JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Evaluatie van vasculaire controlemechanismen met behulp van videomicroscopie van geïsoleerde resistentie slagaders van ratten

Published: December 05, 2017
doi:
10.3791/56133
, , , , , ,
1Department of Physical Therapy,Marquette University, 2Medical College of Wisconsin, 3Department of Physiology,Medical College of Wisconsin, 4Graduate Programs of Nurse Anesthesia,Texas Wesleyan University, 5Office of Research,Medical College of Wisconsin

Summary

Dit manuscript wordt beschreven in vitro videomicroscopie protocollen voor de beoordeling van de vasculaire functie in rat weerstand van de cerebrale bloedvaten. Het manuscript wordt ook beschreven technieken voor het evalueren van microvessel dichtheid met fluorescently geëtiketteerde lectine en weefsel perfusie met behulp van Laser Doppler flowmetrie.

Abstract

Dit protocol beschrijft het gebruik van in vitro televisie microscopie vasculaire functie in geïsoleerde cerebrale weerstand slagaders (en andere vaartuigen) moet worden geëvalueerd en technieken voor het evalueren van weefsel perfusie met behulp van Laser Doppler flowmetrie (LDF beschrijft ) en dichtheid van de microvessel met behulp van fluorescently label Griffonia simplicifolia (GS1) lectine. Huidige methoden voor het bestuderen van geïsoleerd weerstand slagaders in Transmurale druk ondervonden in vivo en bij gebrek aan parenchymal cel invloeden zorgen voor een kritische verbinding tussen in vivo studies en informatie die is opgedaan met moleculaire reductionistische benaderingen die beperkt inzicht geven in integratieve reacties op het niveau van het hele dier. LDF en technieken om selectief inleven arteriolen en haarvaten fluorescently-geëtiketteerden GS1 lectine bieden praktische oplossingen zodat onderzoekers uit te breiden de kennis die is opgedaan met studies van geïsoleerde resistentie slagaders. Deze paper beschrijft de toepassing van deze technieken te krijgen van de fundamentele kennis van vasculaire fysiologie en pathologie bij de rat als een algemeen experimentele model, en in een verscheidenheid van gespecialiseerde genetisch gemanipuleerde “ontwerper” rat stammen die kunnen bieden belangrijk inzicht verschaffen in de invloed van specifieke genen op belangrijke vasculaire fenotypen. Met behulp van deze waardevolle experimentele benaderingen in rat stammen ontwikkeld door selectief fokken strategieën en nieuwe technologieën voor de productie van gene knock-out modellen in de rat, zal het uitbreiden van de strengheid van wetenschappelijke lokalen in knock-out Muismodellen ontwikkeld en die kennis naar een meer relevante dierlijke model, met een goed begrepen fysiologische achtergrond en de geschiktheid voor fysiologische studies vanwege de grotere omvang uit te breiden.

Introduction

De vroegste studies van vasculaire functie in slagaders gebruikt conduit slagaders, en in veel gevallen de aorta. Strijdkrachtgeneratie in grote slagaders werd in het algemeen bestudeerd door een segment van de ring van de slagader te hechten aan een transducer kracht in een bad van weefsel; in het geval van de aorta, stroken door te snijden spiraalvormige van het schip zodat de gladde spiervezels waren georiënteerd in de lengterichting tussen het punt van de bijlage en de kracht transducer, zodat de beste schatting van de kracht gegenereerd door samentrekking van de gladde spieren langs de longitudinale as. De standaard techniek voor het snijden van de spiraalvormige stroken van aortas moest een roerstaaf in het lumen van het schip te plaatsen, breng een snee in de vaatwand onder de gewenste hoek en vasthouden aan het einde van de blootgestelde zijde van de vaatwand doordat de cut werd uitgebreid tot het produceren van een hele spiraalvormige strip van het schip. Op dat moment het endotheel zijde van het vaartuig in het algemeen om te verwijderen van puin vooraleer de strip van het vaartuig aan de transducer kracht te dompelen de voorbereiding in een zuurstofrijk werd uitgewist en temperatuur gecontroleerde weefsel bad. Uiteindelijk, dat aanpak tot één van de meest beroemde en belangrijke ontdekkingen in de geschiedenis van fysiologie door Furchgott en Zawadski1, namelijk de rol van endotheel leidde afgeleid ontspannen factor (EDRF), later geïdentificeerd als stikstofmonoxide, in reguleren van vasculaire functie. De cruciale voorval dat leidt tot die ontdekking was een situatie waarin de onderzoekers een intact endotheel gehandhaafd door het vermijden van contact van het endotheel kant van de slagader met buitenlandse oppervlakken, en merkte dat de aorta strip niet de verwachte deed vertonen Contractie aan acetylcholine (ACh), maar in plaats daarvan ontspannen in reactie op de ACh. Op basis van deze opmerking, de onderzoekers ontwikkelde een voorbereiding van de “sandwich” waarin ze gekoppeld een aorta segment met een intact endotheel (maar niet voor het genereren van contractiele kracht) naar een standaard helical strook van aorta en geconverteerd de ACh-geïnduceerde contractie in een ontspanning.

