La valutazione ecografica della dilatazione flusso-mediata del brachiale e arterie femorali superficiali nei ratti
Summary
valutazione non invasiva della funzione endoteliale in esseri umani può essere determinata mediante la tecnica dilatazione flusso-mediata. Anche se migliaia di studi hanno utilizzato questa tecnica, nessuno studio ha eseguito questa tecnica non invasiva nei ratti. Il seguente articolo descrive la misurazione non invasiva della dilatazione flusso-mediata nel brachiale e superficiali arterie femorali di ratti.
Abstract
Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of endothelial function can be achieved by employing the flow-mediated dilation technique, typically performed in the brachial or superficial femoral artery. Briefly, a blood pressure cuff placed distal to an ultrasound probe is inflated to a suprasystolic pressure, which results in limb ischemia. After 5 min of occlusion the cuff is deflated, resulting in reactive hyperemia and increases in wall shear rate that signal vasodilatory molecules to be released from the endothelium eliciting vasodilation. Despite the thousands of studies performing flow-mediated dilation in humans, surprisingly, no studies have performed this technique non-invasively in living rats. Considering the recent shift in focus to translational research, the establishment of guidelines for non-invasive measurement of flow-mediated dilation in rats and other rodents would be extremely valuable. In the following article, a protocol is presented for the non-invasive measurement of flow-mediated dilation in brachial and superficial femoral arteries of rats, as those sites are most commonly measured in humans.
Introduction
L'endotelio vascolare è un monostrato cellulare che riveste la lume delle arterie ed è un importante regolatore della funzione vascolare. Ci sono numerose molecole rilasciate dal endotelio che provocano modulazione del diametro del vaso sanguigno. Tra queste molecole, ossido nitrico (NO), sembra essere la molecola vasodilatatrice primario rilasciato dall'endotelio vascolare in risposta alla stimolazione (ad esempio, insulina, acetilcolina, o cambiamenti nella sollecitazione di taglio) 1. Nel endotelio vascolare, NO è prodotto dall'enzima NO sintetasi endoteliale (eNOS) e viene successivamente rilasciato dalle cellule endoteliali 2. Diffonde NO al muscolo liscia vascolare dove provoca il rilassamento e l'aumento vaso di diametro 3.
La disfunzione endoteliale può essere valutato in modo non invasivo negli esseri umani usando la dilatazione flusso-mediata (FMD) tecnica di 4,5. FMD è stato proposto per rappresentare un saggio biologico funzionale per endotelio-derivatoNO biodisponibilità negli esseri umani, ed è tipicamente valutato al brachiale o femorale superficiale in risposta ad iperemia reattiva in seguito a ~ 5 min arto occlusione 6. Iperemia reattiva aumenta le forze di taglio laminare che sono trasduzione al cellule endoteliali 7, segnalando un rilascio di NO 8. Anche se negli ultimi anni, la percentuale di vasodilatazione avviato dal rilascio di NO è stata dibattuta 9,10, l'afta epizootica è indicativo della dilatazione endotelio-dipendente ed è stato costantemente dimostrato di predire gli eventi cardiovascolari 11-13.
Ad oggi, migliaia di studi hanno impiegato la tecnica FMD per la misurazione non invasiva della funzione endoteliale nell'uomo. Considerando il recente cambiamento di messa a fuoco per la ricerca traslazionale, le linee guida per la misurazione non invasiva di afta epizootica nei roditori sarebbe estremamente prezioso. Mantenere con un approccio traslazionale, questo protocollo è stato istituito per la misura di afta epizootica in brachiale e superficial arterie femorali di ratti, come quei siti sono più comunemente misurati negli esseri umani. Questo protocollo si traduce in un robusto e ripetibile risposta afta epizootica nei ratti, tuttavia, la misura di afta epizootica nei ratti è tecnicamente impegnativo e può essere difficile per gli altri investigatori di replicare senza video dimostrativo. Pertanto, l'articolo dimostrerà un metodo per la misurazione non invasiva della FMD nel brachiale e superficiali arterie femorali di ratti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nel presente studio, una misurazione non invasiva della afta epizootica è stata dimostrata in brachiale e superficiali arterie femorali di ratti. Simili agli esseri umani 6, dopo un periodo di occlusione 5 min, c'è stato un rapido aumento della velocità del sangue (cioè, iperemia reattiva) aumentando così velocità di taglio sulla parete arteriosa che ha portato alla successiva vasodilatazione dell'arteria. Afta epizootica è stata osservata in entrambi i brachiale e le arterie femorali superfici…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
All animal imaging was performed at the Small Animal Imaging Core Facility, University of Utah.
This study was funded in part by grants from the National Institutes of Health (R21 AG043952, R01 AG040297, K01 AG046326, K02 AG045339, and R01 DK100505).
