Name: 皮内微透析:研究人类微血管功能障碍新机制的方法 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-07-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: 了解皮内微透析技术用于研究人体微血管功能障碍的机制。该方法通过药物分离技术探索血管扩张与收缩的分子靶点，为心血管疾病研究提供重要的临床前转化工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

所有操作均在招募参与者之前获得宾夕法尼亚州立大学机构审查委员会的批准。
1. 仪器设备设置
<ol>
	<li>打开局部加热装置和激光多普勒血流仪。 
	注意：根据制造商的说明，在数据采集前应完成两者的校准。激光多普勒血流仪应连接至数据采集硬件，采样频率设置为 100 Hz（每分钟 100 个样本），并在数据采集软件中进行连续记录。尽管可使用其他数据采集硬件和软件，为简便起见，后续操作说明均基于 PowerLab 硬件和 LabChart 软件的功能。</li>
	<li>打开一个 LabChart 软件文件。 
	注意：应预先创建一个包含所需数据输入和连续数据采集功能的参考文件。每个微透析位点应对应一个激光多普勒和一个局部加热器的显示面板，且这些面板应与数据采集硬件单元中的相应通道输入相对应。</li>
</ol>
2. 微透析探针的放置
<ol>
	<li>在前臂掌侧皮肤上辨认出明显可见的较大血管，并用永久性记号笔标记（必要时可使用止血带以帮助观察血管；对于色素较深的皮肤，可能需要更多依赖触诊来识别血管）。</li>
	<li>用碘伏棉签擦拭标记区域及其周围较大范围的皮肤，再用酒精棉签擦去碘伏。用无菌洞巾覆盖已消毒的皮肤区域，并敷冰约5分钟以使该区域麻木。</li>
	<li>移除冰块，将套管针（23 G，25 mm 长）斜面朝上插入皮肤真皮层，深度为 2–3 mm（根据个体皮肤厚度而定）。推进针头时注意保持在真皮层内，从距离进针点约 20 mm 处穿出皮肤。 
	注意：为确认针头在皮肤内放置的深度是否合适，应能观察到针头的形状并可轻易触知，但针头的颜色应被遮盖。若实验需要使用多个微透析探针，则任意两个引导针的植入位置应相距至少2.5 cm，并在插入微透析探针前完成定位。探针不应沿同一条主要血管放置。</li>
	<li>保持针头位置不变，连接探头（通过 将鲁尔锁接头连接至含有乳酸林格液的注射器。将探针的另一端穿过套管针，直至探针的半透膜接近但仍在套管针开口外部。缓慢灌注少量林格液通过纤维，直至可见液体经膜孔渗出，以确认膜的完整性。</li>
	<li>若使用哈佛大学生物科学公司（Harvard Bioscience）的微透析探针及导入针，请执行步骤 2.5.1–2.5.2。
	<ol>
		<li>确认探针功能正常后，继续将探针经导入针推进，直至膜完全位于导入针内的皮肤真皮层中。</li>
		<li>用手指将探针固定在靠近针头的近端位置，然后朝与插入方向相反的方向拔出针头。用胶带将光纤外露部分固定在皮肤上，以防止实验过程中半透膜发生移位。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>若使用Bioanalytical Systems微透析探针及导入针，请执行步骤2.6.1-2.6.2。
	<ol>
		<li>确认探针功能正常后，用一只手握住套管针的针座和微透析探针的远端部分，同时将套管针沿与插入方向相反的方向撤出，使微透析探针就位。</li>
		<li>根据需要调整探头，确保半透膜完全埋入皮肤内。用胶带将外部光纤固定在皮肤上，以防止实验过程中半透膜发生移位。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 充血
<ol>
	<li>在等待针头插入后引起的充血反应消退期间（约60–90分钟），将一次性注射器放入微量输注泵的注射器架托盘中。在充血阶段，以2 µL/min的流速灌注乳酸林格液、生理盐水或溶剂溶液（即实验性药理学试剂所溶解的溶液）。 
	注意：在此约60至90分钟的阶段内，微透析探针不得移除，但受试者可调整身体姿势或移动手部；也可将探针的鲁尔锁从注射器上取下，并用胶带将其固定于受试者手臂，以便其短暂站立并自由活动。一旦安装局部加热器和激光多普勒血流仪（LDF）探针并开始数据采集，LDF探针即不可移动。</li>
	<li>当皮肤发红（针刺创伤后充血反应的指标）消退后，将局部加热装置连接到覆盖半透膜的皮肤上 通过 确保加热器的中心与微透析探针的路径对齐，固定探针粘附盘。</li>
