Summary
Ikke-invasiv vurdering av endotelfunksjonen i mennesker kan bestemmes ved strømnings-mediert utvidelse teknikken. Selv om tusenvis av studier har brukt denne teknikken, har ingen studier utført denne teknikken ikke-invasiv hos rotter. Den følgende artikkelen beskriver ikke-invasiv måling av flow-mediert dilatasjon i brachialis og overfladiske lårarteriene av rotter.
Introduction
Vaskulært endotel er et cellemonosjikt som linjer lumen av arterier og er en viktig regulator av vaskulær funksjon. Det er mange molekyler som frigjøres fra endotelet som resulterer i modulering av blodkar diameter. Blant disse molekylene, nitrogenoksid (NO), synes å være den primære vasodilaterende molekylet frigjort fra vaskulært endotel i respons til stimulering (for eksempel insulin, acetylkolin, eller endringer i skjærspenning) 1. I det vaskulære endotel, følges NO-produsert ved hjelp av enzymet endotelial NO-syntase (eNOS), og blir deretter frigjort fra endotelceller 2. NO diffunderer i vaskulær glatt muskulatur, hvor det forårsaker avslapning og økt kardiameteren 3.
Endotelial dysfunksjon kan bestemmes ikke-invasiv hos mennesker ved hjelp av flow-mediert dilatasjon (FMD) -teknikk 4,5. FMD har vært foreslått for å representere en funksjonell bioassay for endotel-avledetNO biotilgjengelighet hos mennesker, og er vanligvis vurdert på brachialis eller overfladisk femoralis i respons til reaktiv hyperemi etter en ~ 5 min lem okklusjon 6. Reaktiv hyperemia øker laminær skjærkrefter som omsatte for endotelceller 7, signaliserer en frigjøring av NO 8. Selv om det i de senere år, har andelen av vasodilatasjon initiert av NO frigivelse vært diskutert 9,10, er FMD indikasjon på endotel-avhengige dilatasjon og har konsekvent vist seg å forutsi kardiovaskulære hendelser 11-13.
Hittil har tusenvis av studier ansatt FMD teknikk for ikke-invasiv måling av endotelfunksjon hos mennesker. Tatt i betraktning den siste skifte i fokus for å translasjonell forskning, vil retningslinjer for ikke-invasiv måling av FMD i gnagere være svært verdifull. Tråd med en translasjonell tilnærming, ble denne protokollen etablert for måling av FMD i brachialis og superficial lårarteriene av rotter, som disse nettstedene er oftest målt i mennesker. Denne protokollen gir en robust og repeterbar FMD respons i rotter, er imidlertid måling av FMD i rotter teknisk krevende og kan være vanskelig for andre forskere å replikere uten video demonstrasjon. Derfor vil følgende artikkel viser en fremgangsmåte for ikke-invasiv måling av FMD i brachialis og overfladiske lårarteriene av rotter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dyr prosedyrer dannet Guide for omsorg og bruk av forsøksdyr 14 og ble godkjent av University of Utah og Salt Lake City Veterans Affairs Medical Center Animal Care og bruk.
1. Animal Forberedelse
- Plasserer dyret i anestesi induksjon kammer inneholdende 3% isofluran i 100% oksygen. La dyret i induksjon kammer før det svarer ikke på ytre stimuli.
- Ta dyret fra induksjonskammeret og legg den på et oppvarmet undersøkelse bord utstyrt med elektro (EKG) elektroder. Opprettholde anestesi på 3% isofluran i 100% oksygen. Brachialis og overfladisk lårarterie FMD kan ikke utføres samtidig. Derfor er forberedelse instruksjoner for hver måling oppført nedenfor.
2. brakialarterien Forberedelse
- Plasser dyret liggende og holde venstre øvre lem og hvert nedre lem av enimal til eksamen bordet med kirurgisk tape.
- Hindrer den høyre øvre lem av dyret, slik at den nedre del av den øvre lem ligger litt høyere (~ 0,2-0,5 cm) over plattformen.
- Påfør hårfjerningsmiddel (f.eks Nair) til dyrets høyre overekstremitet å fjerne hår.
