Name: Intradermale Mikrodialyse: Ein Ansatz zur Untersuchung neuer Mechanismen der mikrovaskulären Dysfunktion beim Menschen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-07-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: Erfahren Sie die intradermale Mikrodialyse zur Untersuchung mikrovaskulärer Dysfunktionsmechanismen beim Menschen. Diese minimal-invasive Methode ermöglicht die pharmakologische Dissektion von Vasodilatations- und Vasokonstriktionsmechanismen in der Hautzirkulation.

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Alle Verfahren werden vor der Rekrutierung der Teilnehmer vom Institutional Review Board der Pennsylvania State University genehmigt.
1. Einrichtung der Ausrüstung
<ol><li>Schalten Sie die lokale Heizeinheit und den Laser-Doppler-Durchflussmesser ein. HINWEIS: Beide sollten vor der Datenerfassung gemäß den Anweisungen des Herstellers kalibriert werden. Das Laser-Doppler-Durchflussmessgerät sollte an Datenerfassungshardware mit Abtastung bei 100 Hz (100 Abtastungen/min) und kontinuierlicher Aufzeichnung in einer Datenerfassungssoftware angeschlossen werden. Es kann zwar auch andere Hardware und Software zur Datenerfassung verwendet werden, aber die übrigen Anweisungen spiegeln der Einfachheit halber die PowerLab-Hardware und die Funktionen der LabChart-Software wider.</li>
	<li>Öffnen Sie eine LabChart-Softwaredatei. HINWEIS: Eine Referenzdatei mit den gewünschten Dateneingabe- und kontinuierlichen Datenerfassungsfunktionen sollte im Voraus erstellt werden. Für jeden Laser-Doppler und jeden lokalen Heizer sollte ein Panel vorhanden sein, das jeder Mikrodialysestelle entspricht, und die Panels sollten den entsprechenden Kanaleingängen in der Datenerfassungs-Hardwareeinheit entsprechen.</li>
</ol>2. Platzierung von Mikrodialysefasern
<ol><li>Identifizieren Sie die großen, sichtbaren Blutgefäße der Haut in der ventralen Seite des Unterarms und markieren Sie sie mit einem Permanentmarker (verwenden Sie bei Bedarf ein Tourniquet, um die Gefäße sichtbar zu machen; die Identifizierung von Gefäßen in dunkel pigmentierter Haut kann eine stärkere Abhängigkeit von der Palpation erfordern).</li>
	<li>Tupfen Sie den Bereich, der die Flecken umfasst, und einen großzügigen Teil der Umgebung mit Betadin-Tupfern ab. Wischen Sie das Betadin mit Alkoholtupfern ab. Bedecken Sie den sterilisierten Hautbereich mit einem sterilen Tuch und legen Sie ~5 Minuten lang Eis auf, um den Bereich zu betäuben.</li>
	<li>Entfernen Sie das Eis und führen Sie eine nach oben gerichtete Einführnadel (23 g, 25 mm Länge) in einer Tiefe von 2-3 mm (je nach individueller Hautdicke) in die Hautschicht ein. Schieben Sie die Nadel vor, achten Sie darauf, in der Hautschicht zu bleiben, und verlassen Sie die Haut ~20 mm von der Einstichstelle. HINWEIS: Um die richtige Tiefe der Platzierung in der Haut zu bestätigen, sollte die Form der Nadel sichtbar und leicht tastbar sein, aber die Farbe der Nadel sollte verdeckt sein. Wenn für das Experiment mehr als eine Mikrodialysesonde erforderlich ist, müssen zwei beliebige Einführnadeln ≥2,5 cm voneinander entfernt platziert und vor dem Einführen der Mikrodialysesonde positioniert werden. Sonden sollten nicht entlang desselben großen Schiffes platziert werden.</li>