	<li>将LDF探头放入局部加热器中央的开口处，使激光垂直于皮肤表面。放置并固定好LDF探头后，点击 开始 在数据采集软件上持续记录并显示红细胞流量值（RBC flux；灌注单位，PUs）。若充血已完全消退，红细胞流量将稳定在约5–20 PU（激光多普勒血流监测探头下方血管的搏动性可能表现为PU值轻微升高，并与心跳同步）。</li>
	<li>在未进行仪器连接的受试者手臂上佩戴自动血压袖带。</li>
	<li>将局部加热器设置为 33 °C，以将皮肤温度维持在热中性范围内25，从而消除热刺激影响的任何变异。要在数据采集软件的连续记录中添加注释以标记实验中的事件，可点击屏幕右上角的文本框，输入注释内容，选择应接收该注释的通道，然后点击 添加.</li>
</ol>
4. 乙酰胆碱剂量-反应方案
<ol>
	<li>当红细胞流量在33 °C局部加热作用下趋于稳定后，开始采集基线数据，并在数据采集软件文件中以注释begin baseline加以标记。数据分析至少需要5-10分钟的稳定基线；若在此阶段数据采集过程中需要，可随时重新开始基线采集，并在LabChart文件中予以标注。在基线期的最后1分钟内，采集一次血压测量值，并将数值作为注释输入LabChart文件中。</li>
	<li>在完成5-10分钟的基线数据采集后，测量并记录基线血压值，并在数据采集软件中输入注释end baseline。</li>
	<li>关闭微灌注泵，将装有乳酸林格液的注射器更换为含有最低浓度乙酰胆碱（ACh）（10−10 M）的注射器。</li>
	<li>将新的注射器固定到位，并在重新开启微灌注泵前，确认液体已从探针末端正常灌注。在数据采集软件记录中输入注释begin −10。</li>
	<li>每种浓度的ACh将以2 µL/min的速度灌注5-10分钟。在每次灌注的最后1分钟内，均需测量并记录血压值。当某一浓度灌注结束后，按照步骤4.2-4.4所述方法，将注射器更换为下一较高浓度（例如，将10−10 M ACh溶液更换为10−9 M ACh溶液）。</li>
	<li>在完成最终浓度ACh（10−1 M）的灌注后，立即将ACh注射器更换为含有林格液的注射器，并将局部加热器温度升至43 °C。待红细胞流量稳定后，再将林格液更换为硝普钠（28 mM），以诱导产生热刺激和药物刺激共同作用下的最大局部血管扩张。在此最大血管扩张阶段，每隔约3分钟测量并记录一次血压。</li>
	<li>当红细胞流量达到最大平台期（约5分钟稳定的PU值）后，结束实验。在数据采集软件右下角选择stop，以终止连续数据采集。</li>
</ol>
5. 局部加热方案
<ol>
	<li>在充血后红细胞流量稳定时，开始基线数据采集，并在数据采集软件文件中添加注释予以标明。在基线期的最后1分钟内，采集一次血压测量值，并将数值作为注释输入数据采集软件文件中。</li>
	<li>根据实验方案需求，将局部加热器温度升至39 °C或42 °C（详见讨论部分说明）。</li>
	<li>当红细胞流量在局部加热作用下达到平台期（加热约40–60分钟）后，通过微透析探针灌注NG-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME；15 mM溶于林格氏液；2 µL/min；一种NO&#160;合酶抑制剂）。</li>
	<li>当红细胞流量在L-NAME灌注后达到平台期（灌注约15–25分钟）时，将局部加热器温度升至43 °C。</li>
	<li>当红细胞流量在43 °C作用下再次达到平台期（加热约20–45分钟后出现持续约2–5分钟的平台）时，通过微透析探针灌注硝普钠（28 mM溶于林格氏液）。</li>
	<li>当红细胞流量达到最大平台期（约5分钟稳定的PU值）后，结束实验。在数据采集软件右下角选择停止，以终止数据采集。</li>
</ol>
6. 移除微透析探针
<ol>
	<li>实验结束后，使用一把手术剪刀剪断微透析探针。小心地将激光多普勒血流仪（LDF）探针从加热器上取下，并将加热器从皮肤上移除。轻柔地撕下固定探针于皮肤上的胶带。</li>
	<li>肉眼观察探针两侧穿刺部位中哪一个形成的血凝块最小。在血凝块较小的一侧附近剪断探针，保留约1英寸长的探针未剪断部分留在皮肤外。</li>
	<li>使用酒精棉片清洁探针进出部位周围的皮肤，以及血凝较少一侧所保留的大约1英寸长的探针部分。</li>
	<li>待酒精在皮肤上自然干燥后，捏住血凝块较大一侧穿刺点伸出的探针部分（与血凝较少端保留的约1英寸探针相对），缓慢地将探针向血凝块较大的方向拉出。</li>
	<li>探针取出后如有出血，立即覆盖无菌纱布并施加压力止血。</li>
</ol>