Twee grote vooruitgang op dit gebied, die vandaag op grote schaal worden gebruikt zijn de ontwikkeling van de voorbereidingen voor het meten van actieve contractiele kracht in kleine weerstand slagaders2,,3 (zoals die in de intestinale mesenterium3 ) en gecanuleerd weerstand slagader preparaten4,5,6. In een van de vroegste verslagen, Mulvany en Halpern3 beschreef het gebruik van het preparaat myograph draad te bestuderen van actieve contractiele kracht in geïsoleerde resistentie slagaders van de intestinale mesenterium van spontaan hypertensieve ratten (SHR) en normotensive WKY-besturingselementen. Na de ontwikkeling van de wire myograph systeem, werden gecanuleerde weerstand slagader voorbereidingen ontwikkeld om de studies van vaartuigen dichter naar in vivo voorwaarden4,5,6toestaan.  Hoewel beide benaderingen waardevolle resultaten opleveren, heeft de gecanuleerde slagader voorbereiding de toegevoegde voordelen van meer effectief behoud van intrinsieke actieve Toon in de slagaders; en waardoor de onderzoekers bestuderen van actieve myogenic reacties op veranderingen in Transmurale druk en vaartuig reacties op veranderingen in het debiet en endotheel schuifspanning (Zie Wapenschouwing tegen Halpern en Kelley6).

Een belangrijk doel van het huidige papier is om te beschrijven hoe de aloude techniek van videomicroscopie geïsoleerde, gecanuleerde weerstand slagaders gebruiken om nauwkeurige informatie over de mechanismen die actieve Toon in deze cruciale regelen schepen, onafhankelijk van invloeden van de neurale, humorale of parenchymal cel. Deze basisinformatie, met een standaard rat model en voorbeelden uit onze studies van nieuw genetisch gemanipuleerde rat stammen, krijgt de lezer een idee van de soorten de inzichten met betrekking tot de vasculaire functie die kan worden opgedaan met televisie microscopie benaderingen, en die kunnen worden ingezet in studies met een controle- en experimentele groep(en) van de onderzoeker te kiezen, inclusief krachtige nieuwe experimentele rat-modellen geproduceerd door selectieve inteelt en nieuw ontwikkelde genetische engineering-technieken.

