En metodisk tilnærming til ikke-invasive vurderinger av vaskulær funksjon og morfologi

Introduction

Endotelet er den innerste foring av blodkar og er involvert i opprettholdelse av vaskulær homeostasis via reguleringen av et mangfold av vasoaktive prosesser. Avbrudd i disse prosessene kan disponere fartøyet til åreforkalkning og økt risiko for kardiovaskulær sykdom (CVD) ^1. Perifer endotelial funksjon er en god indikator på tidlige abnormaliteter i den vaskulære vegg ^2. Videre er målinger av perifer endotelial funksjon har vist seg å reflektere koronar endotelial funksjon ^3-5, og som sådan anses som gode prediktor for kardiovaskulær sykdom ^6-9. Dette er kanskje ikke overraskende gitt at aterosklerose er nå bredt verdsatt å være en systemisk lidelse ^10. Vurdering av perifer endotelfunksjonen typisk kvantifisere vasodilaterende respons på fartøyet på en spesifikk stimulus, med en dempning på dilatory respons som indikerer endotelialdysfunksjon ^11, og kan måles på forskjellige vaskulære senger. Vurderinger av avanserte strukturelle endringer i fartøyet kan være preget av ultralydundersøkelse av intima-media tykkelse.

I mikrosirkulasjonen, kan laser Doppler strømningsmåling (LDF) og Laser Doppler imaging (LDI) med iontoforese av vasodilaterende agonister gi nyttig informasjon om mikrovaskulær perfusjon ^12. Begge teknikker for å måle Doppler-forskyvningen laget av spredt lys fra å bevege røde blodceller. Perfusjon er representert som blod flussmiddel i stedet for blodstrøm (ml / min), med blod fluks reflekterer gjennomsnitts røde blodceller hastighet og konsentrasjon. Måling av blod fluks er lineært assosiert med selve blodstrømmen ^13. Vurderingen av LDI gir betydelige fordeler i forhold til LDF, fordi i motsetning til LDF kan LDI skanne over et stort område og dermed står for heterogeniteten i huden blodstrøm, og å øke reproduserbarheten av teknikken12.

Stimulans for å øke blod fluks under LDI leveres av iontoforese av vasodilaterende agonister acetylkolin (ACh), og natriumnitroprussid (SNP), som vurderer endotel-avhengige og endotel-uavhengig funksjon henholdsvis inn i huden ved hjelp av en svak elektrisk strøm ^14. Når gjennom huden, binder ACh til endotelial celle muskarine reseptorer frigir vasodilatoren nitrogenoksid (NO). Bruken av SNP aktiveres direkte glatte muskelcellereseptorer for å tillate maksimal vasodilatasjon av fartøyet og undersøkelse av glattmuskel integritet ^15. Det er noe usikkerhet om hvorvidt ACH-mediert dilatasjon involverer INGEN i det hele tatt, som ACH kan stimulere ikke-NO trasé som cycloxygenase-mediert veier ^12. Likevel har vi tidligere rapportert at ACh og SNP responser er svekket i pasientpopulasjoner med økt risiko for hjerte- og karsykdom ¹⁶ og at trening intervensjoner kjent for å forbedre NO bioactivity også forbedre ACH-mediert blod flux hjelp LDI ^17. Kjøretøyet for transport av stoffer inn i huden microvessels ofte inneholde natriumklorid eller avionisert vann ^18,19. Mikrovaskulær endotelfunksjon kan kvantifiseres ved hjelp av ulike tilnærminger, med kutant vaskulær ledningsevne - et produkt av forandring dividert med blodtrykk, som brukes i studier hvor blodtrykket kan endre seg over studiet varighet (dvs. under trening eller anti-hypertensiv behandling) ^12. En annen vanlig brukt kvantifisering er å beregne arealet under kurven for blod fluks eller uttrykker den prosentvise økning i forandring fra baselinje. Det er viktig å merke seg at det ikke finnes etablerte retningslinjer for å presentere data, men etterforskerne bør utnytte en tilnærming som viser god reproduserbarhet.

