Методическая статья

Неинвазивная оценка микрососудистой и функцию эндотелия

16K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/50008

⸱

29 января 2013 г.

 ,  , 
1Department of Family and Community Medicine, Thomas Jefferson University , 2Department of Pharmacology and Experimental Therapeutics, Biostatistics Division, Thomas Jefferson University, 3Department of Internal Medicine, Thomas Jefferson University

В этой статье

Краткое содержание

Капилляроскопия является неинвазивным, относительно недорогая методика для прямой визуализации микроциркуляции. Поток крови предплечья метод обеспечивает принято неинвазивной меры эндотелиальной функции.

Аннотация

Авторы использовали капилляроскопия и предплечья методы приток крови к изучению роли микрососудистой дисфункции в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний. Капилляроскопия является неинвазивным, относительно недорогая методика для прямой визуализации микроциркуляции. Процент капиллярной набора оценивается путем деления увеличение плотности капилляров индуцированных постокклюзионной реактивной гиперемии (постокклюзионной реактивной гиперемией плотности капилляров минус базовой плотности капилляров), максимальной плотности капилляров (наблюдается при пассивном окклюзии вен). Процент перфузии капилляров представляет долю всех присутствующих капилляры, которые перфузии (функционально активные), и рассчитывается путем деления постокклюзионной реактивной гиперемией плотности капилляров по максимальной плотности капилляров. Оба процентов капиллярной набора и процент перфузии капилляров отражают количество функциональных капилляров. Поток предплечья крови (FBF) техника пр.ovides принято неинвазивной меры эндотелиальной функции: отношение FBF макс / FBF база рассчитывается как оценка сосудов, разделив среднее из четырех значений максимальной FBF на среднее из четырех значений FBF базы. Предплечье сосудистого сопротивления при максимальной вазодилатации (FVR макс) рассчитывается как среднее артериальное давление (САД), разделенный на FBF макс. И капилляроскопия и предплечья методы легко приемлемым для пациентов и могут быть извлечены быстро.

Микро-и функцию эндотелия меры, полученные с использованием методологии, описанные в этой статье, могут иметь будущее применение в клинических пациентов сердечно-сосудистых стратегии по снижению риска. Как мы уже опубликованных докладов, демонстрирующих, что микро-и эндотелиальной дисфункции находятся в начальных стадиях гипертонической болезни, включая предгипертония, микро-и эндотелиальной функции меры в конечном итоге может помочь в раннем выявлении, Риск-стратификации и предотвращения терминальной стадии сосудистой патологией, с его потенциально фатальные последствия.

Протокол

Дело презентации (требуется, если применимо): нет данных; это все еще ​​экспериментальная методика исследования, пока еще не используется в клинике.

Диагностика, оценка и план (обязательно, если это применимо): нет данных; это все еще ​​экспериментальная методика исследования, пока еще не используется в клинике.

Процедура (обязательно): Эта часть должна включать в себя шаг за шагом, описание соответствующих процедур, отвечающих приведенным ниже рекомендациям.

1. Капиллярной микроскопии (рис. 1)