Dankzij de precisie van televisie microscopie benaderingen, kan meting van diameterovergangen in gecanuleerde slagader preparaten bieden zeer waardevolle informatie betreffende endotheel-afhankelijke en endotheel-onafhankelijke mechanismen van vasculaire ontspanning, evenals belangrijke (en soms onverwachte) wijzigingen in vasculaire controlemechanismen die zich voordoen met hypertensie, hoog zout dieet en andere experimentele interventies. Daarnaast meten van druk-diameter relaties in geïsoleerde en gecanuleerd weerstand slagaders die maximaal worden versoepeld door behandeling met Ca2 +-gratis oplossing of een farmacologische vaatverwijdende drug, kan de onderzoeker te beoordelen structurele veranderingen in de slagaders als gevolg van vasculaire remodeling en passieve spanning-spanning relaties7 waarmee belangrijk inzicht verschaffen in de wijzigingen in de passieve mechanische eigenschappen van de slagaders die invloed kunnen hebben op de arteriële functie kunt berekenen onafhankelijk van (of naast) veranderingen in actieve controlemechanismen. Het is ook belangrijk op te merken dat uit studies van geïsoleerde resistentie slagaders verkregen informatie kan worden aangevuld met informatie verkregen met behulp van LDF, een praktische methode voor het uitrekenen van de perfusie van het weefsel in het hele dier niveau8,9 ,10, en door de informatie die is opgedaan bij de beoordeling van de dichtheid van de microvessel met behulp van fluorescently geëtiketteerde GS1 lectine, dat specifiek bindt aan glycoproteïne wordt in het membraan van de kelder van kleine arteriolen en haarvaten11 , 12. de laatste methode biedt een zeer nauwkeurige schatting van de dichtheid van de microvessel die is niet onderworpen aan de klassieke moeilijkheden bij het schatten van de dichtheid van de microvessel door het tellen van vaartuigen in vivo, bijvoorbeeld ontbrekende niet-geperfundeerd vaartuigen waar bloedtoevoer is gestopt als gevolg van actieve sluiting van arteriolen. Wanneer samen gebruikt, kunnen deze benaderingen belangrijk inzicht verschaffen om te correleren functionele wijzigingen in geïsoleerde resistentie slagaders aan veranderingen in de perfusie van het weefsel op het microcirculatory niveau; en enkele voorbeelden van het gebruik van deze waardevolle benaderingen in combinatie met de gecanuleerde slagader technieken zal ook worden verstrekt in het huidige manuscript.

De huidige papier richt zich op het gebruik van video microscopie technieken voor het evalueren van vasculaire wijzigingen in slagaders van outbred Sprague-Dawley ratten. Het is echter belangrijk op te merken dat deze technieken hebben bewezen te zijn zeer waardevol in het ophelderen van fenotypische wijzigingen in gespecialiseerde genetisch gemanipuleerde rat stammen gemaakt door selectief fokken of gene bewerken met behulp van technieken. In dit manuscript bieden we voorbeelden van hoe video microscopie technieken hebben verstrekt belangrijke informatie met betrekking tot de vasculaire functie in een aantal waardevolle rat modellen, waaronder de Dahl zout-gevoelige (SS) rat-een ingeteelde rat stam, dat is de meest gebruikt experimenteel model voor het bestuderen van de mechanismen van zout gevoelige hypertenson18,19,20,21,22,23; en consomic ratten gemaakt via selectieve fokken van SS ratten met het zout-ongevoelig Brown Noorwegen (BN) rat stam. In de consomic rat panelen geweest elke chromosoom uit de rat Brown Noorwegen ingekruist individueel naar de Dahl SS24,25,26 genetische achtergrond. Gebruik van consomic rat panelen heeft verstrekt waardevolle aanwijzingen met betrekking tot specifieke chromosomen die aan zout gevoeligheid van bloeddruk en andere fenotypen bijdragen, met inbegrip van vasculaire reactiviteit24,25,26 2827, ,.

Selectieve fokken strategieën met behulp van SS ratten en consomic ratten uitvoering van individuele BN chromosomen hebben ook ingeschakeld voor de generatie van vernauwde congenisch stammen met kleine segmenten van individuele Brown Noorwegen chromosomen ingekruist in de genetische Dahl-SS achtergrond22,29. Deze kunnen bieden uiterst waardevolle input op specifieke genen of beperken van de regio’s van de chromosomen die cruciale fysiologische variabelen, zoals bloeddruk, nierschade en vasculaire reactiviteit22,29kunnen beïnvloeden. Een andere sterke toevoeging aan genetische werkset rat is de ontwikkeling van rat gene knock-out modellen met behulp van geavanceerde gene bewerken technieken waaronder ZFNs, transcriptionele activator-achtige-effector nucleasen (TALENS), en meest recent CRISPR-Cas913 ,14,15,16,17. De komst van deze krachtige technieken waarmee genen te worden gevloerd in de rat is een enorm belangrijke ontwikkeling omdat gene knockout studies tot nu toe heb gebruikt (en blijven gebruiken) muizen bijna uitsluitend. Een andere experimentele component in het huidige document toont de waarde van de gecanuleerde slagader technieken en videomicroscopie om fysiologische controlemechanismen in knock-out ratten ontbreekt de meester antioxidant en cel beschermende transcriptie factor, nucleaire factor (erythroid afkomstige 2) – zoals – 2 (NRF2)30,31, die zijn ontwikkeld met behulp van technologie van de TALEN in de Sprague-Dawley genetische achtergrond17. In deze experimenten, werden in vitro videomicroscopie technieken gebruikt functionele verificatie van verlies van het NRF2-gen en het testen van een potentieel waardevolle therapeutische aanpak op basis van directe opregulatie van NRF2-gemedieerde antioxidant verdedigingen. NRF-2 is van aanzienlijk therapeutisch belang in de strijd tegen vasculaire oxidatieve stress bij de mens, in het licht van de teleurstellende resultaten van klinische proeven met betrekking tot directe toediening van anti-oxidanten zoals de vitamines C en E32.