	<li>Lassen Sie die Nadel an Ort und Stelle und verbinden Sie die Sonde (über den Luer-Lock) mit einer Spritze mit Ringer-Laktatlösung. Führen Sie das gegenüberliegende Ende der Sonde durch die Einführnadel, bis sich die semipermeable Membran der Sonde in der Nähe, aber noch außerhalb der Öffnung der Einführnadel befindet. Perfundiert wird langsam eine kleine Menge Ringer-Lösung durch die Faser, bis die Lösung sichtbar durch die Poren der Membran perfundiert ist, um die Integrität der Membran zu bestätigen.</li>
	<li>Wenn Sie eine Mikrodialysesonde und eine Einführnadel von Harvard Bioscience verwenden, befolgen Sie die Schritte 2.5.1 bis 2.5.2.<ol><li>Nach Bestätigung der Sondenfunktion führen Sie die Sonde weiter durch die Einführnadel, bis die Membran vollständig in der Hautschicht der Haut innerhalb der Einführnadel enthalten ist.</li>
		<li>Befestigen Sie die Sonde mit einem Finger in der Nähe der Nadel und ziehen Sie die Nadel in die entgegengesetzte Richtung des Einführens zurück. Klebe den äußeren Teil der Faser auf die Haut, um eine Verschiebung der semipermeablen Membran während des Experiments zu verhindern.</li>
	</ol></li>
	<li>Wenn Sie eine Mikrodialysesonde und eine Einführnadel von Bioanalytical Systems verwenden, befolgen Sie die Schritte 2.6.1 bis 2.6.2.<ol><li>Nach Bestätigung der Sondenfunktion wird die Nabe der Einführnadel und der distale Teil der Mikrodialysesonde in einer Hand festgehalten und gleichzeitig die Nadel entgegen der Einführrichtung zurückgezogen, wobei die Mikrodialysesonde an ihren Platz gebracht wird.</li>
		<li>Stellen Sie die Sonde nach Bedarf ein, um sicherzustellen, dass die semipermeable Membran vollständig in der Haut vergraben ist. Klebe die äußere Faser auf die Haut, um eine Verschiebung der semipermeablen Membran während des Experiments zu verhindern.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Hyperämie
<ol><li>Während Sie warten, bis die hyperämische Reaktion auf das Einführen der Nadel abgeklungen ist (~60-90 min), legen Sie die Einmalspritze in das Spritzenhalterfach der Mikroinfusionspumpen. Perfundierte Ringer-Laktatlösung, Kochsalzlösung oder Vehikellösung (die Lösung, in der der experimentelle pharmakologische Wirkstoff aufgelöst ist; 2 μl/min) während der Hyperämiephase. HINWEIS: Während die Mikrodialysesonden während dieser ~60-90-minütigen Phase nicht entfernt werden können, kann der Teilnehmer seine Körperposition anpassen oder seine Hand bewegen, oder der Luer-Lock der Sonde kann von der Spritze entfernt und mit Klebeband am Arm des Teilnehmers befestigt werden, damit er sich frei bewegen kann, um kurz zu stehen. Sobald die LDF-Sonden mit lokalen Heizgeräten und Laser-Doppler-Flowmetrie-Sonden (LDF) instrumentiert sind und die Datenerfassung begonnen hat, können sie nicht mehr bewegt werden.</li>
	<li>Wenn die Hautrötung, die ein Indikator für die hyperämische Reaktion auf ein Nadeltrauma ist, abgeklungen ist, befestigen Sie die lokale Heizeinheit über die Sondenklebescheibe an der Haut, die die semipermeable Membran bedeckt, und stellen Sie sicher, dass die Mitte des Heizgeräts mit dem Weg der Mikrodialysesonde übereinstimmt.</li>
