2014年6月16日
通过测量肱动脉血流介导的扩张、主动脉脉搏波速度以及血管内皮细胞蛋白表达,可以评估慢性肾病患者的血管功能障碍程度及其相关的生理机制。
以下实验的总体目标是评估慢性肾病患者的血管功能。首先从患者体内采集血管内皮细胞,随后测量主动脉脉搏波传导速度,以评估大弹性动脉的僵硬度。接下来,通过测量肱动脉血流介导的舒张功能,进一步评估血管内皮功能。
最终可以获得表征血管内皮功能的结果。该方法有助于回答血管领域中的关键问题,例如各种蛋白质在细胞水平上的表达会发生何种变化。通常,刚接触该方法的研究人员会遇到困难,因为掌握超声成像技术需要大量的实践和培训。
由本实验室研究助理 Lonnie Perino 演示该操作流程。首先,使用局部抗菌剂准备操作部位。接着,在操作部位覆盖无菌有孔洞巾。
应由经过培训的护士或医生放置静脉导管并连接肝素帽适配器。在手术单上放置两根J形导丝以解开J形弯曲。将两根导丝的J形弧度拉开。
导丝展开后,打开肝素帽,将JWI插入静脉内约8厘米。在拔出前,前后推动导丝数次,以避免血液在导丝上过度积聚。接下来,使用剪线钳将导丝剪断,使其能够放入含有约30毫升解离缓冲液的50毫升锥形管中。
当样本采集完成后,对第二根导线重复上述步骤。返回湿实验室,用镊子夹住导线,将其置于管内但液面之上,静置10分钟。
使用电动移液器从管中吸取解离缓冲液冲洗金属丝。释放缓冲液,使其沿金属丝长度方向流下,并将多余的液体甩入管中。取出金属丝,离心样品以形成沉淀。
取出样品,用 PBS 重悬沉淀,然后离心。之后再用吸管末端的吸头吸取,使试管中剩余约两毫升液体,其余液体在不扰动沉淀的情况下抽去。
将沉淀重悬,并用移液器将样品均匀加入八个预先标记的载玻片的椭圆区域。将载玻片置于37摄氏度培养箱中孵育5小时,然后于-80摄氏度保存,直至准备开始分析。受试者应换上一次性短裤,在安静、光线昏暗且温湿度受控的房间内仰卧。
准备就绪后,将超声和动脉硬化检测设备的电极放置到位。接着,将血压袖带戴在受试者手臂上。20分钟后开始测量血压,重复测量直至连续读数之间的差异在5毫米汞柱以内。
每次测量之间休息两分钟,并至少进行三次测量。接下来触诊肱动脉搏动,放置测速仪记录肱动脉波形。依次对桡动脉、股动脉和颈动脉重复上述操作。
使用卷尺测量从胸骨上切迹到肱动脉、桡动脉和颈动脉各测量点的距离,使用定制尺测量股动脉的距离。接下来,使用专用软件计算颈-肱动脉、颈-桡动脉和颈-股动脉脉搏波传导速度。将前臂血压袖带置于肘突远端附近。
将血管软件设置为触发模式,并记录至少10个心动周期的基线肱动脉超声图像和血流速度测量值。如有需要,可使用机械臂固定超声探头。接下来,将前臂血压袖带充气至250毫米汞柱。
并开始计时。指导受试者保持完全静止。当计时器显示4分45秒时,开始记录速度。
在五分钟时松开袖带,并将超声切换为记录B模式图像。当计时器显示5分10秒时,继续记录,直至计时器显示7分钟。
接下来,测量受试者的血压。如果收缩压大于或等于100毫米汞柱,则将0.4毫克的硝酸甘油片置于受试者舌下,并启动计时器。当计时器显示为3分钟时,开始记录B模式图像,并随后停止记录。
当计时器显示八分钟时。为了分析染色的内皮细胞,应由一名单盲实验者系统性地扫描载玻片,通过VE-cadherin的阳性染色来鉴定内皮细胞,并通过DAPI的阳性染色确认细胞核的完整性。此外,细胞还应针对目标蛋白进行染色。
每张载玻片应成像30个细胞,用于后续分析。对染色批次中的每张载玻片(包括VE对照载玻片)重复此过程。使用定性软件分析目的一抗染色强度。
该图像显示了慢性肾病患者在解除袖带压迫两分钟后,评估期间获得的肱动脉基线直径。该记录显示了由R波门控的直径变化。这些波形在颈动脉和股动脉处分别获取。
利用时间和距离的差异来计算主动脉脉搏波速度的报告。在此,对照组和患者的细胞被用于分析细胞核完整性(通过DPI检测内皮细胞表达VE钙黏蛋白)以及氧化酶NADPH氧化酶的表达。在进行该操作时,重要的是要记住,必须获取质量尽可能高的超声图像、波形图以及内皮细胞图像,以实现准确且定量的评估。
请注意,处理人类样本可能具有极高的危险性,在进行本操作时,应始终采取预防措施,例如穿戴合适的一次性个人防护装备。
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本研究通过测量多种生理参数来评估慢性肾病患者的血管功能。关键指标包括肱动脉血流介导的舒张和主动脉脉搏波传导速度,这些指标可提供关于血管内皮功能和血管僵硬度的信息。
慢性肾病中的血管功能障碍是一种非传统的 cardiovascular 风险因素,会影响药物安全性和有效性的评估。通过检测内皮功能和动脉僵硬度,可为临床前和临床研发阶段降低心血管风险提供机制性依据。这些评估通过将病理生理通路与针对慢性肾病人群的治疗干预相联系,支持靶点验证。
该方法将血管功能评估整合到发现工作流程中,将细胞表型与组织水平的结果相关联,并支持对候选治疗药物的迭代优化。