- Plasser en okklusjon mansjett (10 mm lumen diameter standard vaskulær Lukkeren) på høyre overekstremitet distal til albuen. Ikke hvil sperreinnretningen på plattformen, som inflasjon / deflasjon vil flytte lem og forstyrre ultralyd bilder.
- Sett ultralyd maskin til B-modus ved hjelp av ultralyd tastaturet.
- Anvende en liten mengde av ultralyd gel til den øvre lem av dyret, proksimalt for okklusjon mansjetten.
- justere en ultrahøy frekvens lineært array transduser festet til en stereotaktisk holder med den øvre lem manuelt. Brakialarterien skal være synlig 2-3 mm dyp.
- For å bekrefte at brakialarterien, ikke brachialis vene, bliravbildes, bytte til PW-modus ved hjelp av ultralyd tastaturet. Arterien vil ha pulserende blodstrøm i motsetning til det tilstøtende vene som vil ha kontinuerlig blodstrøm.
3. Overfladisk lårarterie Forberedelse
- Plasser dyret liggende og holde armene og venstre nedre lem til eksamen bordet med kirurgisk tape.
- Beherske høyre nedre lem av dyret til en høyde (~ 0,5-1 cm) over plattformen ved hjelp av en pute (f.eks kastet papirhåndklær).
- Påfør hårfjerningsmiddel (f.eks Nair) til dyrets høyre nedre lem for å fjerne hår. Etter hårfjerning lårvenen skal være godt synlig i den øvre indre lår.
- Plasser en okklusjon mansjett (10 mm lumen diameter standard vaskulær Lukkeren) proksimale til høyre ankel. Ikke hvil sperreinnretningen på plattformen, som inflasjon / deflasjon vil flytte den nedre lem og forstyrre ultralyd bilder.
- Sett ultralyd maskin tilB-mode.
- Anvende en liten mengde av ultralyd gel til den nedre lem av dyret, proksimalt for okklusjon mansjetten.
- justere en ultrahøy frekvens lineært array transduser festet til en stereotaktisk holder med den femorale vene, som er synlig gjennom huden manuelt. Den overfladiske lårarterie skal være synlig <1 mm dype.
- For å bekrefte at den overflatiske lårarterie, ikke femoralvenepunksjon, blir fotografert, bytte til PW-modus. Arterien vil ha pulserende blodstrøm i motsetning til det tilstøtende vene som vil ha kontinuerlig blodstrøm.
4. Baseline Phase
- Optimalisere B-mode bilde, ligner på hvordan det ville bli gjort på mennesker 15 den. Sikre at en horisontal, langsgående bilde av fartøyet med intima-media visualisert i begge vegger er observert. Optimalisere bildet ved litt justering ultralydproben plassering for å sikre at så mye av arterien som mulig er synlig i fangstvinduet.
- Alternativt justere ultralyd innstillinger for å få et bedre bilde ved å endre lysstyrke / kontrast, fokalsoner, frekvens, dynamisk område, og linjetetthet. Det finnes andre måter å optimalisere ultralydbildet, men detaljert beskrivelse av disse er utenfor rammen av denne protokollen.
- Etter optimalisering av arterie bilder, slå på EKG-gating å vise bare bilder som er tatt i løpet av R-bølgen for å sikre at bare én diameter rammen er samlet er under hvert diastolisk del av en hjertesyklus.
MERK: EKG-gating er tilgjengelig på ultralyd maskin som brukes i denne protokollen ved å velge EKG-gating under valget fysiologiske innstillinger, men denne funksjonen er kanskje ikke tilgjengelig på alle ultralyd maskiner. EKG-gating skal være slått på etter at bildet er optimalisert, som det er vanskelig å få et bilde ved lavere bildefrekvens (dvs. en gang per R-bølge). Uten EKG-gating, kombinasjonen av en høy puls på rotter og kravet til en høy rammesats for å fange diastolisk del av hjertesyklusen tillater bare for ~ 10-20 sekunders klipp. Den tungvint størrelsen og mengden av data i hvert klipp øker analyse byrde betydelig. - Record 60 sekunder av baseline data ved hjelp av B-mode.