	<li>Platzieren Sie die LDF-Sonde in der Öffnung in der Mitte des lokalen Heizgeräts, so dass der Laser direkt senkrecht zur Hautoberfläche steht. Sobald die LDF-Sonden platziert und gesichert sind, klicken Sie in der Datenerfassungssoftware auf Start , um die Flusswerte der roten Blutkörperchen (Erythrozytenfluss, Perfusionseinheiten, PUs) kontinuierlich aufzuzeichnen und anzuzeigen. Wenn die Hyperämie vollständig abgeklungen ist, ist der Erythrozytenfluss stabil bei ~5-20 PU (die Pulsatilität der Gefäße unter der LDF-Sonde kann sich in leichten Erhöhungen der PU widerspiegeln, die mit den Herzschlägen zusammenfallen).</li>
	<li>Legen Sie eine automatische Blutdruckmanschette auf den Arm einer Person, die nicht instrumentiert wurde.</li>
	<li>Stellen Sie die lokalen Heizgeräte auf 33 °C ein, um die Hauttemperatur in einen thermoneutralen Bereich25 zu bringen und so Schwankungen im Einfluss von thermischen Reizen zu beseitigen. Um einen Kommentar zur kontinuierlichen Aufzeichnung in der Datenerfassungssoftware hinzuzufügen, um Ereignisse im Experiment zu kennzeichnen, klicken Sie auf das Textfeld in der oberen rechten Ecke des Bildschirms, geben Sie einen Kommentar ein, wählen Sie aus, welche Kanäle den Kommentar erhalten sollen, und klicken Sie auf Hinzufügen.</li>
</ol>4. Acetylcholin-Dosis-Wirkungs-Protokoll
<ol><li>Sobald sich der Erythrozytenfluss als Reaktion auf die lokale Hitze von 33 °C stabilisiert hat, beginnen Sie mit der Erfassung der Basisliniendaten, die in der Datenerfassungssoftwaredatei durch einen Kommentar zur Basislinie gekennzeichnet sind. Für die Datenanalyse sind mindestens 5-10 Minuten stabile Baseline erforderlich. Starten Sie die Baseline bei Bedarf jederzeit während dieses Punktes der Datenerfassung neu, und markieren Sie dies in der LabChart-Datei. Erfassen Sie in der letzten Minute des Ausgangswerts eine Blutdruckmessung und geben Sie die Werte in einem Kommentar in die LabChart-Datei ein.</li>
	<li>Am Ende der 5-10 Minuten der Baseline-Datenerfassung messen und zeichnen Sie den Baseline-Blutdruck auf und geben Sie den Kommentar-End-Baseline in die Datenerfassungssoftware ein.</li>
	<li>Schalten Sie die Mikroinfusionspumpen aus und tauschen Sie die Spritzen mit Ringer-Milchlösung gegen die Spritze mit der niedrigsten ACh-Konzentration (10−10 M) aus.</li>
	<li>Befestigen Sie die neuen Spritzen und bestätigen Sie die Perfusion der Flüssigkeit durch das Ende der Sonde, bevor Sie die Mikroinfusionspumpen wieder einschalten. Geben Sie den Kommentar begin −10 in die Aufzeichnung der Datenerfassungssoftware ein.</li>
	<li>Jede ACh-Konzentration wird für 5-10 Minuten bei 2 μl/min perfundiert. In der letzten Minute der Perfusion wird für jede Konzentration der Blutdruck gemessen und aufgezeichnet. Sobald die Perfusionszeit für eine bestimmte Konzentration abgelaufen ist, wird die Spritze durch die nächsthöhere Konzentration ersetzt (z. B. 10-10 M ACh-Lösung wird gegen 10-9 M ACh-Lösung ausgetauscht), wie in den Schritten 4.2-4.4 beschrieben.</li>
	<li>Unmittelbar nach der Perfusion der Endkonzentration von ACh (10−1 M) wird die ACh-Spritze durch eine Spritze mit Ringer-Lösung ersetzt und die Temperatur der lokalen Heizung auf 43 °C erhöht. Sobald sich das Erythrozytenflussmittel stabilisiert hat, ersetzen Sie die Ringer-Lösung durch Natrium-Nitroprussid (28 mM), um sowohl eine hitzeinduzierte als auch eine pharmakologisch induzierte maximale lokale Vasodilatation zu erzielen. Messen und zeichnen Sie den Blutdruck alle ~3 Minuten während dieser maximalen Vasodilatationsphase auf.</li>
