本方案描述了使用多腔室肌动图系统在实验中应用张力测定肌动图技术的原理与技术操作 离体 小鼠主动脉内皮功能评估
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本方案描述了使用多腔室肌动图系统在实验中应用张力测定肌动图技术的原理与技术操作 离体 小鼠主动脉内皮功能评估
小体积腔室张力测定肌动描记术是一种常用技术,用于评估实验动物以及从人体组织分离的小动脉和大血管的血管收缩功能。该技术使研究人员能够在严格控制且标准化(接近生理状态)的环境中维持离体血管,并可调节多种环境因素,同时对离体血管施加不同的药理学试剂,以诱导血管收缩或舒张反应。肌动描记腔室还提供了一个平台,用于测量血管对各种激素、抑制剂和激动剂的反应性,这些物质可能单独或同时影响平滑肌层和内皮层的功能。血管壁是一种复杂的结构,由三层不同组织构成:内膜(内皮层)、中膜(平滑肌和弹性纤维)以及外膜(胶原蛋白及其他结缔组织)。为了清晰理解各层的功能特性,必须具备一个能够同时研究这三层结构的组合式实验平台与系统。这种研究方法要求具备可模拟生理条件的半生理环境,以重现 体内 环境中的一个 离体 实验环境。小容量腔室张力测定肌动描记术为评估环境信号、实验变量或药理学激动剂与拮抗剂对血管特性的影响提供了理想条件。多年来,科研人员一直采用张力测定肌动描记技术,以测量内皮功能及平滑肌在不同试剂作用下的收缩性。本报告中,采用小容量腔室张力测定肌动描记系统来检测离体小鼠主动脉的内皮功能。本报告重点阐述如何利用小容量腔室张力测定肌动描记术评估大动脉(如胸主动脉)小段组织中内皮细胞功能的完整性。
近几十年来,小血管肌动描记系统已被用于测量血管壁不同层次在各种药物制剂和神经递质作用下的反应性 离体,实时环境下。血管反应性是健康功能血管的重要组成部分,对于外周和脑部血管系统中血流与灌注的调节至关重要1在血管壁内,内皮层与平滑肌层之间的相互作用是决定血管张力的主要因素,而血管壁外周结缔组织层(外膜)的结构变化也会持续影响血管张力。
内皮层通过释放一些血管舒张因子(包括一氧化氮(NO)、前列环素(PGI2)和内皮源性超极化因子(EDHF))或产生内皮素-1(ET-1)和血栓素(TXA2)等血管收缩物质来调控血管运动2,3,4。在这些因子中,一氧化氮(NO)已被广泛研究,其在炎症、细胞迁移、存活和增殖等其他关键细胞功能中的重要调控作用在科学文献中被大量引用2,5。
在血管生物学领域,腔室肌动描记术为血管生理学家和药理学家提供了一种在严格控制的半生理系统中测量内皮功能的宝贵且可靠的工具1。目前,科研人员可使用两种不同的肌动描记系统:导线(或针式)张力测定法(等长)肌动描记术和压力肌动描记术。在导线肌动描记系统中,血管被拉伸于两根导线或针之间,从而实现对血管壁产生的力或张力进行等长测量;而压力肌动描记术则是测量小阻力动脉血管反应性的更优平台,在此类血管中,血压的变化被认为是血管张力和血管运动变化的主要刺激因素。普遍认为,对于肠系膜动脉和脑动脉等小阻力动脉,压力肌动描记术所创造的条件更接近人体内的生理状态。小型腔室肌动描记仪可用于直径非常小的血管(200–500 µm),也可用于主动脉等较大的血管。
尽管有丝张力测定仪是一种在等长条件下记录血管张力的强大系统,但压力测定仪是测量血管在等压条件下直径变化的更合适系统。与主动脉等大弹性动脉相比,小肌性动脉(微动脉)在压力或血流变化时的血管直径变化更为显著。因此,压力测定仪被认为是研究具有显著血管反应性的小血管的更佳工具1。多腔室小体积腔室张力测定法的另一项实际优势在于,可通过研究来自同一只动物的同一动脉的多个(最多四个)血管段,来区分不同机制对血管反应性的贡献,从而降低变异性,获得可靠且具有结论性的数据。该技术在操作上也相对易于建立和维护。有丝张力测定仪几乎可用于研究各种尺寸的血管。它是一种评估血管功能更具成本效益的方案,当分离出的血管长度过短而无法满足压力测定仪实验要求时,可作为压力测定法的良好替代方法。
本报告提供了一种利用DMT-620多腔肌张力测定系统(DMT-USA)在小体积腔室中使用固定针进行小鼠离体胸主动脉环内皮功能评估的详细实验方案。该方案使用6月龄雄性C57BL6小鼠,平均体重为25–35 g。幸运的是,由于该方法适用于多种血管类型和直径,因此也可推广应用于其他种类和体重的动物。
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所有外科手术操作和动物护理均经中西部大学机构动物护理和使用委员会(IACUC)批准(IACUC# AZ-3006, AZ-2936)。
1. 缓冲液的配制
注意:尽管HEPES生理盐溶液(HEPES-PSS)缓冲液在4 °C下可稳定保存7天,但仍建议每次实验当天新鲜配制所有缓冲液。每次实验所需的其他所有试剂和激动剂也必须现配现用。本实验方案所用的HEPES-PSS缓冲液是一种广泛使用的缓冲液,适用于 离体 已证明具有超过12小时细胞保护作用,同时保留血管舒张反应的血管研究——本实验方案的主要重点6,7.