MERK: ultralyd maskin er alltid opptak, men ikke alle bildene som er lagret på ultralyd maskin, som det er en grense på antall bilder som kan tas opp i en ultralyd klipp. Klippet lengde (dvs. antall rammer) kan justeres i innstillingene. Det er foreslått å sette for maksimalt antall bilder per klipp. Når opptaket er ved enden av et klips (dvs. maksimalt antall rammer nådd), opptaks fortsetter, men klemmen ruller fremover fange de nyligste rammer. I dette tilfellet er tidligere rammer som ble fanget utenfor det maksimale rammegrense så slettet. Selv om disse vanskelighetene i opptaket varierer mellom maskiner, kan justering av opptakslengden være nødvendig. - SWItch til PW-modus. Plasser markøren i midten av lumen. Eksempel på portene vil bli plassert automatisk i referanse til markøren, men kan justeres for bredde ved hjelp av ultralyd tastaturet. Opprettholde et insonation vinkel på ≤60 °.
- Juster insonation vinkelen ved å endre Doppler strålevinkel. Gjør fine justeringer av vinkel ved hjelp av ultralyd tastaturet. Hvis ingen av disse gir en vinkel som passer for måling, justere ultralydproben manuelt ved å vippe arterien til en mer optimal vinkel. Hvis noen justering av ultralyd vinkel er utført, gjenvinne B-mode-bilder.
- Posten 10 sekunder med hastighetsdata.
5. Okklusjon Phase
- Blåses det vaskulære sperreinnretningen ved hjelp av en luftfylt 10 ml sprøyte. For å holde lufttrykket konstant i vaskulær sperreinnretningen, brett røret på seg selv og plassere et bindemiddel klipp på brettet tube.
- Bytt til PW-modus for å bekrefte cuff okklusjon, som dokumentert aven stor reduksjon i blod hastighet.
- Bytt til B-mode og registrere data i 60 sekunders klipp, til 4:45 min av okklusjon.
- Bytt til PW-modus. Hold oversikt over hjertefrekvensen og tidspunktet for hver ultralyd klipp for analyse.
6. hyperemic Phase
- Slipp mansjetten under innspilling i PW-modus ved å fjerne bindemiddel klipp fra brettet røret. Rekord 5 sekunder før og 5 sekunder etter mansjett utgivelsen.
- Bytt til B-mode og registrere data i 60 sekunders klipp inntil 3 minutter etter okklusjon. Hold oversikt over hjertefrekvensen og tidspunktet for hver ultralyd klipp for analyse.
- Etter gjennomføringen av FMD fjerne dyret fra undersøkelsesbordet og overvåke før det har gjenvunnet nok bevissthet til å opprettholde sternal recumbency.
7. Analyse
- For analyse, eksport ultralyd som DICOM-filer til en frakoblet datamaskin utstyrt med kant-deteksjon programvare, som gjør det mulig for objektiv avskrekkemelse av arterien diameter ved hver ramme. Analyse er mulig på ultralyd maskin, men det anbefales ikke, da det er meget tidkrevende og forutsetter undersøker skjevhet.
- Analysere data arterie diameter på 60 andre segmenter ved start og etter okklusjon fase, og i 10 andre segmenter i den hyperemiske fasen.
- Analyser blodhastighetsdata ved hjelp av flyt analyse av automatiserte kant-deteksjon programvare. Bestem gjennomsnittlig blodhastigheten ved å måle 5 eller flere påfølgende bølgeformer av ensartet utseende under baseline og okklusjon faser. Bestem gjennomsnittlig blod hastighet under reaktiv hyperemi for blodhastigheter umiddelbart etter mansjett utgivelse. Bølgeformen med høyest blod hastighet anses peak blod hastighet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Flow-mediert dilatasjon ble utført på brachialis og overfladisk lårarterie av 8 Wistar rotter. Posisjonering av en rotte er vist i figur 1.
Representative ultralydbilder fra den overfladiske lårarterien er vist i figur 2.
Figur 1. Rat og ultralyd posisjonering.
Posisjonering av rotte for måling av brachialis (A) og overfladisk femoral (B) arterie FMD. Posisjonering av ultralyd probe og okklusjon mansjett for måling av brachialis (C) og overfladisk femoral (D) arterie FMD. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2. Representative ultralydbilder.