I de store skipene, er flow-mediert dilatasjon (FMD) og glyseryl-trinitrate mediert dilatasjon (GTN) utført for å assess endotel-avhengige og endotel-uavhengig funksjon henholdsvis ^20. FMD utføres typisk i brakialarterie hvor en mansjett brukes til å okkludere arteriell blodstrømning i 5 min; frigjøring av mansjetten bevirker en plutselig økning i blodstrømmen (reaktiv hyperemi) gjennom brakialarterie resulterer i skjær-stress-mediert utvidelse av beholderen. Grunnlinjen og post-mansjett frigjøring diameter blir kvantifisert ved ultralydavbildning av beholderen med etterfølgende vurderinger av diameter fartøyet utføres manuelt eller ved hjelp av ²⁰ automatisert kantdeteksjon programvare ^21,22. Bruken av GTN bidrar til å bestemme om uregelmessigheter i vasodilatasjon er på grunn av tap i glatt muskelcelleintegritet, eller nedsatt frigjøring av NO fra endotelceller ^23. FMD GTN og er uttrykt som den prosentvise økning av post-stimulus fartøyet diameter i forhold til referansediameteren.

Den riktig vurdering av FMD krever en rekkeviktige hensyn i studieprotokollen ^24,25. Varigheten av mansjetten okklusjon må nøye timet; 5 min av cuff okklusjon er tilstrekkelig for NO-mediert dilatasjon stund cuff okklusjon resultater i ikke-NO mediert dilatasjon ^26. Tilsvarende, plassering av den okkluderende mansjett rundt håndleddet og distalt fra ultralydsonden overveiende påkaller NO-mediert utvidelse, mens mansjetten plassering på den øvre arm og proksimalt til sonden bare delvis stimulerer NO ^27. Det er også viktig å måle topp dilatasjon etter deflasjon mansjetten over en lengre tidsperiode, ettersom måling av maksimal diameter innenfor de første 60 sekunder etter mansjetten deflasjon undervurdere FMD av 25 - 40% ^28. Faktisk er en periode på 180 sek trolig være tilstrekkelig for å fange ekte topp diameter, med de fleste toppverdier forekommer innenfor den første 120 sek ^28.

Stimulans for FMD involveres produksjon av skjærspenning, som aktiverer spesifikke endoteliale reseptorer for å frigjøre NO ^29. Imidlertid kan skjærspenning også aktivere flere andre vasoaktive faktorer (hvorav noen kan forårsake vasokonstriksjon) ^30, noe som gjør det viktig at det fremkalte skjærspenning stimulus reflekterer vasodilatasjon fra NO trasé ^26. Det er også viktig å ta hensyn til skjærspenningen stimulus i løpet av FMD, med beregning av skjærhastighet (hastighet / diameter) som tjener som en tilstrekkelig grad av skjærspenning, men ikke nødvendigvis reflekterer toppstrømmen ^31. Nyere fysiologiske anbefalinger tyder på at skjærspenningen profilen bør alltid være preget når ultralydsystemer tillate samtidig måling av puls bølgehastighet og aktiv B-mode bildebehandling i dupleksmodus ^25.

Vurdering av carotis bruker B-mode ultralyd kan gi informasjon om carotis intima-media tykkelse (CIMT), og var først described i 1986 av pignoli og kolleger ^32. Vurdering av CIMT reflekterer proliferasjon av glatte muskelceller i intima av beholderen og er en nyttig indikator for kliniske hendelser i begynnelsen av atherosclerosis ^33. Carotis ultralyd kan ofte forutsi arteriell struktur bedre enn tilsvarende teknikker (for eksempel magnetic resonance imaging eller radiologiske vurderinger) ^34. I tillegg CIMT forbinder med en rekke klassiske CVD risikofaktorer, inkludert aldring, hypertensjon og dyslipidemi ^35. Endringer i veggene i halspulsåren blir vanligvis initiert ved en reduksjon i NO biotilgjengelighet som fremmer betennelse i beholderen ^36. Arteria carotis communis, arteria carotis interna og carotis bifurkasjon poengene kan brukes til å bestemme CIMT, som hvert område kan tilsvar forutsi kardiovaskulære hendelser ^37.

I den foreliggende manus, gir vi detaljerte metoder på vurdering av microvascular endotelfunksjon (LDI med iontoforese), stort fartøy endotelfunksjon (FMD og GTN) og vaskulær morfologi (CIMT). Aterosklerose er en flertrinns prosess som begynner med endotelial dysfunksjon og slutter med fokale aterosklerotiske lesjoner i de store arteriene. Bakgrunnen for å velge de ovennevnte vurderingene er at de gjenspeiler de forskjellige stadier av aterosklerose og bidra til å gjøre rede for den heterogene natur blodkar ^38. Videre har vi tidligere vist at i en populasjon av pasienter med økt risiko for hjerte-og karsykdom, mikrovaskulær endotelfunksjon var uavhengig fra stort fartøy endotelfunksjon ^39, og funksjonelle vurderinger var uavhengig av strukturelle vurderinger av blodkar ^40. Derfor kan globale vurderinger av blodkar hjelpe å tyde de forskjellige stadier av aterosklerose.