  1. Наши капилляроскопия техника была заимствована из Serne и его коллеги 1. Критерии исключения для этой процедуры является коллаген сосудистых заболеваний, так как коллаген сосудистых болезней производит известная капиллярных изменений 2.
  2. После минимального 10-часов ночного голодания и 20 мин сидящих отдыха, микрососудистых измерения проводятся на полчаса от 7и 11 утра, в тихом, контролируемой температуре комнаты (поддерживается между 21.5-22.5 ° C), с предметом в сидячем положении и левая рука на уровне сердца.
  3. Nailfold капилляров в коже спины третьего пальца визуализируются помощью стереомикроскопа (Olympus, Center Valley, штат Пенсильвания), связанный с 4-мегапиксельной SPOT Insight монохромный цифровой камерой (номер модели в-1400: Диагностические инструменты; Sterling Heights, MI), и ноутбук (Dell Latitude D600: Dell, Austin, TX). Чтобы ограничить движение левой руки и предплечья свободно покрыты сложенное одеяло и положил на другое сложенное одеяло расположены на базе микроскопа.
  4. Nailbed освещения достигается с 250-Вт галогенные волоконно-оптических лампы (KL 2500LCD: Schott-Fostec; Elmsford, Нью-Йорк); дополнительное освещение с дополнительным волокном 150W оптический галогеновый источник света (B & B микроскопы, ООО, Warrendale, PA) используется В темно пигментированные лиц.
  5. Для визуализации капилляров,3.2x цели (Olympus 3.2/0.07) используется с общим увеличением системе 38.4x.
  6. Использование изображений SPOT ПО, поставляемого с камерой, светлый / темный контраст в капиллярной фотографии усиливается с использованием тех же стандартных функций программы SPOT (растяжение светлых и темных уровней), чтобы максимизировать видимость капилляров по всем предметам.
  7. Для количественной оценки плотности капилляров, цифровые микрофотографии берутся каждые 3-5 секунд в течение каждого из трех этапов, в покое базовых, во время постокклюзионной реактивной гиперемией, и во время окклюзии вен. (А) В базовой отдыха, микрофотографии принимаются в течение трех-минутный период для обнаружения капилляров перфузии в покое. (Б) Во время постокклюзионной реактивной гиперемии, микрофотографии взяты количественно функционально перфузии капилляров (базовая плюс резервные капилляры), следующим образом. Во-первых, окклюзии манжетой на левом плече накачивается до 40 мм рт.ст. выше систолического давления в течение 10 мин. Микрофотографии затем, принятых в ходе гоэлектронной первые минуты сразу же после выпуска артериальной окклюзии, визуализируя все функционально перфузии капилляров. Нижняя плотность капилляров после реактивной гиперемии указывает нарушением функциональных капиллярных найма, и, следовательно, функциональной разрежения. (C) Во время венозной окклюзии микрофотографии взяты количественно максимальная плотность капилляров, которая включает в себя как перфузии (с активной красных кровяных клеток (эритроцитов) движения) и nonperfused (заполняется на прежнем уровне, неподвижные эритроцитов) капилляры 3 следующим образом. После десяти минут отдыха после постокклюзионной реактивной гиперемией процедуры, манжета надувается до 60 мм Hg в течение 60 секунд, пассивно заставляя кровь во все настоящее патент капилляров и микрофотографии были приняты в течение этого времени. Так как максимальная плотность капилляров включает в себя все капилляры структурно настоящее время снижение максимальной плотности капилляров указывает структурных разрежения.
  8. Капиллярная плотность определяется как количество капилляров на квадратный млн.limeter из nailfold кожи, и вычисляется как среднее значение из четырех измерений, полученные от четырех наиболее четко сфокусированных изображений, наименее искаженной движения. В наших исследованиях, типичные значения для капиллярной подсчет (капилляры / мм 2) был 55-80 для базового уровня и 65-90 для пост-ишемических и 90-105 для закупорки вен. Значения процентов капиллярной набор, как правило, от 5% до 25% (в среднем ~ 10-15%), а также процентов перфузии капилляров между 70% и 95% (в среднем ~ 80-90%), при этом значения были ниже, чем у гипертоников нормотоников. Воспроизводимость процедуры подсчета была проверена с тремя наблюдателями, которые выполняются независимым оценкам руководства фотографий из 10 различных предметов (рис. 2). Наблюдатели были ослеплены к личности и кровяного давления этих субъектов. После обучения, последующие счета осуществляется независимо показали высокий уровень согласия. Средняя меж-и внутрирегиональной рейтер-оценщик расхождения в Ордег 2-3 капилляров / мм 2, а коэффициенты внутригрупповой корреляции были больше, чем 0,90. Краткосрочные изменения капилляроскопия меры были того же порядка, что и меж-и внутрирегиональной рейтер-оценщик расхождения (около 2 капилляров / мм 2), но долгосрочные изменения наблюдались в течение 2-3 лет было на порядок больше, (примерно 15 капилляров / мм 2), что свидетельствует о продольном изменения можно легко отличить от рейтер вариации. Надежность из двух капиллярных меры функция также была высокой (внутригрупповой коэффициент корреляции = 0,84 процентов для капиллярной вербовки и 0,82 процента для перфузии капилляров).

