Summary
インスリン依存性血管拡張筋の血流を調節するなり、微小血管表面積 (微小血管募集) 溶質の交換に使用できる血液と組織の間質の間。生体顕微鏡を組み合わせたと造影超音波検査は同時に大きな船と微小循環でインスリンの作用を評価するために提示体内。
Abstract
インスリンの血管アクションがインスリン感受性の調節に貢献することが実証されています。筋肉の血流のインシュリンの効果は、栄養素やホルモンのインシュリン敏感なティッシュへの配信食後を調節します。ここで生体顕微鏡 (IVM) と筋肉抵抗血管を同時に可視化するマウスの後肢筋内転筋コンパートメントおよび血流の造影超音波 (CEUS) を組み合わせるためのテクニックについて述べる、微小循環体内。同時に血管のツリーの複数のレベルでのインスリンの効果の評価は、インスリンの複数の血管作動性効果と筋血流との関係を研究することが重要です。本研究では実験はマウスで行われました。まず、麻酔、血管作動性化合物、超音波造影剤 (脂質でカプセル化されたマイクロバブル) の注入の尾静脈カニューレが挿入されます。第二に、小切開は内転筋コンパートメントの動脈のツリーを公開する鼠径部で行われました。超音波プローブに断面で筋肉を表示する対側上後肢で配置します。血管径の評価基準パラメーターを評価するために、マイクロバブル、筋血流と血管の血液量 (MBV) を推定する一定の速度で注入してその後。前に、応じて外因クランプの間に適用されると、IVM と CEUS の組み合わせは動脈径、微小血管筋灌流と全身のインスリン感受性インスリン誘発性変化の評価を許可します。さらに、微小循環の反応およびインスリン抵抗性動脈の時間的関係を定量化することができます。フォロー アップすることが可能、マウス縦の時間だ、血管や全身のインスリン感受性の変化を研究するための貴重なツールとなって
Introduction
血糖値の上昇に対し、膵臓は血流がすぐに抵抗血管と毛細血管を介して、骨格筋などの標的臓器に分散にインスリンを分泌します。骨格筋は食後のグルコース取り込み1~ 80% を担当です。骨格筋の間質へのインスリンの配信は、律速段階のブドウ糖の処分2,3、4を促進インスリンの代謝活動に示されています。10-15 分以内は、インスリンは、毛細血管の血液量 (微小血管募集)、総血流量増加5,6前に発生する効果を増加します。微小血管募集栄養素 (とインスリン) の交換7,8で利用できる内皮表面領域を展開します。インスリンを介した血管募集の前に、独立して骨格筋糖取り込み8,9の変更に関連付けられています。インスリンの血管系に及ぼす影響は、'血管インスリン感受性」と呼ばれています。
インスリンを介した血管募集とインスリン依存性の血管拡張、肥満 Zucker ラット10,11で損なわれることが示されています。さらに、減らされた毛細血管密度と無駄のないマウスは、筋インスリン抵抗12を表示します。自分の影響力のある仕事、久保田らを示した血管内皮細胞におけるシグナル伝達障害のインスリン インスリン誘発微小採用で、約 4013によって骨格筋でのグルコース取り込みを減少の減少を引き起こした。血管機能のこれらの異常のみで発生しない筋肉、他の複数の組織や臓器、心臓などにも網膜や腎臓の14,,1516。これらの例と他の研究17,18,19,20インスリンの血管作用がインスリン抵抗性の (病態) 生理学で重要なメカニズムであることを示唆していると、合併症。
インスリンが微小血管の血液量 (MBV) 骨格筋5,6を増加する実質的な証拠がある、この問題が発生するメカニズムは完全に理解9ありません。内皮依存性血管拡張血管インスリン感度21,22,23血管系のさまざまなレベルでの多くの側面に不可欠です。血管のインスリン感受性でマニフェスト自体抵抗血管のインスリンによる弛緩、微小血管の灌流交換表面積7,24、増加する前毛細血管細動脈の緩和 25。
生体顕微鏡 (IVM) はさまざまなマウス28とハムスターの頬袋のマウス背部26、27のマウスおよびラットの腸間膜虚血肢のモデルの皮下脂肪のチャンバーを含むティッシュの準備で使用されています29. 造影超音波検査 (CEUS) は骨格筋31と同様、心臓30微小循環の評価ができる別のイメージング テクニック。Rheologically 赤血球として動作し血管の内腔内に完全に残る不活性ガス封入のマイクロバブルを使用しています。これらのマイクロバブルは、定常状態を達成するために一定の速度で静脈内に注入されます。高エネルギーの超音波を使用して、気泡を破壊すると、できます。マイクロバブルの補充速度領域 (ROI) では、流速 (MFV) を表します。コントラスト画像の全信号強度は、MBV を表します。CEUS は (人間) にも繰り返し実行することができ、(バレットらで説明したインスリン抵抗性の状態は、血管の機能不全の理解が進んだ32)。
