Intradermal mikrodialyse er en minimalt invasiv teknikk som brukes til å undersøke mikrovaskulær funksjon i helse og sykdom. Både dose-respons og lokale oppvarmingsprotokoller kan benyttes for denne teknikken for å utforske mekanismer for vasodilatasjon og vasokonstriksjon i den kutane sirkulasjonen.
Kutan vaskulatur er et tilgjengelig vev som kan brukes til å vurdere mikrovaskulær funksjon hos mennesker. Intradermal mikrodialyse er en minimalt invasiv teknikk som brukes til å undersøke mekanismer for vaskulær glatt muskulatur og endotelfunksjon i kutan sirkulasjon. Denne teknikken tillater farmakologisk disseksjon av patofysiologien ved mikrovaskulær endoteldysfunksjon som indeksert ved redusert nitrogenoksidmediert vasodilatasjon, en indikator på kardiovaskulær sykdomsutviklingsrisiko. I denne teknikken plasseres en mikrodialysesonde i det dermale laget av huden, og en lokal varmeenhet med en laserdoppler-strømningsmetrisonde plasseres over sonden for å måle fluksen av røde blodlegemer. Den lokale hudtemperaturen klemmes eller stimuleres med direkte varmepåføring, og farmakologiske midler perfuseres gjennom sonden for å stimulere eller hemme intracellulære signalveier for å indusere vasodilatasjon eller vasokonstriksjon eller for å forhøre mekanismer av interesse (kofaktorer, antioksidanter, etc.). Den kutane vaskulære konduktansen kvantifiseres, og mekanismer for endoteldysfunksjon i sykdomstilstander kan avgrenses.
Kardiovaskulær sykdom (CVD) er den ledende dødsårsaken i USA1. Hypertensjon (HTN) er en uavhengig risikofaktor for hjerneslag, koronar hjertesykdom og hjertesvikt og anslås å påvirke oppover på ~ 50% av USAs befolkning2. HTN kan utvikle seg som en uavhengig CVD (primær HTN) eller som et resultat av en annen tilstand, for eksempel polycystisk nyresykdom og / eller endokrine lidelser (sekundær HTN). Bredden av etiologier av HTN kompliserer undersøkelser av de underliggende mekanismene og endeorganskader observert med HTN. Ulike og nye forskningsmetoder i patofysiologien til endeorganskaden forbundet med HTN er nødvendig.
Et av de tidligste patologiske tegnene på CVD er endoteldysfunksjon, som preget av nedsatt nitrogenoksid (NO) -mediert vasodilatasjon 3,4,5. Flow-mediert dilatasjon er en vanlig tilnærming som brukes til å kvantifisere endoteldysfunksjon assosiert med CVD, men endoteldysfunksjon i mikrovaskulære senger kan være både uavhengig av og forløper til den for store kanalarterier 6,7,8. Videre påvirkes resistensarterioler mer direkte av lokalt vev enn kanalarterier og har mer umiddelbar kontroll over levering av oksygenrikt blod. Mikrovaskulær funksjon prediktiv for uønsket kardiovaskulær hendelsesfri overlevelse 9,10,11. Kutan mikrovaskulatur er en tilgjengelig vaskulær seng som kan brukes til å undersøke responser på fysiologiske og farmakologiske vasokonstriktive eller vasodilatoriske stimuli. Intradermal mikrodialyse er en minimalt invasiv teknikk, hvis mål er å undersøke mekanismene for både vaskulær glatt muskulatur og endotelfunksjon i kutan mikrovaskulatur med målrettet farmakologisk disseksjon. Denne metoden står i kontrast til andre teknikker, som postokklusiv reaktiv hyperemi, som ikke tillater farmakologisk disseksjon, og iontoforese, som muliggjør farmakologisk levering, men er mindre presis i virkningsmekanismen (grundig gjennomgått andre steder12).
Begrunnelsen for utvikling og bruk av denne teknikken er grundig gjennomgått andre steder13. Denne tilnærmingen ble opprinnelig utviklet for bruk i nevrologisk forskning hos gnagere og ble deretter først brukt på mennesker for å undersøke mekanismene som ligger til grunn for aktiv vasodilatasjon fra et termoregulerende synspunkt. På slutten av 1990-tallet ble denne metoden brukt til å undersøke både nevrale og endoteliale mekanismer med hensyn til lokal oppvarming av huden. Siden den gang har teknikken blitt brukt til å undersøke en rekke nevrovaskulære signalmekanismer i huden.
