Isolamento e Análise Funcional do Endotélio Arteriolar do Cérebro do Rato Parenchyma

Md A. Hakim; Paulo W. Pires; Erik  J. Behringer

doi:10.3791/63463

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Artigo de método

Isolamento e Análise Funcional do Endotélio Arteriolar do Cérebro do Rato Parenchyma

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DOI:

10.3791/63463

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11 de março de 2022

Md A. Hakim¹ , Paulo W. Pires² , Erik J. Behringer¹

¹Department of Basic Sciences, Loma Linda University, ²Departments of Physiology, Surgery and Neurosurgery and Sarver Heart Center, University of Arizona College of Medicine Tucson

Neste artigo

Resumo

A preparação intensiva de "tubos" endoteliais cerebrais intactos de arteriolas parenchímicas cerebrais é ilustrada para o estudo da regulação do fluxo sanguíneo cerebral. Além disso, demonstramos os pontos fortes experimentais deste modelo de estudo endotelial para a medição de imagens de fluorescência e eletrofisiologia das principais vias de sinalização celular, incluindo alterações no potencial intracelular [Ca²⁺] e membrana.

Resumo

O fluxo sanguíneo cerebral é transmitido por artérias de resistência vascular e artérias parenchímicas a jusante. A resistência vascular de estado estável ao fluxo sanguíneo aumenta com a diminuição do diâmetro das artérias para as artérias que, em última análise, alimentam-se de capilares. Devido ao seu menor tamanho e localização no parenchyma, as artérias têm sido relativamente subestudadas e com menos reprodutibilidade em achados do que artérias piais superficiais. Independentemente disso, a estrutura e função celular endotelial arteriolar — integrante da fisiologia e etiologia de doenças crônicas degenerativas — requer uma ampla investigação. Em particular, evidências emergentes demonstram que a função endotelial comprometida precede e exacerba o comprometimento cognitivo e a demência.

Na microcirculação parênquima, a função do canal K⁺ endotelial é o estímulo mais robusto para controlar finamente a propagação da vasodilatação para promover o aumento do fluxo sanguíneo para áreas de atividade neuronal. Este artigo ilustra um método refinado para isolar os "tubos" endoteliais recém-isolados e eletricamente acoplados (diâmetro, ~25 μm) de artérias parenchímicas cerebrais do rato. Os tubos endoteliais arteriolares são fixados durante condições fisiológicas (37 °C, pH 7.4) para resolver variáveis experimentais que englobam a função do canal K⁺ e sua regulação, incluindo dinâmica intracelular Ca²⁺ , alterações no potencial da membrana e regulação lipídica da membrana. Uma vantagem técnica distinta versus endotélio arterial é a maior resolução morfológica das dimensões celular e organela (por exemplo, mitocôndrias), que expande a utilidade dessa técnica. Perfusão cerebral saudável ao longo da vida implica uma função endotelial robusta em artérias parenchímicas, ligando diretamente o fluxo sanguíneo ao abastecimento da atividade neuronal e gliana em regiões anatômicas precisas do cérebro. Assim, espera-se que este método avance significativamente o conhecimento geral da fisiologia vascular e da neurociência em relação ao cérebro saudável e doente.

Introdução

As artérias parenchímicas fornecem diretamente oxigênio e nutrientes essenciais em todo o cérebro¹. Ao interagir com capilares, arteriolas altamente vasoativas respondem à sinalização retrógrada iniciada por canais de íons capilares que sentem sinais metabólicos de regiões neuronais específicas². Com o parênquim cerebral tendo recebido historicamente a maior parte da investigação, um papel para a disfunção endotelial surgiu agora para esclarecer mecanismos patológicos associados a vários distúrbios cerebrovasculares que sustentam a demência (por exemplo, derrame isquêmico, doença de Alzheimer)