JoVE Journal > Biology
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.
Biology

Оценка сосудистого тонуса реагирования с использованием изолированных Мезебарных артерий с акцентом на модуляции Периваскулярных жировых тканей

Published: June 03, 2019
doi:
10.3791/59688
, , , , , , ,
1The State Key Laboratory of Pharmaceutical Biotechnology and the Department of Pharmacology and Pharmacy,University of Hong Kong

Summary

Протокол описывает использование проволочной миографии для оценки трансмуральной изометрической напряжённости мекишечных артерий, изолированных от мышей, с особым учетом модуляции факторами, высвобожмающей из эндотелиальных клеток и периваскулярных жировых тканей.

Abstract

Изменение тонуса сосудов при чувствительности к патофизиологическим стимулам способствует развитию широкого спектра сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний. Эндотелиальная дисфункция представляет собой главную виновницу для уменьшенного сосонизации и увеличенного вазоконстрирования артерий. Жировые (жировые) ткани, окружающие артерии, играют важную роль в регуляции эндотелия-зависимого расслабления и/или сжатия клеток сосудистой гладкой мускулатуры. Кросс-переговоры между эндотелия и периваскулярные жировой ткани могут быть оценены ex естественных условиях с использованием установленных кровеносных сосудов с помощью проволоки миографии системы. Тем не менее, оптимальные настройки должны быть установлены для артерий, полученных от животных различных видов, возрастов, генетических фонов и/или патофизиологических условиях.

Introduction

Дилатации и перетяжения артерий достигается путем расслабления и сокращения, соответственно, их сосудистых гладких мышечных клеток. Изменения в сосудистой отзывчивости мелких артерий способствуют гомеостатическому регулированию артериального давления со стороны вегетативных нервов и гормонов, присутствующих в крови (например, катехоламинов, ангиотензин II, серотонин, вазопрессин). На местном уровне, сосудистые реакции гладких мышечных клеток модулируется сигналов от обоих эндотелиальных клеток интимы и жировой ткани окружающих артерий (рис. 1).

Эндотелия не только пассивный барьер, но и служит в качестве поверхности для обмена сигналов между кровью и лежащих в основе сосудистых клеток гладкой мускулатуры. Выпуская различные вазоватоактивные вещества, эндотелий играет важнейшую роль в локальном контроле реакций сосудистого тонуса1. Например, в ответ на ацетилхолин, эндотелиальная оксида азота синтаза (Енос) активируется в эндотелия для производства оксида азота (нет), что вызывает расслабление лежащих в основе сосудистой гладких мышц путем активации растворимых гуанилилциклаз циклозы (SGC) 2. другие вазоактивные вещества включают в себя продукты цикоксигеназы (напр., простациклина и тромбоксана2), липоксидженазы (напр., 12-гидрокезицифосенические кислоты, 12-HETE), и цитохром P450 Монокислородазы (HETE и эпоксиосагеновые кислоты, Эетс), реактивные виды кислорода (ROS) и вазоактивные пептиды (напр., эндтилин-1 и ангиотензин II) и эндотелия-производные гиперполяризационные факторы (ЭДХЛ)3. Тонкий баланс между эндотелия производных вазодилататоры и сосудосустристрикторов поддерживать местный вазомоторные тон4,5.

Эндотелиальная дисфункция характеризуется нарушением эндотелия-зависимой вазолатации6, отличительной чертой сосудистого старения7. С возрастом, способность эндотелия содействовать васосонизации постепенно снижается, в значительной степени из-за снижения биодоступности нет, а также аномальное выражение и функции Енос в эндотелия и sGC в сосудистых гладких мышечных клетках8 , 9 , 10. сокращение не биодоступность потенцирует производство эндотелия зависимых вазоконстрикторов11,12. В возрасте артерий, эндотелиальная дисфункция вызывает гиперплазии в средствах массовой информации, как это отражено заметное увеличение толщины стены, количество медиальных ядер, которые напоминают артериального утолщения при гипертонии и атеросклерозе наблюдается в человеческом пациентам13,14. Кроме того, патофизиологические условия, такие как ожирение, диабет или гипертония ускорить развитие дисфункции эндотелия15,16.