Ultralydbilde av den overflatiske lårarterie ved hjelp av B-mode avbildning for bestemmelse av diameter (A). Blod hastigheten ble bestemt ved bruk av PW-modus. Vist i figuren er blod hastighet ved baseline (B), reduksjon i blod hastighet under okklusjon fasen (C), og den raske økningen i blod hastighet på mansjetten utgivelse under hyperemiske fase (D). Klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Som vist i figur 3, er det en lignende vasodilaterende respons mellom brachialis og overfladiske lårarteriene. Når uttrykt som en prosent av baseline, FMD var lik mellom arterier, men når eksplisittd som en absolutt endring fra baseline, FMD var signifikant høyere i brakialarterien (P <0,05). Denne forskjellen skyldes sannsynligvis et større fartøy diameter i brakialarterien enn i den overfladiske lårarterien (498 ± 28 vs. 397 ± 11 um, P <0,05). I likhet med måling av FMD hos mennesker 16, intersession variasjonskoeffisienten for brachialis og overfladiske femorale FMD var 9 ± 1 og 10 ± 4%, respektivt. Til tross for forskjeller i fartøyets størrelse, det var en sterk lineær sammenheng mellom brachialis og overfladisk lårarterie FMD når uttrykt som en prosent eller absolutt endring fra baseline.
Figur 3. Flow-mediert dilatasjon hos rotter.
Vasodilatasjon av brachialis og overfladisk femoralartery etter en 5 minutters periode av ischemi uttrykt som prosent (A) og absolutt (B) Endring fra baseline. FMD var lik mellom arterier når uttrykt som en prosent av utgangsverdien (C). Men når uttrykt som en absolutt endring fra baseline (D), FMD var signifikant høyere i brakialarterien. Enten uttrykt som en prosent (E) eller absolutt (F) endring fra baseline, var det et sterkt forhold til FMD mellom brachialis og overfladiske lårarteriene. * P <0,05 vs. brakialarterien. Verdier er gjennomsnitt ± SEM. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Som vist i tabell 1, ble kardiovaskulære variable måles i løpet av basislinje, okklusjon, og hyperemic faser. Arterie diameter ble bestemt ved hjelp av intima-til-intima eller media-to-media avstand under det diastoliske parti av hjertesyklusen. Arterie diameter ble målt i 60 sekunder ved baseline og kontinuerlig in ~ 60 sekunders intervaller gjennom okklusjon og hyperemic faser. Blod hastigheten ble bestemt ved anvendelse av den midlere arterielle hastighet av blod i hulrommet i løpet av en hjertesyklus. Blodstrøm ble beregnet i henhold til ligningen: blodstrømning (mL / min) = (blodhastighet (um / sek) · π · [kar diameter (um) / 2] 2 · 60). Skjærhastighet ble beregnet i henhold til ligningen: skjærhastighet (r-1) = blod hastighet · 8 / kardiameteren. FMD ble beregnet i henhold til ligningen: FMD = (peak kardiameteren - basislinje kardiameteren) / grunnlinje kardiameteren.
| brakialarterien | Overflatisk lårarterie | |
| baseline Phase | ||
| Hjertefrekvens, bpm | 367 ± 12 | 368 ± 16 |
| Diameter, mikrometer | 498 ± 28 | 397 ± 11 * |
| Blood Velocity, mikrometer / sek | 85 ± 8 | 76 ± 11 |
| Blood Flow, ul / min | 1027 ± 147 | 568 ± 90 * |
| Shear Rate, s -1 | 1,4 ± 0,1 | 1,5 ± 0,2 |
| okklusjon Phase | ||
| Hjertefrekvens, bpm | 362 ± 12 | 359 ± 14 |
| Diameter, mikrometer | 499 ± 32 | 390 ± 11 * † |
| Blood Velocity, mikrometer / sek | 63 ± 9 † | 38 ± 8 † |
| Blood Flow, ul / min | 722 ± 122 † | 272 ± 62 * † |
| Shear Rate, s -1 | 1,0 ± 0,2 † | 0,8 ± 0,2 † |
| hyperemic Phase | ||
| Hjertefrekvens, bpm | 363 ± 12 | 357 ± 12 |
| Peak Diameter, mikrometer | 586 ± 22 † ‡ | 457 ± 15 * † ‡ |
| Peak Blood Velocity, mikrometer / sek | 149 ± 11 † ‡ | 205 ± 12 * † ‡ |
| Peak Blood Flow, ul / min | 1778 ± 229 † ‡ | 1495 ± 127 † ‡ |
| Peak skjærhastighet, s -1 | 2,5 ± 0,3 † ‡ | 3,7 ± 0,2 * † ‡ |
| * P <0,05 vs. brakialarterien. </ Td> | ||
| † P <0,05 vs. Baseline fase. | ||
| ‡ p <0,05 vs. okklusjon fase. | ||
| Verdier er gjennomsnitt ± SEM. |
Tabell 1. Kardiovaskulære variabler gjennom hver fase av protokollen.
