Неинвазивная оценка эндотелиальной функции в организме человека может быть определена с помощью метода растяжением потока опосредованную. Хотя тысячи исследований использовали эту технику, ни одно исследование не выполнил эту технику неинвазивно у крыс. В следующей статье описывается неинвазивного измерения потока опосредованной дилатации в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Ультразвуковая оценка Flow-опосредованной дилатации плечевая и поверхностны бедренных артериях в Rats
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Артериальная вазодилатация до увеличения скорости сдвига стенки свидетельствует о функции эндотелия сосудов. У людей неинвазивное измерение функции эндотелия может быть достигнуто с помощью техники проточно-опосредованной дилатации, обычно выполняемой в плечевой или поверхностной бедренной артерии. Вкратце, манжета для измерения артериального давления, расположенная дистальнее ультразвукового датчика, надувается до супрасистолического давления, что приводит к ишемии конечностей. Через 5 минут после окклюзии манжета сдувается, что приводит к реактивной гиперемии и увеличению скорости сдвига стенки, что сигнализирует о высвобождении сосудорасширяющих молекул из эндотелия, вызывая вазодилатацию. Несмотря на тысячи исследований, в которых проводилось опосредованное потоком расширение у людей, удивительно, но ни в одном исследовании этот метод не был выполнен неинвазивно на живых крысах. Учитывая недавнее смещение акцента на трансляционные исследования, создание рекомендаций по неинвазивному измерению опосредованной потоком дилатации у крыс и других грызунов было бы чрезвычайно ценным. В следующей статье представлен протокол для неинвазивного измерения опосредованной потоком дилатации в плечевых и поверхностных бедренных артериях крыс, поскольку эти участки чаще всего измеряются у людей.
Введение
Сосудистый эндотелий является клеточным монослой, что линии просвет артерий и является важным регулятором сосудистой функции. Существуют многочисленные молекулы, освобожденные из эндотелием, которые приводят к модуляции диаметра кровеносного сосуда. Среди этих молекул, оксид азота (NO) , как представляется, основная молекула сосудорасширяющего высвобождается из эндотелия сосудов в ответ на стимуляцию (например, инсулин, ацетилхолин, или изменения в напряжении сдвига) 1. В сосудистом эндотелии, NO производится с помощью фермента эндотелиальной синтазы (Енос) и затем выделяется из эндотелиальных клеток 2. ОТСУТСТВИЕ диффундирует к гладкой мускулатуры сосудов , где он вызывает расслабление и увеличение сосуда диаметром 3.
Эндотелиальная дисфункция может быть оценена неинвазивно у людей , использующих поток опосредованной дилатации (ящур) Метод 4,5. Ящур было предложено представить функциональную биопробы для эндотелиемNO биодоступности в организме человека, а не , как правило , оценивается на плечевой или поверхностной бедренной артерии в ответ на реактивную гиперемию следующего за ~ 5 мин конечностей окклюзии 6. Реактивная гиперемия увеличивает силы ламинарного сдвига, которые трансдуцированных к эндотелиальной клетке 7, сигнализируя высвобождение NO 8. Хотя в последние годы доля вазодилатации инициированный NO релиз был обсужден 9,10, ящур является показателем эндотелий-зависимой дилатации и последовательно было показано , чтобы предсказать сердечно - сосудистых событий 11-13.
На сегодняшний день тысячи исследований использовали технику FMD для неинвазивного измерения эндотелиальной функции в организме человека. Учитывая недавнее смещение акцента на трансляционных исследований, руководящих принципов для неинвазивного измерения ящур у грызунов было бы чрезвычайно ценным. Держа с поступательным подходом, этот протокол был создан для измерения ящуром в плечевых и супермаркеrficial бедренные артерии крыс, так как эти сайты чаще всего измеряется в организме человека. Это приводит протокол в надежной и повторяемой ответ ящуром у крыс, однако, измерение ящур у крыс является технически сложным и может быть трудным для других исследователей повторить без демонстрации видео. Поэтому следующая статья продемонстрирует способ неинвазивного измерения ящуром в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Все процедуры на животных соответствовали Руководству по уходу и использованию лабораторных животных 14 и были одобрены в Университете штата Юта и Солт - Лейк - Сити по делам ветеранов медицинский центр по уходу за животными и использованию.