Периваскулярная жировая ткань (ПФТ) выпускает многочисленные адипокины для регуляции сосудистой структуры и функции17. Анти-сократительное действие pvat опосредовано расслабляющими факторами, такими как адипонектин, нет, перекись водорода и сероводород18,19,20. Однако в зависимости от локализации и патофизиологических условий, PVAT также может усилить сократческие реакции в различных артериях21. Про-сократные вещества, производимые pvat включают ангиотензин-II, лептин, резстин, и рос22,23.  В большинстве исследований, на изолированных кровеносных сосудов, PVAT был рассмотрен в качестве простого структурной поддержки для сосудов и таким образом удалены во время подготовки сегментов кровеносных сосудов кольцо. Так как жировой дисфункции представляет собой независимый фактор риска для гипертонии и связанных с ними сердечно-сосудистых осложнений24, pvat окружающих кровеносные сосуды должны быть рассмотрены при исследовании сосудистой отзывчивости различных артерий.

Мульти-проволочные системы миографа широко используются для исследования вазомоторные функции различных кровеносных сосудов, в том числе аорты, межеечные, почечные, бедренные, церебральные и коронарные артерии25,26. Протоколы, описанные в настоящем документе, будут использовать проволочный миография для оценки сосудистой реакции в мезеечных артериях, выделенных из генетически модифицированных моделей мышей, с особым упором на модуляцию по PVAT.

Protocol

Все животные, используемые для следующего исследования, были предоставлены лабораторным животным подразделением медицинского факультета Гонконгского университета. Этическое одобрение было получено от ведомственного комитета по использованию лабораторных животных для преподавани…

Representative Results

Изучение отношений длины/напряжения для получения коэффициента нормализации к Количество простирания, применяющего к сегменту сосуда, влияет на масштаб взаимодействия актин-миоин и, следовательно, на развитом максимал…

Discussion

Помимо эндотелиальных клеток, сигналы, получаемые от PVAT, играют важную роль в регуляции реакционной способности гладкого мышечного тонуса30. Здоровые pvat релизы нет и противовоспалительное адипонектин оказывать анти-сократительное воздействие на артерии, которая теряется…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа была финансово поддержки грантов от научно-исследовательский грант Совета Гонконга [17124718 и 17121714], Гонконг здравоохранения и медицинских исследований фонда [13142651 и 13142641], совместные научно-исследовательский фонд Гонконга [C7055-14G], и национальный базовый Исследовательская программа Китая [973 программа 2015CB553603].