Protocol

MERK: Protokollen følger retningslinjer fra Dudley Gruppe NHS Foundation Trust Human forskningsetiske komité. Utføre alle beskrevne teknikker i et temperaturkontrollert laboratoriet (21-22 ^{° C),} med stabilt lys og fravær av støy. Spør individer gjennomgår vurderinger for å avstå fra mat, drikke, røyking og mosjon 12 timer før testen. Holde tilbake vasoaktive medikamenter i minst 12 timer når det passer.

1. Laser Doppler Imaging med Iontophoresis

1. Slå på Laser Doppler Imager (LDI) og vil at skanneren automatisk stabilisere for ca 30 min. Start LDI programvaren og klikk 'måling' (programvaren hjem-skjermen vil da bli vist). På startskjermen, velger 'Ionto Protocol "på oppgavelinjen plassert på toppen av vinduet.
2. Manuelt taste inn protokollen (protokollen som brukes i vårt laboratorium omfatter totalt 13 sbokser, med elektrisk strøm for iontoforetisk medikamentleveringssett fra scan 2 for å skanne 11 med en spenning på 30 uA). Still scan 1 som en baseline skanne uten elektrisk strøm, og skanne 12 & 13 som utvinning skanninger også uten elektrisk strøm. Klikk på OK for å bekrefte innstillingene og gå tilbake til startskjermen.
3. Be deltaker å slappe av i et halvt liggende stol med underarmen hviler 90 grader på en komfortabel, fast pute, og plassere en svart matte under underarm.
   MERK: Matten bidrar til å begrense funn målinger generert av bakgrunnsflater rundt vev. Det er viktig at deltakerne arm er festet fast til puten, slik at det ikke er noen bevegelse og tilhørende gjenstander.
4. Koble de kablede pluggene på den motsatte ende av hver perspex kammeret til iontoforese-kontrolleren. Forbinde kammeret inneholdende en 2,5 ml dose av 1% acetylkolin (ACh) til anodisk tilkobling av iontoforese kontrolleren, og koble det annet kammer inneholden 2,5 ml dose av 1% natrium-nitroprussid (SNP) til katodisk forbindelsen. Bland begge midler i kammeret ved hjelp av 0,5% saltløsning. Koble de to kamrene til volar aspektet av deltakerens høyre underarm bruker tosidige selvklebende pads.
5. Dekker kamrene med 32 mm dekkglass for å hindre lekkasje av væske.
6. Før du starter skanningen, åpne 'Scanner Setup' vindu plassert øverst til venstre på startskjermen. Velg "Video og Avstand fanen og velge" auto avstand 'funksjon for å måle avstanden til skanneren hodet fra deltakerne underarm.
   1. Etter gjennomføring av auto avstandsmåling, velg fanen "Bilde Scan" og bestemme området som skal skannes ved å klikke på "Mark" -knappen nederst i høyre hjørne av vinduet. Hvis nødvendig, endre størrelsen på regionen av interesse ved manuelt å skrive i størrelsen på skanneområdet inn i "Scan-området# 8217; seksjon nær toppen av vinduet. Sikre at området av interesse omfatter diameteren av hver av iontoforese kamre og er stort nok til å begrense variasjoner i huden blodstrøm.
7. Etter gjennomføring av vurderingen, lagre datafilen. Åpne datafilen ved hjelp LDI bildeanalyse programvare for å utføre målinger av perfusjon.
   1. Klikk "Image Review" på den viktigste programvaren vinduet, og åpne bildefilen som skal analyseres.
   2. Bruke programvaren til å markere et område av interesse rundt de ytre diameter på hvert kammer. Juster regionen av interesse, slik at det sitter korrekt på området der kamrene var til stede. Klikk deretter på 'statistikk' ikon og en kolonne som inneholder median perfusjon enheter for hvert kammer vil bli vist. Legg merke til grunnlinjen perfusjon enheten, så vel som den høyeste perfusjon enheten fra hver av de foregående 12 skanner for hvert kammer.
      MERK: Denne analysemetoden erspesifikt til vårt laboratorium; Imidlertid kan andre metoder brukes til å uttrykke data innhentet fra LDI scan. For en omfattende gjennomgang henvises det til retningslinjer fra Roustit og Cracowski ^12.
8. For å beregne prosentvis endring i perfusjon i respons til ACh og SNP, subtrahere baseline perfusjon fra topp perfusjon, dividere med baseline perfusjon og deretter multiplisere med 100.
   MERK: I vår lab har endringer i perfusjon forhold til baseline vist god intra-observatør variasjonskoeffisient for ACH (7%) og SNP (6%).