Det var ingen endringer i hjertefrekvens gjennom enten protokollen, samt mellom blod målinger (P> 0,05). Diameteren på brakialarterien var betydelig større enn den overfladiske lårarterie (P <0,05). I løpet av okklusjon fase, var det en signifikant reduksjon i blodhastighet, blodstrøm, og skjærhastighet i forhold til grunnlinjen i begge arterier (P <0,05). Etter mansjett frigivelse, peak blod hastighet, blodstrøm, og skjærhastighet var alle betydelig høyere enn utgangs eller okklusjon faser i begge arterier (p <0,05). I likhet med måling av reaktiv hyperemi i mennesker 16, intersession variasjonskoeffisienten for brachialis og overfladisk femoral reaktiv hyperemi var 24 ± 9 og 19 ± 5%, respektivt. Det var forskjeller i blodhastighet, blodstrøm, og skjærhastighet mellom arterier, skyldes for en stor del av forskjellen i arterien diameter.
Etter normalisering til topp skjærhastighet, vasodilatasjon var høyere i brakialarterien (figur 4). Dette gjaldt også for FMD uttrykt som en absolutt endring fra baseline. Men til tross for forskjeller i størrelse, det var en sterk lineær sammenheng i prosent og absolutte FMD normalisert til topp skjærhastighet mellom brachialis og overfladisk lårarterie.
/54762fig4.jpg "/>
Figur 4. Flow-mediert dilatasjon normalisert til topp skjærhastighet hos rotter.
Etter normalisering til topp skjærhastighet, FMD expressedas en prosent (A) eller absolutt endring (B) fra baseline var høyere i brakialarterien forhold til overfladisk femoral arterien.
Til tross for forskjeller mellom arteriene i FMD normalisert til topp skjærhastighet, var det en sterk sammenheng mellom brachialis og overfladiske lårarteriene når FMD ble uttrykt som en prosent (C) eller absolutt endring (D) fra baseline. * P <0,05 vs. brakialarterien. Verdier er gjennomsnitt ± SEM. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I denne studien ble en ikke-invasiv måling av FMD demonstrert i brachialis og overfladiske lårarteriene av rotter. Like mennesker 6, etter en 5 minutters okklusjon periode, var det en hurtig økning av blodhastigheten (dvs. reaktiv hyperemi) for derved å øke skjærhastighet på arterieveggen som resulterte i den etterfølgende vasodilatasjon av arterien. FMD ble observert i både brachialis og overfladiske lårarteriene. I tillegg var det en sterk sammenheng i FMD mellom arteriene. Selv om peak skjærhastigheten var høyere i den overfladiske lårarterie, FMD normalisert til topp skjærhastighet opprettholdt en sterk sammenheng mellom arterier. Sammen indikerer disse resultater at ikke-invasiv måling av FMD kan med hell utføres i rotter.
Selv om måling av FMD ble utført på to forskjellige arterier, størrelsen av FMD var lik når uttrykt som en prosent forandring fra grunnlinjen. However, da uttrykkes som en absolutt endring fra baseline, FMD var høyere i brakialarterien, som at arterien hadde en ~ 25% større hvile diameter enn overfladisk lårarterie. Disse resultatene er lik de i humane studier der FMD ble målt i brachialis og overfladiske lårarteriene i samme fag 17,18. Til tross for forskjeller i arteriell diameter, uttrykte forholdet mellom FMD som en prosent eller absolutt endring fra baseline, var ekstremt sterk mellom arterier.