1. Подготовка животных
- Поместите животное в анестезии индукции камеры, содержащей 3% изофлуран в 100% кислорода. Оставьте животное в индукционной камере до тех пор, пока не реагирует на внешние раздражители.
- Удалить животное от индукции камеры и поместить его на экзаменационный стол с подогревом, оборудованного электрокардиограммы (ЭКГ) электродами. Поддержание анестезии на 3% изофлуран в 100% кислорода. Плечевая и поверхностной бедренной артерии ящур не могут быть выполнены одновременно. Таким образом, подготовка инструкций для каждого измерения, перечислены ниже.
2. плечевую артерию Подготовка
- Поместите животное лежа на спине и удержать левую верхнюю конечность, и каждая нижняя конечность АнIMAL к кушетку с хирургической лентой.
- Задержите правой верхней конечности животного, таким образом, что нижняя часть верхней конечности слегка повышен (~ 0,2-0,5 см) над платформой.
- Применяют депиляции агент (например, Nair), расположенный в правой верхней конечности животного, чтобы удалить волосы.
- Поместите окклюзия манжеты (10 мм диаметр просвета сосуда стандартного сосудистого окклюдером) на правой верхней конечности дистальнее до локтя. Не оставляйте окклюдера на платформе, так как инфляция / дефляция будет двигать конечностью и мешать УЗИ изображения.
- Установите машину ультразвука в B-режиме с помощью ультразвука клавиатуры.
- Нанесите небольшое количество геля ультразвука к верхней конечности животного, проксимальнее окклюзия манжеты.
- Вручную выровнять ультравысокой частоты линейный датчик массива, прикрепленный к стереотаксической держателя с верхней конечности. Плечевая артерия должна быть видна на 2-3 мм в глубину.
- Для того, чтобы подтвердить, что плечевая артерия, а не плечевую вену, в настоящее время, изображаемый переключиться на PW-режиме с помощью ультразвука клавиатуры. Артерии будет иметь пульсирующий кровоток в отличие от смежной вены, которая будет иметь непрерывный поток крови.
Артерии Приготовление 3. Поверхностный бедренных
- Поместите животное лежа на спине и ограничивают верхние конечности и левой нижней конечности к кушетку с хирургической лентой.
- Сдерживать правой нижней конечности животного в поднятом положении (~ 0,5-1 см) над платформой с использованием прокладки (например, бумажных полотенец).
- Применяют депиляции агент (например, Nair) справа от животного нижней конечности для удаления волос. После удаления волос бедренной вены должны быть четко видны на верхней внутренней части бедра.
- Поместите окклюзия манжеты (10 мм диаметр просвета сосуда стандартного сосудистого окклюдером) проксимально к правой лодыжки. Не оставляйте окклюдера на платформе, так как инфляция / дефляция будет двигаться нижней конечности и мешать УЗИ изображения.
- Установите машину ультразвука вВ-режиме.
- Нанесите небольшое количество геля ультразвука на нижней конечности животного, проксимальнее окклюзия манжеты.
- Вручную выровнять ультравысокой частоты линейный датчик массива, прикрепленный к стереотаксической держателя с бедренной вены, которая видна через кожу. Поверхностной бедренной артерии должна быть видна <глубиной 1 мм.
- Для того, чтобы подтвердить, что поверхностная бедренная артерия, а не бедренной вены, которая отображается, переключиться на PW-режим. Артерии будет иметь пульсирующий кровоток в отличие от смежной вены, которая будет иметь непрерывный поток крови.
4. Исходная фаза
- Оптимизация B-режим изображения, подобно тому , как это будет сделано в организме человека 15. Убедитесь в том, что наблюдается горизонтальный, продольное изображение сосуда с интимы-медии визуализированных в обеих стенах. Оптимизация изображения слегка регулировать размещение ультразвукового зонда, чтобы гарантировать, что, как большая часть артерии, насколько это возможно можно просматривать в окне захвата.
