Choroby układu krążenia (CVD) są główną przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych1. Nadciśnienie tętnicze (HTN) jest niezależnym czynnikiem ryzyka udaru mózgu, choroby niedokrwiennej serca i niewydolności serca i szacuje się, że dotyka ponad ~50% populacji Stanów Zjednoczonych2. HTN może rozwijać się jako niezależna choroba sercowo-naczyniowa (pierwotna HTN) lub w wyniku innego schorzenia, takiego jak wielotorbielowatość nerek i/lub zaburzenia endokrynologiczne (wtórne HTN). Szeroki zakres etiologii HTN komplikuje badania nad mechanizmami leżącymi u podstaw i uszkodzeniami narządów końcowych obserwowanymi w przypadku HTN. Potrzebne są zróżnicowane i nowatorskie podejścia badawcze do patofizjologii uszkodzeń narządów końcowych związanych z HTN.
Jednym z najwcześniejszych patologicznych objawów CVD jest dysfunkcja śródbłonka, charakteryzująca się upośledzonym rozszerzeniem naczyń krwionośnych za pośrednictwem tlenku azotu (NO)3,4,5. Dylatacja zależna od przepływu jest powszechnym podejściem stosowanym do ilościowego określania dysfunkcji śródbłonka związanej z CVD, ale dysfunkcja śródbłonka w łożyskach mikronaczyniowych może być zarówno niezależna, jak i prekursorska w przypadku dużych tętnic przewodowych6,7,8. Co więcej, tętniczki oporowe są bardziej bezpośrednio oddziaływane przez tkanki miejscowe niż tętnice przewodzące i mają bardziej bezpośrednią kontrolę nad dostarczaniem krwi bogatej w tlen. Funkcja mikronaczyniowa jest predyktorem przeżycia wolnego od niepożądanych zdarzeń sercowo-naczyniowych9,10,11. Mikrokrążenie skórne jest dostępnym łożyskiem naczyniowym, które można wykorzystać do badania reakcji na fizjologiczne i farmakologiczne bodźce zwężające naczynia krwionośne lub rozszerzające naczynia krwionośne. Mikrodializa śródskórna jest techniką małoinwazyjną, której celem jest zbadanie mechanizmów zarówno funkcji mięśni gładkich naczyń krwionośnych, jak i śródbłonka w mikrokrążeniu skóry z celowaną dyspreparacją farmakologiczną. Metoda ta kontrastuje z innymi technikami, takimi jak reaktywna przekrwienie pookluzyjne, która nie pozwala na farmakologiczne rozwarstwienie, oraz jonoforeza, która pozwala na farmakologiczne dostarczanie, ale jest mniej precyzyjna w swoim mechanizmie działania (dokładnie omówiona w innym miejscu12).
Uzasadnienie rozwoju i użycia tej techniki jest szeroko omówione gdzie indziej13. Podejście to zostało pierwotnie opracowane do użytku w badaniach neurologicznych na gryzoniach, a następnie po raz pierwszy zastosowano je u ludzi w celu zbadania mechanizmów leżących u podstaw aktywnego rozszerzenia naczyń krwionośnych z termoregulacyjnego punktu widzenia. Pod koniec lat dziewięćdziesiątych XX wieku metoda ta została wykorzystana do zbadania zarówno mechanizmów neuronalnych, jak i śródbłonka w odniesieniu do miejscowego ogrzewania skóry. Od tego czasu technika ta jest wykorzystywana do badania wielu mechanizmów sygnalizacji nerwowo-naczyniowej w skórze.
Korzystając z tej techniki, nasza grupa i inni badali mechanizmy dysfunkcji śródbłonka w mikrokrążeniu w kilku populacjach klinicznych, w tym, ale nie ograniczając się do dyslipidemii, pierwotnego starzenia się, cukrzycy, przewlekłej choroby nerek, zespołu policystycznych jajników, stanu przedrzucawkowego, dużego zaburzenia depresyjnego14,15,16,17,18,19, and hypertension20,21,22,23,24. Na przykład poprzednie badanie wykazało, że kobiety z prawidłowym ciśnieniem tętniczym z historią stanu przedrzucawkowego, które są narażone na zwiększone ryzyko chorób sercowo-naczyniowych, miały zmniejszone rozszerzenie naczyń krwionośnych w krążeniu skórnym za pośrednictwem NO, w porównaniu z kobietami z historią ciąży z prawidłowym ciśnieniem tętniczym20. W innym badaniu dorośli, u których zdiagnozowano pierwotny HTN, wykazywali zwiększoną wrażliwość na angiotensynę II w mikrokrążeniu w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej21, a przewlekła farmakoterapia przeciwnadciśnieniowa z oddawaniem sulfhydrylu u pacjentów z pierwotnym HTN wykazała, że obniża ciśnienie krwi i poprawia rozszerzenie naczyń krwionośnych za pośrednictwem siarkowodoru i NO22. Wong i wsp.23 stwierdzili upośledzone rozszerzenie naczyń krwionośnych za pośrednictwem sensoryczne i NO, u dorosłych z nadciśnieniem, co zbiegło się z naszym odkryciem progresji dysfunkcji śródbłonka wraz ze wzrostem stopni HTN, zgodnie z kategoryzacją wytycznych American Heart Association i American College of Cardiology z 2017 r24.
Śródskórna technika mikrodializy pozwala na ściśle kontrolowane mechanistyczne badania funkcji mikrokrążenia w stanach zdrowia i choroby. W związku z tym niniejszy artykuł ma na celu opisanie techniki mikrodializy śródskórnej stosowanej przez naszą grupę i innych. Szczegółowo opisujemy procedury zarówno farmakologicznej stymulacji śródbłonka acetylocholiną (ACh) w celu zbadania zależności dawka-odpowiedź, jak i fizjologicznej stymulacji endogennej produkcji NO za pomocą protokołu miejscowego bodźca grzewczego o temperaturze 39 °C lub 42 °C. Przedstawiamy reprezentatywne wyniki dla każdego podejścia i omawiamy implikacje kliniczne wyników, które uzyskano dzięki tej technice.