Materials

Acetylcholine Sigma-Aldrich A6625 Stock concentration: 10-1 M
Working concentration: 10-10 to 10-5 M
L-NAME (Nω-nitro-L-arginine methyl ester) Sigma-Aldrich N5751 Stock concentration: 3 x 10-2 M
Working concentration: 10-4 M
Phenylephrine Sigma-Aldrich P6126 Stock concentration: 10-2 M
Working concentration: 10-10 to 10-5 M
U46619 (9,11-dideoxy-9α,11αmethanoepoxy prostaglandin F2α) Enzo BML-PG023-0001 Stock concentration: 10-5 M
Working concentration: 1-3 x 10-8 M
Multiwire myograph Danish MyoTechnology (DMT) 620M
PowerLab 4/26 ADInstruments ML848
Labchart7 ADInstruments –
Adipo-SIRT1 wild type mice Laboratory Animal Unit, The University of Hong Kong CULATR NO.: 4085-16
Silicon-coated Petri dishes Danish MyoTechnology (DMT)
Tungsten wires Danish MyoTechnology (DMT) 300331
Surgical tools
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 (5789), 373-376 (1980).
  2. Furchgott, R. F., Vanhoutte, P. M. Endothelium-derived relaxing and contracting factors. The FASEB Journal. 3 (9), 2007-2018 (1989).
  3. Feletou, M., Kohler, R., Vanhoutte, P. M. Endothelium-derived vasoactive factors and hypertension: possible roles in pathogenesis and as treatment targets. Current Hypertension Reports. 12 (4), 267-275 (2010).
  4. Vanhoutte, P. M. Endothelial dysfunction: the first step toward coronary arteriosclerosis. Circulation Journal. 73 (4), 595-601 (2009).
  5. Feletou, M., Huang, Y., Vanhoutte, P. M. Endothelium-mediated control of vascular tone: COX-1 and COX-2 products. British Journal of Pharmacology. 164 (3), 894-912 (2011).
  6. Harrison, D. G. Cellular and molecular mechanisms of endothelial cell dysfunction. Journal of Clinical Investigation. 100 (9), 2153 (1997).
  7. Vanhoutte, P. M., Shimokawa, H., Tang, E. H., Feletou, M. Endothelial dysfunction and vascular disease. Acta physiologica. 196 (2), 193-222 (2009).
  8. Klöß, S., Bouloumié, A., Mülsch, A. Aging and chronic hypertension decrease expression of rat aortic soluble guanylyl cyclase. Hypertension. 35 (1), 43-47 (2000).
  9. Csiszar, A., et al. Aging-induced phenotypic changes and oxidative stress impair coronary arteriolar function. Circulation Research. 90 (11), 1159-1166 (2002).
  10. Guo, Y., et al. Endothelial SIRT1 prevents age-induced impairment of vasodilator responses by enhancing the expression and activity of soluble guanylyl cyclase in smooth muscle cells. Cardiovascular Research. , (2018).
  11. Auch-Schwelk, W., Katusic, Z. S., Vanhoutte, P. M. Nitric oxide inactivates endothelium-derived contracting factor in the rat aorta. Hypertension. 19 (5), 442-445 (1992).
  12. Tang, E. H., Feletou, M., Huang, Y., Man, R. Y., Vanhoutte, P. M. Acetylcholine and sodium nitroprusside cause long-term inhibition of EDCF-mediated contractions. American Journal of Physiology – Heart and Circulation Physiology. 289 (6), H2434-H2440 (2005).
  13. Ghiadoni, L., et al. Endothelial function and common carotid artery wall thickening in patients with essential hypertension. Hypertension. 32 (1), 25-32 (1998).
  14. Xu, X., et al. Age-related Impairment of Vascular Structure and Functions. Aging and Disease. 8 (5), 590-610 (2017).
  15. Tabit, C. E., Chung, W. B., Hamburg, N. M., Vita, J. A. Endothelial dysfunction in diabetes mellitus: Molecular mechanisms and clinical implications. Reviews in Endocrine & Metabolic Disorders. 11 (1), 61-74 (2010).
  16. Tanaka, K., Sata, M. Roles of perivascular adipose tissue in the pathogenesis of atherosclerosis. Frontiers in Physiology. 9, 3 (2018).
  17. Brown, N. K., et al. Perivascular adipose tissue in vascular function and disease: a review of current research and animal models. Arteriosclerosis Thrombosis and Vascular Biology. 34 (8), 1621-1630 (2014).
  18. Lohn, M., et al. Periadventitial fat releases a vascular relaxing factor. The FASEB Journal. 16 (9), 1057-1063 (2002).
  19. Gálvez-Prieto, B., et al. A reduction in the amount and anti-contractile effect of periadventitial mesenteric adipose tissue precedes hypertension development in spontaneously hypertensive rats. Hypertension research. 31 (7), 1415 (2008).
  20. Gao, Y. J., Lu, C., Su, L. Y., Sharma, A., Lee, R. Modulation of vascular function by perivascular adipose tissue: the role of endothelium and hydrogen peroxide. British Journal of Pharmacology. 151 (3), 323-331 (2007).
  21. Gao, Y. -. J., et al. Perivascular adipose tissue promotes vasoconstriction: the role of superoxide anion. Cardiovascular Research. 71 (2), 363-373 (2006).