2. Flow-mediert Utvidelse og Glyseroltrinitrat-mediert Utvidelse

1. Slå på Doppler ultralyd maskin og nettverk PC som inneholder vaskulær bildeanalyse (VIA) programvare.
   MERK: VIA programvare fanger et levende bilde (25 bilder per sekund) og gir informasjon om diameter fartøyet samt kvaliteten på de vaskulære grenser bli oppdaget av ultralyd maskin. Othennes programvarepakker er tilgjengelig som kan inneholde flere funksjoner og innstillinger. Det anbefales å konsultere brukerhåndbøker for spesifikk programvare.
2. Be deltaker å slappe av i et halvt liggende lenestol og plassere armen på en komfortabel pute ut til deres side, men nivå med hjertet. Plasser en blodtrykksmansjett rundt deltakerens leddet.
   MERK: Pasienten bør bli bedt om å holde armen så stille som mulig for å hindre bevegelse gjenstander under målingen.
3. Sikre lineær rekke svinger fra ultralydmaskin til en stereotaktisk klemme, og stram klemmen ved hjelp av Wingnuts slik at ultralydtransducer forblir i en fast posisjon.
   MERK: Klemmen vil sikre at ultralydtransducer vil holde seg stabilt når blodåren ligger.
4. På ultralydmaskinen, bla i 'Menu' og angi skannefrekvens på 5 MHz og optimalisere dybde (anbefalt under innstillingen er3,5 cm) og gain innstillinger på ultralyd maskin. Justere styrkeinnstillinger for å sikre at det ikke er symmetrisk lysstyrke for nær og langt veggen av fartøyet.
5. Ved bruk av lineær rekke svinger, finn brakialarterie som vanligvis finnes 2-10 cm over antecubital fossa i lengde skanning flyet. Gjøre noen justeringer for å avklare bildekvaliteten på dette stadiet. Å bidra til å identifisere arterien, slå på fargedoppler å vise pulserende arterielt blod flyt og skille det fra kontinuerlig venøs blodstrøm. Vis brakialarterien horisontalt over skjermen; det skal vises som to faste parallelle linjer, adskilt av et åpent område mellom linjene som representerer lumen av fartøyet.
6. Å la VIA programvare til automatisk å registrere fartøy diameter, bruke markøren til å markere et forhåndsbestemt område av interesse å oppdage og spore fremre og bakre veggene i arterien.
   MERK: Størrelsen på regionen av interesse kan væreøkt eller redusert ved hjelp av "x" og "y" knapper plassert på hoved programvare skjermen.
7. Klikk "Start" på VIA programvare og bilde arterien for 2 min. Etter dette, trykk 'Blås "på VIA programvare og samtidig blåse opp mansjetten plasseres rundt håndleddet for å suprasystolic trykk (vanligvis over 220 mmHg) for 5 min.
   MERK: Formålet med håndleddet cuff er å tilstoppe blodtilførselen til hånden.
8. Etter 5 min deflate blodtrykksmansjett å indusere reaktiv hyperemi som i en sunn fartøy, vil stimulere NO-mediert vasodilatasjon.
   MERK: Peak dilatasjon kan forekomme inntil 180 sek etter mansjett deflasjon, så det er tilrådelig å fortsette innspillingen vaskulære diametre for 3 min etter cuff utgivelse.
9. Etter en 10 minutters hvileperiode, flytt brakialarterie hjelp av lineær rekke svinger og spille inn en 2 min baseline diameter lesing på samme måtesom steg 2.7.
10. Så spør deltakeren til å plassere en 500 mikrogram sublingual glyseryl-(GTN) tablett under tungen og fortsette å måle diameteren brakialarterie for ytterligere 5 min. Etter denne perioden, spør deltakeren å fjerne GTN tablett og overvåke deltakeren til å sørge for at de ikke opplever noen bivirkninger til stoffet.
11. Utføre all analyse av data offline. Tjuefem datapunkter er tilgjengelige for hvert sekund av vurderingen; kollapse disse dataene inn ett sekunds epoker i Microsoft Excel. Eksportere dataene til et digitalt signal analysepakke og filter med en 3 sek glidende gjennomsnitt filter.
12. Etablere diameter baseline fra 120 sek av data før mansjetten-inflasjon. Visuelt inspisere baseline regionen og inkluderer gjenstander. Gjennomsnittlig gjenværende baseline regioner for å produsere den baseline diameter.
13. For flow-mediert dilatasjon (FMD) analyse, bruke programvaren til å skanne innlegget cuff- automatiskdeflasjon region for topp utvidelse og bruke markøren til å markere denne toppen for visuell inspeksjon. Hvis toppen er blitt feilidentifisert, bruke markøren til å velge en mer begrenset region innen hvilke toppen kan da bli identifisert. Spill toppverdien som topp diameter.
14. For GTN data, vedta en identisk prosedyre som brukes med FMD, bortsett søk etter peak utvidelse i regionen etter 5 min av narkotika administrasjon.
15. For å beregne FMD% og GTN%, subtrahere baseline diameter fra topp diameter, dividere med baseline diameter og deretter multiplisere med 100.
    MERK: I vårt laboratorium, er det intra-observatør variasjonskoeffisient 11% for FMD, og ​​12% for GTN.