  9. Следователи в настоящее время используют компьютерный метод количественной оценки плотности капилляров использованием Image-Pro Plus визуализации программного обеспечения (версии 6.2, Media кибернетики, Inc, Bethesda, MD: Рисунок 3). Pearson корреляции между исходными, после ишемии, и венонам заторов рассчитывает сделать с программным обеспечением и соответствующее руководство рассчитывает в 10 субъектах были 0,78, 0,78, и 0,71 соответственно (все р <0,05), что указывает на разумное соглашение между двумя методами. Надежность компьютерного подсчета немного ниже, чем у ручного учета, но все еще высоким (внутригрупповой коэффициент корреляции = 0,91 для базового уровня и 0,86 для пост-ишемической, и 0,84 для венозной окклюзии). У нас есть неопубликованные данные также демонстрируют ассоциации автоматизированной рассчитывает с несколькими факторами сердечно-сосудистого риска, включая гипертонию, которые мы в настоящее время готовится к публикации.

  10. В таблице 1 приведены капиллярной измерения плотности и расчеты. Процент капиллярной набора оценивается путем деления увеличение плотности капилляров индуцированных постокклюзионной реактивной гиперемии (постокклюзионной реактивной гиперемией плотности капилляров минус базовой плотности капилляров), максимальной плотности капилляров (наблюдается при пассивном венонам окклюзии). Процент перфузии капилляров представляет долю всех присутствующих капилляры, которые перфузии (функционально активные), и рассчитывается путем деления постокклюзионной реактивной гиперемией плотности капилляров по максимальной плотности капилляров. Оба процентов капиллярной набора и процент перфузии капилляров отражают количество функциональных капилляров. Низкие значения этих мер указывают на функциональную капиллярной разрежения.

2. Эндотелиальная функция оценки

  1. Эндотелиальной функции оценивались до и после постокклюзионной реактивной гиперемией, с помощью неинвазивного измерения плетизмографии предплечья кровотока, в соответствии с методом Sivertsson 4, который использует эндотелий-зависимой стимул реактивной гиперемии, чтобы вызвать расширение сосудов.
  2. С этой теме в положении сидя после 10 минут лежа отдыха, ртуть в резиновых тензометрических растягивается до 10% за ее покоя длина петли Arounг субъекта предплечья на 5 см ниже локтевой ямки.
  3. Тензометрических подключен к плетизмографа (EC-4: DE Hokanson, Inc; Bellevue, WA), который в свою очередь подключен к доплеровской рекордер (CW-1; DE Hokanson, Inc; Belleveue, WA).
  4. Верхняя манжета окклюзии руку применяется, и рука подвешена удобно на уровне сердца помощью строп повязку связано с регулируемой внутривенной полюса. Систолического и диастолического артериального давления и частоту сердечных сокращений, полученных с Dinamap ProCare 100 автоматических BP манжеты (GE Healthcare, Piscataway, NJ), размещенные на противоположной руке.
  5. Педиатрическая манжета на запястье раздут до 200 мм рт закрывают поток в руке. Верхняя манжета надувается руку до 50 мм рт ст, спущенный на 1,5 сек, а затем снова завышенным быстро до каждого потока предплечья измерения артериального, полученные за счет расширения тензодатчика, расположенных вокруг предплечья.
  6. Предплечье кровотока (FBF) измеряется в базовых отдыхал (FBF базы) и сноват постокклюзионной гиперемия вызванного максимальной вазодилатации (FBF максимум). Для базовые измерения кровотока, четыре последовательных кривых FBF получены в течение 30 секунд (FBF базы).
  7. Окклюзии манжету затем накачивается до 40 мм рт.ст. выше систолического давления в течение 10 мин. После выхода артериальной окклюзии (постокклюзионной реактивной гиперемией), четыре последовательных кривых FBF получены в течение первых 30 секунд потока (FBF максимум).
  8. Соотношение FBF макс / FBF база рассчитывается как оценка сосудов, разделив среднее из четырех значений максимальной FBF на среднее из четырех значений FBF базы. 5 предплечья сосудистого сопротивления при максимальной вазодилатации (FVR макс) рассчитывается как среднее артериальное давление (САД), разделенный на FBF макс. FBF макс во время реактивной гиперемии напрямую связано с FBF после максимального вливания внутриартериального ацетилхолина, эндотелиальные зависит от сосудорасширяющим 6. Соответственно, FBF Макс и отношение FBF макс / FBF базу принимаются неинвазивной меры функции эндотелия. 6-8 Кроме того, оба FBF Макс и FVR максимально отражали сопротивление артерий структурных изменений (увеличение стены / просвет соотношении) 9.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Различия во внешнем виде микрососудов между нормальным артериальным давлением и гипертонической лиц являются очевидными, сравнивая рисунки 4 и 5. Рисунке 4 показана типичная сеть прямых капилляров в хорошо организованных строк в нормотензивных человека. В отличие Рисунок 5 демонстрирует более беспорядке картину уменьшилось, гибкой капилляров.