  22. Szasz, T., Webb, R. C. Perivascular adipose tissue: more than just structural support. Clinical Science (London). 122 (1), 1-12 (2012).
  23. Ramirez, J. G., O’Malley, E. J., Ho, W. S. V. Pro-contractile effects of perivascular fat in health and disease. Brish Journal of Pharmacology. 174 (20), 3482-3495 (2017).
  24. Hajer, G. R., van Haeften, T. W., Visseren, F. L. Adipose tissue dysfunction in obesity, diabetes, and vascular diseases. European Heart Journal. 29 (24), 2959-2971 (2008).
  25. Mulvany, M. J., Halpern, W. Contractile properties of small arterial resistance vessels in spontaneously hypertensive and normotensive rats. Circulation Research. 41 (1), 19-26 (1977).
  26. Mulvany, M. J., Halpern, W. Mechanical properties of vascular smooth muscle cells in situ. Nature. 260 (5552), 617-619 (1976).
  27. del Campo, L., Ferrer, M. Wire myography to study vascular tone and vascular structure of isolated mouse arteries. Methods in Molecular Biology. 1339, 255-276 (2015).
  28. Dobrin, P. B. Influence of initial length on length-tension relationship of vascular smooth muscle. American Journal of Physiology. 225 (3), 664-670 (1973).
  29. Xu, C., et al. Calorie restriction prevents metabolic aging caused by abnormal SIRT1 function in adipose tissues. Diabetes. 64 (5), 1576-1590 (2015).
  30. Sheykhzade, M., Nyborg, N. C. Caliber dependent calcitonin gene-related peptide-induced relaxation in rat coronary arteries: effect of K+ on the tachyphylaxis. European Journal of Pharmacology. 351 (1), 53-59 (1998).
  31. Soltis, E. E., Cassis, L. A. Influence of perivascular adipose tissue on rat aortic smooth muscle responsiveness. Clinical and Experimental Hypertension A. 13 (2), 277-296 (1991).
  32. Lohn, M., et al. Periadventitial fat releases a vascular relaxing factor. FASEB Journal. 16 (9), 1057-1063 (2002).
  33. Fesus, G., et al. Adiponectin is a novel humoral vasodilator. Cardiovascular Research. 75 (4), 719-727 (2007).
  34. Greenstein, A. S., et al. Local inflammation and hypoxia abolish the protective anticontractile properties of perivascular fat in obese patients. Circulation. 119 (12), 1661-1670 (2009).
  35. Yudkin, J. S., Eringa, E., Stehouwer, C. D. “Vasocrine” signalling from perivascular fat: a mechanism linking insulin resistance to vascular disease. Lancet. 365 (9473), 1817-1820 (2005).
  36. Xia, N., et al. Uncoupling of endothelial nitric oxide synthase in perivascular adipose tissue of diet-induced obese mice. Arteriosclerosis Thrombosis and Vascular Biology. 36 (1), 78-85 (2016).
  37. Xia, N., Forstermann, U., Li, H. Effects of resveratrol on eNOS in the endothelium and the perivascular adipose tissue. Annals of the New York Academy of Sciences. 1403 (1), 132-141 (2017).
  38. Schinzari, F., Tesauro, M., Cardillo, C. Endothelial and perivascular adipose tissue abnormalities in obesity-related vascular dysfunction: novel targets for treatment. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 69 (6), 360-368 (2017).
  39. Liu, J. T., et al. Lipocalin-2 deficiency prevents endothelial dysfunction associated with dietary obesity: role of cytochrome P450 2C inhibition. British Journal of Pharmacology. 165 (2), 520-531 (2012).
  40. Martinez-Quinones, P., et al. Hypertension induced morphological and physiological changes in cells of the arterial wall. American Journal of Hypertension. 31 (10), 1067-1078 (2018).
  41. Outzen, E. M., et al. Translational value of mechanical and vasomotor properties of mouse isolated mesenteric resistance-sized arteries. Pharmacology Research and Perspectives. 3 (6), e00200 (2015).
  42. Sheykhzade, M., Simonsen, A. H., Boonen, H. C., Outzen, E. M., Nyborg, N. C. Effect of ageing on the passive and active tension and pharmacodynamic characteristics of rat coronary arteries: age-dependent increase in sensitivity to 5-HT and K+. Pharmacology. 90 (3-4), 160-168 (2012).

Tags

Vascular ToneMesenteric ArteriesIsometric ConditionVascular ResponsivenessHypertensionCardiovascular ComplicationsMyographNormalizationPassive StretchWall TensionActive ForcePotassium Chloride

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Konja, D., Luo, C., Sun, W. Y., Yang, K., Man, A. W., Xu, A., Vanhoutte, P. M., Wang, Y. Assessment of Vascular Tone Responsiveness using Isolated Mesenteric Arteries with a Focus on Modulation by Perivascular Adipose Tissues. J. Vis. Exp. (148), e59688, doi:10.3791/59688 (2019).
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