2. 肌动仪装置的准备
3. 小鼠主动脉分离
4. 将主动脉节段安装至肌动图腔室
5. 标准化
注意:归一化步骤是必要的,以确保实验条件得到适当标准化,并保证所收集的数据具有可靠性和可重复性。"IC1/IC100",即"归一化因子",定义为在可记录到最大血管收缩剂反应(例如 60 mM KCl)时的动脉内周长与在跨壁压为 100 mm Hg 时(即 IC100)的内周长之比。因此,将 IC100 乘以该比值,即可确定能够建立最佳反应(即 IC1)时的动脉内周长。
6. 主动脉环中内皮依赖性血管舒张的测定
7. 一氧化氮生成广谱抑制剂对内皮介导的血管舒张作用的影响
8. 内皮层对主动脉血管舒张的贡献
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本文所述的张力测量小室血管环描记法是评估大小动脉血管反应性的标准方法,可同时对同一只实验小动物来源的最多四个血管段进行血管反应性测定。在本报告中,我们特别使用该系统来测定离体小鼠主动脉的内皮功能(图1)。在本方案中,将离体的主动脉段固定在两个微小的不锈钢针之间,并置于小型器官浴槽中(图2和图3)。该血管环浴槽最多可容纳8 mL缓冲液,可在整个实验期间为离体血管提供一个半生理环境。每次实验前,必须对每个离体血管段的活性进行测试和确认,这一点至关重要。评估每个离体血管段完整性和活性的标准方案是使用高浓度氯化钾刺激组织,以诱导平滑肌细胞膜去极化。若离体血管健康且具有反应性,则可在显示器上记录到其产生的收缩力(图4)。所记录的收缩力峰值将用于后续标准化该血管段在实验过程中对激动剂(如去氧肾上腺素)刺激所产生的收缩力。为了测定内皮依赖性血管舒张功能,需先用去氧肾上腺素的亚最大浓度(10 µM)对主动脉组织进行预...
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血管生物学领域高度依赖于能够帮助研究人员评估血管壁功能完整性和结构完整性的工具。该领域还需要特别关注血管三层结构——内膜、中膜和外膜之间的直接与间接相互作用。在这三层结构中,内膜由单层内皮细胞构成,在调控血管健康和止血过程中具有非常重要的功能。
众所周知,内皮层的任何损伤都可能影响其释放一氧化氮(NO)及其他血管舒张因子的能力,导致血管功能失调,这一现象见于动脉粥样硬化、动脉瘤和血管炎等多种血管疾病。10,11,12为了理解调控内皮正常功能的潜在机制,并评估血管壁内皮的舒张功能及其完整性,必须采用一种能够模拟血管环境的标准化实验系统 体内 生理条件
对于大动脉(如主动脉),小型张力测定(等长)肌动图被广泛认为是一种可靠的工具,可为血管在体外提供最接近生理条件的环境 离体 该系统还可在实验室环境中长时间维持组...
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作者声明不存在任何竞争性经济利益。
本工作获得了美国国立卫生研究院(R15HL145646)和中西部大学研究生院资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 乙酰胆碱 | SigmaAldrich | A6625-100G | |
| CaCl2 | SigmaAldrich | C4901-1KG | |
| 碳酰气 | Matheson | H103847 | |
| 解剖剪刀 | FST | 91460-11 | |
| DMT 620 多腔肌动描记系统 | DMT | DMT 620 | 多腔肌动描记系统 |
| 杜蒙特镊子 | FST | 91150-20 | |
| EDTA | SigmaAldrich | E5134-10G | |
| 葡萄糖 | SigmaAldrich | G8270-1KG | |
| HEPES | SigmaAldrich | H7006-1KG | |
| KCl | SigmaAldrich | P9541-1KG | |
| KH2PO4 | SigmaAldrich | P5655-1KG | |
| LabChart | ADI instruments | 数据采集软件 | |
| 光源 | Volpi | 14363 | |
| L-Name | Fischer Scientific | 50-200-7725 | |
| MgSO4 | SigmaAldrich | M2643-500G | |
| 显微镜 | Leica | S6D | 体视变倍显微镜 |
| NaCl | SigmaAldrich | S5886-5KG | |
| NaHCO3 | SigmaAldrich | S5761-500G | |
| 器官浴系统 | DMT | 720MO | |
| 去氧肾上腺素 | SigmaAldrich | P6126-10G | |
| 泵 | Welch | 2546B-01 | |
| 软件 | ADI instruments | LabChart 8.1.20 | |
| 弹簧剪刀 | FST | 15003-08 | |
| Sylgard 184 试剂盒 | Electron Microscopy Services | 24236-10 | 硅橡胶弹性体试剂盒 |
| 气罐减压阀 | Fischer Scientific | 10575147 | |
| 水浴系统 | Fischer Scientific | 15-462-10 |
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