現在の研究で筋灌流、IVM と CEUS の同時使用を規制を研究のための新しい技術について述べる。ここで、マウスの後肢筋内転筋コンパートメント内のインスリンの血管アクションに焦点を当てます。この区画は、代表的な筋肉ローカル糖代謝の研究を有効にするマウス最大の骨格筋肉グループのひとつです。この区画は、準備と動脈の可視化が容易にアクセスできる標準化された手術28IVM に最適です。また、私たち自身のグループとその他が、このコンパートメント33,34CEUS ことを示されています。
IVM と CEUS 術の利点は、大きい細動脈 (フィードまたは抵抗動脈) と同じ筋群における微小循環 (毛細血管ベッド) のレベルでのインスリンの効果を評価する可能性です。さらに、2 つのメソッドの同時アプリケーションは、抵抗血管の微小循環レベルでのインスリンの時空間行動に洞察力を提供します。これは IVM を組み合わせるし、CEUS 手法は他の血管生物学分野でも実装できます。たとえば、ノックアウト モデルを用いた様々 なタンパク質や血管内皮細胞に影響を与える特定の病態生理学的条件の役割を学ぶことができます。また、複数時点の時間と研究のコスト削減で 1 つのマウスで両方の方法を使用できます。
Protocol
すべての動物実験は、ローカル動物のケアと倫理委員会で承認されています。応じて外因ランプの端までマウスで麻酔導入からプロトコル全体は、約 2 時間かかります。
1. 顕微鏡の準備
- 14 時間後 20-25 g の重量を量る男性マウスの鎮痛と麻酔作用やフェンタニル (0.31 mg/kg)、ミダゾラム (6.25 mg/kg)、アセプロマジン (6.25 mg/kg) (FMA 麻酔) の腹腔内注入断食を一晩の上に置きます、37 ° C の体温を維持する直腸温度管理された恒温加熱パッド
- アルコール ベースのソリューションを使用して数回機器操作テーブルを消毒します。
- 27 G 針を付ける 10 cm 長いポリエチレン管 (PE 20)、4 ウェイ コネクタにチューブを取り付けます。尾静脈に針を挿入し、組織接着剤のゲルを使用してそれを固執します。このカニューレは、マイクロバブル、インスリン、グルコース、麻酔の注入に使用されます。
注: 追加するヘパリン (5 U/mL)、穿刺時に滅菌生理食塩水で尾静脈 (約 10 μ L) をフラッシュするプロセスは、詰まっているカニューレの可能性を低減できます。 - 手術の手順、実験的プロトコルを通して基、33.75 μ L/kg/分の速度で尾静脈カニューレを介して FMA 麻酔の持続静脈内投与による麻酔を維持します。
- 腹側にマウスを配置し、上部太ももの領域を公開する耐熱性のテープを使用して、足を修正します。太ももの内転筋コンパートメントで筋肉のストレッチを標準化するのに膝関節、股関節 (後肢の足が上向き)、40-60 ° の角度のわずかな exorotation を使用します。
- 脚の付け根と二国間脱毛クリームを使用して太ももの上部エリアで髪を削除します。湿った綿棒を使ってすべての抜け毛を収集します。
- 顕微鏡の下にマウスを置き、10 X 16 X の倍率を使用して次の手術の手順を実行します。
- 腹部の曲率 (図 1) のすぐ外側鼠径靱帯に平行に走る皮はさみを使用して 2 cm の切開を行います。遠位ブルドッグ クランプ (図 1) を使用して切開部の遠位側にトラクションを適用します。これはウィンドウを必要に応じて調整し、(1.12 で説明) パラフィン オイルを保持するために役立ちます。
- 腹壁から脂肪組織を解剖します。出血を避けるため、パッドを介して直接解剖ではなく壁から脂肪パッドを優しきます。遠位方向に脂肪質のパッドで穏やかなトラクションはプロセス (図 1) を容易にするため。
- 大腿動脈を識別し、最初の主要な枝 (薄動脈と下腹壁動脈) の下にそれに従う (図 2)。薄動脈は大内転筋で実行されている大腿動脈の最初の主要な支店は、薄筋への深い実行されます。IVM の薄動脈が使用されます。
- 透明深在筋膜、筋肉や血管をカバーを識別します。シャープな鉗子を使用して、上向きに筋を引くし、microscissor を使用してそれをカットします。
- 薬用液体パラフィンのドロップ (200 μ L) で露出した筋肉をカバー (室温、または 37 ° C に加温) 準備されたティッシュが乾くを防ぐために。油滴が漏れ出ないことを確認します。ブルドッグ クランプを使用して血管を浴び、パラフィン オイルを保持するために小さな空洞を作成する切開の皮膚のひだを調整します。
