Стандартизированная подготовка коронарного кольца крысы и запись в режиме реального времени динамических изменений напряжения вдоль диаметра сосуда
Summary
В настоящем протоколе описана техника проводного миографа для измерения сосудистой реактивности коронарной артерии крысы.
Abstract
Как ключевое событие заболеваний сердечно-сосудистой системы, ишемическая болезнь сердца (ИБС) широко рассматривается как главный виновник атеросклероза, инфаркта миокарда и стенокардии, которые серьезно угрожают жизни и здоровью людей во всем мире. Однако то, как записать динамические биомеханические характеристики изолированных кровеносных сосудов, давно озадачило людей. Между тем, точное позиционирование и изоляция коронарных артерий для измерения динамических изменений сосудистого напряжения in vitro стали тенденцией в разработке лекарств ИБС. Настоящий протокол описывает макроскопическую идентификацию и микроскопическое разделение коронарных артерий крыс. Функцию сокращения и расширения коронарного кольца вдоль диаметра сосуда контролировали с помощью установленной мультимиографической системы. Стандартизированные и запрограммированные протоколы измерения напряжения коронарных колец, от отбора проб до сбора данных, значительно улучшают повторяемость экспериментальных данных, что обеспечивает подлинность записей сосудистого напряжения после физиологического, патологического и медикаментозного вмешательства.
Introduction
Ишемическая болезнь сердца (ИБС) широко признана и обеспокоена как типичное и репрезентативное сердечно-сосудистое заболевание, являющееся основной причиной смерти как в развитых, так и в развивающихся странах 1,2. В качестве пути снабжения кровью и кислородом для нормальной физиологической функции сердца циркулирующая кровь поступает и питает сердце через две основные коронарные артерии и кровеносную сосудистую сеть на поверхности миокарда 3,4. Холестериновые и жировые отложения в коронарных артериях перекрывают кровоснабжение сердца и бурную воспалительную реакцию сосудистой системы, вызывая атеросклероз, стабильную стенокардию, нестабильную стенокардию, инфаркт миокарда или внезапную сердечную смерть 5,6. В ответ на патологический стеноз коронарных артерий компенсаторно ускоренное физиологическое сердцебиение удовлетворяет кровоснабжение самого сердца или жизненно важных органов организма за счет увеличения выхода левого желудочка7. Если длительный коронарный стеноз вовремя не устранить, в определенных областях сердца могут развиться обширные новые кровеносные сосуды8. В настоящее время клиническое лечение ИБС часто принимает медикаментозный тромболизис или хирургический механический тромболизис и экзогенное бионическое сосудистое шунтирование с частыми лекарствами и большой хирургической инвалидностью9. Поэтому функциональное исследование физиологической активности коронарных артерий по-прежнему является актуальным прорывом при сердечно-сосудистых заболеваниях10.
Отсутствуют доступные технические средства для определения коронарной физиологической активности, за исключением беспроводных телеметрических систем, которые могут динамически регистрировать in vivo коронарное давление, сосудистое напряжение, насыщение крови кислородом и значения рН11. Поэтому, учитывая текстурную тайну и сложность коронарных артерий, точная идентификация и изоляция коронарных артерий, несомненно, являются лучшим выбором для изучения нескольких механизмов ИБС in vitro4.
Серия мультимиографных систем, в частности проводной микрофотоскулярный детектор микрососудистого напряжения (см. Таблицу материалов), является очень зрелым рыночным устройством для регистрации изменений напряжения тканей in vitro малых сосудистых, лимфатических и бронхиальных трубок с характеристиками высокоточной и непрерывной динамической записи12. Указанная система широко используется для регистрации характеристик натяжения тканей in vitro полостных структур диаметром от 60 мкм до 10 мм. Непрерывный нагрев особенностей платформы проволочной микрофотографии в значительной степени компенсирует стимуляцию неблагоприятной внешней среды. Между тем, постоянные входы газовой смеси и значения рН позволяют получить более точные данные о сосудистом напряжении в аналогичном физиологическом состоянии13. Однако, учитывая сложность анатомической локализации коронарных артерий крыс (рисунок 1), ее изоляция вызывает недоумение и ограничивает исследование механизма диверсифицированных сердечно-сосудистых заболеваний и разработку лекарств. Поэтому настоящий протокол подробно вводит анатомическое расположение и процесс разделения коронарной артерии крысы с последующим измерением напряжения на платформе проволочной микрофотографии14.
Protocol
Representative Results
Discussion
Нарушение коронарной микроциркуляции, в котором участвует широкий круг пациентов с ИБС, было постепенно признано и касалось основы адекватной перфузии миокарда. Учитывая серьезные осложнения внезапной ишемической болезни сердца и сердечно-сосудистых заболеваний, своевременная меди…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана Ключевым научно-исследовательским проектом Плана науки и техники провинции Сычуань (2022YFS0438), Национальным фондом естественных наук Китая (82104533), Китайским постдокторским научным фондом (2020M683273) и Департаментом науки и техники провинции Сычуань (2021YJ0175).
Materials
| Apigenin | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | 150731 | |
| CaCl2 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A501330 | |
| D-glucose | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A610219 | |
| HEPES | Xiya Reagent Co., Ltd., Shandong, China | S3872 | |
| KCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100395 | |
| KH2PO4 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100781 | |
| LabChart Professional version 8.3 | ADInstruments, Australia | — | |
| MgCl2·6H2O | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100288 | |
| Multi myograph system | Danish Myo Technology, Aarhus, Denmark | 620M | |
| NaCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100241 | |
| NaHCO3 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100865 | |
| Steel wires | Danish Myo Technology, Aarhus, Denmark | 400447 | |
| U46619 | Sigma, USA | D8174 |
References
- Malakar, A. K., et al. A review on coronary artery disease, its risk factors, and therapeutics. Journal of Cellular Physiology. 234 (10), 16812-16823 (2019).
