我们提供了一种详细的并联导线肌动图方法,用于评估从小鼠和大鼠分离出的传导动脉与阻力动脉的血管反应性。
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我们提供了一种详细的并联导线肌动图方法,用于评估从小鼠和大鼠分离出的传导动脉与阻力动脉的血管反应性。
血管环张力测定法是一种广泛使用的离体技术,用于定量评估分离动脉的血管功能。ex vivo。由于大口径传导血管和小阻力血管在结构和生理功能上存在根本差异,通过从同一只小鼠或大鼠获取的动脉并行分析这两类血管,可实现配对比较,减少个体间变异,揭示血管特异性的功能变化。本文提供了一套逐步操作方案,用于利用等长血管环张力测定法评估分离的小鼠传导血管和阻力血管的血管反应性。我们描述了新鲜含氧生理缓冲液的配制;动脉节段的精细解剖、清洗和安装;以及标准化过程,以将血管调整至接近其主动张力生成的最佳长度。文中还提供了故障排除指南,以及一个示例实验流程,用于生成对标准血管收缩剂和血管舒张剂的累积浓度-反应曲线。该方案可定量测量内皮细胞和血管平滑肌功能,并有助于检测与血管疾病(如高血压)相关的血管反应性中血管特异性改变。
高血压的特征是血管反应性改变,例如内皮功能障碍以及血管平滑肌对缩血管物质的过度反应1。这些功能改变,加上微血管重塑和稀疏化,共同导致组织灌注受损和血压调节异常2,3,4。离体血管实验是解析健康与疾病状态下调控血管张力的细胞和分子机制的有力工具,因为此类方法可精确控制血管微环境,并对平滑肌和内皮细胞的信号通路进行选择性药理学干预。
离体动脉血管反应性通常通过两种互补的方法进行评估 离体 技术:钢丝肌动描记法和压力肌动描记法5,6在血管环张力测定中,将血管环或血管段固定在针或金属丝上,记录等长张力7,8在压力血管造影术中,将完整的血管段进行插管并加压至设定的管腔内压力,通过视频显微镜监测血管直径的变化。9与血管环张力测定法不同,压力血管测定法能够控制跨壁压和管腔内流速,因此能更准确地模拟体内血管的生理环境。 体内 阻力动脉的血流动力学环境,常用于研究肌源性张力、血流介导的反应以及血管的结构或力学特性9,10相反,导丝肌张力测定法在技术上更易于实施(无需插管或视频显微镜),可利用商用多腔室系统实现较高的通量,且非常适合用于中小动脉(直径在数十至数百微米范围内)生成可重复的药理学浓度-反应曲线。5,6因此,对于从大鼠或小鼠分离出的传导动脉和阻力动脉的血管反应性进行并行药理学分析时,通常首选导线肌张力测定法。
传导动脉(大弹性动脉)和阻力动脉(小肌性动脉)在结构和功能上存在根本差异,这些差异决定了各自不同的实验设计和观察终点。传导动脉(例如胸主动脉)含有大量的弹性组织和丰富的平滑肌;而阻力动脉(例如肠系膜动脉)的平滑肌与管腔比例相对更高,是外周阻力和局部自身调节的主要决定因素11,12。由于相同的激动剂可在不同类型的血管床中激活不同的分子反应,因此对来自同一动物的传导动脉和阻力动脉进行平行比较,可提供有价值的互补信息。例如,在传导动脉中,内皮源性一氧化氮的释放是乙酰胆碱(ACh)诱导血管舒张的主要舒张通路13,14。相比之下,在小阻力动脉中,ACh通过一氧化氮、前列环素,以及尤为重要的是内皮源性超极化因子(EDHF)诱导舒张15,16。因此,对同一小鼠或大鼠身上分离出的传导动脉和阻力动脉进行平行的 wire myography(丝状肌动描记)实验,可实现配对比较,有助于检测血管特异性的功能变化,同时减少个体间差异带来的影响。