Flow-mediert utvidelse er blitt foreslått for å representere en funksjonell bioassay for endotel-avledet NO biotilgjengelighet hos mennesker 6, som vasodilatering skjer via NO-frigivelse fra endotelet som reaksjon på øket skjærhastighet 1,3. Dermed vil en høyere FMD normalisert til maksimal skjærhastighet representerer en endotelet som har økt følsomhet en gitt økning i skjærhastigheten. Etter normalisering FMD til topp skjærhastighet, FMD var høyere i brachial arterie, uavhengig av om det er uttrykt som en prosent eller absolutt endring fra baseline. Til tross for forskjeller i omfanget av FMD normalisert til topp skjærhastighet mellom brachialis og overfladiske femoral arteries, det var en sterk lineær sammenheng i prosent og absolutte FMD normalisert til topp skjærhastighet mellom arterier.
I den foreliggende undersøkelse, er det ikke-invasiv måling av FMD beskrevet i brachialis og overfladiske lårarteriene med mansjett okklusjon distalt til ultralydsonden. Denne mansjett emisjonen ble valgt av flere grunner, 1.) hos mennesker, er dette mest brukte metoden for måling av FMD, 2) har vist seg bidraget av NO til FMD til å være større når målingen arterien diameter er proksimal til okklusjon området 9 og 3) var det problemer med å opprettholde den ultralydbilde etter mansjettoppblåsing når målestedet var distal til okklusjon. Selv om denne fremgangsmåte representerer en ikke-invasiv måling av FMD,andre har utført FMD i levende rotter ved hjelp av et kirurgisk okklusjon av felles bekkenarterie med ultralydmåling distal til okklusjon i lårarterie 19. Den FMD respons ved å bruke den protokoll som først ble beskrevet av Heiss et al. ble hemmet av infusjon av eNOS hemmere. Faktisk har denne prosedyren blitt brukt til å vise at farmakologiske økning i intracellulær NO bedrer FMD i to rottemodeller av endotelial dysfunksjon og hypertensjon 20, og eksponering for passiv røyking fører til en svekkelse av FMD i rotter 21,22. Disse studiene viser bidraget av NO til FMD i rotter og etablere forholdet mellom FMD til kardiovaskulær helse. Men da denne teknikken er invasiv, den kan begrense evnen til å måle FMD i lengderetningen i de samme rottene i løpet av en periode på uker til år. Ved å bruke en lignende metode som den foreliggende undersøkelse, er to nye studier utført ikke-invasiv måling av FMD i bakbenet hos mus 23,24,men det var flere tekniske forskjeller mellom studiene (dvs. tidsmåling kurs og plassering av ultralydsonde og okklusjon mansjett). På grunn av forskjeller mellom disse undersøkelser og vanskeligheter med å replikere disse resultatene, ble de ikke-invasiv måling av FMD i rotter forsøkt i stedet, som rotter blir ofte brukt i translasjonell forskning, men har et større legeme og blodkar størrelse enn mus. Mens måling av FMD i lårarterie av gnagere er ikke generelt roman, har ingen studie utført måling av FMD i brakialarterien av eventuelle levende gnagere. Den sterke forhold til FMD mellom lemmer i denne studien kan illustrere systemisk endotelfunksjon, men gir også en metode for å non-invasiv måling av FMD i dyr som har forstyrret blodstrøm i bakbena (f.eks lårbens arteriovenøs fistel).