- Также можно настроить параметры ультразвука для получения лучшего изображения путем изменения яркости / контраста, фокусные зоны, частота, динамический диапазон и плотность линий. Есть и другие способы оптимизации ультразвукового изображения, но подробное описание, которые выходят за рамки этого протокола.
- После оптимизации изображений артерии, включать ЭКГ-стробирования для отображения только изображения, снятые во время R-волны, чтобы гарантировать, что только один диаметр рамы собирают в течение каждого диастолической части сердечного цикла.
Примечание: ЭКГ-стробирования доступно на ультразвуковой машине, используемой в данном протоколе путем выбора ЭКГ-стробирования в опции физиологических параметров, однако, эта функция может быть недоступна на всех ультразвуковых машин. ЭКГ-стробирования должна быть включена после того, как изображение будет оптимизировано, так как трудно получить изображение с пониженной частотой кадров (то есть, один раз в R-волны). Без ЭКГ-гейт, сочетание высокой частоты сердечных сокращений у крыс и требование высокой рамыСкорость захвата диастолическое часть сердечного цикла позволяет только ~ 10-20 секундных клипов. Громоздкое размер и количество данных в каждом клипе увеличивает нагрузку анализа существенно. - Запись 60 секунд исходных данных с использованием B-режима.
Примечание: ультразвуковой аппарат всегда записывает, однако, не все изображения сохраняются на ультразвуковой машины, так как существует ограничение на количество кадров, которые могут быть записаны в ультразвуковом клипа. Длина клипа (то есть, количество кадров) можно регулировать в настройках. Предлагается установить для максимального количества кадров в клипе. Когда запись в конце клипа (то есть максимальное количество кадров, достигло), запись продолжается, но клип накат захвата самых последних кадров. В этом случае, более ранние кадры, которые были захвачены за пределами максимального предела кадра впоследствии удалены. Хотя эти хитросплетения в записи различаются между машинами, регулировка длины записи может быть необходимым. - SwiTCH в PW-режиме. Поместите курсор в середине просвета. Образцы ворота будут размещены автоматически в качестве ссылки на курсор, но можно регулировать по ширине с помощью ультразвука клавиатуры. Поддерживать угол озвучивание ≤60 °.
- Отрегулируйте угол озвучивания путем изменения угла Доплера луча. Выполните точную настройку угла при помощи ультразвука клавиатуры. Если ни один из них обеспечивают угол, подходящий для измерения, вручную настроить ультразвуковой зонд путем наклона артерии к более оптимальным углом. Если какая-либо регулировка угла ультразвука выполняется, отвоевать B-режим изображения.
- Запись 10 секунд данных по скорости.
5. Непроходимость Фаза
- Накачайте сосудистой окклюдера, используя заполненные воздухом шприц объемом 10 мл. Для поддержания давления на постоянном уровне воздуха в сосудистом окклюдером, сложите трубку на себя и поместить связующее клип на свернутой трубки.
- Переключиться на PW-режим для подтверждения манжеты прикус, о чем свидетельствуетзначительное снижение скорости кровотока.
- не Переключитесь данных в В-режиме и записи в 60-секундных клипов, до 4:45 мин окклюзии.
- Переключение на PW-режим. Записывайте частоты сердечных сокращений и время каждого ультразвукового клипа для анализа.
6. гиперемирована Фаза
- Отпустите манжету во время записи в PW-режиме путем удаления связующего клипа из свернутой трубки. Запись 5 секунд до и 5 секунд после освобождения манжеты.
- не Переключитесь на данных B-режима и запись в 60 секунд клипов до 3-х минут после окклюзии. Записывайте частоты сердечных сокращений и время каждого ультразвукового клипа для анализа.
- После завершения ящур удалить животное из таблицы экспертизы и мониторинга, пока он не пришел в сознание достаточное для поддержания грудины лежачее.