准确解读导丝肌动图数据依赖于对一系列技术变量的仔细把控:生理盐溶液(PSS)的成分与氧合状态、组织处理与解剖方法、血管环安装技术、最佳静息预张力(标准化)、浴槽温度,以及适当药理学对照的选择6。标准化是指设定血管机械工作点的技术过程,以优化其主动收缩力的发挥,并使其接近生理状态下的工作条件5。在实际操作中,对于主动脉环,通常采用固定的预张力,该值常通过经验确定,以避免过度扩张的同时获得稳定的反应。对于小阻力动脉,标准化需首先确定相当于跨壁压为100 mmHg时的内周长(IC100),然后将血管设定为该值的某一特定比例,以建立标准化内周长(IC1)。实践中,许多实验方案将大鼠MRA的IC1设为接近0.9 × IC100,而小鼠MRA则约为1.0 × IC100,但这些数值可根据血管类型、物种及实验目的进行调整5,17。
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以下方案遵循相关规定,并已获得托莱多大学健康科学校区动物护理与使用委员会的批准。
警告:开始实验前,请始终遵循机构动物护理和使用委员会(IACUC)和机构生物安全委员会(IBC)的指导方针;使用适当的个人防护装备(PPE);使用手术器械或其他尖锐工具时应小心谨慎;处理化学品和生物组织时,请查阅并遵守相关的安全数据表(SDS);将碳合气作为加压气体钢瓶处理,使用经批准的减压阀并妥善存放;生物和化学废物应按照机构规定进行处置。
1. PSS/改良 Krebs 碳酸氢盐(Krebs)缓冲液的制备
注意:Krebs 缓冲液成分(终浓度,pH 7.4):130 mM NaCl、4.7 mM KCl、1.17 mM MgSO4、1.18 mM KH2PO4、1.6 mM CaCl2、25 mM NaHCO3、5.5 mM 葡萄糖和 0.03 mM EDTA。
2. 降胸主动脉和肠系膜弓的解剖
3. 在针式肌动图仪上分离和安装主动脉环
4. 采用有丝张力测定法分离并安装小阻力动脉
5. 小阻力动脉的标准化流程
注意:主动脉环在固定且预设的预张力下安装,因此无需进行单独的归一化步骤。
| 参数 | 小鼠 | 大鼠 |
| 主动脉环预张力值 | 5 mN | 10 mN |
| MRA 目标 IC1 比值 | 1 | 0.9 |
| 内径为 200–250 μm 的 MRA 典型分支级数 | 2nd | 3rd-4th |
表1:小鼠与大鼠之间的关键参数差异。
6. 实验方案(示例流程)
7. 数据分析与报告
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示意图展示了从小鼠或大鼠分离出的传导动脉和阻力动脉进行导丝肌张力测定的整体工作流程 图1代表性的小鼠胸主动脉环分离与制备图像以及2nd-order MRA 显示在 图2 和 图3分别展示了使用大鼠主动脉环和微血管环(MRA)进行预张力施加和归一化处理的软件截图 图4A,B分别。
按照方案,处死一只成年雄性C57BL/6J小鼠(图5A,B)或一只成年雄性Wistar Kyoto大鼠(图5C,D),以评估血管功能。采用内皮完整的降胸主动脉环和显微血管张力测定仪(MRA),通过等长金属丝肌动描记法同时进行研究。每...
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血管环张力测定法仍是一种强大的高分辨率技术,用于在ex vivo条件下研究血管功能。若操作得当,该方法可提供可靠的定量终点指标,既能回答特定的生物学问题,又能实现同一动物体内大血管与微血管床之间的严格比较。大动脉(传导动脉)研究可揭示与脉压和主动脉僵硬度相关的整体动脉力学特性及大血管反应性的变化,而阻力动脉实验则用于探究直接调控外周阻力和组织灌注的微血管张力及其机制12,20。除了在结构和生理功能上的关键差异外,传导动脉与阻力动脉在功能上也表现出重要区别,例如在不同血管床和物种中,一氧化氮、前列腺素类物质以及内皮源性超极化因子(EDHF)在内皮依赖性血管舒张中的作用各不相同13,14,15,16。因此,利用同一动物获取的血管平行开展张力测定实验,可在...