- Murray, C., et al. national age-sex specific all-cause and cause-specific mortality for 240 causes of death, 1990-2013: A systematic analysis for the global burden of disease Study 2013. The Lancet. 385 (9963), 117-171 (2015).
- Zhang, Y., et al. Adenosine and adenosine receptor-mediated action in coronary microcirculation. Basic Research in Cardiology. 116 (1), 22 (2021).
- Allaqaband, H., Gutterman, D. D., Kadlec, A. O. Physiological consequences of coronary arteriolar dysfunction and its influence on cardiovascular disease. Physiology. 33 (5), 338-347 (2018).
- Minelli, S., Minelli, P., Montinari, M. R. Reflections on atherosclerosis: Lesson from the past and future research directions. Journal of Multidisciplinary Healthcare. 13, 621-633 (2020).
- Alvarez-Alvarez, M. M., Zanetti, D., Carreras-Torres, R., Moral, P., Athanasiadis, G. A survey of sub-saharan gene flow into the mediterranean at risk loci for coronary artery disease. European Journal of Human Genetics. 25 (4), 472-476 (2017).
- LaCombe, P., Tariq, M. A., Lappin, S. L. Physiology, Afterload Reduction. StatPearls [Internet]. , (2022).
- Gutterman, D. D., et al. The human microcirculation: regulation of flow and beyond. Circulation Research. 118 (1), 157-172 (2016).
- Wang, G., Li, F., Hou, X. Complementary and alternative therapies for stable angina pectoris of coronary heart disease: A protocol for systematic review and network meta-analysis. 의학. 101 (7), 28850 (2022).
- Markousis-Mavrogenis, G., et al. Coronary microvascular disease: the "meeting point" of cardiology. European Journal of Clinical Investigation. 52 (5), 13737 (2021).
- Allison, B. J., et al. Fetal in vivo continuous cardiovascular function during chronic hypoxia. The Journal of Physiology. 594 (5), 1247-1264 (2016).
- Wenceslau, C. F., et al. Guidelines for the measurement of vascular function and structure in isolated arteries and veins. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 321 (1), 77-111 (2021).
- Liu, L., et al. Comparison of Ca2+ handling for the regulation of vasoconstriction between rat coronary and renal arteries. Journal of Vascular Research. 56 (4), 191-203 (2019).
- Sun, J., et al. Isometric contractility measurement of the mouse mesenteric artery using wire myography. Journal of Visualized Experiments. (138), e58064 (2018).
- Guo, P., et al. Coronary hypercontractility to acidosis owes to the greater activity of TMEM16A/ANO1 in the arterial smooth muscle cells. Biomedicine & Pharmacotherapy. 139, 111615 (2021).
- Ping, N. N., Cao, L., Xiao, X., Li, S., Cao, Y. X. The determination of optimal initial tension in rat coronary artery using wire myography. Physiological Research. 63 (1), 143-146 (2014).
- Niccoli, G., Scalone, G., Lerman, A., Crea, F. Coronary microvascular obstruction in acute myocardial infarction. European Heart Journal. 37 (13), 1024-1033 (2016).
- Mumma, B., Flacke, N. Current diagnostic and therapeutic strategies in microvascular angina. Current Emergency and Hospital Medicine Reports. 3 (1), 30-37 (2015).
- Lanza, G. A., Parrinello, R., Figliozzi, S. Management of microvascular angina pectoris. American Journal of Cardiovascular Drugs. 14 (1), 31-40 (2014).
- Zhu, T. Q., et al. Beneficial effects of intracoronary tirofiban bolus administration following upstream intravenous treatment in patients with ST-elevation myocardial infarction undergoing primary percutaneous coronary intervention: The ICT-AMI study. International Journal of Cardiology. 165 (3), 437-443 (2013).
- Huang, D., et al. Restoration of coronary flow in patients with no-reflow after primary coronary intervention of acute myocardial infarction (RECOVER). American Heart Journal. 164 (3), 394-401 (2012).
- Fu, W. J., et al. Anti-atherosclerosis and cardio-protective effects of the Angong Niuhuang Pill on a high fat and vitamin D3 induced rodent model of atherosclerosis. Journal of Ethnopharmacology. 195, 118-126 (2017).
- Li, J., et al. Chinese medicine She-Xiang-Xin-Tong-Ning, containing moschus, corydalis and ginseng, protects from myocardial ischemia injury via angiogenesis. The American Journal of Chinese Medicine. 48 (1), 107-126 (2020).
- Wu, W., et al. Three dimensional reconstruction of coronary artery stents from optical coherence tomography: Experimental validation and clinical feasibility. Scientific Reports. 11 (1), 1-15 (2021).
- Liu, M., et al. Janus-like role of fibroblast growth factor 2 in arteriosclerotic coronary artery disease: Atherogenesis and angiogenesis. Atherosclerosis. 229 (1), 10-17 (2013).
- Hu, G., Li, X., Zhang, S., Wang, X. Association of rat thoracic aorta dilatation by astragaloside IV with the generation of endothelium-derived hyperpolarizing factors and nitric oxide, and the blockade of Ca2+ channels. Biomedical reports. 5 (1), 27-34 (2016).
- Guo, Y., et al. Anticonstriction effect of MCA in rats by danggui buxue decoction. Frontiers in Pharmacology. 12, 749915 (2021).
- Jing, Y., et al. Apigenin relaxes rat intrarenal arteries, depresses Ca2+-activated Cl− currents and augments voltage-dependent K+ currents of the arterial smooth muscle cells. Biomedicine & Pharmacotherapy. 115, 108926 (2019).