	<li>Sobald ein maximales Plateau des Erythrozytenflusses erreicht ist (~5 min stabile PU), beenden Sie das Experiment. Wählen Sie Stopp in der unteren rechten Ecke der Datenerfassungssoftware, um die kontinuierliche Datenerfassung zu beenden.</li>
</ol>5. Lokales Heizprotokoll
<ol><li>Sobald sich der Erythrozytenfluss nach einer Hyperämie stabilisiert hat, beginnen Sie mit der Basisdatenerfassung und geben Sie dies in der Datenerfassungssoftwaredatei mit einem Kommentar an. Erfassen Sie in der letzten Minute des Ausgangswerts eine Blutdruckmessung und geben Sie die Werte in einem Kommentar in die Datei der Datenerfassungssoftware ein.</li>
	<li>Erhöhen Sie die lokalen Heizungen entweder auf 39 °C oder 42 °C, je nach den Anforderungen des Protokolls (im Abschnitt "Diskussion" erläutert).</li>
	<li>Sobald der Erythrozytenfluss als Reaktion auf die lokale Wärmeanwendung (~40-60 min Erhitzung) ein Plateau erreicht hat, perfundiert N-G-Nitro-l-Argininmethylester (L-NAME; 15 mM gelöst in Ringer-Lösung; 2 μl/min; ein NO-Synthase-Inhibitor) durch die Mikrodialysesonde(n).</li>
	<li>Sobald der Erythrozytenfluss als Reaktion auf L-NAME ein Plateau erreicht hat (~15-25 min Perfusion), erhöhen Sie die lokalen Heizungen auf 43 °C.</li>
	<li>Sobald der Erythrozytenfluss als Reaktion auf 43 °C ein Plateau erreicht hat (ein ~2-5 minütiges Plateau tritt nach ~20-45 min Erwärmung auf), perfundiert Natrium-Nitroprussid (28 mM gelöst in Ringer-Lösung) durch die Mikrodialysesonde(n).</li>
	<li>Sobald ein maximales Plateau des Erythrozytenflusses erreicht ist (~5 min stabile PU), beenden Sie das Experiment. Wählen Sie Stopp in der unteren rechten Ecke der Datenerfassungssoftware, um die Datenerfassung zu beenden.</li>
</ol>6. Entfernen der Mikrodialysesonden
<ol><li>Nach Beendigung des Experiments werden die Mikrodialysesonden mit einer chirurgischen Schere durchtrennt. Entfernen Sie vorsichtig die LDF-Sonden von den Heizungen und entfernen Sie die Heizungen von der Haut. Entferne vorsichtig das Klebeband, mit dem die Sonden auf der Haut befestigt sind.</li>
	<li>Identifizieren Sie visuell, welche Einstichstelle auf beiden Seiten der Sonde das kleinste Blutgerinnsel gebildet hat. Schneiden Sie den Teil der Sonde in der Nähe der Stelle mit dem kleineren Gerinnsel ab und lassen Sie ~1 Zoll der Sonde außerhalb der Haut ungeschnitten.</li>
	<li>Reinigen Sie den Teil der Haut, der die Ein- und Austrittsstellen der Sonde umgibt, mit einem Alkoholtupfer sowie die ~1 Länge der Sonde, die an der weniger geronnenen Stelle verbleibt.</li>
	<li>Lassen Sie den Alkohol auf der Haut trocknen. Fassen Sie dann den Teil der Sonde an, der sich von der Einstichstelle mit dem größeren Gerinnsel erstreckt, gegenüber dem ~1-Zoll-Teil am weniger geronnenen Ende. Ziehen Sie die Sonde langsam in Richtung des größeren Blutgerinnsels.</li>
	<li>Legen Sie sterile Gaze auf alle Blutungen, die durch das Entfernen der Sonde entstehen, und üben Sie Druck aus.</li>
</ol>