Авторы имеют постоянный интерес к роли микрососудистой дисфункции в патогенезе сердечно-сосудистых з...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Капилляроскопия (капиллярная микроскопия) не является стандартной мерой капиллярной структурой. Однако в настоящее время отсутствуют стандартные методы прямой оценки капиллярного structure.Furthermore, капиллярная микроскопия широко используется для прямой оценки capillarydensity в большом и растущем теле опубликованных работ 12, 13, 10, 11, 14-18 . Кроме того, мы подтвердили капиллярной технику микроскопии путем сопоставления результатов с капилляроскопия предплечье кровотока, устоявшихся мера сосудистой

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы не имеют финансовых конфликтов интересов, связанных с проведением или публикация этой работы раскрывает.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантом премии номера R01HL096593 и K23HL72825 из Национального института сердца, легких и крови институт. Этот материал предназначен исключительно ответственность Университета Томаса Джефферсона и не обязательно отражают официальную точку зрения Национального института сердца, легких и крови институт и Национальный институт здоровья.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Ссылки

  1. Serne, E. H., Gans, R. O., ter Maaten, J. C., ter Wee, P. M., Donker, A. J., Stehouwer, C. D. Capillary recruitment is impaired in essential hypertension and relates to insulin's metabolic and vascular actions. Cardiovasc. Res. 49, 161-168 (2001).
  2. Bollinger, A., Fagrell, B. Clinical Capillaroscopy: A guide to its use in clinical research and practice. , Hogrefe & Huber Publishers. Lewiston, NY. (1990).
  3. Antonios, T. F., Rattray, F. E., Singer, D. R., Markandu, N. D., Mortimer, P. S., MacGregor, G. A. Maximization of skin capillaries during intravital video-microscopy in essential hypertension: comparison between venous congestion, reactive hyperaemia and core heat load tests. Clin. Sci. (Lond). 97, 523-528 (1999).
  4. Sivertsson, R. The hemodynamic importance of structural vascular changes in essential hypertension. Acta. Physiol. Scand. Suppl. 343, 1-56 (1970).
  5. Raitakari, O. T., Celermajer, D. S. Testing for endothelial dysfunction. Ann. Med. 32, 293-304 (2000).
  6. Tousoulis, D., Antoniades, C., Stefanadis, C. Evaluating endothelial function in humans: a guide to invasive and non-invasive techniques. Heart. 91, 553-558 (2005).
  7. Higashi, Y., Sasaki, S., Nakagawa, K., Matsuura, H., Kajiyama, G., Oshima, T. A noninvasive measurement of reactive hyperemia that can be used to assess resistance artery endothelial function in humans. Am. J. Cardiol. 87, 121-125 (2001).
  8. Higashi, Y., Yoshizumi, M. New methods to evaluate endothelial function: method for assessingendothelial function in humans using a strain-gauge plethysmography: nitric oxide-dependent and independent vasodilation. J. Pharmacol. Sci. 93, 399-404 (2003).
  9. Lind, L., Sarabi, M., Millgard, J. Methodological aspects of the evaluation of endothelium dependent vasodilatation in the human forearm. Clin. Physiol. 18, 81-87 (1998).
  10. Cheng, C., Diamond, J. J., Falkner, B. Functional capillary rarefaction in mild blood pressure elevation. Clinical and Translational Science. 1, 75-79 (2008).
  11. Cheng, C., Daskalakis, C., Falkner, B. Capillary rarefaction in treated and untreated hypertensive subjects. Therapeutic Advances in Cardiovascular Disease. 2, 79-88 (2008).