Protocol

De medische universiteit van Wisconsin institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) goedgekeurd alle protocollen die zijn beschreven in dit document en alle procedures zijn in overeenstemming met de National Institutes of Health (NIH) Office van laboratorium Animal Welfare (OLAW) verordeningen. 1. bereiding van de oplossingen en vaartuig kamer Voorafgaand aan het uitvoeren van een reeks experimenten, bereiden 2 L 20 x geconcentreerd zout stockoplossing bestaande uit 278 g/L …

Representative Results

In vitro microscopie van gecanuleerde weerstand slagaders zorgt voor de studie van de factoren die beïnvloeden actieve Toon in de weerstand van de kleine slagaders (en grotere arteriolen) bij normale in vivo Transmurale druk en bij gebrek aan parenchymal cel invloeden. Naast de beoordeling van de reactiviteit van de vaartuigen op verschillende vaatverwijdende en vasoconstrictor stimuli en myogenic reacties op Transmurale druk hoogte in normale PSS, de Ca2 +-g…

Discussion

Zoals opgemerkt in de inleiding, deze paper beschrijft het gebruik van televisie microscopie en geïsoleerde resistentie slagader benaderingen om te evalueren van vasculaire functie niet alleen in de standaard rat modellen (zoals in dienst in de video), maar ook in sterk gespecialiseerd genetisch gemodificeerde rat stammen, waaruit de roman en krachtige inzichten die kunnen worden verkregen met behulp van deze benaderingen. Het gebruik van deze krachtige technieken te evalueren werkzame Toon en passieve mechanische eigen…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs hun oprechte uitspreken Dank Katie Fink en Lynn Dondlinger voor hun onschatbare hulp bij de voorbereiding van dit manuscript.

Financiële steun: NIH #R21-OD018309; #R56-HL065289; en #R01-HL128242.