7. Анализ
- Для анализа, экспорта ультразвука, как DICOM файлы в автономный компьютер, оснащенный программным обеспечением от края обнаружения, что позволяет сдерживать несмещеннойmination диаметра артерии в каждом кадре. Анализ можно на ультразвуковой машины, однако, это не рекомендуется, так как это чрезвычайно больших затрат времени и при условии предвзятости следователя.
- Анализ данных диаметра артерии в 60 вторых сегментов во время базовой и окклюзия фазы, а в 10 вторых сегментов во время фазы гиперемии.
- Анализ данных скорости кровотока, используя возможности анализа потока автоматизированного программного обеспечения края обнаружения. Определить среднюю скорость кровотока путем измерения 5 или более последовательных форм волны однородны во время базовой линии и окклюзионных фаз. Определить среднюю скорость кровотока во время реактивной гиперемии для скоростей крови сразу после освобождения манжеты. Форма волны с самой высокой скорости кровотока считается пик скорость кровотока.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Поток-опосредованной дилатации проводили на плечевых и поверхностной бедренной артерии 8 крыс линии Wistar. Позиционирование крысы показана на рисунке 1.
Характерные изображения ультразвука поверхностной бедренной артерии показаны на рисунке 2.
Рисунок ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
В настоящем исследовании, неинвазивным измерение ящур был продемонстрирован в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс. Подобно человека 6, после периода окклюзионного 5 мин, наблюдалось быстрое увеличение скорости кровотока (то есть реактивной гиперемии) тем самым увеличивая скорость сдвига на стенке артерии , что привело к последующей вазодилатации артерии. Ящур наблюдалось в обоих плечевых и поверхностных бедренных артерий. Кроме того, существует тесная взаимосвязь в ящуром между артериями. Хотя пик...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Благодарности
Вся визуализация животных была выполнена в Центре визуализации мелких животных, Университет штата Юта.
Это исследование частично финансировалось за счет грантов Национальных институтов здравоохранения (R21 AG043952, R01 AG040297, K01 AG046326, K02 AG045339 и R01 DK100505).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Vevo 2100 Микроультразвуковая система визуализации высокого разрешения | VisualSonics, Торонто, Онтарио, CAN | ||
| MicroScan Сверхвысокочастотный линейный преобразователь - MS-700 30-70 МГц | VisualSonics, Торонто, Онтарио, CAN | ||
| Vevo Imaging Station | VisualSonics, Торонто, Онтарио, CAN | ||
| Термозвуковой подогреватель геля | Parker Laboratories, Фэрфилд, Нью-Джерси, США | 82-03 | Дополнительный |
| крем с электродами Signacreme | Parker Laboratories, Фэрфилд, Нью-Джерси, США | 17-05 | |
| Transpore хирургическая лента | 3M, Maplewood, MN, США | 1527-1 | |
| Крем для депиляции (e.g., Nair) | Общее снабжение | ||
| Ватные палочки | Общее снабжение | ||
| Ультразвуковой гель | Общее снабжение | ||
| Стандартный окклюдер сосудов, диаметр просвета 10 мм | Аппарат Harvard, Holliston, MA, США | 62-0115 | |
| Шприц 10 мл с наконечником Luer-Lok | Общий комплект поставки | Используется для аппарата окклюзионной манжеты | |
| Скрепка | назначения | Используется для окклюзионного аппарата манжеты | |
| Игла для подкожных инъекций – 18 калибр | Общий расход Используется | для аппарата для окклюзионной манжеты | |
| Средний связующий зажим | Общий комплект поставки | Используется для аппарата для окклюзионной манжеты |
Ссылки
- Smits, P., et al. Endothelial release of nitric oxide contributes to the vasodilator effect of adenosine in humans. Circulation. 92, 2135-2141 (1995).
- Forstermann, U., et al. Nitric oxide synthase isozymes. Characterization, purification, molecular cloning, and functions. Hypertension. 23, 1121-1131 (1994).