Investigating Novel Mechanisms of Microvascular Dysfunction in Humans

<ol><li>Xu, J. Q., Murphy, S. L., Kochanek, K. D., Arias, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mortality+in+the+United+States%2C+2021%5BTitle%5D)+AND+%22NCHS+Data+Brief%22%5BJournal%5D)">Mortality in the United States, 2021.</a> NCHS Data Brief. 456, (2022).</li>
<li>Tsao, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+disease+and+stroke+statistics-2023+update%3A+A+report+from+the+American+heart+association%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Heart disease and stroke statistics-2023 update: A report from the American heart association.</a> Circulation. 147 (8), e93(2023).</li>
<li>Cohuet, G., Struijker-Boudier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+target+organ+damage+caused+by+hypertension%3A+Therapeutic+potential%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacology+%26+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of target organ damage caused by hypertension: Therapeutic potential.</a> Pharmacology & Therapeutics. 111 (1), 81-98 (2006).</li>
<li>Park, K. H., Park, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+dysfunction%3A+Clinical+implications+in+cardiovascular+disease+and+therapeutic+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Korean+Medical+Science%22%5BJournal%5D)">Endothelial dysfunction: Clinical implications in cardiovascular disease and therapeutic approaches.</a> Journal of Korean Medical Science. 30 (9), 1213-1225 (2015).</li>
<li>Levy, B. I., Ambrosio, G., Pries, A. R., Struijker-Boudier, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microcirculation+in+hypertension%3A+a+new+target+for+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Microcirculation in hypertension: a new target for treatment.</a> Circulation. 104 (6), 735-740 (2001).</li>
<li>Sara, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevalence+of+coronary+microvascular+dysfunction+among+patients+with+chest+pain+and+nonobstructive+coronary+artery+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%3A+Cardiovascular+Interventions%22%5BJournal%5D)">Prevalence of coronary microvascular dysfunction among patients with chest pain and nonobstructive coronary artery disease.</a> Journal of the American College of Cardiology: Cardiovascular Interventions. 8 (11), 1445-1453 (2015).</li>
<li>Weis, M., Hartmann, A., Olbrich, H. G., Hör, G., Zeiher, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prognostic+significance+of+coronary+flow+reserve+on+left+ventricular+ejection+fraction+in+cardiac+transplant+recipients%5BTitle%5D)+AND+%22Transplantation%22%5BJournal%5D)">Prognostic significance of coronary flow reserve on left ventricular ejection fraction in cardiac transplant recipients.</a> Transplantation. 65 (1), 103-108 (1998).</li>
<li>Rossi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+skin+vasoreactivity+and+blood+flow+oscillations+in+hypertensive+patients%3A+Effect+of+short-term+antihypertensive+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hypertension%22%5BJournal%5D)">Investigation of skin vasoreactivity and blood flow oscillations in hypertensive patients: Effect of short-term antihypertensive treatment.</a> Journal of Hypertension. 29 (8), 1569-1576 (2011).</li>
<li>Pepine, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coronary+microvascular+reactivity+to+adenosine+predicts+adverse+outcome+in+women+evaluated+for+suspected+ischemia+results+from+the+National+Heart%2C+Lung+and+Blood+Institute+WISE+%28Women%27s+Ischemia+Syndrome+Evaluation%29+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Coronary microvascular reactivity to adenosine predicts adverse outcome in women evaluated for suspected ischemia results from the National Heart, Lung and Blood Institute WISE (Women's Ischemia Syndrome Evaluation) study.</a> Journal of the American College of Cardiology. 55 (25), 2825-2832 (2010).</li>
<li>Matsuda, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevalence+and+clinical+significance+of+discordant+changes+in+fractional+and+coronary+flow+reserve+after+elective+percutaneous+coronary+intervention%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Heart+Association%22%5BJournal%5D)">Prevalence and clinical significance of discordant changes in fractional and coronary flow reserve after elective percutaneous coronary intervention.</a> Journal of the American Heart Association. 5 (12), e004400(2016).</li>
<li>Gupta, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+noninvasive+physiological+assessment+of+coronary+circulatory+function+and+impact+on+cardiovascular+mortality+in+patients+with+stable+coronary+artery+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Integrated noninvasive physiological assessment of coronary circulatory function and impact on cardiovascular mortality in patients with stable coronary artery disease.</a> Circulation. 136 (24), 2325-2336 (2017).</li>
<li>Roustit, M., Cracowski, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+endothelial+and+neurovascular+function+in+human+skin+microcirculation%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Pharmacological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Assessment of endothelial and neurovascular function in human skin microcirculation.</a> Trends in Pharmacological Sciences. 34 (7), 373-384 (2013).</li>
<li>Low, D. A., Jones, H., Cable, N. T., Alexander, L. M., Kenney, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Historical+reviews+of+the+assessment+of+human+cardiovascular+function%3A+interrogation+and+understanding+of+the+control+of+skin+blood+flow%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Historical reviews of the assessment of human cardiovascular function: interrogation and understanding of the control of skin blood flow.</a> European Journal of Applied Physiology. 120 (1), 1-16 (2020).</li>
<li>Kenney, W. L., Cannon, J. G., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cutaneous+microvascular+dysfunction+correlates+with+serum+LDL+and+sLOX-1+receptor+concentrations%5BTitle%5D)+AND+%22Microvascular+Research%22%5BJournal%5D)">Cutaneous microvascular dysfunction correlates with serum LDL and sLOX-1 receptor concentrations.</a> Microvascular Research. 85, 112-117 (2013).</li>
<li>Holowatz, L. A., Thompson, C. S., Minson, C. T., Kenney, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+acetylcholine-mediated+vasodilatation+in+young+and+aged+human+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of acetylcholine-mediated vasodilatation in young and aged human skin.</a> Journal of Physiology. 563, 965-973 (2005).</li>
<li>Sokolnicki, L. A., Roberts, S. K., Wilkins, B. W., Basu, A., Charkoudian, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contribution+of+nitric+oxide+to+cutaneous+microvascular+dilation+in+individuals+with+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Endocrinology+and+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Contribution of nitric oxide to cutaneous microvascular dilation in individuals with type 2 diabetes mellitus.</a> American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism. 292 (1), E314-E318 (2007).</li>
<li>DuPont, J. J., Ramick, M. G., Farquhar, W. B., Townsend, R. R., Edwards, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NADPH+oxidase-derived+reactive+oxygen+species+contribute+to+impaired+cutaneous+microvascular+function+in+chronic+kidney+disease%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Renal+Physiology%22%5BJournal%5D)">NADPH oxidase-derived reactive oxygen species contribute to impaired cutaneous microvascular function in chronic kidney disease.</a> American Journal of Physiology - Renal Physiology. 306 (12), F1499-F1506 (2014).</li>
<li>Sprung, V. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitric+oxide-mediated+cutaneous+microvascular+function+is+impaired+in+polycystic+ovary+syndrome+but+can+be+improved+by+exercise+training%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Nitric oxide-mediated cutaneous microvascular function is impaired in polycystic ovary syndrome but can be improved by exercise training.</a> Journal of Physiology. 591 (6), 1475-1487 (2013).</li>