Materials

SS Rat Medical College of Wisconsin SS/JHsd/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
SS.5BN Consomic Rat Medical College of Wisconsin SS-Chr 5BN/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
SS.13BN Consomic Rat Medical College of Wisconsin SS-Chr 13BN/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Ren1-BN Congenic Rat Medical College of Wisconsin SS.BN-(D13hmgc41-D13)hmgc23/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Ren1-SSA Congenic Rat Medical College of Wisconsin SS.BN-(D13rat77-D13rat105/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Ren1-SSB Congenic Rat Medical College of Wisconsin SS.BN-(D13rat124-D13rat101/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Nrf2(-/-) Knockout Rat and Wild Type Littermates Medical College of Wisconsin SD-Nfe212em1Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Low Salt Rat Chow (0.4% NaCl)-AIN-76A Dyets, Inc. 113755
High Salt Rat Chow (4% NaCl)-AIN-76A Dyets, Inc. 113756
Colorado Video Caliper Colorado Video, Inc. Model 308
Video Camera Hitachi KPM1AN
Microscope Olympus Life Science CKX41
Television Monitor Panasonic WVBM1410
Pressure Transducers Stoelting 56360
Blood Pressure Display Unit Stoelting 50115
Cannulated Artery Chamber Living Systems Instrumentation CH-1 Single vessel chamber for general use
Temperature Controller for Single Chamber Living Systems Instrumentation TC-09S
Gas Dispersion Tube, Miniature,Straight Living Systems Instrumentation GD-MS Provides aeration in the vessel bath
Gas Exchange Oxygenator, Miniature Living Systems Instrumentation OX Allows gas exchange with perfusate
Laser-Doppler Flowmeter Perimed PeriFlux 5000 LDPM
GS1 Lectin Vector Labs RL-1102
Glass Capillary Tubes for Micropipettes Fredrich Haer Co. 27-33-1 2 mm ODX1 mm ID
Verticle Pipette Puller David Kopf Instruments Model 700C
Nylon suture material (10/0)-3 PLY Ashaway Line and Twine Manufacturing Co. 114-ANM-10 Single strands of 3 ply nylon suture teased out for use on vessels
Dumont #5 Forceps-Inox Fine Science Tools 11254-20
Vannas Scissors Fine Science Tools 15003-08
Protandim Protandim NRF2 Inducer: Contact Dr. Joe McCord (JOE.MCCORD@UCDENVER.EDU)
Sodium Chloride Fisher Bioreagents BP358-212
Sodium Bicarbonate Fisher Chemical S233-3
Dextrose (d-glucose) anhydrous Fisher Chemical D16-500
Magnesium Sulfate (MgSO4-7H2O) Sigma Aldrich M1880-500 G
Calcium Chloride (CaCl2-2 H2O) Sigma C5080-500G
Sodium Phosphate-Monobasic (NaH2PO4) Sigma S0751-500G
Potassium Chloride (KCl) Fisher Chemical P217-500G
Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate (EDTA) Sigma ED255-500G
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Furchgott, R. F., Zawadzki, J. V. The obligatory role of endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature. 288, 373-376 (1980).
  2. Bevan, J. A., Osher, J. V. A direct method for recording tension changes in the wall of small blood vessels in vitro. Agents Actions. 2, 257-260 (1972).
  3. Mulvany, M. J., Halpern, W. Contractile properties of small arterial resistance vessels in spontaneously hypertensive and normotensive rats. Circ. Res. 41, 19-26 (1977).
  4. Speden, R. N. The use of excised, pressurized blood vessels to study the physiology of vascular smooth muscle. Experientia. 41, 1026-1028 (1985).
  5. Osol, G., Halpern, W. Myogenic properties of cerebral blood vessels from normotensive and hypertensive rats. Am. J. Physiol. 249, H914-H921 (1985).
  6. Halpern, W., Kelley, M. In vitro methodology for resistance arteries. Blood Vessels. 28, 245-251 (1991).
  7. Feihl, F., Liaudet, L., Waeber, B. The macrocirculation and microcirculation of hypertension. Curr Hypertens Rep. 11, 182-189 (2009).
  8. Smits, G. J., Roman, R. J., Lombard, J. H. Evaluation of laser-Doppler flowmetry as a measure of tissue blood flow. J Appl Physiol. 61, 666-672 (1985).
  9. Hudetz, A. G., Roman, R. J., Harder, D. R. Spontaneous flow oscillations in the cerebral cortex during acute changes in mean arterial pressure. J Cereb Blood Flow Metab. 12, 491-499 (1992).