- 薄動脈がコンピューターの画面に縦書きになるように校正以前顕微鏡 (16 X 光学倍率) の下にマウスを配置します。顕微鏡カメラとコンピューターを付けるイメージ データ セットから血管の直径を抽出する解析システムです。直径は、容器の 2 つの内腔側の間の距離です。継続的な監視と動脈径の測定が望ましいです。
- 光から頭の伝導を減らすために後肢から十分な距離を (最低 20 cm) に光源を配置します。
- Prewarmed 超音波伝達ゲルを上部の対側の後肢に適用します。大腿骨の長軸に垂直な超音波プローブを配置します。
- 内転筋群の断面ビューを取得する超音波プローブの方向と角度を慎重に調整します。マウスに対する超音波プローブの位置を基準と応じて測定の同じ画像平面を保つために安定させるために注意してください。
- 30 分間を安定させるマウスをしましょう。薄動脈の直径は基準径を記録する前に 10 分間安定しているはずです。
2. ベースラインと応じて測定
- ベースライン薄動脈径が、IVM に使用されるコンピューター プログラムによって保存されたことを確認します。
- コールター カウンター 2.5 倍の実験の前にちょうど 10 の9泡/mL の濃度を説明35カウントとマイクロバブルを事前に準備します。
-
気泡は超音波検査機のコントラスト モードでのみ表示できる、イメージに影響を与えるパラメーターを制御コントラスト データ収集 (に記載されている 2.3.1) と集録中に一貫して使用します。
- 超音波検査機で次の設定を使用: コントラスト利得 35 デシベル。時間オフに補償を得るため線密度高;全体; する焦点ゾーンの数4% に動力を伝達します。標準; にビーム幅を送信します。4 SV ゲート感度を 1 にオフに永続化します。関心領域の中央に焦点ゾーンの場所をレベルします。
- 短いを保存 (5 s) クリップ。これは、バック グラウンド信号を計算するため使用されます。
- バイアルの均一懸濁に手でマイクロバブルを振る。5 μ L/分の速度で尾静脈カニューレを使用してマイクロバブルを注入を開始します。マイクロバブルの均一な懸濁液を維持するために振動渦 (毎分 200 x) に注入管を配置します。
- 定常状態レベルに達するので、マイクロバブルの連続的な注入の 5 分を許可してください。マイクロバブル注入 (図 3 a) の開始後 5 分、10 分の超音波検査機で泡マイクロバブル破壊関数 (MBD) を使用しての時間強度曲線を取得するのに進みます。ベースライン血流データを取得するこれらの 2 つの測定の平均信号を取る。
-
ベースライン データを取得した後に、説明34として応じて外因クランプを起動します。インスリンとグルコース (および麻酔) を管理する (1.3 に配置) 尾カニューレを使用します。
- 60 分使用インスリン持続注入 (7.5 mU/kg/分) に続いて 200 mU/kg インスリン ボーラスを導入することで 20% の可変注入に応じて状態を一言で言えば、誘導 D-グルコース euglycemia を維持するために。
- 血糖値モニタリング デバイスと 5 分ごとの尾静脈から血糖値を評価し、5 mM 可変ブドウ糖点滴速度を調整することによって維持します。最後の 30 分間平均グルコース注入率を平均することによってインスリン感受性を決定します。
- 薄動脈の直径が (10, 30, 60 分) で、例えばコンピューターのプログラムで応じて外因クランプの開始の目的の期間に記載されていることを確認します。
- 25 分後やインスリン クランプの 55 分は、30 または 60 分、MBV をそれぞれ文書化する 2 番目の (応じて) CEUS 測定を開始します。2.4 および 2.5 に記載されている同じ手順に従います。デタッチし、マイクロバブルを注入する 4 ウェイ コネクタの麻酔ポートを使用します。マイクロバブル注入の終わりの後麻酔チューブを接続し直します。
- IVM とインスリン注入 CEUS 測定開始後 60 分の終了後、後で分析のため心臓穿刺処置によりマウスから血を撤回します。これはまたマウスを安楽死させます。慎重に薄と大腿動脈を分析し、さらに必要な実験のために保存 (例えば、西部のしみのため前のヴィヴォ圧力図法、免疫組織化学実験36,37、 38)。
3. オフライン解析
注: IVM と CEUS 測定解析をオフラインで実行して盲検治験責任医師によってする必要があります。CEUS は、一時的に MBD 関数を使用して高強度超音波による微小気泡の破壊によって大きな船から微小循環を区別するために可能性を提供しています。((A.u)、任意の単位で測定) 大きな船の信号が対応する血管内微小気泡速度のため微小循環のそれらより速く復元されます。