3. Karotid intima-media tykkelse

1. Be deltaker å ligge komfortabelt på en seng, og legg en pute under hodet for å tilby støtte til nakken.
2. Koble elektrokardiogram (EKG) fører til Doppler ultralyd og deretter legge dem inn på patient lemmer. Bare en grunnleggende EKG-kurven er nødvendig, så plassere de riktige ledningene på venstre og høyre arm, og på venstre ankel.
3. Forbered ultralyd maskin ved å bla gjennom "meny" og sette skannefrekvens på 10 MHz og optimalisere dybde (anbefalt under innstillingen er 3-4 cm) og styrke. Justere styrkeinnstillinger for å sikre at det ikke er symmetrisk lysstyrke for nær og langt veggen av fartøyet.
4. Be deltaker å vippe hodet litt til venstre, og ved bruk av lineær rekke svinger, skanne rett halspulsåren langs alle sine seksjoner (vanlig, intern og ekstern arteria carotis) ved hjelp av langsgående skanning flyet for å identifisere tilstedeværelsen av eventuelle plakk. Lagre bilder som viser noen tegn til plakk. Å bidra til å identifisere arterien, se etter en todeling punkt i fartøyet, som dette viser arteria carotis communis bifurcating inn i de interne og eksterne carotis.
5. For måling of carotis intima-media tykkelse (CIMT), oppnå minst tre bilder av en del av den felles halsarterie som er fri for plakk, og er 1 cm proksimalt til carotid pære. Oppnå alle bildene på toppen av R-bølgen i EKG som tilsvarer dette ventrikulær diastole og det punkt hvor fartøyet er under den minste mengden av skjærspenning.
6. Gjenta trinn 3.4 og 3.5 i den venstre halspulsåren. Spør deltakeren til å vippe hodet litt til høyre for denne målingen.
7. For å hjelpe i å oppnå klare bilder av nær- og fjern vegger, forsiktig manipulerer ultralydsonden under vurdering for å sikre at fartøyet er vinkelrett på ultralydstrålen. Oppnå dette ved subtilt endrer vinkel og rotasjon av svingeren sammen med mindre justeringer i trykket til den proksimale-til-distal vinkel (hæl-tå bevegelse) av sonden.
8. Gjennomføre analyse av bilder offline ved Artery Måling programvare (AMS) for å oppdage den vaskulære bounariske henhold til de linjene som pignoli. Laste opp bilde som skal analyseres, og deretter ved hjelp av markøren, skape en region av interesse i en del av fartøyet som er fri fra plakk. Klikk "oppdage" på programvaren og registrere verdiene som vises på skjermen for CIMT og lumen diameter.
   MERK: nøyaktige målinger kan kun fås fra langt veggen, så ignorere opplesninger fra nær veggen.
9. Ta tre målinger for hver side, og deretter gjennomsnitt disse for å gi gjennomsnittlig CIMT for høyre og venstre carotis separat. Ytterligere gjennomsnittlig den CIMT fra begge sider for å gi den generelle CIMT.
   MERK: intra-observatør variasjonskoeffisient for denne teknikken i vårt laboratorium er 9%.
10. Utføre måling av eventuelle plakk bruker samme programvare ved manuelt å markere ut en plakett ved hjelp av markøren. Klikk "klassifisere" på AMS til automatisk beregne ekkogenisitet av plakk og klasse i henhold til sin mottakelighet for ruptur. Klikkpå "plakett Kjennetegn" vinduet for å se denne informasjonen.