  10. Hudetz, A. G., Smith, J. J., Lee, J. G., Bosnjak, Z. J., Kampine, J. P. Modification of cerebral laser-Doppler flow oscillations by halothane, PCO2, and nitric oxide synthase blockade. Am J Physiol. 269, H114-H120 (1995).
  11. Hansen-Smith, F. M., Watson, L., Lu, D. Y., Goldstein, I. Griffonia simplicifolia I: fluorescent tracer for microcirculatory vessels in nonperfused thin muscles and sectioned muscle. Microvasc Res. 36, 199-215 (1988).
  12. Greene, A. S., Lombard, J. H., Cowley, A. W., Hansen-Smith, F. M. Microvessel changes in hypertension measured by Griffonia simplicifolia I lectin. Hypertension. 15, 779-783 (1990).
  13. Aitman, T., Dhillon, P., Geurts, A. M. A RATional choice for translational research?. Dis Model Mech. 9, 1069-1072 (2016).
  14. Geurts, A. M., et al. Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases. Science. 325, 433 (2009).
  15. Geurts, A. M., et al. Generation of gene-specific mutated rats using zinc-finger nucleases. Methods Mol Biol. 597, 211-225 (2010).
  16. Geurts, A. M., Moreno, C. Zinc-finger nucleases: new strategies to target the rat genome. Clin Sci (Lond). 119, 303-311 (2010).
  17. Priestley, J. R., Kautenburg, K. E., Casati, M. C., Endres, B. T., Geurts, A. M., Lombard, J. H. The NRF2 knockout rat: a new animal model to study endothelial dysfunction, oxidant stress, and microvascular rarefaction. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 310, H478-H487 (2016).
  18. Cowley, A. W., et al. Brown Norway chromosome 13 confers protection from high salt to consomic Dahl S rat. Hypertension. 37, 456-461 (2001).
  19. Rapp, J. P. Dahl salt-susceptible and salt-resistant rats. A review. Hypertension. 4, 753-763 (1982).
  20. Rapp, J. P., Wang, S. M., Dene, H. A genetic polymorphism in the renin gene of Dahl rats cosegregates with blood pressure. Science. 243, 542-544 (1989).
  21. Manning, R. D., Meng, S., Tian, N. Renal and vascular oxidative stress and salt-sensitivity of arterial pressure. Acta Physiol Scand. 179, 243-250 (2003).
  22. Moreno, C., et al. Multiple blood pressure loci on rat chromosome 13 attenuate development of hypertension in the Dahl S hypertensive rat. Physiol Genomics. 31, 228-235 (2007).
  23. Tobian, L., Lange, J., Iwai, J., Hiller, K., Johnson, M. A., Goossens, P. Prevention with thiazide of NaCl-induced hypertension in Dahl "S" rats. Evidence for a Na-retaining humoral agent in "S" rats. Hypertension. 1, 316-323 (1979).
  24. Mattson, D. L., et al. Chromosome substitution reveals the genetic basis of Dahl salt-sensitive hypertension and renal disease. Am J Physiol Renal Physiol. 295, F837-F842 (2008).
  25. Kunert, M. P., et al. Consomic strategies to localize genomic regions related to vascular reactivity in the Dahl salt-sensitive rat. Physiol Genomics. 26, 218-225 (2006).
  26. Cowley, A. W., Liang, M., Roman, R. J., Greene, A. S., Jacob, H. J. Consomic rat model systems for physiological genomics. Acta Physiol Scand. 181, 585-592 (2004).
  27. Kunert, M. P., Dwinell, M. R., Lombard, J. H. Vascular responses in aortic rings of a consomic rat panel derived from the Fawn Hooded Hypertensive strain. Physiol Genomics. 42A, 244-258 (2010).
  28. Liang, M., et al. Renal medullary genes in salt-sensitive hypertension: a chromosomal substitution and cDNA microarray study. Physiol Genomics. 8, 139-149 (2002).
  29. Durand, M. J., Moreno, C., Greene, A. S., Lombard, J. H. Impaired relaxation of cerebral arteries in the absence of elevated salt intake in normotensive congenic rats carrying the Dahl salt-sensitive renin gene. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 299, H1865-H1874 (2010).
  30. Hybertson, B. M., Gao, B., Bose, S. K., McCord, J. M. Oxidative stress in health and disease: the therapeutic potential of Nrf2 activation. Mol Aspects Med. 32, 234-246 (2011).
  31. Itoh, K., et al. An Nrf2/small Maf heterodimer mediates the induction of phase II detoxifying enzyme genes through antioxidant response elements. Biochem Biophys Res Commun. 236, 313-322 (1997).
  32. Myung, S. K., et al. Efficacy of vitamin and antioxidant supplements in prevention of cardiovascular disease: systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. BMJ. 346, f10 (2013).