Erforschung neuer Mechanismen mikrovaskulärer Dysfunktion beim Menschen

<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>
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<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>
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<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>
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<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>

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte und nichts offenzulegen.

Die Technik der intradermalen Mikrodialyse ist ein vielseitiges Werkzeug in der menschlichen Gefäßforschung. Die Forscher können das Protokoll ändern, um seine Anwendungen weiter zu diversifizieren. Zum Beispiel beschreiben wir ein ACh-Dosis-Wirkungs-Protokoll, aber andere Untersuchungen zu den Mechanismen der Vasokonstriktion oder des vasomotorischen Tonus haben anstelle der Vasodilatation allein Noradrenalin- oder Natrium-Nitroprussid-Dosis-Wirkungs-Ansätze verwendet 26,27,28,29,30,31.</sup...

Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) sind die häufigste Todesursache in den Vereinigten Staaten1. Bluthochdruck (HTN) ist ein unabhängiger Risikofaktor für Schlaganfall, koronare Herzkrankheit und Herzinsuffizienz und betrifft schätzungsweise mehr als ~50% der Bevölkerung der Vereinigten Staaten2. HTN kann sich als eigenständige kardiovaskuläre Erkrankung (primäre HTN) oder als Folge einer anderen Erkrankung, wie z. B. polyzystischer Nierenerkrankung und/oder endokriner Störungen (sekundäre HTN), entwickeln. Die Breite der Ätiologien der HTN erschwert die Untersuchung der zugrundeliegenden Mechanismen und Endorganschädigungen, die bei HTN beobachtet werden. Vielfältige und neuartige Forschungsansätze zur Pathophysiologie der mit HTN assoziierten Endorganschädigung sind erforderlich.
Eines der frühesten pathologischen Anzeichen einer kardiovaskulären Erkrankung ist eine endotheliale Dysfunktion, die durch eine gestörte Stickstoffmonoxid (NO)-vermittelte Vasodilatation gekennzeichnet ist 3,4,5. Die flussvermittelte Dilatation ist ein gängiger Ansatz zur Quantifizierung der endothelialen Dysfunktion im Zusammenhang mit kardiovaskulärer Erkrankung, aber die endotheliale Dysfunktion in mikrovaskulären Betten kann sowohl unabhängig von der der großen Leitungsarterien als auch eine Vorstufe davon sein 6,7,8. Darüber hinaus werden Resistenzarteriolen direkter vom lokalen Gewebe beeinflusst als Leitungsarterien und haben eine unmittelbarere Kontrolle über die Zufuhr von sauerstoffreichem Blut. Die mikrovaskuläre Funktion ist prädiktiv für ein unerwünschtes kardiovaskuläres ereignisfreies Überleben 9,10,11. Das kutane Mikrogefäßsystem ist ein zugängliches Gefäßbett, mit dem Reaktionen auf physiologische und pharmakologische gefäßverengende oder gefäßerweiternde Reize untersucht werden können. Die intradermale Mikrodialyse ist eine minimalinvasive Technik, deren Ziel es ist, die Mechanismen sowohl der glatten Gefäßmuskulatur als auch der Endothelfunktion im kutanen Mikrogefäßsystem mit gezielter pharmakologischer Dissektion zu untersuchen. Diese Methode steht im Gegensatz zu anderen Techniken, wie z. B. der postokklusiven reaktiven Hyperämie, die keine pharmakologische Dissektion zulässt, und der Iontophorese, die eine pharmakologische Verabreichung ermöglicht, aber in ihrem Wirkmechanismus weniger präzise ist (an anderer Stelle gründlich besprochen12).
Die Gründe für die Entwicklung und den Einsatz dieser Technik werden an anderer Stelle ausführlich behandelt13. Dieser Ansatz wurde ursprünglich für die neurologische Forschung an Nagetieren entwickelt und dann zunächst auf den Menschen angewendet, um die Mechanismen zu untersuchen, die der aktiven Vasodilatation aus thermoregulatorischer Sicht zugrunde liegen. In den späten 1990er Jahren wurden mit dieser Methode sowohl neuronale als auch endotheliale Mechanismen im Hinblick auf die lokale Erwärmung der Haut untersucht. Seitdem wird die Technik eingesetzt, um eine Reihe von neurovaskulären Signalmechanismen in der Haut zu untersuchen.
Mit dieser Technik haben unsere Gruppe und andere die Mechanismen der endothelialen Dysfunktion in den Mikrogefäßen mehrerer klinischer Populationen untersucht, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Dyslipidämie, primäres Altern, Diabetes, chronische Nierenerkrankungen, polyzystisches Ovarialsyndrom, Präeklampsie, schwere depressive Störung 14,15,16,17,18,19 und Bluthochdruck 20,21,22,23,24. Eine frühere Studie ergab beispielsweise, dass normotensive Frauen mit Präeklampsie in der Vorgeschichte, die ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben, im Vergleich zu Frauen mit einer normotensiven Schwangerschaft in der Vorgeschichte eine reduzierte NO-vermittelte Vasodilatation im Hautkreislauf aufwiesen20. In einer anderen Studie zeigten Erwachsene, bei denen primäres HTN diagnostiziert wurde, eine erhöhte Angiotensin-II-Sensitivität im Mikrogefäßsystem im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen21, und es wurde gezeigt, dass eine chronische Sulfhydryl-spendende antihypertensive Pharmakotherapie bei primären HTN-Patienten den Blutdruck senkt und sowohl die Schwefelwasserstoff- als auch die NO-vermittelte Vasodilatation verbessert22. Wong et al.23 fanden eine beeinträchtigte sensorisch vermittelte und NO-vermittelte Vasodilatation bei prähypertensiven Erwachsenen, was mit unserem Befund eines Fortschreitens der endothelialen Dysfunktion mit zunehmenden HTN-Stadien zusammenfällt, wie in den Leitlinien der American Heart Association und des American College of Cardiology24 aus dem Jahr 2017 kategorisiert.
Die intradermale Mikrodialysetechnik ermöglicht streng kontrollierte mechanistische Untersuchungen der mikrovaskulären Funktion in Gesundheits- und Krankheitszuständen. Daher zielt diese Arbeit darauf ab, die intradermale Mikrodialysetechnik zu beschreiben, wie sie von unserer Gruppe und anderen angewendet wird. Wir beschreiben die Verfahren sowohl für die pharmakologische Stimulation des Endothels mit Acetylcholin (ACh), um die Dosis-Wirkungs-Beziehung zu untersuchen, als auch für die physiologische Stimulation der endogenen NO-Produktion mit einem lokalen Heizreizprotokoll bei 39 °C oder 42 °C. Wir präsentieren repräsentative Ergebnisse für jeden Ansatz und diskutieren die klinischen Implikationen der Erkenntnisse, die sich aus dieser Technik ergeben haben.

<table><tbody><tr><td>1 mL Spritzen</td><td>BD Spritzen</td><td>302100</td><td></td></tr><tr><td>Acetlycholin</td><td>United States Pharmacopeia</td><td>1424511</td><td>Pilotdaten, die in unserem Labor gesammelt wurden, deuten darauf hin, dass das Trocknen von Acetylcholin die Variabilität des ZVK-Ansprechens erhöht; nicht trocknen, im Exsikkator aufbewahren</td></tr><tr><td>Alkoholtupfer</td><td>Mckesson</td><td>191089</td><td></td></tr><tr><td>Baby Bee Spritze Antrieb</td><td>Bioanalytical Systems, Incorporated</td><td>MD-1001</td><td>In dieser Studie wurde die optionale 3-Spritzen-Halterung (Katalg-Nummer MD-1002) verwendet</td></tr>: <tr><td>CMA 30 Lineare Mikrodialysesonden</td><td>Harvard Apparatus</td><td>CMA8010460</td><td></td></tr><tr><td>Connex Spot Monitor</td><td>WelchAllyn</td><td>74CT-B</td><td>automatisiertes Blutdruckmessgerät</td></tr><tr><td>Bienenstock Spritzenpumpensteuerung</td><td>Bioanalytische Systeme, integriert</td><td>MD-1020</td><td>Steuert bis zu 4 Baby Bee Spritzenantriebe</td></tr><tr><td>LabChart 8</td><td>AD Instruments</td><td></td><td>**PowerLab-Hardware und LabChart-Software müssen kompatible Versionen sein</td></tr><tr><td>Lactated Ringer's Solution</td><td>Avantor (VWR)</td><td>76313-478</td><td></td></tr><tr><td>Laserdoppler-Blutdurchflussmesser</td><td>MoorVMS-LDF</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laserdoppler-Sondenkalibrierungskit</td><td>Moor Instruments</td><td>CAL</td><td></td></tr><tr><td>Laserdoppler VP12</td><td>Sonde Moorinstrumente</td><td>VP12</td><td></td></tr><tr><td>Lineare Mikrodialysesonden</td><td>Bioanalytical Systems, Inc.</td><td>MD-2000</td><td></td></tr><tr><td>NG-Nitro-L-Arginin-Methylester</td><td>Sigma Aldrich</td><td>483125-M</td><td>L-NAME</td></tr><tr><td>Povidon-iod / betadin</td><td>Dynarex</td><td>1202</td><td></td></tr><tr><td>PowerLab C Datenerfassungsgerät</td><td>AD Instruments</td><td>PLC01</td><td>**</td></tr><tr><td>PowerLab C Instrument Interface</td><td>AD Instruments</td><td>PLCI1</td><td>**</td></tr><tr><td>Sonden-Klebescheiben</td><td>Moor Instruments</td><td>befestigt lokale Heizeinheit</td><td></td> an</tr><tr><td>der Haut Skin Heater Controller</td><td>Moor Instruments</td><td>moorVMS-HEAT 1.3</td><td></td></tr><tr><td>Kleine Heizsonde</td><td>Moor Instruments</td><td>VHP2</td><td></td></tr><tr><td>Sterile Abdecktücher</td><td>Fall</td><td>89731</td><td></td></tr><tr><td>Sterile Gaze</td><td>Dukal Corporation</td><td>2085</td><td></td></tr><tr><td>Sterile OP-Handschuhe</td><td>Esteem Cardinal Health</td><td>8856N</td><td>Katalognummer, gefolgt von den Initialen der Handschuhgröße, dann dem Buchstaben "B" (z. B. 8856NMB für mittel)</td></tr><tr><td>Chirurgische Schere</td><td>Cole-Parmer</td><td>UX-06287-26</td><td></td></tr></tbody></table>

intradermale mikrodialyse: ein ansatz zur untersuchung neuer mechanismen der mikrovaskulären dysfunktion beim menschen

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

Das Hautgefäßsystem ist ein zugängliches Gewebe, das zur Beurteilung der mikrovaskulären Funktion beim Menschen verwendet werden kann. Die intradermale Mikrodialyse ist eine minimalinvasive Technik, mit der die Mechanismen der glatten Gefäßmuskulatur und der Endothelfunktion im Hautkreislauf untersucht werden. Diese Technik ermöglicht die pharmakologische Analyse der Pathophysiologie der mikrovaskulären endothelialen Dysfunktion, die durch eine verminderte Stickstoffmonoxid-vermittelte Vasodilatation, ein Indikator für das Risiko für die Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, indiziert ist. Bei dieser Technik wird eine Mikrodialysesonde in der Hautschicht platziert und eine lokale Heizeinheit mit einer Laser-Doppler-Durchflusssonde über die Sonde gelegt, um den Fluss der roten Blutkörperchen zu messen. Die lokale Hauttemperatur wird durch direkte Wärmeanwendung geklemmt oder stimuliert, und pharmakologische Wirkstoffe werden durch die Sonde perfundiert, um intrazelluläre Signalwege zu stimulieren oder zu hemmen, um eine Vasodilatation oder Vasokonstriktion zu induzieren oder interessante Mechanismen (Co-Faktoren, Antioxidantien usw.) zu untersuchen. Die kutane vaskuläre Leitfähigkeit wird quantifiziert und die Mechanismen der endothelialen Dysfunktion in Krankheitszuständen können beschrieben werden.

Acetylcholin-Dosis-Wirkungs-Protokoll
Abbildung 1A zeigt ein Schema mit dem ACh-Dosis-Wirkungs-Protokoll. Abbildung 1B zeigt repräsentative Rückverfolgungen der Erythrozytenflusswerte (Perfusionseinheiten, PU; 30-s-Mittelwerte) aus dem standardisierten ACh-Dosis-Wirkungs-Protokoll für einen Probanden im Zeitverlauf. Abbildung 1C zeigt eine Rohdatendatei eines ACh-Dosis-Wirkungs-Protokolls...

Die intradermale Mikrodialyse ist eine minimalinvasive Technik, die zur Untersuchung der mikrovaskulären Funktion bei Gesundheit und Krankheit eingesetzt wird. Sowohl Dosis-Wirkungs- als auch lokale Erwärmungsprotokolle können für diese Technik verwendet werden, um Mechanismen der Vasodilatation und Vasokonstriktion im Hautkreislauf zu untersuchen.

Intradermale Mikrodialyse: Ein Ansatz zur Untersuchung neuer Mechanismen der mikrovaskulären Dysfunktion beim Menschen

The cutaneous vasculature is an accessible tissue that can be used to assess microvascular function in humans. Intradermal microdialysis is a minimally ...

Meine Forschung untersucht die Mechanismen der vaskulären Dysfunktion bei Menschen mit traditionellem und nicht-traditionellem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Ich habe ein Modell entwickelt, um mikrovaskuläre Dysfunktionsmechanismen beim Menschen zu untersuchen, das eine Pharmako-Präparation ermöglicht, die bisher unmöglich war. Wir haben mehrere molekulare Ziele untersucht, die vaskuläre Dysfunktion vermitteln und präklinische Forschung mit diesem neuartigen Bioassay auf den Menschen übertragen.Eine der aktuellen Herausforderungen in Experimenten besteht darin, dass vasodilatatorische und vasokonstriktorische Reaktionen durch mehrere Mechanismen verursacht werden. Um die interessierenden Mechanismen zu isolieren, müssen pharmakologische Wirkstoffe verwendet werden. Dieser Ansatz ist zwar begrenzt, ermöglicht aber ein umfassenderes Verständnis der kutanen vaskulären Reaktionen.In klinischen Kohorten wie Hypertonie und Major Depressiv Disorder (MDD) haben wir mikrovaskuläre Dysfunktion entdeckt. Die möglichen Gründe für diese Dysfunktion in diesen Gruppen sind eine erhöhte Arginase- bzw. reaktive Sauerstoffspeziesaktivität. Es hat sich gezeigt, dass eine kurzfristige Salicylatbehandlung bei der Verbesserung der mikrovaskulären Funktion und der MDD wirksam ist.Diese Technik ist minimalinvasiv und ermöglicht eine gut kontrollierte pharmakologische Dissektion der Funktionsmechanismen eines lokalen Gefäßbettes. Dies steht im Gegensatz zu Techniken wie postokklusiver reaktiver Hyperämie und Iontophorese, die nützlich sind, aber ein wenig Kontrolle über ein pharmakologisches Werkzeug ermöglichen. Unser Labor untersucht derzeit den Beitrag von Entzündungen und die Vermittlung von mikrovaskulärer Dysfunktion bei Frauen mit Endometriose.Darüber hinaus planen wir, ähnliche Mechanismen bei nicht-hispanischen schwarzen Frauen zu untersuchen.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Medicine

Medizin

Die Überwachung der extrazellulären Neurotransmitter Ebenen in verschiedenen Hirnregionen der frei beweglichen Tieren bietet Einblicke über den Zusammenhang zwischen Neurotransmittern und Verhalten. In-vivo-Mikrodialyse mit elektrochemischer Detektion gekoppelt bietet eine hervorragende anatomische und chemische Auflösung, und Informationen darüber, wie basale Neurotransmission wird durch pharmakologische oder physiologische Manipulationen verändert.

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Erfahren Sie die intradermale Mikrodialyse zur Untersuchung mikrovaskulärer Dysfunktionsmechanismen beim Menschen. Diese minimal-invasive Methode ermöglicht die pharmakologische Dissektion von Vasodilatations- und Vasokonstriktionsmechanismen in der Hautzirkulation.

Intradermale Mikrodialyse: Ein Ansatz zur Untersuchung neuer Mechanismen der mikrovaskulären Dysfunktion beim Menschen

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