Representative Results

Laser Doppler Imaging med Iontophoresis

Median blod flux heter etter de laser Doppler skanner fra en sunn middelaldrende kvinnelige gratis fra CVD er vist i figur 1. Det var en markert økning i median blod flux for både ACH og SNP. Baseline blod flux var 48 perfusjon enheter for ACH, og 67 perfusjon enheter for SNP. Topp-blod fluks som reaksjon på ACh var 455 perfusjon enheter, og for SNP 446 perfusjon enheter. Dette resulterte i en 831% og 566% økning i perfusjon (i forhold til baseline) for ACH og SNP hhv. Verdiene som er gitt er svært avhengig av utstyret som brukes til å undersøke huden blod flux sammen med miljøfaktorer.

Flow-mediert dilatasjon og Glyseroltrinitrat-mediert dilatasjon

Figur 2 viser baseline og toppdiametre for FMD og GTN vurderinger fra en sunn ung mannlig fri fra CVD. Denbaseline diameter brakialarterien var 3,0 mm for FMD og GTN vurderinger. Den toppdiameter i FMD-testen var 3,3 mm, mens det for GTN vurderingen var 3,9 mm, noe som tilsvarer en 10 og 30% økning i blodstrømmen henholdsvis i forhold til grunnlinjen.

Carotis intima-media tykkelse

Figur 3 viser den venstre arteria carotis for en frisk person. Beregning av CIMT verdier er utført ved hjelp av automatisert kant-deteksjon programvare. Den CIMT i langt veggen var 0.83mm og lumen diameter av fartøyet var 7.71mm. Resultatene for den rette halspulsåren i samme individ var 0.87mm for CIMT, og 7.80mm for diameter lumen. Når snitt lesing fra begge sider, CIMT var 0.85mm, og lumen diameter var 7.76mm.

Figur 1. Chantot i blod flux i respons til laser Doppler med iontoforese. Etter gjennomføringen av en baseline skanne å måle baseline blod flux, 10 skanninger (skanne 1 til 10) med iontoforese av ACh og SNP ved hjelp av en 30 uA elektrisk strøm ble utført. Etter iontoforese, ble to utvinning skanninger utført. ACH = acetylkolin; SNP = natriumnitroprussid.

Figur 2. Flow-mediert og glyseryltrinitrat-mediert dilatasjon. Grafen viser baseline diameter og en klar økning i toppdiametre etter påføring av strømnings-mediert og glyseryltrinitrat-mediert dilatasjon stimuli. FMD = flow-mediert dilatasjon; GTN = glyseroltrinitrat-mediert dilatasjon.

Figur 3. ultralydundersøkelse av halspulsåren. En ultralydundersøkelse av venstre arteria carotis er vist med en region av interesse plassert 1 cm fra hals pære (point of delinger). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet .

Discussion

Den foreliggende manuskript beskriver metodologien av flere forskjellige vurderinger av vaskulær funksjon og morfologi som kan utføres i den perifere vaskulatur. Hver vurdering gir informasjon om de forskjellige stadier av aterosklerose, og bidra til å karakterisere vaskulær profilen til ulike vaskulære territorier.

Vi har tidligere rapportert at mikrovaskulær endotelfunksjon er uavhengig fra stort fartøy endotelfunksjon i en populasjon av pasienter med revmatoid artritt med økt risiko for hjerte- og karsykdom ^39. Videre vurderinger av vaskulær funksjon og morfologi var også uavhengig av hverandre i den samme gruppen av pasienter og hos pasienter med CVD ^40,41. Disse funnene kan forklares med heterogeniteten av funksjon og struktur av endoteliale celler i forskjellige vaskulære områder ^38, så vel som en mulig tidsforsinkelse for progresjon av funksjonelle forandringer på morfologiskunormalt i fartøyet. En studie av Hashimoto og kolleger ⁴² avdekket at flere deltakere med aterosklerose hadde sunket FMD verdier, men normale CIMT verdier. Disse funnene tyder på at undersøkelse av subklinisk aterosklerose ved hjelp av en rekke metoder er viktig å dechiffrere de globale virkningene av CVD.

