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Medicina

骨格筋血管カップリング、酸化容量、および 'ワンストップ ショップ「近赤外分光法を用いた微小血管機能

Published: February 20, 2018
doi:
10.3791/57317
, ,
1Applied Physiology and Advanced Imaging Laboratory, Department of Kinesiology,University of Texas at Arlington

Summary

ここでは、単一のクリニックや研究室訪問の反応性充血、脳循環代謝、骨格筋の酸化能力を評価するために近赤外分光法を用いた単純な非侵襲的なアプローチについて述べる。

Abstract

運動は代謝需要への酸素供給を一致させるために非常に調整された血管応答を要求する主要な血行力学的ストレスを表します。(組織虚血の短い期間への応答) の反応性充血心血管イベントの独立した予測因子血管健康状態および血管拡張能の重要な洞察を提供しています。骨格筋の酸化能力は、myocellular プロセスのためのエネルギー供給を決定、健康と病気も重要です。ここでは、単一のクリニックや研究室訪問の間に各主要な臨床的エンドポイント (反応性充血、血管カップリングと筋有酸素能) を評価するために近赤外分光法を用いた単純な非侵襲的なアプローチについて述べる。ドップラー超音波、磁気共鳴画像/分光法、または侵襲的なカテーテル ベースのフロー測定または筋肉の生検とは異なり我々 のアプローチは、少ないオペレーター依存、低コスト、完全に非侵襲的です。以前公表された資料から要約データと一緒に研究室から代表的なデータでは、これらのエンドポイントのそれぞれのユーティリティについて説明します。一度このテクニックをマスターすると、個体群の臨床への応用は運動不耐症、心血管障害の重要な機械論的洞察を提供します。

Introduction

組織虚血の短い期間に充血している応答 (マイクロ) 血管機能の重要な非侵襲的指標として浮上しています。導管動脈の閉塞、中に虚血性の侮辱を相殺するための努力で下流の細動脈を拡張させます。咬合のリリース時に血管抵抗の低下結果充血、大きさの下流の血管を拡張する能力によって決定されます。反応性充血は心血管イベント1,2したがって臨床的に重要なエンドポイントの強力な独立した予測が、許容範囲と生活の質を行使するその機能的意義は不明瞭です。

確かに、動的な運動は代謝需要への酸素供給を一致させるために非常に調整された血管応答を要求する主要な心血管ストレスを表します。たとえば、骨格筋血流は、孤立した筋収縮3、このような血行動態反応が全身運動に外挿する場合、心臓のポンプの能力を圧倒するだろう時にほぼ 100 倍増やすことができます。したがって、重度の低血圧、交感神経 (すなわち、血管収縮薬) を避けるために神経活動増加心臓出力非アクティブと内臓の組織から、アクティブな骨格筋4の方を再配布します。交感神経は運動筋の5; 監督もただし、適切な組織酸素配信6,7,8,9,10、を確保するために収縮反応を減衰させるローカル代謝シグナル11. このプロセスをまとめて機能 sympatholysis12と呼ばれる、運動時に骨格筋血流の正常な規則ことが不可欠です。骨格筋の血流は有酸素能力の重要な決定要因-生活の質と心血管疾患の罹患率と死亡率のための13の独立した予測因子-骨格筋血流と組織酸素の制御について運動中の配信は、臨床的意義は大きいです。

酸素供給は酸素利用率の方程式の残りの半分を満たす Fick の方程式の半分だけをただし、です。中での酸素利用率の主要な規定、ミトコンドリアの酸化的リン酸化は、安静時と運動時の細胞プロセスの十分なエネルギーの供給に重要な役割を果たしています。確かに、筋有酸素能の障害は、機能的な能力と生活の質14,15,16を制限できます。様々 な対策は、侵襲的な筋肉の生検と高価で時間のかかる磁気共鳴分光学 (夫人) の技術を含む筋有酸素能のインデックスを提供するために使用されます。

ここでは、我々 単一診療所や研究室訪問で各 3 つ主要な臨床的エンドポイント (反応性充血、sympatholysis、および筋有酸素能) を評価するために近赤外分光法 (NIRS) を用いた新規、非侵襲的アプローチを提案します。このアプローチの主要な利点が 3 つあります: 最初に、この手法は、持ち運びも簡単、比較的低コスト、簡単に実行できます。反応性充血を測定するための現在のドップラー超音波方法はオペレーターに強く依存して-トレーニングと広範なスキルを必要とする-、高コスト、高度なデータ集録ハードウェアおよび後処理ソフトウェアを必要とします。さらに、これは多分クリニックおよび/またはベッドサイド監視または治療効果をテストの大規模な臨床試験に導入する。第二に、方法論のおかげでこの手法の具体的手法の全体的な特異性増加、骨格筋の微小血管に焦点を当てます。超音波ドプラを用いた代替的なアプローチは上流管容器に完全に集中し、下流の信号を抑制することができます変更を推測します。第三に、この手法は、完全に非侵襲的です。骨格筋の酸化能力は伝統的侵襲の評価し、痛みを伴う筋肉の生検と機能 sympatholysis の交感神経と sympatholytics の動脈内注入と評価があります。この方法では、これらの要件をすべて一緒に回避できます。

Protocol

このプロトコルは次のテキサス大学アーリントン校で倫理委員会のガイドラインとヘルシンキ宣言の最新バージョンによって設定された標準に準拠しています。したがって、書面によるインフォームド コンセント (されする必要があります) の調査手続の開始前に取得しました。 1. 計装 注: 以下の計装説明、近赤外線 (NIR) 分光器とデータ集録システム…

Representative Results

骨格筋の酸化能力 図 2は、放医研から派生した骨格筋の酸化能力評価中に代表的な参加者の応答を示します。パネル A ショー組織飽和度プロファイル動脈 5 分間カフ オクルー ジョン プロトコル、ハンド グリップ運動、運動からの回復の間に断続的な動脈閉塞。パネル B は、回復…

Discussion

記載方法は、1 回のクリニックや研究室訪問の反応性充血、血管カップリングおよび骨格筋有酸素能の非侵襲的、臨床評価を有効にします。

重要な考慮事項

これらのデータのコレクションは、腹部の筋肉の上に直接バイオケミカルの配置は動きの人工物を避けるために場所にしっかりと固定を避けるために薄暗い部屋で黒のビニ?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品はテキサス大学アーリントン学際的研究助成校によって支えられました。

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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Referências

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Keywords: Skeletal MuscleNeurovascular CouplingOxidative CapacityMicrovascular FunctionNear-infrared SpectroscopyExercise IntoleranceCardiovascular DiseaseNoninvasive AssessmentMacro And Micro Vascular FunctionSkeletal Oxidative CapacityLBNP ChamberECG ElectrodesBlood Pressure MonitorHand Grip DynamometerMaximum Voluntary ContractionRapid Inflation CuffNIR Probe
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Rosenberry, R., Chung, S., Nelson, M. D. Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with ‘One Stop Shop’ Near-infrared Spectroscopy. J. Vis. Exp. (132), e57317, doi:10.3791/57317 (2018).
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