<li>Greaney, J. L., Saunders, E. F. H., Santhanam, L., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxidative+stress+contributes+to+microvascular+endothelial+dysfunction+in+men+and+women+with+major+depressive+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Circulatory+Research%22%5BJournal%5D)">Oxidative stress contributes to microvascular endothelial dysfunction in men and women with major depressive disorder.</a> Circulatory Research. 124 (4), 564-574 (2019).</li>
<li>Stanhewicz, A. E., Jandu, S., Santhanam, L., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+angiotensin+II+sensitivity+contributes+to+microvascular+dysfunction+in+women+who+have+had+preeclampsia%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Increased angiotensin II sensitivity contributes to microvascular dysfunction in women who have had preeclampsia.</a> Hypertension. 70 (2), 382-389 (2017).</li>
<li>Greaney, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+hydrogen+sulfide-mediated+vasodilation+contributes+to+microvascular+endothelial+dysfunction+in+hypertensive+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Impaired hydrogen sulfide-mediated vasodilation contributes to microvascular endothelial dysfunction in hypertensive adults.</a> Hypertension. 69 (5), 902-909 (2017).</li>
<li>Dillon, G. A., Stanhewicz, A. E., Serviente, C., Greaney, J. L., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+sulfide-dependent+microvascular+vasodilation+is+improved+following+chronic+sulfhydryl-donating+antihypertensive+pharmacotherapy+in+adults+with+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Hydrogen sulfide-dependent microvascular vasodilation is improved following chronic sulfhydryl-donating antihypertensive pharmacotherapy in adults with hypertension.</a> Journal of Physiology. 321 (4), H728-H734 (2021).</li>
<li>Wong, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+nerve-mediated+and+nitric+oxide-dependent+cutaneous+vasodilation+in+normotensive+and+prehypertensive+non-Hispanic+blacks+and+whites%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Sensory nerve-mediated and nitric oxide-dependent cutaneous vasodilation in normotensive and prehypertensive non-Hispanic blacks and whites.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 319 (2), H271-H281 (2020).</li>
<li>Dillon, G. A., Greaney, J. L., Shank, S., Leuenberger, U. A., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AHA%2FACC-defined+stage+1+hypertensive+adults+do+not+display+cutaneous+microvascular+endothelial+dysfunction%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">AHA/ACC-defined stage 1 hypertensive adults do not display cutaneous microvascular endothelial dysfunction.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 319 (3), H539-H546 (2020).</li>
<li>Gagge, A. P., Stolwijk, J. A., Hardy, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comfort+and+thermal+sensations+and+associated+physiological+responses+at+various+ambient+temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Research%22%5BJournal%5D)">Comfort and thermal sensations and associated physiological responses at various ambient temperatures.</a> Environmental Research. 1 (1), 1-20 (1967).</li>
<li>Greaney, J. L., Stanhewicz, A. E., Kenney, W. L., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lack+of+limb+or+sex+differences+in+the+cutaneous+vascular+responses+to+exogenous+norepinephrine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Lack of limb or sex differences in the cutaneous vascular responses to exogenous norepinephrine.</a> Journal of Applied Physiology. 117 (12), 1417-1423 (2014).</li>
<li>Greaney, J. L., Stanhewicz, A. E., Kenney, W. L., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+increases+in+skin+sympathetic+nerve+activity+contribute+to+age-related+decrements+in+reflex+cutaneous+vasoconstriction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Impaired increases in skin sympathetic nerve activity contribute to age-related decrements in reflex cutaneous vasoconstriction.</a> Journal of Physiology. 593 (9), 2199-2211 (2015).</li>
<li>Alba, B. K., Greaney, J. L., Ferguson, S. B., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+function+is+impaired+in+the+cutaneous+microcirculation+of+adults+with+psoriasis+through+reductions+in+nitric+oxide-dependent+vasodilation%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Endothelial function is impaired in the cutaneous microcirculation of adults with psoriasis through reductions in nitric oxide-dependent vasodilation.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 314 (2), H343-H349 (2018).</li>
<li>Greaney, J. L., Surachman, A., Saunders, E. F. H., Alexander, L. M., Almeida, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Greater+daily+psychosocial+stress+exposure+is+associated+with+increased+norepinephrine-induced+vasoconstriction+in+young+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Heart+Association%22%5BJournal%5D)">Greater daily psychosocial stress exposure is associated with increased norepinephrine-induced vasoconstriction in young adults.</a> Journal of the American Heart Association. 9 (9), e015697(2020).</li>
<li>Nakata, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+catecholamine+neurotransmitters+released+from+cutaneous+vasoconstrictor+nerve+endings+in+men+with+cervical+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Regulatory%2C+Integrative+and+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Quantification of catecholamine neurotransmitters released from cutaneous vasoconstrictor nerve endings in men with cervical spinal cord injury.</a> American Journal of Physiology - Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 324 (3), R345-R352 (2023).</li>
<li>Tucker, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postsynaptic+cutaneous+vasodilation+and+sweating%3A+Influence+of+adiposity+and+hydration+status%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Postsynaptic cutaneous vasodilation and sweating: Influence of adiposity and hydration status.</a> European Journal of Applied Physiology. 118 (8), 1703-1713 (2018).</li>
<li>Craighead, D. H., Alexander, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Menthol-induced+cutaneous+vasodilation+is+preserved+in+essential+hypertensive+men+and+women%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Hypertension%22%5BJournal%5D)">Menthol-induced cutaneous vasodilation is preserved in essential hypertensive men and women.</a> American Journal of Hypertension. 30 (12), 1156-1162 (2017).</li>
<li>Brunt, V. E., Minson, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((KCa+channels+and+epoxyeicosatrienoic+acids%3A+Major+contributors+to+thermal+hyperaemia+in+human+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">KCa channels and epoxyeicosatrienoic acids: Major contributors to thermal hyperaemia in human skin.</a> Journal of Physiology. 590 (15), 3523-3534 (2012).</li>
<li>Choi, P. J., Brunt, V. E., Fujii, N., Minson, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+approach+to+measure+cutaneous+microvascular+function%3A+An+improved+test+of+NO-mediated+vasodilation+by+thermal+hyperemia%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">New approach to measure cutaneous microvascular function: An improved test of NO-mediated vasodilation by thermal hyperemia.</a> Journal of Applied Physiology. 117 (3), 277-283 (2014).</li>
<li>Johnson, J. M., Kellogg, D. L. Jr <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+thermal+control+of+the+human+cutaneous+circulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Local thermal control of the human cutaneous circulation.</a> Journal of Applied Physiology. 109 (4), 1229-1238 (2010).</li>
<li>Jung, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+Doppler+flux+measurement+for+the+assessment+of+cutaneous+microcirculation-Critical+remarks%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Hemorheology+and+Microcirculation%22%5BJournal%5D)">Laser Doppler flux measurement for the assessment of cutaneous microcirculation-Critical remarks.</a> Clinical Hemorheology and Microcirculation. 55 (4), 411-416 (2013).</li>
</ol>

