Ультразвуковая оценка Flow-опосредованной дилатации плечевая и поверхностны бедренных артериях в Rats
Summary
Неинвазивная оценка эндотелиальной функции в организме человека может быть определена с помощью метода растяжением потока опосредованную. Хотя тысячи исследований использовали эту технику, ни одно исследование не выполнил эту технику неинвазивно у крыс. В следующей статье описывается неинвазивного измерения потока опосредованной дилатации в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс.
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
Сосудистый эндотелий является клеточным монослой, что линии просвет артерий и является важным регулятором сосудистой функции. Существуют многочисленные молекулы, освобожденные из эндотелием, которые приводят к модуляции диаметра кровеносного сосуда. Среди этих молекул, оксид азота (NO) , как представляется, основная молекула сосудорасширяющего высвобождается из эндотелия сосудов в ответ на стимуляцию (например, инсулин, ацетилхолин, или изменения в напряжении сдвига) 1. В сосудистом эндотелии, NO производится с помощью фермента эндотелиальной синтазы (Енос) и затем выделяется из эндотелиальных клеток 2. ОТСУТСТВИЕ диффундирует к гладкой мускулатуры сосудов , где он вызывает расслабление и увеличение сосуда диаметром 3.
Эндотелиальная дисфункция может быть оценена неинвазивно у людей , использующих поток опосредованной дилатации (ящур) Метод 4,5. Ящур было предложено представить функциональную биопробы для эндотелиемNO биодоступности в организме человека, а не , как правило , оценивается на плечевой или поверхностной бедренной артерии в ответ на реактивную гиперемию следующего за ~ 5 мин конечностей окклюзии 6. Реактивная гиперемия увеличивает силы ламинарного сдвига, которые трансдуцированных к эндотелиальной клетке 7, сигнализируя высвобождение NO 8. Хотя в последние годы доля вазодилатации инициированный NO релиз был обсужден 9,10, ящур является показателем эндотелий-зависимой дилатации и последовательно было показано , чтобы предсказать сердечно – сосудистых событий 11-13.
На сегодняшний день тысячи исследований использовали технику FMD для неинвазивного измерения эндотелиальной функции в организме человека. Учитывая недавнее смещение акцента на трансляционных исследований, руководящих принципов для неинвазивного измерения ящур у грызунов было бы чрезвычайно ценным. Держа с поступательным подходом, этот протокол был создан для измерения ящуром в плечевых и супермаркеrficial бедренные артерии крыс, так как эти сайты чаще всего измеряется в организме человека. Это приводит протокол в надежной и повторяемой ответ ящуром у крыс, однако, измерение ящур у крыс является технически сложным и может быть трудным для других исследователей повторить без демонстрации видео. Поэтому следующая статья продемонстрирует способ неинвазивного измерения ящуром в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс.
Protocol
Representative Results
Discussion
В настоящем исследовании, неинвазивным измерение ящур был продемонстрирован в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс. Подобно человека 6, после периода окклюзионного 5 мин, наблюдалось быстрое увеличение скорости кровотока (то есть реактивной гиперемии) тем самым увели…
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).