Materials
| Vevo 2100 High Resolution Micro-Ultrasound Imaging System | VisualSonics, Toronto, ON, CAN | ||
| MicroScan Ultra-High Frequency Linear Array Transducer – MS-700 30-70 MHz | VisualSonics, Toronto, ON, CAN | ||
| Vevo Imaging Station | VisualSonics, Toronto, ON, CAN | ||
| Thermasonic gel warmer | Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA | 82-03 | Optional |
| Signacreme electrode cream | Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA | 17-05 | |
| Transpore surgical tape | 3M, Maplewood, MN, USA | 1527-1 | |
| Depilatory cream (e.g., Nair) | General supply | ||
| Cotton swabs | General supply | ||
| Ultrasound gel | General supply | ||
| Standard vascular occluder, 10 mm lumen diameter | Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA | 62-0115 | |
| 10 ml syringe with Luer-Lok tip | General Supply | Used for occlusion cuff apparatus | |
| Paperclip | General Supply | Used for occlusion cuff apparatus | |
| Hypodermic needle – 18 gauge | General Supply | Used for occlusion cuff apparatus | |
| Medium binder clip | General Supply | Used for occlusion cuff apparatus |
Referências
- Smits, P., et al. Endothelial release of nitric oxide contributes to the vasodilator effect of adenosine in humans. Circulation. 92, 2135-2141 (1995).
- Forstermann, U., et al. Nitric oxide synthase isozymes. Characterization, purification, molecular cloning, and functions. Hypertension. 23, 1121-1131 (1994).
- Gardiner, S. M., Compton, A. M., Bennett, T., Palmer, R. M., Moncada, S. Control of regional blood flow by endothelium-derived nitric oxide. Hypertension. 15, 486-492 (1990).
- Harris, R. A., Nishiyama, S. K., Wray, D. W., Richardson, R. S. Ultrasound assessment of flow-mediated dilation. Hypertension. 55, 1075-1085 (2010).
- Corretti, M. C., et al. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol. 39, 257-265 (2002).
- Celermajer, D. S., et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet. 340, 1111-1115 (1992).
- Niebauer, J., Cooke, J. P. Cardiovascular effects of exercise: role of endothelial shear stress. J Am Coll Cardiol. 28, 1652-1660 (1996).
- Sessa, W. C. eNOS at a glance. J Cell Sci. 117, 2427-2429 (2004).
- Wray, D. W., et al. Does brachial artery flow-mediated vasodilation provide a bioassay for NO?. Hypertension. 62, 345-351 (2013).
- Green, D. J., Dawson, E. A., Groenewoud, H. M., Jones, H., Thijssen, D. H. Is flow-mediated dilation nitric oxide mediated? A meta-analysis. Hypertension. 63, 376-382 (2014).
- Green, D. J., Jones, H., Thijssen, D., Cable, N. T., Atkinson, G. Flow-mediated dilation and cardiovascular event prediction: does nitric oxide matter?. Hypertension. 57, 363-369 (2011).
- Brevetti, G., Silvestro, A., Schiano, V., Chiariello, M. Endothelial dysfunction and cardiovascular risk prediction in peripheral arterial disease: additive value of flow-mediated dilation to ankle-brachial pressure index. Circulation. , 2093-2098 (2003).
- Gokce, N., et al. Predictive value of noninvasively determined endothelial dysfunction for long-term cardiovascular events in patients with peripheral vascular disease. J Am Coll Cardiol. 41, 1769-1775 (2003).
- National Research Council (U.S.). . Guide for the care and use of laboratory animals. , (2011).
- Alley, H., Owens, C. D., Gasper, W. J., Grenon, S. M. Ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery in clinical research. J Vis Exp. , e52070 (2014).
- Ghiadoni, L., et al. Assessment of flow-mediated dilation reproducibility: a nationwide multicenter study. J Hypertension. 30, 1399-1405 (2012).
- Thijssen, D. H., et al. Heterogeneity in conduit artery function in humans: impact of arterial size. Am J Physiol Heart Circ. 295, H1927-H1934 (2008).
- Green, D. J., et al. Why isn’t flow-mediated dilation enhanced in athletes?. Med Sci Sports. 45, 75-82 (2013).
- Heiss, C., et al. In vivo measurement of flow-mediated vasodilation in living rats using high-resolution ultrasound. Am J Physiol Heart Circ. 294, H1086-H1093 (2008).
- Chen, Q., et al. Pharmacological inhibition of S-nitrosoglutathione reductase improves endothelial vasodilatory function in rats in vivo. J Appl Physiol. 114, 752-760 (2013).
- Pinnamaneni, K., et al. Brief exposure to secondhand smoke reversibly impairs endothelial vasodilatory function. Nicotine Tob Res. 16, 584-590 (2014).
- Liu, J., et al. Impairment of Endothelial Function by Little Cigar Secondhand Smoke. Tob Regul Sci. 2, 56-63 (2016).
- Schuler, D., et al. Measurement of endothelium-dependent vasodilation in mice–brief report. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 34, 2651-2657 (2014).
- Erkens, R., et al. Left ventricular diastolic dysfunction in Nrf2 knock out mice is associated with cardiac hypertrophy, decreased expression of SERCA2a, and preserved endothelial function. Free Radic Biol Med. 89, 906-917 (2015).
- Harris, S. A., Billmeyer, E. R., Robinson, M. A. Evaluation of repeated measurements of radon-222 concentrations in well water sampled from bedrock aquifers of the Piedmont near Richmond, Virginia, USA: : effects of lithology and well characteristics. Environmental research. 101, 323-333 (2006).