- 超音波マシンでオフライン ワークステーションまたはソフトウェアを使用して、分析を行う。
- 利益率 (ROI) に微小循環を含めるの領域を描画します。大きい大腿血管 (図 3 a) を含める別の ROI を描画します。
- ソフトウェアの構築投資収益率コピー関数を使用して応じて、基準バック グラウンド測定用微小循環のとより大きな船・ ロワを重複してください。
- ベースラインからバック グラウンド測定と応じて測定値の輝度信号を減算します。
- 大腿血管の輝度信号による微小循環の輝度信号を分割します。ベースラインと応じて MBVs を比較今すぐことができます。
Representative Results
応じて外因クランプ (インスリン感受性) の中にグルコース注入率は 180.21 であった ± 19.81 µmol/kg/分船を安定させるために内転筋コンパートメントにパラフィン油のローカル アプリケーションは、ベースラインの平均直径を変更していません。動脈 (μ μ m ± 17.9 68.8; 対 29.0 ± 73.6p = 0.58) が、変化を減らす助け動物テスト (図 4 a)。インスリン一貫して薄動脈径 (14.58 ± 6.2% 増 60 分;N = 9) 大幅に異なるだった (p < 0.0001) 生理食塩水注入による径変化から (-6.3 ± 4.9%;N = 6)。かなりインスリン依存性の血管拡張をした 10 分 (10.09 ± 5.1%;p = 0.002) し、30 分後、その緩慢な定員の約 95% に達した。
CEUS でインスリン一貫して筋 MBV (図 5 a) 33.5% 増 (± 31.04%、N = 7; p = 0.0009) 生理食塩水注入と比較されたとき (-10.63 ± 27.87%、N = 6) (図 5 b)。表示されるデータは、筋大腿血管に分割した MBV の信号強度です。これは、実験的変化 (データは示されていない) の別のマウスと異なる測定の間減少します。大腿血管の信号強度はマイクロバブル循環 (図 3) の濃度を直線的に対応しています。マイクロバブル使用 (図 3 D) の濃度の違いを理論的に大腿血管の信号を補正を修正します。データは、平均 ± 標準偏差、このセクションに掲載されています。
図 1:、後肢の内転筋コンパートメントの手術博覧会。(A) を切開で、脚の付け根、鼠径靭帯の方向に平行。(B) 遠位方向 (黒矢印) に脂肪のパッドで穏やかなトラクション結合組織の脂肪パッドと腹壁の間 (*) が表示されます。(C) 皮膚切開のひだは、血管を浴び、パラフィン オイルを保持するために小さいキャビティを作成するブルドッグのクランプを使用して調整できます。校正の顕微鏡を使用して準備された薄動脈を表示した後、(D) 超音波プローブは対側の上部の後肢に配置されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2:マウスの後肢の生体顕微鏡観察します。大腿動脈 (A) (B) 下腹壁動脈と内転筋群 (D) 経由で実行される薄動脈 (C) を生じさせる。薄動脈は、校正された顕微鏡を用いた IVM に使用されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3:信号筋肉血管の血液量と大腿血管の造影超音波の強度。(A) 男性マウスの上側後肢でマイクロバブル持続注入中に画像表示デジタル イメージング プラットフォームのモード非線形コントラストのビュー。右側のパネル: 2 ・ ロワは、MBV の筋肉と大腿の血管を表すに描かれています。内転筋コンパートメントの表面的な部分のみ信号として投資収益率で強度は深さの減少します。左側のパネル: 筋肉 MBV ROI から時間強度曲線。垂直線は、高エネルギーの波とマイクロバブル (MBD) の破壊を表しています。直後、MBD に造影剤が徐々 に気泡を埋めるために開始する画像の面で存在しません。10-15 秒後コントラスト強調のピークに達しています。(B・D)2.5 x 109泡/mL の注入率が倍増した定常信号に達した後 (5, 10, 20 μ L/分)。信号強度から筋肉 MBV (B)、大腿血管 (C) 並列循環のマイクロバブル濃度の倍増します。(D) 訂正筋肉 MBV のため大腿血管の信号は異なるマイクロバブル濃度による信号強度変動を削除します (N = 9; - エラーバーは標準偏差を表す)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4:薄動脈の生体顕微鏡測定。