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作者声明无利益冲突。
本工作得到了美国国家心肺血液研究所(NHLBI)资助(R00 HL153896,授予 I.O.)以及托莱多大学启动资金的支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 15 mL 圆锥形离心管 | Thermo Fisher Scientific | 14-959-70C | |
| 50 mL 圆锥形离心管 | Thermo Fisher Scientific | 14-959-49A | |
| 乙酸 | Thermo Fisher Scientific | A490-212 | |
| 乙酰胆碱 | Millipore Sigma | A6625-100G | |
| 分析天平 | Mettler Toledo | MX304 | |
| CaCl2 | Thermo Fisher Scientific | C79-500 | |
| 碳酰气(95% O2/5% CO2) | Airgas | CD USP50 | |
| 解剖显微镜 | ZEISS | ZEISS Stemi 305 | |
| 解剖用培养皿 | Living Systems Instrumentation | DD-90-S-BLK | |
| 解剖针 | Danish Myo Technology | 400626 | |
| 解剖工具包 | Danish Myo Technology | 101017 | 工具包包含解剖剪(1 把)、多用途剪刀(1 把)、培养皿(5 个)、镊子(3 把)和解剖针。 |
| Dumont #5 细尖镊 | Fine Science Tools | 11254-20 | |
| EDTA | Thermo Fisher Scientific | BP2482-500 | |
| 冷冻冰箱(-20 °C) | Thermo Fisher Scientific | TSG2325FA | |
| 冷冻铰链盒 | USA Scientific | 2310-5848 | |
| 手套(大号) | Thermo Fisher Scientific | 19-041-171D | |
| 手套(中号) | Thermo Fisher Scientific | 19-041-171C | |
| 手套(小号) | Thermo Fisher Scientific | 19-041-171B | |
| 葡萄糖 | Thermo Fisher Scientific | D16-500 | |
| 量筒 | Thermo Fisher Scientific | 08-572G | |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | N/A | 数据分析与图形呈现 |
| 盐酸溶液 | Thermo Fisher Scientific | SA48-1 | |
| 冰桶 | Thermo Fisher Scientific | 03-395-156 | |
| KCl | Thermo Fisher Scientific | P217-500 | |
| KH2PO4 | Thermo Fisher Scientific | P380-500 | |
| LabChart 8 软件 | AD Instruments | N/A | 数据采集软件 |
| 实验室冰箱 | Thermo Fisher Scientific | FBG49RPGA | |
| LED 光源 | Thermo Fisher Scientific | AMPSILED21 | |
| 磁力搅拌器 | Thermo Fisher Scientific | FB30786159 | |
| 磁力搅拌子(大号) | Thermo Fisher Scientific | 14-513-68 | |
| 磁力搅拌子(中号) | Thermo Fisher Scientific | 14-513-61 | |
| MgSO4 | Thermo Fisher Scientific | M63-500 | |
| 微型药匙和刮勺取样套装 | Thermo Fisher Scientific | S43322 | |
| 微量离心管 | USA Scientific | 1615-5510 | |
| 迷你微量离心机 | Thermo Fisher Scientific | 07-203-954 | |
| 迷你螺丝刀 | Thermo Fisher Scientific | NC1349489 | |
| 多丝肌张力测定系统 | Danish Myo Technology | DMT 620M | |
| NaCl | Thermo Fisher Scientific | S271-3 | |
| NaHCO3 | Thermo Fisher Scientific | S233-500 | |
| pH 计 | Thermo Fisher Scientific | 01-912-351 | 包含 pH 计、LE420 传感器、安装快速指南和 pH 缓冲液起始套装 |
| 去氧肾上腺素 | Millipore Sigma | P6126-5G | |
| 移液控制器 | Thermo Fisher Scientific | 01-001-023 | |
| 带架移液器吸头(10 µL) | USA Scientific | 1111-3810 | |
| 带架移液器吸头(1000 µL) | USA Scientific | 1111-2830 | |
| 带架移液器吸头(200 µL) | USA Scientific | 1111-1810 | |
| PYREX 可重复使用培养基储存瓶 | Thermo Fisher Scientific | 06-414-1D | |
| 血清移液管(10 mL) | Thermo Fisher Scientific | 02-923-204 | |
| 血清移液管(25 mL) | Thermo Fisher Scientific | 02-923-205 | |
| 单通道移液器多件装 | Thermo Fisher Scientific | 13-684-250 | 3 支移液器(0.5–10 μL,10–100 μL,100–1000 μL) |
| 不锈钢丝(40 μm) | Danish Myo Technology | 400447 | |
| 计时器 | Thermo Fisher Scientific | 02-261-840 | |
| 超纯水系统 | Sartorius | H2O-MM-UV-SET-US | |
| Vannas 弹簧剪 | Fine Science Tools | 15000-00 | |
| 容量瓶 | Thermo Fisher Scientific | 13-756-400 | |
| 涡旋混合器 | Thermo Fisher Scientific | 10-320-807 | |
| 水浴锅 | Thermo Fisher Scientific | 07-202-155 | |
| 称量皿 | Thermo Fisher Scientific | 02-202-101 |
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