تقييم الموجات فوق الصوتية من التدفق المتوسط للدم، من العضدية والشرايين الفخذ السطحية في الجرذان
Summary
تقييم غير الغازية وظيفة بطانة الأوعية الدموية في الإنسان يمكن تحديده من خلال تقنية تمدد بوساطة التدفق. على الرغم من أن الآلاف من الدراسات قد تستخدم هذه التقنية، وقد أجريت أي دراسة هذه التقنية غير جراحية في الفئران. تتناول المقالة التالية قياس غير الغازية من تمدد بوساطة التدفق في العضدية والشرايين الفخذية السطحية من الفئران.
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
البطانة الوعائية هي أحادي الطبقة الخلوية التي خطوط تجويف الشرايين ومهم المنظم وظيفة الأوعية الدموية. هناك العديد من الجزيئات التي صدرت من البطانة التي تؤدي إلى تعديل من قطر الأوعية الدموية. ومن بين هذه الجزيئات، وأكسيد النيتريك (NO)، ويبدو أن جزيء توسيع الاوعيه الدمويه الأساسي التي صدرت من بطانة الأوعية الدموية وردا على التحفيز (على سبيل المثال، الأنسولين، أستيل كولين، أو تغييرات في إجهاد القص) 1. في بطانة الأوعية الدموية، ويتم إنتاج NO بواسطة انزيم البطانية لا سينسيز (أنوش) ويتم تحريرها في وقت لاحق من الخلايا البطانية 2. NO ينشر في العضلات الملساء الوعائية حيث أنه يسبب الاسترخاء وزيادة سفينة قطر 3.
الخلايا البطانية ويمكن تقييم غير جراحية في البشر باستخدام تمدد بوساطة تدفق (FMD) تقنية 4،5. وقد اقترح مرض الحمى القلاعية لتمثيل الأحيائي وظيفية لالبطانة المشتقةويتم تقييم NO التوافر البيولوجي في البشر، وعادة في العضدية أو الشريان الفخذي السطحي ردا على تبيغ تفاعلي بعد ~ 5 دقائق أطرافهم انسداد 6. تبيغ تفاعلي يزيد قوات الصفحي القص التي يتم transduced إلى الخلية البطانية 7، مما يشير إلى إطلاق سراح NO 8. رغم أنه في السنوات الأخيرة، فإن نسبة من توسع الأوعية التي بدأها NO الإفراج تم مناقشة 9،10 والحمى القلاعية يدل على اتساع تعتمد على البطانة ودأبت معروضة للتنبؤ أحداث القلب والأوعية الدموية 11-13.
حتى الآن، وقد استخدمت آلاف الدراسات التقنية الحمى القلاعية لقياس غير الغازية وظيفة بطانة الأوعية الدموية في البشر. وبالنظر إلى التحول الأخير في التركيز على الأبحاث المترجمة، فإن المبادئ التوجيهية لقياس غير الغازية من مرض الحمى القلاعية في القوارض تكون ذات قيمة للغاية. تمشيا مع نهج متعدية، أنشئ هذا البروتوكول لقياس مرض الحمى القلاعية في العضدية وسوبيتم قياس الشرايين الفخذية rficial من الفئران، وتلك المواقع الأكثر شيوعا في البشر. هذه النتائج البروتوكول في استجابة قوية وقابلة للتكرار الحمى القلاعية في الفئران، ومع ذلك، وقياس الحمى القلاعية في الفئران يتطلب تقنية عالية ويمكن أن يكون من الصعب للمحققين آخرين بتقليد دون مظاهرة الفيديو. ولذلك، فإن المقالة التالي يبرهن على وجود طريقة لقياس غير الغازية من مرض الحمى القلاعية في العضدية والشرايين الفخذية السطحية من الفئران.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الدراسة، وقد تجلى قياس غير الغازية من مرض الحمى القلاعية في العضدية والشرايين الفخذية السطحية من الفئران. على غرار البشر 6، بعد فترة انسداد 5 دقائق، كان هناك زيادة سريعة في سرعة الدم (أي احتقان رد الفعل) وبالتالي زيادة معدل القص على جدران الشرايين مما أدى ?…
Disclosures
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 |
References
- 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).