  33. Fredricks, K. T., Liu, Y., Lombard, J. H. Response of extraparenchymal resistance arteries of rat skeletal muscle to reduced PO2. Am J Physiol. 267, H706-H715 (1994).
  34. Fredricks, K. T., Liu, Y., Rusch, N. J., Lombard, J. H. Role of endothelium and arterial K+ channels in mediating hypoxic dilation of middle cerebral arteries. Am J Physiol. 267, H580-H586 (1994).
  35. Frisbee, J. C., Maier, K. G., Falck, J. R., Roman, R. J., Lombard, J. H. Integration of hypoxic dilation signaling pathways for skeletal muscle resistance arteries. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 283, R309-R319 (2002).
  36. Pavlov, T. S., Ilatovskaya, D. V., Palygin, O., Levchenko, V., Pochynyuk, O., Staruschenko, A. Implementing Patch Clamp and Live Fluorescence Microscopy to Monitor Functional Properties of Freshly Isolated PKD Epithelium. J Vis Exp. (103), (2015).
  37. Nelson, M. T., Conway, M. A., Knot, H. J., Brayden, J. E. Chloride channel blockers inhibit myogenic tone in rat cerebral arteries. J Physiol. 502 (Pt 2), 259-264 (1997).
  38. Brayden, J. E., Halpern, W., Brann, L. R. Biochemical and mechanical properties of resistance arteries from normotensive and hypertensive rats. Hypertension. 5, 17-25 (1983).
  39. Weber, D. S., Lombard, J. H. Elevated salt intake impairs dilation of rat skeletal muscle resistance arteries via ANG II suppression. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 278, H500-H506 (2000).
  40. Weber, D. S., Lombard, J. H. Angiotensin II AT1 receptors preserve vasodilator reactivity in skeletal muscle resistance arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 280, H2196-H2202 (2001).
  41. Wang, J., Roman, R. J., Falck, J. R., de la Cruz, L., Lombard, J. H. Effects of high-salt diet on CYP450-4A omega-hydroxylase expression and active tone in mesenteric resistance arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 288, H1557-H1565 (2005).
  42. Raffai, G., et al. Modulation by cytochrome P450-4A omega-hydroxylase enzymes of adrenergic vasoconstriction and response to reduced PO2 in mesenteric resistance arteries of Dahl salt-sensitive rats. Microcirculation. 17, 525-535 (2010).
  43. Mishra, R. C., Wulff, H., Hill, M. A., Braun, A. P. Inhibition of Myogenic Tone in Rat Cremaster and Cerebral Arteries by SKA-31, an Activator of Endothelial KCa2.3 and KCa3.1 Channels. J Cardiovasc Pharmacol. 66, 118-127 (2015).
  44. Freed, J. K., Beyer, A. M., LoGiudice, J. A., Hockenberry, J. C., Gutterman, D. D. Ceramide changes the mediator of flow-induced vasodilation from nitric oxide to hydrogen peroxide in the human microcirculation. Circ Res. 115, 525-532 (2014).
  45. Beyer, A. M., Durand, M. J., Hockenberry, J., Gamblin, T. C., Phillips, S. A., Gutterman, D. D. An acute rise in intraluminal pressure shifts the mediator of flow-mediated dilation from nitric oxide to hydrogen peroxide in human arterioles. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 307, H1587-H1593 (2014).
  46. Durand, M. J., et al. Vascular actions of angiotensin 1-7 in the human microcirculation: novel role for telomerase. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 36, 1254-1262 (2016).
  47. Beyer, A. M., et al. Transition in the mechanism of flow-mediated dilation with aging and development of coronary artery disease. Basic Res Cardiol. 112, 5 (2017).
  48. Muller, J. M., Chilian, W. M., Davis, M. J. Integrin signaling transduces shear stress–dependent vasodilation of coronary arterioles. Circ Res. 80, 320-326 (1997).
  49. Liu, Y., Harder, D. R., Lombard, J. H. Interaction of myogenic mechanisms and hypoxic dilation in rat middle cerebral arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 283, H2276-H2281 (2002).
  50. Potocnik, S. J., et al. Endothelium-dependent vasodilation in myogenically active mouse skeletal muscle arterioles: role of EDH and K+ channels. Microcirculation. 16, 377-390 (2009).
  51. Harder, D. R. Pressure-dependent membrane depolarization in cat middle cerebral artery. Circ Res. 55, 197-202 (1984).