作者无利益冲突，无可披露内容。

皮内微透析技术是人类血管研究中一种多用途的工具。研究者可对方案进行修改，以进一步拓展其应用范围。例如，本文描述了一种乙酰胆碱（ACh）剂量-反应方案，但其他关于血管收缩或血管运动张力机制的研究，而非仅限于血管舒张，已采用去甲肾上腺素或硝普钠的剂量-反应方法26,27,28,29,30,31。其他血管舒张介质，如薄荷醇或甲氯化物（metachlorine chloride），也已在剂量-反应方案中被使用31,32。相较于局部加热方案，剂量-反应方案作为一种评估血管功能的药理学手段，更具靶向性，能够更精确地分离特定的信号通路机制，因为...

心血管疾病（CVD）是美国最主要的死亡原因1。高血压（HTN）是中风、冠心病和心力衰竭的独立危险因素，估计影响美国约50%以上的人口2。高血压可作为独立的心血管疾病发生（原发性高血压），也可由其他疾病引起，例如多囊肾病和/或内分泌系统疾病（继发性高血压）。高血压病因的多样性使其相关基础机制及靶器官损害的研究变得复杂。目前亟需采用多样且新颖的研究方法，深入探讨与高血压相关的靶器官损害的病理生理学机制。
心血管疾病（CVD）最早期的病理学征象之一是内皮功能障碍，其特征为一氧化氮（NO）介导的血管舒张功能受损3,4,5。血流介导的血管舒张是量化与CVD相关的内皮功能障碍的常用方法，但微血管床的内皮功能障碍既可独立于大导管动脉发生，也可先于后者出现6,7,8。此外，与导管动脉相比，阻力小动脉更直接受局部组织影响，并对富氧血液的输送具有更直接的调控作用。微血管功能可预测心血管不良事件发生前的无事件生存期9,10,11。皮肤微血管系统是一种易于获取的血管床，可用于研究其对生理性和药理性缩血管或扩血管刺激的反应。皮内微透析是一种微创技术，旨在通过靶向性药理学分离手段，研究皮肤微血管中血管平滑肌和内皮功能的机制。该方法与其他技术形成对比：例如，缺血后反应性充血无法实现药理学分离；离子导入法则虽可实现药物递送，但其作用机制的精确性较低（其他文献已有详尽综述12）。
该技术的开发与应用原理已在其他文献中得到广泛综述13。该方法最初为啮齿类动物神经科学研究而开发，随后首次应用于人类，以从体温调节的角度探讨主动血管舒张的机制。在20世纪90年代后期，该方法被用于研究皮肤局部加热相关的神经和内皮机制。自此以后，该技术已被用于探究皮肤中的多种神经血管信号传导机制。
利用该技术，我们团队及其他研究者已探讨了多种临床人群中微血管内皮功能障碍的机制，包括但不限于血脂异常、原发性衰老、糖尿病、慢性肾病、多囊卵巢综合征、子痫前期、重度抑郁症14,15,16,17,18,19以及高血压20,21,22,23,24。例如，既往一项研究发现，有子痫前期病史但血压正常的女性（其心血管疾病风险升高）与有正常血压妊娠史的女性相比，皮肤循环中一氧化氮（NO）介导的血管舒张功能降低20。另一项研究显示，被诊断为原发性高血压（HTN）的成人与健康对照组相比，其微血管对血管紧张素II的敏感性增加21；而在原发性高血压患者中，长期使用巯基供体类降压药物治疗已被证明可降低血压，并改善硫化氢和一氧化氮介导的血管舒张功能22。Wong 等人23发现，处于高血压前期的成人存在感觉介导和一氧化氮介导的血管舒张功能受损，这与我们的发现一致：即根据2017年美国心脏协会和美国心脏病学会指南所定义的高血压分期，内皮功能障碍随高血压阶段的进展而加重24。
皮内微透析技术可对健康和疾病状态下微血管功能的机制进行严格控制的研究。因此，本文旨在介绍本研究团队及其他研究者所应用的皮内微透析技术。我们详细描述了通过乙酰胆碱（ACh）进行内皮药理学刺激以考察剂量-反应关系的操作流程，以及采用39 °C或42 °C局部加热刺激方案对内源性一氧化氮（NO）生成进行生理学刺激的方法。我们展示了每种方法的代表性结果，并讨论了由此技术所得发现的临床意义。