Ved hjelp av denne teknikken har vår gruppe og andre forhørt mekanismene for endoteldysfunksjon i mikrovaskulaturen til flere kliniske populasjoner, inkludert, men ikke begrenset til, dyslipidemi, primær aldring, diabetes, kronisk nyresykdom, polycystisk ovariesyndrom, preeklampsi, alvorlig depressiv lidelse 14,15,16,17,18,19 og hypertensjon 20,21,22,23,24. For eksempel fant en tidligere studie at normotensive kvinner med en historie med preeklampsi, som har økt risiko for CVD, hadde redusert NO-mediert vasodilatasjon i kutan sirkulasjon sammenlignet med kvinner med en historie med normotensiv graviditet20. I en annen studie viste voksne diagnostisert med primær HTN økt angiotensin II-følsomhet i mikrovaskulaturen sammenlignet med friske kontroller21, og kronisk sulfhydryldonerende antihypertensiv farmakoterapi hos primære HTN-pasienter har vist seg å redusere blodtrykket og forbedre både hydrogensulfid- og NO-mediert vasodilatasjon22. Wong et al.23 fant nedsatt sensorisk mediert og NO-mediert vasodilatasjon hos prehypertensive voksne, sammenfallende med vårt funn av en progresjon av endoteldysfunksjon med økende HTN-stadier, som kategorisert av 2017 American Heart Association og American College of Cardiology retningslinjer24.
Den intradermale mikrodialyseteknikken muliggjør tett kontrollerte mekanistiske undersøkelser av mikrovaskulær funksjon i helse- og sykdomstilstander. Derfor har dette papiret som mål å beskrive den intradermale mikrodialyseteknikken som brukes av vår gruppe og andre. Vi beskriver prosedyrene for både farmakologisk stimulering av endotelet med acetylkolin (ACh) for å undersøke dose-responsforholdet og fysiologisk stimulering av endogen NO-produksjon med enten 39 °C eller 42 °C lokal oppvarmingsstimulusprotokoll. Vi presenterer representative resultater for hver tilnærming og diskuterer de kliniske implikasjonene av funnene som har oppstått fra denne teknikken.
Den intradermale mikrodialyseteknikken er et allsidig verktøy i human vaskulær forskning. Etterforskere kan endre protokollen for å diversifisere applikasjonene ytterligere. For eksempel beskriver vi en ACh dose-respons-protokoll, men andre undersøkelser av mekanismene for vasokonstriksjon eller vasomotorisk tone, i stedet for vasodilatasjon alene, har benyttet noradrenalin eller natriumnitroprussid dose-respons tilnærminger 26,27,28,29,30,31.<sup…
The authors have nothing to disclose.
Ingen.
1 mL syringes | BD Syringes | 302100 | |
Acetlycholine | United States Pharmacopeia | 1424511 | Pilot data collected in our lab indicate drying acetylcholine increases variability of CVC response; do not dry, store in desiccator |
Alcohol swabs | Mckesson | 191089 | |
Baby Bee Syringe Drive | Bioanalytical Systems, Incorporated | MD-1001 | In this study the optional 3-syringe bracket (catalg number MD-1002) was utilized |
CMA 30 Linear Microdialysis Probes | Harvard Apparatus | CMA8010460 | |
Connex Spot Monitor | WelchAllyn | 74CT-B | automated blood pressure monitor |
Hive Syringe Pump Controller | Bioanalytical Systems, Incorporated | MD-1020 | Controls up to 4 Baby Bee Syringe Drives |
LabChart 8 | AD Instruments | **PowerLab hardware and LabChart software must be compatible versions | |
Lactated Ringer's Solution | Avantor (VWR) | 76313-478 | |
Laser Doppler Blood FlowMeter | Moor Instruments | MoorVMS-LDF | |
Laser Doppler probe calibration kit | Moor Instruments | CAL | |
Laser Doppler VP12 probe | Moor Instruments | VP12 | |
Linear Microdialysis Probes | Bioanalytical Systems, Inc. | MD-2000 | |
NG-nitro-l-arginine methyl ester | Sigma Aldrich | 483125-M | L-NAME |
Povidone-iodine / betadine | Dynarex | 1202 | |
PowerLab C Data Acquisition Device | AD Instruments | PLC01 | ** |
PowerLab C Instrument Interface | AD Instruments | PLCI1 | ** |
Probe adhesive discs | Moor Instruments | attach local heating unit to skin | |
Skin Heater Controller | Moor Instruments | moorVMS-HEAT 1.3 | |
Small heating probe | Moor Instruments | VHP2 | |
Sterile drapes | Halyard | 89731 | |
Sterile gauze | Dukal Corporation | 2085 | |
Sterile surgical gloves | Esteem Cardinal Health | 8856N | catalogue number followed by the initials of the glove size, then the letter "B" (e.g., 8856NMB for medium) |
Surgical scissors | Cole-Parmer | UX-06287-26 |