האנדותל לבין רקמות השומן הפריסקולרית, הvivo לשעבר באמצעות כלי דם נטענים על-ידי מערכת תיל מיאלואידית. עם זאת, יש להקים הגדרות אופטימליות עבור עורקים הנגזרים מבעלי חיים ממינים שונים, גילאים, רקעים גנטיים ו/או מצבים פתופסלוגיים.
Introduction
הפסקות והתכווצות של עורקים מושגת על ידי מרפה והתכווצויות, בהתאמה, של תאי שריר החלק שלהם כלי דם. שינויים בתגובתיות כלי דם של עורקים קטנים תורמים לרגולציה הומאטית של לחץ דם עורקי על ידי עצבים אוטונומית והורמונים המצויים בדם (למשל, catecholamines, אנגיוטנסין II, סרוטונין, ואסיסין). ברמה המקומית, התגובות כלי הדם של תאים שרירים חלקה מאופנן על ידי אותות מתאי האנדותל של האינטימה ואת רקמת השומן סביב העורקים (איור 1).
האנדותל הוא לא רק מכשול פסיבי, אלא גם משמש כמשטח להחלפת אותות בין הדם לבין תאי השריר החלקים הבסיסיים של כלי הדם. על ידי שחרור חומרים vasoactive שונים, האנדותל ממלא תפקיד קריטי בשליטה המקומית של התגובות בצליל כלי הדם1. לדוגמה, בתגובה לאצטילכולין, אנדותל תחמוצת החנקן סטנדרטים (אנוש) מופעל באנדותל כדי לייצר תחמוצת החנקן (NO), אשר משרה הרפיה של שריר החלק הבסיסי של כלי הדם על ידי הפעלת guanylyl cyclase מסיסים (ממפקדת הסטארגייט) 2. חומרים אחרים של ה-vasoactive כוללים את המוצרים של הציקלוחמצן (לדוגמה, פרוסטוליב ותרובוק2), ליפוקסיז’אז (למשל, 12-הידרויואיאוטיות חומצות, 12-HETE), ו ציטוכרום P450 מונקסיג’סים (Hete ו חומצות שורש החומצה, EETs), מינים החמצן תגובתי (ROS), ו פפטידים vasoactive (למשל, אנדותאלין -1 ו אנגיוטנסין II), והגורמים היפרקטליזציה הנגזרת (EDHF)3. שומרים על הטון המקומי. של מנוע4,5.
תפקוד לקוי של האנדותל מאופיין בפגם בvasodilatation התלוי באנדותל6, סימן ההיכר של הזדקנות כלי הדם7. עם הגיל, היכולת של אנדותל לקדם את vasodilatation היא מופחתת בהדרגה, בשל בעיקר לירידה ללא זמינות ביולוגית, כמו גם ביטוי בלתי תקין ותפקוד של אנוש באנדותל ובמפקדת הסטארגייט בתאי שריר כלי הדם חלק8 , מיכל בן 10 , 10. מופחתת ללא זמינות ביולוגית הפקת ביוציטורים בעלי תלות אנדותל,11,12. בעורקים הישנים, חוסר תפקוד אנדותל גורם היפרפלזיה בתקשורת, כפי שניכר על ידי עליות המסומנים בעובי הקיר, מספר הגרעין המדיאלי, אשר מזכירים את העיבוי העורקים ביתר לחץ דם וטרשת עורקים נצפתה אצל האדם חולים13,14. בנוסף, התנאים הפתופסלוגיים כגון השמנה, סוכרת או יתר לחץ דם להאיץ את ההתפתחות של בתפקוד אנדותל15,16.
רקמת השומן הפריסקולרית (PVAT) משחררת adipokines רבים להסדיר מבנה כלי דם ופונקציה17. השפעת האנטי-כועית של pvat מתווכת על ידי גורמים מרגיעים, כגון adiponectin, לא, חמצן מימן מימן גופריתי18,19,20. עם זאת, בהתאם למיקום ואת המצב פתופסולוגי, PVAT גם יכול לשפר את התגובות הקונקטילה בעורקים שונים21. החומרים הפרו-כוללים המיוצרים על ידי כולל אנגיוטנסין-II, לפטין, רסיסטין, ו-ROS22,23. ברוב המחקרים על כלי דם בודדים, PVAT מ נחשב תמיכה מבנית פשוטה עבור ובכך הוסר במהלך הכנת מקטעי הטבעת של כלי הדם. מאחר שאדיפוז מייצגת גורם סיכון בלתי תלוי ליתר לחץ דם וכלי דם, הקשורים לבעיות לב וכלי דם24, יש לשקול את pvat מ סביב כלי הדם כאשר חוקרים את התגובתיות של עורקים שונים.
מערכות מיוגרפיה רב התיל השתמשו באופן נרחב כדי לחקור את פונקציות העושות של מגוון כלי דם, כולל העורקים, mesenteric, כליות, הירך, המוח ואת עורק כלילי25,26. הפרוטוקולים המתוארים במסמך זה ישתמשו במיגרפיה תיל כדי להעריך תגובתיות כלי דם בעורקים מצע מבודדים מדגמי עכבר ששונו גנטית, עם דגש מיוחד על אפנון על ידי pvat.
Protocol
Representative Results
Discussion
מלבד תאי האנדותל, אותות הנגזרים מהמע מ ממלאים תפקיד חשוב בוויסות הטון של השריר החלק החוזר30. Pvat בריא משחררת לא האנטי דלקתיות אדיפונקטין להפעיל אפקט אנטי קונקטילה על העורקים, אשר אובד בתנאים פתולוגיים כגון השמנה תסמונת מטבולית31,32. במצבי מחלה, pvat ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו היתה תמיכה פיננסית על ידי המענקים של מחקר מלגת המועצה של הונג קונג [17124718 ו 17121714], הונג קונג בריאות ומחקר רפואי קרן [13142651 ו 13142641], קרן מחקר שיתופי של הונג קונג [C7055-14G], ואת הבסיס הלאומי תוכנית מחקר של סין [973 תוכנית 2015CB553603].
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).