<table><tbody><tr><td>1 mL 注射器</td><td>BD Syringes</td><td>302100</td><td></td></tr><tr><td>乙酰胆碱</td><td>United States Pharmacopeia</td><td>1424511</td><td>本实验室的预实验数据表明，干燥乙酰胆碱会增加CVC反应的变异性；请勿干燥，应存放于干燥器中</td></tr><tr><td>酒精棉片</td><td>Mckesson</td><td>191089</td><td></td></tr><tr><td>Baby Bee 注射泵驱动装置</td><td>Bioanalytical Systems, Incorporated</td><td>MD-1001</td><td>本研究中使用了可选的三注射器支架（目录号 MD-1002）</td></tr><tr><td>CMA 30 线性微透析探针</td><td>Harvard Apparatus</td><td>CMA8010460</td><td></td></tr><tr><td>Connex Spot 监护仪</td><td>WelchAllyn</td><td>74CT-B</td><td>自动血压监测仪</td></tr><tr><td>Hive 注射泵控制器</td><td>Bioanalytical Systems, Incorporated</td><td>MD-1020</td><td>可控制最多4个Baby Bee注射泵驱动装置</td></tr><tr><td>LabChart 8</td><td>AD Instruments</td><td></td><td>**PowerLab硬件与LabChart软件必须为兼容版本</td></tr><tr><td>乳酸林格氏液</td><td>Avantor (VWR)</td><td>76313-478</td><td></td></tr><tr><td>激光多普勒血流仪</td><td>Moor Instruments</td><td>MoorVMS-LDF</td><td></td></tr><tr><td>激光多普勒探针校准套件</td><td>Moor Instruments</td><td>CAL</td><td></td></tr><tr><td>激光多普勒VP12探针</td><td>Moor Instruments</td><td>VP12</td><td></td></tr><tr><td>线性微透析探针</td><td>Bioanalytical Systems, Inc.</td><td>MD-2000</td><td></td></tr><tr><td>N&lt;sup&gt;G&lt;/sup&gt;-硝基-L-精氨酸甲酯</td><td>Sigma Aldrich</td><td>483125-M</td><td>L-NAME</td></tr><tr><td>聚维酮碘 / 贝塔碘</td><td>Dynarex</td><td>1202</td><td></td></tr><tr><td>PowerLab C 数据采集设备</td><td>AD Instruments</td><td>PLC01</td><td>**</td></tr><tr><td>PowerLab C 仪器接口</td><td>AD Instruments</td><td>PLCI1</td><td>**</td></tr><tr><td>探针粘贴圆盘</td><td>Moor Instruments</td><td></td><td>用于将局部加热装置固定于皮肤</td></tr><tr><td>皮肤加热控制器</td><td>Moor Instruments</td><td>moorVMS-HEAT 1.3</td><td></td></tr><tr><td>小型加热探针</td><td>Moor Instruments</td><td>VHP2</td><td></td></tr><tr><td>无菌手术单</td><td>Halyard</td><td>89731</td><td></td></tr><tr><td>无菌纱布</td><td>Dukal Corporation</td><td>2085</td><td></td></tr><tr><td>无菌外科手套</td><td>Esteem Cardinal Health</td><td>8856N</td><td>目录号后接手套尺寸的首字母缩写，再加字母 &quot;B&quot;（例如，中号为8856NMB）</td></tr><tr><td>手术剪</td><td>Cole-Parmer</td><td>UX-06287-26</td><td></td></tr></tbody></table>

皮内微透析：一种研究人类微血管功能障碍新机制的方法

Intradermal Microdialysis: An Approach to Investigating Novel Mechanisms of Microvascular Dysfunction in Humans