- Gardiner, S. M., Compton, A. M., Bennett, T., Palmer, R. M., Moncada, S. Control of regional blood flow by endothelium-derived nitric oxide. Hypertension. 15, 486-492 (1990).
- Harris, R. A., Nishiyama, S. K., Wray, D. W., Richardson, R. S. Ultrasound assessment of flow-mediated dilation. Hypertension. 55, 1075-1085 (2010).
- Corretti, M. C., et al. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol. 39, 257-265 (2002).
- Celermajer, D. S., et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet. 340, 1111-1115 (1992).
- Niebauer, J., Cooke, J. P. Cardiovascular effects of exercise: role of endothelial shear stress. J Am Coll Cardiol. 28, 1652-1660 (1996).
- Sessa, W. C. eNOS at a glance. J Cell Sci. 117, 2427-2429 (2004).
- Wray, D. W., et al. Does brachial artery flow-mediated vasodilation provide a bioassay for NO? Hypertension. 62, 345-351 (2013).
- Green, D. J., Dawson, E. A., Groenewoud, H. M., Jones, H., Thijssen, D. H. Is flow-mediated dilation nitric oxide mediated? A meta-analysis. Hypertension. 63, 376-382 (2014).
- Green, D. J., Jones, H., Thijssen, D., Cable, N. T., Atkinson, G. Flow-mediated dilation and cardiovascular event prediction: does nitric oxide matter? Hypertension. 57, 363-369 (2011).
- Brevetti, G., Silvestro, A., Schiano, V., Chiariello, M. Endothelial dysfunction and cardiovascular risk prediction in peripheral arterial disease: additive value of flow-mediated dilation to ankle-brachial pressure index. Circulation. , 2093-2098 (2003).
- Gokce, N., et al. Predictive value of noninvasively determined endothelial dysfunction for long-term cardiovascular events in patients with peripheral vascular disease. J Am Coll Cardiol. 41, 1769-1775 (2003).
- National Research Council (U.S.). Guide for the care and use of laboratory animals. , 8th, National Academies Press. (2011).
- Alley, H., Owens, C. D., Gasper, W. J., Grenon, S. M. Ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery in clinical research. J Vis Exp. , e52070(2014).
- Ghiadoni, L., et al. Assessment of flow-mediated dilation reproducibility: a nationwide multicenter study. J Hypertension. 30, 1399-1405 (2012).
- Thijssen, D. H., et al. Heterogeneity in conduit artery function in humans: impact of arterial size. Am J Physiol Heart Circ. 295, H1927-H1934 (2008).
- Green, D. J., et al. Why isn't flow-mediated dilation enhanced in athletes? Med Sci Sports. 45, 75-82 (2013).
- Heiss, C., et al. In vivo measurement of flow-mediated vasodilation in living rats using high-resolution ultrasound. Am J Physiol Heart Circ. 294, H1086-H1093 (2008).
- Chen, Q., et al. Pharmacological inhibition of S-nitrosoglutathione reductase improves endothelial vasodilatory function in rats in vivo. J Appl Physiol. 114, 752-760 (2013).
- Pinnamaneni, K., et al. Brief exposure to secondhand smoke reversibly impairs endothelial vasodilatory function. Nicotine Tob Res. 16, 584-590 (2014).
- Liu, J., et al. Impairment of Endothelial Function by Little Cigar Secondhand Smoke. Tob Regul Sci. 2, 56-63 (2016).
- Schuler, D., et al. Measurement of endothelium-dependent vasodilation in mice--brief report. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 34, 2651-2657 (2014).
- Erkens, R., et al. Left ventricular diastolic dysfunction in Nrf2 knock out mice is associated with cardiac hypertrophy, decreased expression of SERCA2a, and preserved endothelial function. Free Radic Biol Med. 89, 906-917 (2015).
- Harris, S. A., Billmeyer, E. R., Robinson, M. A. Evaluation of repeated measurements of radon-222 concentrations in well water sampled from bedrock aquifers of the Piedmont near Richmond, Virginia, USA: : effects of lithology and well characteristics. Environmental research. 101, 323-333 (2006).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