Betydningen av microvasculature i helse og sykdom er stadig økende oppmerksomhet i den medisinske litteraturen. Microvessels utgjør en mye større overflate enn store fartøy som gjør dem viktige mål for skade fra skadelig stimuli ^43. Det har blitt antatt at microvessels kan være den primære kilde av inflammatoriske mediatorer som infiltrerer endotelet av to fartøyer som fører til dannelse ⁴³ lesjon. I type II diabetikere, mikrovaskulær sykdom forut ofte stort fartøy sykdom ^44, og i andre populasjoner med økt risiko for hjerte-og karsykdom slik som revmatoid arthritis, intervensjoner som reduserer CVD risiko forbedre microvascular, men ikke stort fartøy, endotelfunksjon ^45,46. Sammen er disse funnene tyder på at undersøkelse av mikrovaskulær funksjon kan bidra til å forstå de komplekse mekanismene som initierer aterosklerose.

I det foreliggende arbeid ble vurdering av mikrovaskulær endotelial funksjon utføres ved hjelp av LDI med iontoforese av vasoaktive midler. Flere andre vurderinger kan brukes til å vurdere mikrovaskulær funksjon inkludert nailfold capillaroscopy og venøs okklusjon plethysmography. Imidlertid gir den tidligere vurderingsinformasjon på mikrovaskulær morfologi bare, mens sistnevnte er tidkrevende og i noen protokoller invasive grunn til administrasjon av intra-brachialis vasoaktive midler ^1. I motsetning til dette, LDI tilbyr en enkel, tidsbesparende metode for å måle mikrovaskulær perfusjon av huden blodkar i respons til vasoaktive midler som administreres ikke-invasheving. Måling av blodgjennomstrømning i huden har fått bred aksept i litteraturen på grunn av sin enkle tilgjengelighet og sterk sammenheng med etablerte CVD ^12. Videre har den fordel fremfor andre LDI Doppler-teknikker slik som laser Doppler-strømningsmåling, er at det samtidig kan skanne flere punkter i et gitt område, og kan derfor utgjøre cellulære bevegelse gjenstander og romlige forskjeller i huden blodstrøm, som begge kan påvirke perfusjon av fartøyet ^47,48.

Til tross for de åpenbare fordelene ved iontoforese, er det viktig å merke seg at strømmen indusert vasodilatasjon (CIV) fra iontoforese kan forvirre virkningene av vasoaktive midler, spesielt ved katoden. Valget av bærer for medikamentlevering kan bidra til å redusere denne effekt, med 0,5% natriumklorid (som brukt i den aktuelle protokoll) som er effektiv i å begrense CIV ^18. Videre, bruk av større diameter kamre og lav elektrisk curleier (som brukes i dagens protokoll) alle bidra til å redusere CIV ^18. Bruk av et kontroll nettstedet har også blitt anbefalt ^12. Biologiske og atferdsmessige faktorer kan også påvirke påliteligheten og repeterbarhet av teknikken. For eksempel har circadian variasjon og røyking er vist å påvirke mikrovaskulær endotelfunksjonen ^49,50. Strenge opptaksforhold må følges for å oppnå nøyaktige resultater og etablerte retningslinjer skal følges ved utforming av protokoller ^12.

Måling av FMD og GTN-mediert dilatasjon gir informasjon om endotelial dysfunksjon i de store blodårene, og er mye brukt i ikke-invasiv vaskulær forskning. Den FMD teknikk gir surrogat informasjon om NO biotilgjengelighet og er et nyttig prognostisk markør for hjertehendelser i ulike kliniske populasjoner ^7-9. I det foreliggende arbeid, protokollen present står for mange av de faktorer somer nødvendig for å gi tilstrekkelig stimulering av NO-mediert vasodilatasjon ^25. For eksempel ble lukke cuff plassert distal til ultralydproben og rundt håndleddet ^27, varigheten av iskemi var 5 min ²⁶ og tilstrekkelig tid fikk lov til å spille inn den "sanne" peak diameter følgende reaktiv hype ^28. Dessverre gjorde protokollen ikke inkluderer karakterisering av skjærspenningen profil som automatisk kantdeteksjon programvare ikke tillot samtidig registrering av fartøy diameter og pulsbølgehastighet signal. Beregningen av skjærspenning er integrert i nøyaktig måling av FMD ²⁶ og vi anbefaler at, der det er mulig, vaskulære forskningsmiljøer bruke programvare som tillater slike målinger skal utføres.

Vurderingene av FMD og GTN-mediert utvidelse er også utsatt for miljømessige og biologiske variasjoner ^24, som små forandringer i vaskulær diameter kanlokke fram store FMD / GTN svar. For eksempel FMD typiske verdier for friske deltakere varierer fra 5-10% ^51, som svarer til en 0,25 - 0,5 mm endring i diameter for arteriell en arterie med en diameter på 5 mm. Gitt slike små endringer i diameter arteriell, må nøye oppmerksomhet rettes mot tekniske og biologiske faktorer som kan påvirke målingen. Faktisk kan FMD bli påvirket av en rekke biologiske og atferdsmessige faktorer som sympatisk aktivering ^52, søvnmangel ^53, koffein forbruk ^54, røyke ^55, antioksidant terapi ⁵⁶ og tid på dagen ^57. Følgelig er det viktig å kontrollere for disse faktorer ved å benytte informasjonen fra etablerte retningslinjer ^24,25.

Vurdering av avansert men subklinisk aterosklerose ble gjort ved hjelp av CIMT. Teknikken har blitt brukt i flere kliniske populasjoner og gir stor detalj på arteriell structure i forhold til mer avanserte teknikker slik som magnetisk resonanstomografi ^34. Som med de andre vaskulære teknikker, måling av CIMT krever nøye vurdering av tekniske faktorer som kan påvirke målingen. Generelt bør CIMT utføres i områder frie for plakk, i langt veggen av den felles halsarterie. I likhet med FMD, måling av CIMT utføres med høy oppløsning ultralyd og så er svært brukervennlig avhengig. Rapportert variasjonskoeffisient (CofV) range 2,4 til 18,3% ^58, mens for FMD det er 1-84% ^59. Men selv når begge teknikker utføres av kompetente ultrasonographers med eksterne faktorer velkontrollerte, det er fortsatt en høy CofV ^58,60,61. En årsak til dette kan være at analyse av vaskulære grenser blir utført ved hjelp av manuelle metoder ^60,61. Slik analyse kan redusere pålitelighet som bildebehandlings gjenstander som for eksempel falske grenser, støy fra ultrasound signal, og forvrengning av fartøyer kan påvirke tolkningen av bildet ^22.

Den siste utviklingen i kontinuerlig automatisert kant-deteksjon programvare har kraftig forbedret deteksjon av karveggendringer grenser ^21,22. I denne studien, ble VIA programvare som brukes til å måle brakialarterien diameter, mens AMS ble brukt til å påvise CIMT. Bruken av disse programvare reduserer operatøren avhengighet, men i tilfelle av AMS, en viss grad av operatørstyre er tilgjengelig i situasjoner hvor bildekvaliteten kan bli dårlig ^62. Laboratorier som bruker automatiserte kantdeteksjon programvare generelt har en tendens til å ha lav CofV ^58,63,64, og dermed bør det være målet for alle vaskulære forskningslaboratorier å innlemme automatisert måling av vaskulære grenser for å sikre nøyaktigheten av resultatene. Det er også god praksis å rapportere resultatene av reproduserbarhet studier for spesifikke protokoller ved publisering utfall av studiene.

6-9, er det fortsatt en mangel på studier som har undersøkt forholdet mellom dårlig endotelial funksjon og uønskede kardiovaskulære hendelser slik som myokardial infarkt og slag. Ytterligere prospektive studier er nødvendig for å løse disse bekymringene. En annen begrensning er bruk av operatører til å utføre de vurderinger og utføre analysen. Dette introduserer en potensiell kilde til skjevhet; Men dette kan være begrenset av blend operatøren til resultatene eller å sikre at leseren er forskjellig fra operatøren. Deter også viktig for å sikre at leseren følger en standardisert protokoll for dataanalyse, slik at alle data er analysert konsekvent.

Oppsummert gir den foreliggende manuskript detaljert informasjon om de metodiske nødvendige skritt for å lykkes utføre vurderinger av microvessel og stort fartøy endotelfunksjon samt vaskulær morfologi av perifer sirkulasjon. Når det brukes sammen, de vurderingene gi global informasjon om de ulike stadier av aterosklerose. Ytterligere prospektive studier som undersøker potensialet diagnostisk rolle av disse teknikkene er garantert.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Laser Doppler Imager	Moor Instruments, Devon, UK	moorLDI2
Iontophoresis Controller	Moor Instruments, Devon, UK	MIC2
Miochol-E 20 mg	Novartis UK	Prescribed by physician	Acetylcholine for endothelium-dependent function
Nitroprussiat Fides 50 mg	Rottapharm Spain	Prescribed by physician	Sodium nitroprusside for endothelium-independent function
Doppler Ultrasound	Siemens PLC, Camberley UK	Accuson Antares
Glyceryl Trinitrate 500 mcg	Alpharma, Barnstaple, UK	Prescribed by physician