皮肤血管系统是一种易于获取的组织，可用于评估人类的微血管功能。皮内微透析是一种微创技术，用于研究皮肤循环中血管平滑肌和内皮功能的机制。该技术可通过药理学手段解析微血管内皮功能障碍的病理生理过程，其指标为一氧化氮介导的血管舒张能力下降，这是心血管疾病发生风险的标志。在该技术中，将微透析探针置入皮肤真皮层，并在探针上方放置带有激光多普勒血流仪探头的局部加热装置，以测量红细胞通量。通过直接施加热刺激来控制或激发局部皮肤温度，同时经探针灌注药理学试剂，以激活或抑制细胞内信号通路，从而诱导血管舒张或血管收缩，或探究特定机制（如辅因子、抗氧化剂等）。通过量化皮肤血管传导率，可明确疾病状态下内皮功能障碍的机制。

乙酰胆碱剂量-反应实验方案
图1A展示了乙酰胆碱（ACh）剂量-反应实验方案的示意图。图1B显示了一名受试者在标准化ACh剂量-反应实验过程中红细胞流量值（灌注单位，PU；30秒平均值）随时间变化的代表性曲线图。图1C展示了一份ACh剂量-反应实验的原始数据文件。原始数据文件中保留了额外的基线测量值，但数据分析仅使用了约10分钟的基线数据。
在充血消退且红细胞流速稳定持续5分钟后，可开始进行10分钟的基线数据采集。基线表现为相对稳定的水平红细胞流速线，任何导致偏离的因素（如运动伪影、探头调整）均应作为数据采集软件中的注释记录下来，以供后续分析使用。基线期结束后进入剂量-反应实验流程，每次更换剂量时均需更换注射器，乙酰胆碱（ACh）浓度依次从10−10 M递增至10−1 M。...

皮内微透析是一种用于研究健康与疾病状态下微血管功能的微创技术。该技术可采用剂量-反应和局部加热方案，以探究皮肤循环中血管舒张和血管收缩的机制。

皮肤血管系统是一种易于获取的组织，可用于评估人体的微血管功能。皮内微透析是一种微创技术……

我的研究探讨了具有传统和非传统心血管疾病风险的人类血管功能障碍机制。我建立了一种用于研究人类微血管功能障碍机制的模型，该模型可实现以往无法完成的药理学分离分析。我们已探索了多个介导血管功能障碍的分子靶点，并利用这一新型生物测定方法将临床前研究成果转化为人体应用。目前实验中的一项挑战在于，血管舒张和血管收缩反应由多种机制引起。为了分离出感兴趣的作用机制，必须使用药理学试剂。尽管这种方法存在局限性，但它确实有助于更全面地理解皮肤血管反应。在高血压和重度抑郁症（MDD）等临床队列中，我们发现了微血管功能障碍。这些群体中出现这种功能障碍的可能原因分别是精氨酸酶活性和活性氧物质活性的升高。短期水杨酸盐治疗已被发现可有效改善微血管功能和MDD。该技术具有微创性，能够对局部血管床功能机制进行精确的药理学分析。与闭塞后反应性充血和离子导入法等技术相比，后者虽有一定用途，但对药理学工具的控制能力有限。目前，我们实验室正在研究炎症在子宫内膜异位症女性患者中介导微血管功能障碍的作用。此外，我们计划在非西班牙裔黑人女性中研究类似的机制。首先，打开局部加热装置和激光多普勒血流仪，然后启动 LabChart 软件文件。接下来，确定前臂掌侧明显可见的较大血管，并用永久性记号笔标记。用聚维酮碘擦拭标记区域，随后用酒精消毒。在已消毒的皮肤上覆盖无菌洞巾，并敷冰约五分钟。然后移除冰块，将导引针斜面向上插入皮肤真皮层，深度为2至3毫米。在真皮层内小心推进针头，并在距离进针点约20毫米处穿出皮肤。将探头连接至含有乳酸林格液的注射器，同时保持针头位置不变。将探针的另一端小心插入引导针内，直至半透膜接近但尚未进入针头开口处。随后，缓慢通过纤维灌注少量林格氏液，直至液体明显流经膜孔。将哈佛生物科学微透析探针插入引导针内，直至膜完全进入针头内的皮肤真皮层。接下来，用手指在靠近针头的近端固定探针。沿与插入方向相反的方向小心拔出针头，并将光纤外露部分用胶带固定在皮肤上。调整探针位置，并将光纤外露部分用胶带固定于皮肤，以防止实验过程中半透膜发生移位。将微透析纤维置于前臂后，将一次性注射器放入微输注泵的注射器托架盘中。在充血期，灌注乳酸林格氏盐水或载体溶液。将局部加热装置固定于皮肤上，确保使用探头粘附圆盘使其覆盖半透膜。将激光多普勒血流仪探头插入局部加热器中心的开口处，然后点击数据采集软件上的“开始”按钮，以记录红细胞（RBC）流量值。在未进行仪器连接的受试者手臂上佩戴自动血压袖带。将局部加热器设置为33摄氏度，以维持中性热皮肤温度。在数据采集软件中，若要向连续记录添加注释，请点击屏幕右上角的文本框。输入注释内容，选择应接收该注释的通道，然后点击“添加”。当红细胞通量在33°C局部加热条件下稳定后，输入注释“开始基线”，以启动基线数据采集。在采集基线数据5到10分钟后，测量并记录基线血压。在数据采集软件中输入注释“基线结束”。关闭微输注泵，并将乳酸林格液注射器更换为含有最低浓度乙酰胆碱的注射器。固定新注射器并确认探针中有液体灌注后，再次启动微量输注泵。在数据采集软件记录中输入“Start 10”作为注释。在灌注的最后1分钟内，测量并记录血压。当某一浓度的灌注结束后，更换为下一个更高浓度的注射器。最后一次灌注完成后，将局部加热器的温度升高至43摄氏度。待红细胞流量稳定后，将林格氏液更换为硝普钠溶液。在此最大血管扩张阶段，大约每三分钟测量并记录一次血压。当红细胞流量达到最大平台期时，在数据采集软件的右下角选择“停止”。记录基线数据采集，方法如前所述。根据实验方案的要求，将局部加热器升温至 39 或 42 摄氏度。在红细胞流量因局部加热而达到平台期后，通过微透析探针灌注 L-NAME。随后，将局部加热器设定为 43 摄氏度。当红细胞流量在43摄氏度时达到稳定平台后，开始用硝普钠进行微透析探针灌注，使流量达到其最大平台值。每次剂量灌注开始后，可观察到红细胞流量持续增加至峰值，随后出现热刺激和硝普钠诱导的平台期。硝普钠灌注可引起最大程度的局部血管扩张，表现为红细胞流量的升高。在存在一氧化氮合酶抑制剂的情况下，观察到红细胞流量相对较低。在最大局部血管扩张期间，由于先前的一氧化氮合酶抑制，红细胞流量将呈指数上升。在局部加热实验方案中，L-NAME 是在红细胞流量达到稳定平台期后开始灌注的。在给予L-NAME后，红细胞流量迅速下降，直至达到新的平台期。加热在红细胞流量中引起额外的峰值和谷值反应。完成剂量-反应实验后，使用手术剪剪断微透析探针。小心地将激光多普勒血流仪探头从加热器上取下，并将加热器从皮肤上分离。轻柔地移除固定探头与皮肤的胶带。检查探头两侧的穿刺部位，以确定最小的血凝块。在血凝块较小的一侧附近剪断探针，保留约一英寸长的探针未剪断部分留在皮肤外。然后使用酒精棉片清洁探针进出部位周围的皮肤区域，包括血凝块较少一侧的一英寸长度部分。抓住从血凝块较大穿刺部位伸出的探针，轻柔地向血凝块方向拉动。最后，用无菌纱布覆盖探头取出后出现的出血部位，并施加压力。