  52. Greene, A. S., Rieder, M. J. Measurement of vascular density. Methods Mol. Med. 51, 489-496 (2001).
  53. Hernandez, I., Cowley, A. W., Lombard, J. H., Greene, A. S. Salt intake and angiotensin II alter microvessel density in the cremaster muscle of normal rats. Am J Physiol. 263, H664-H667 (1992).
  54. Resende, M. M., Amaral, S. L., Moreno, C., Greene, A. S. Congenic strains reveal the effect of the renin gene on skeletal muscle angiogenesis induced by electrical stimulation. Physiol Genomics. 33, 33-40 (2008).
  55. Petersen, M. C., Munzenmaier, D. H., Greene, A. S. Angiotensin II infusion restores stimulated angiogenesis in the skeletal muscle of rats on a high-salt diet. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 291, H114-H120 (2006).
  56. Frisbee, J. C., Weber, D. S., Liu, Y., DeBruin, J. A., Lombard, J. H. Altered structure and mechanics of skeletal muscle arteries with high-salt diet and reduced renal mass hypertension. Microvasc Res. 59, 323-328 (2000).
  57. Drenjancevic-Peric, I., Lombard, J. H. Introgression of chromosome 13 in Dahl salt-sensitive genetic background restores cerebral vascular relaxation. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 287, H957-H962 (2004).
  58. Drenjancevic-Peric, I., Phillips, S. A., Falck, J. R., Lombard, J. H. Restoration of normal vascular relaxation mechanisms in cerebral arteries by chromosomal substitution in consomic SS.13BN rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 289, H188-H195 (2005).
  59. Lukaszewicz, K. M., Paudyal, M. P., Falck, J. R., Lombard, J. H. Role of vascular reactive oxygen species in regulating cytochrome P450-4A enzyme expression in Dahl salt-sensitive rats. Microcirculation. 23, 540-548 (2016).
  60. Lombard, J. H., Sylvester, F. A., Phillips, S. A., Frisbee, J. C. High-salt diet impairs vascular relaxation mechanisms in rat middle cerebral arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 284, H1124-H1133 (2003).
  61. Priestley, J. R., et al. Reduced angiotensin II levels cause generalized vascular dysfunction via oxidant stress in hamster cheek pouch arterioles. Microvasc Res. 89, 134-145 (2013).
  62. Velmurugan, K., Alam, J., McCord, J. M., Pugazhenthi, S. Synergistic induction of heme oxygenase-1 by the components of the antioxidant supplement Protandim. Free Radic Biol Med. 46, 430-440 (2009).
  63. Widlansky, M. E., Gokce, N., Keaney, J. F., Vita, J. A. The clinical implications of endothelial dysfunction. J Am Coll Cardiol. 42, 1149-1160 (2003).
  64. Lukaszewicz, K. M., Falck, J. R., Manthati, V. L., Lombard, J. H. Introgression of Brown Norway CYP4A genes on to the Dahl salt-sensitive background restores vascular function in SS-5BN consomic rats. Clin Sci (Lond). 124, 333-342 (2013).
  65. Lukaszewicz, K. M., Lombard, J. H. Role of the CYP4A/20-HETE pathway in vascular dysfunction of the Dahl salt-sensitive rat. Clin Sci (Lond). 124, 695-700 (2013).
  66. Roman, R. J. P-450 metabolites of arachidonic acid in the control of cardiovascular function. Physiol Rev. 82, 131-185 (2002).
  67. Roman, R. J., Maier, K. G., Sun, C. W., Harder, D. R., Alonso-Galicia, M. Renal and cardiovascular actions of 20-hydroxyeicosatetraenoic acid and epoxyeicosatrienoic acids. Clin Exp Pharmacol. 27, 855-865 (2000).
  68. Roman, R. J., Alonso-Galicia, M. P-450 eicosanoids: A novel signaling pathway regulating renal function. News Physiol Sci. 14, 238-242 (1999).

Tags

Vascular Control MechanismsVideo MicroscopyIsolated Resistance ArteriesRatsVascular BiologyEndothelial ControlVascular Smooth Muscle ControlPeripheral Vascular DiseaseCoronary Artery DiseaseMicrocannulationPhysiological Salt SolutionPH AdjustmentCalcium-free SolutionGas Equilibration

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Lukaszewicz, K. M., Durand, M. J., Priestley, J. R., Schmidt, J. R., Allen, L. A., Geurts, A. M., Lombard, J. H. Evaluation of Vascular Control Mechanisms Utilizing Video Microscopy of Isolated Resistance Arteries of Rats. J. Vis. Exp. (130), e56133, doi:10.3791/56133 (2017).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image