Optimalisering og vedlikehold av en høy kvalitet ultralydbilder er kritiske ferdigheter som kreves for denne procedure og krever omfattende praksis. For eksempel, for måling av FMD hos mennesker, er det foreslått at minst 100 tilsyn skanninger er utført før du skanner uavhengig fem. Til tider kan bildet skifte under mansjetten okklusjon og krever små justeringer av ultralyd probe. Et kritisk punkt i denne protokollen er veksling mellom B-mode og PW-modus på bestemte tidspunkter. Samtidig B-mode og PW-modus bildebehandling er ikke mulig på ultralyd maskin som brukes i denne protokollen. Derfor er det nødvendig å raskt bytte mellom ultralyd moduser å fange hastighet og diameter målinger under bestemte tidssegmenter. Å ha en skriftlig ut protokoll og praksis utfører protokollen vil i stor grad forbedre effektiviteten av veksling mellom ultralyd moduser. Tatt i betraktning den tid-sensitive natur ultralyd opptak i løpet av denne protokollen, vil det oppstå feil, så vær forberedt på å notere ned eventuelle protokoll avvik, for eksempel glemmer å ta en ultralyd klipp.Mangler en ultralyd klippet under okklusjonen fasen er ikke kritisk, men hvis en innspilling er tapt i løpet av den reaktive hyperemi fase er det foreslått å utføre prosedyren igjen etter minst 30 minutter er gått 25.
Som med alle studien er det begrensninger i forsøksprotokollen. I denne studien ble anestesi administrert til rottene under 100% oksygen, og dermed målinger av FMD kan også reflektere vasoreactivity til hyperoksi. Andre former for anestesi, slik som natrium-pentobarbital kunne brukes til å skape en mer representativ blodgassprofil for mennesker og eliminere denne bekymringen. Blodtrykket ble ikke overvåket på noe punkt i denne protokollen. Selv om blodtrykket ikke endrer seg som reaksjon på akutt okklusjon mansjett i mennesker, er det ukjent om noen forbigående endring i blodtrykket ville oppstå i rotter. I tillegg ble komprimert luft brukes til å fylle vaskulær sperreinnretningen, men fylt med vann kan ha resultert i en fastere okklusjonav blodstrøm som vann er det ikke så komprimerbar som luft. Til slutt, ikke-invasiv måling av FMD under betingelser hvor eNOS inhiberes (dvs. L-NMMA infusjon) er ikke utført. Dermed blir bidraget av NO til FMD, som det er utført i denne protokollen, er ikke bestemt.
I konklusjonen, har denne artikkelen vist en protokoll for ikke-invasiv måling av FMD i brachialis og overfladiske lårarteriene av rotter. I forbindelse med den siste skift i fokus for å translasjonell forskning, kan vurderingen av FMD i rotter tilveiebringe et verdifullt verktøy for å oversette resultater hos mennesker til rotter, så vel som tilveiebringe muligheten til å vurdere endotelfunksjonen ved flere tidspunkter i langsgående studier av rotter motta ulike behandlinger. Faktisk er reduksjoner i FMD ledsaget av aortic arteriell avstivningen er observert etter nyreskade i en rottemodell av kronisk nyresvikt (upubliserte funn), som viser application av ikke-invasiv FMD som en markør av vaskulær funksjon i longitudinelle dyrestudier. Fremtidige studier for å undersøke mekanismer for FMD i rotter er garantert og vil gi ytterligere innsikt i ikke-invasiv FMD måling hos mennesker.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Vevo 2100 High Resolution Micro-Ultrasound Imaging System | VisualSonics, Toronto, ON, CAN | ||
| MicroScan Ultra-High Frequency Linear Array Transducer - MS-700 30-70 MHz | VisualSonics, Toronto, ON, CAN | ||
| Vevo Imaging Station | VisualSonics, Toronto, ON, CAN | ||
| Thermasonic gel warmer | Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA | 82-03 | Optional |
| Signacreme electrode cream | Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA | 17-05 | |
| Transpore surgical tape | 3M, Maplewood, MN, USA | 1527-1 | |
| Depilatory cream (e.g., Nair) | General supply | ||
| Cotton swabs | General supply | ||
| Ultrasound gel | General supply | ||
| Standard vascular occluder, 10 mm lumen diameter | Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA | 62-0115 | |
| 10 ml syringe with Luer-Lok tip | General Supply | Used for occlusion cuff apparatus | |
| Paperclip | General Supply | Used for occlusion cuff apparatus | |
| Hypodermic needle – 18 gauge | General Supply | Used for occlusion cuff apparatus | |
| Medium binder clip | General Supply | Used for occlusion cuff apparatus |
References
- 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.
- 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.
- 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).