intradermal-microdialysis-an-approach-to-investigating-novel

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

皮内微透析:研究人类微血管功能障碍新机制的方法

在自由活动动物的不同脑区中监测细胞外神经递质水平，有助于揭示神经递质释放与行为之间的关联。结合电化学检测的活体微透析技术可提供优异的解剖学和化学分辨率，并可用于研究药理学或生理学干预如何改变基础神经递质传递。...

可存活的啮齿类动物立体定位手术

本文介绍了一种从相关组织部位（此处为实验性炎症皮肤）体内采集间质液样本的技术，用于检测介导疼痛和炎症的生化物质。...

人体内生物测定法用于组织特异性检测伤害感受性和炎症介质

通过直接向海马内微量注射来调控依赖海马的空间工作记忆，并在清醒、行为正常动物中伴随和随后进行体内微透析以检测代谢物。...

海马区胰岛素微量注射及 在体内的 空间记忆测试期间的微透析技术

甲襞微循环显微镜检查是一种无创、相对经济的方法，可用于直接观察微循环。前臂血流技术可提供公认的无创性内皮功能评估指标。...

微血管和内皮功能的无创评估

本文介绍了在医学研究中常用于评估动脉粥样硬化不同阶段的多种血管功能和形态无创检测方法的方法学考量。...

一种无创评估血管功能与形态的方法学途径

微透析是神经科学研究中常用的一种技术，因此商用探针需求量很大。本文详细说明了一种探针组装方法，用于构建可靠、同心结构的定制微透析探针，成本低于10美元。...

定制化微透析探针设计

胰腺胰岛微血管舒缩运动调控胰岛血流分布，并维持胰岛β细胞的生理功能。本方案描述了使用激光多普勒监测仪评估胰腺胰岛微血管舒缩运动功能状态的方法。 在体内...

激光多普勒：一种用于体内测量胰岛微血管血管运动的工具 In Vivo

视频显微系统可用于研究分离的脂肪组织小动脉在生理和药理刺激下的功能特性。该技术可用于检测肥胖人群中不同脂肪组织区域的微血管表型。...

利用视频显微镜评估人体脂肪组织微血管功能

体内 微透析法结合高分子量截留探针采集脑组织间液中大分子细胞外蛋白

本方案描述了一种利用微透析技术实时、动态采集大鼠心脏血液的简单高效方法。...

从大鼠心脏动态连续采血 通过 无创微透析技术

了解皮内微透析技术用于研究人体微血管功能障碍的机制。该方法通过药物分离技术探索血管扩张与收缩的分子靶点，为心血管疾病研究提供重要的临床前转化工具。

皮内微透析：一种研究人类微血管功能障碍新机制的方法

探索更多视频