  12. Antonios, T. F., Singer, D. R., Markandu, N. D., Mortimer, P. S., MacGregor, G. A. Rarefaction of skin capillaries in borderline essential hypertension suggests an early structural abnormality. Hypertension. 34, 655-658 (1999).
  13. Noon, J. P., Walker, B. R., Webb, D. J., et al. Impaired microvascular dilatation and capillary rarefaction in young adults with a predisposition to high blood pressure. J. Clin. Invest. 99, 1873-1879 (1997).
  14. Antonios, T. F., Rattray, F. M., Singer, D. R., Markandu, N. D., Mortimer, P. S., MacGregor, G. A. Rarefaction of skin capillaries in normotensive offspring of individuals with essential hypertension. Heart. 89, 175-178 (2003).
  15. de Jongh, R. T., Ijzerman, R. G., Serne, E. H., et al. Visceral and truncal subcutaneous adipose tissue are associated with impaired capillary recruitment in healthy individuals. J. Clin. Endocrinol. Metab. 91, 5100-5106 (2006).
  16. de Jongh, R. T., Serne, E. H., Ijzerman, R. G., de Vries, G., Stehouwer, C. D. Free fatty acid levels modulate microvascular function: relevance for obesity-associated insulin resistance, hypertension, and microangiopathy. Diabetes. 53, 2873-2882 (2004).
  17. de Jongh, R. T., Serne, E. H., RG, I. J., Stehouwer, C. D. Microvascular function: a potential link betweensalt sensitivity, insulin resistance and hypertension. J. Hypertens. 25, 1887-1893 (2007).
  18. Ijzerman, R. G., Voordouw, J. J., Van Weissenbruch, M. M., et al. TNF-alpha levels are associated withskin capillary recruitment in humans: a potential explanation for the relationship between TNF-alpha and insulin resistance. Clin. Sci. (Lond). 110, 361-368 (2006).
  19. Yvonne-Tee, G. B., Rasool, A. H., Halim, A. S., Rahman, A. R. Noninvasive assessment of cutaneous vascular function in vivo using capillaroscopy, plethysmography and laser-Doppler instruments: its strengths and weaknesses. Clin. Hemorheol. Microcirc. 34, 457-473 (2006).
  20. Wilkinson, I. B., Webb, D. J. Venous occlusion plethysmography in cardiovascular research: methodology and clinical applications. Br. J. Clin. Pharmacol. 52, 631-646 (2001).
  21. Thijssen, D. H., Bleeker, M. W., Smits, P., Hopman, M. T. Reproducibility of blood flow and post-occlusive reactive hyperaemia as measured by venous occlusion plethysmography. Clin. Sci. (Lond). 108, 151-157 (2005).
  22. Leslie, S. J., Attina, T., Hultsch, E., et al. Comparison of two plethysmography systems in assessment of forearm blood flow. J. Appl. Physiol. 96, 1794-179 (2004).
  23. James, M. A., Tullett, J., Hemsley, A. G., Shore, A. C. Effects of aging and hypertension on the microcirculation. Hypertension. 47, 968-9674 (2006).
  24. Debbabi, H., Uzan, L., Mourad, J. J., Safar, M., Levy, B. I., Tibirica, E. Increased skin capillary density in treated essential hypertensive patients. Am. J. Hypertens. 19, 477-483 (2006).
  25. Serne, E. H., Gans, R. O., ter Maaten, J. C., Tangelder, G. J., Donker, A. J., Stehouwer, C. D. Impaired skincapillary recruitment in essential hypertension is caused by both functional and structural capillary rarefaction. Hypertension. 38, 238-242 (2001).
  26. Carpentier, P. H. New techniques for clinical assessment of the peripheral microcirculation. Drugs. 58, 17-22 (2001).
  27. Shore, A. C. Capillaroscopy and the measurement of capillary pressure. Br. J. Clin. Pharmacol. 50, 501-513 (2000).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи