Układ naczyniowy płuc to niskociśnieniowy układ naczyniowy, w którym główną funkcją jest dostarczanie odtlenionej krwi do obszaru wymiany gazów w płucach. Tętnice płucne w płucach są ułożone w gałęzie równoległe do drzewa oskrzelowego, ostatecznie tworząc rozległą sieć naczyń włosowatych, która jest ciągła przez kilka pęcherzyków płucnych i ostatecznie łączy się w żyłki i żyły. Napięcie naczyniowe tętnicy płucnej jest kontrolowane przez kilka czynników, w tym interakcję między śródbłonkiem a komórkami mięśni gładkich naczyń krwionośnych (VSMC)1.
W tym badaniu skupiamy się na zależnej od śródbłonka i -niezależnej wazorelaksacji tętnicy wewnątrzpłucnej (IPA). Jeśli chodzi o wazorelaksację zależną od śródbłonka, różne mechanizmy zachodzące na powierzchni komórek śródbłonka mogą zwiększać wewnątrzkomórkowe stężenie Ca2+ (np. acetylocholina [ACh] wiąże się z receptorem muskarynowym [M3]), prowadząc do powstawania tlenku azotu (NO), prostacykliny (PGl2) i czynnika hiperpolaryzacyjnego pochodzącego ze śródbłonka (EDHF) (Rysunek 1). NO jest głównym czynnikiem relaksacyjnym pochodzącym ze śródbłonka syntetyzowanym z L-argininy przez śródbłonkową syntazę tlenku azotu (eNOS) 2, który następnie dysocjuje z komórek śródbłonka do VSMC (Rysunek 1) i stymuluje rozpuszczalny enzym cyklazę guanylilu (sGC); enzym ten zmienia trifosforan guanozyny (GTP) w cykliczny monofosforan guanozyny (cGMP), który aktywuje kinazę białkową G (PKG) i obniża poziom cytozolowego Ca2+, powodując w ten sposób wazorelaksację (Rysunek 1). PGl2 jest syntetyzowany przez komórki śródbłonka za pośrednictwem szlaku cyklooksygenazy (COX)3,4. Wiąże się z receptorem prostacykliny (IP) na VSMC i stymuluje enzym cyklazę adenylową (AC), który następnie przekształca trifosforan adenozyny (ATP) w cykliczny monofosforan adenozyny (cAMP) (Rysunek 1)3,4. cAMP aktywuje kinazę białkową A (PKA), zmniejszając poziom cytozolowego Ca2+ i powodując wazorelaksację5 (Rysunek 1). Szlak EDHF uczestniczy również w zależnej od śródbłonka wazorelaksacji za pośrednictwem różnych mediatorów śródbłonka i zdarzeń elektrycznych. Aktywacja szlaku EDHF prowadzi do hiperpolaryzacji VSMC, zamykając w ten sposób kanały Ca2 + (LZOCC) sterowane napięciem, zmniejszając wewnątrzkomórkowe poziomy Ca2 + i indukując wazorelaksację < sup class="xref">6. Niezależna od śródbłonka wazorelaksacja zachodzi bezpośrednio na VSMC poprzez kilka mechanizmów, takich jak obniżenie wewnątrzkomórkowego poziomu Ca2 +, hamowanie kinazy łańcucha lekkiego miozyny (MLCK), aktywacja fosfatazy łańcucha lekkiego miozyny (MLCP) i zmniejszenie wrażliwości Ca2 + na maszynerię kurczliwą VSMC. W tym badaniu skupiamy się na wazorelaksacji spowodowanej otwarciem różnych kanałów K +, blokadą LZO i zahamowaniem uwalniania Ca2 + z retikulum sarkoplazmatycznego < sup class="xref">7, co prowadzi do obniżenia wewnątrzkomórkowych poziomów Ca2 +, zmniejszając w ten sposób odpowiednio fosforylację łańcucha lekkiego miozyny VSMC i wiązanie miozyny z aktyną lub tworzenie mostka krzyżowego, ostatecznie prowadzi do wazorelaksacji.
Technika oceny pomiarów zwężenia i wazorelaksacji w izolowanym IPA jest dobrze znana dla gryzoni, ale dane różniły się w zależności od protokołów eksperymentalnych. W pracy opisano metodę zastosowaną do oceny reaktywności naczyniowej preparatów IPA dla szczurów in vitro, które zostały wykonane przy braku czynników zewnętrznych modulujących odpowiedź naczyniową in vivo, takich jak sygnały nerwowe, hormony, cytokiny, ciśnienie krwi itp.
Użyliśmy kilku eksperymentalnych protokołów, używając ekstraktu roślinnego jako przykładu do badania reaktywności naczyniowej IPA. Różne blokery (Rysunek 1) zostały wykorzystane do zidentyfikowania mechanizmów zależnej od śródbłonka i niezależnej wazorelaksacji indukowanej przez ekstrakt roślinny. Niemniej jednak te same protokoły można dostosować do oceny odpowiedzi naczyniowej IPA na wszelkie leki, ekstrakty lub fitochemikalia stosowane w leczeniu różnych patologii płuc.