(A) パラフィン油が安定した平均基準径 (68.8 ツオ対 73.6 μ m を維持しながら (油を適用した後は、パラフィン vs 17.9 μ m なし 29.0 μ m) の異なる動物の薄動脈の変化を低減p = 0.58)。(B) 動脈直径ベースライン時とインスリンまたは生理食塩水の輸液の 60 分後。60 分注入は一貫して薄動脈を拡張後インスリン (p < 0.0001) 生理食塩水輸液と比較した場合。(C) インスリン依存性血管拡張反応は注入開始後 10 分で発生します (p = 0.002) 30 分誤差範囲を表す標準偏差での最大値の 95% に達すると独立スチューデントの T 検定は統計情報に使用されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5:マウスの後肢筋内転筋コンパートメントの造影超音波による微小血管の血液体積測定。(A) インスリンは、インスリン注入開始後 MBV 30 分で一貫して増加につながった。(B)、応じてとベースライン測定 (MBV 変更) の違いは、インスリンを介した血管募集として示されます。インスリン誘発 33.5% (± 31.04%, p = 0.016;N = 7) 生理食塩水輸液と比較して血管の募集 (-10.63 ± 27.87%、N = 6)。誤差範囲を表す標準偏差;独立スチューデントの T 検定は統計情報に使用されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
Discussion
大きい動脈 (IVM を使用) と (CEUS 使用) 骨格筋の微小循環のインシュリンの血管操作を同時に推定する手法を開発しました。成功し、信頼性の高い測定の重要なステップは、: 1) 出血せず薄動脈を正しく公開します。2) 入浴動脈; パラフィン油の漏れを防止します。3) 投与による血管作動性化合物 (インスリン) および造影剤 (マイクロバブル) の特許静脈アクセス (尾静脈カニューレ) を持ちます。
筋障害の研究は肥満とインスリン抵抗性14,25,39,40のコンテキストで注目を得ています。肥満とインスリン抵抗性の血管機能の負の影響は、血管のツリーのさまざまなレベルで示されています。今後は、これらの変更を評価するために異なるアプローチが必要です。同じマウス IVM と CEUS テクニックの併用は、血管系のさまざまなレベルでのインスリンの効果を定量化するための強力なツールを提供します。IVM は、直接可視化と抵抗動脈の定量分析でき CEUS インスリンによる筋血流の変化の評価のため。
内転筋コンパートメントを勉強していくつかの利点があります。動脈は、容易にアクセス可能と切開の表面的な性質はそれに実験が完了したら 5.0 滅菌縫合で皮膚切開を閉じるすることが可能。動物は、0.1 mg/kg の用量で鎮痛剤として、実験後ブプレノルフィンを皮下注射され、暖かい環境でリカバリできます。マウスは、非常によく手順を容認し、我々 は動物の損失も 35 を超える動物は勉強で後肢の感染症を経験します。これは、フォロー アップすることができます。 または縦断的方法で動物を研究します。しかし、これらの実験に使用される動物は 1.8% 吸入イソフルラン麻酔マスクが 0.4 L/分で流れる酸素とのバランスを使用して麻酔されました。イソフルラン麻酔41,42と対照をなして FMA 麻酔は末梢のインスリン感受性を妨害しません。今後の予定は、マウスが FMA 麻酔から回復する方法も研究することです。
内転筋のコンパートメントは、ローカル仲介各種血管作動性化合物からも便利と下流の血管の効果を評価することができます。たとえば、標的組織にこれらの化合物の局所塗布は superfusion 技術28手術操作や周囲の血管43薬剤溶出カフスの注入を使用して実行可能です。さらに、薄動脈を分離し、圧力の第 1 報で勉強できます。当社グループは、他の人がこの動脈前のヴィヴォ36,37,38.に及ぼすインスリンと他の血管作動性物質を文書化する圧力の第 1 報を使用して相当な実験的証拠を集めています。
IVM の技術の使用に固有の制限は筋肉の手術博覧会、船舶を安定させるためにパラフィン油のアプリケーション。これらの操作に影響を与える動脈のネイティブ環境かどうかは不明です。ただし、図 3 aは、パラフィン オイルを浴びて薄動脈のベースラインの直径が大きく変化しないことを示しています。鉱物油が正常濃度条件44から組織を保護する、酸素の拡散を阻害することも示されています。さらに、油は動脈の基準径の変化を減らすのに役立ちます。だからこそ、パラフィン オイルを使用し、少なくとも 30 分間準備休ませて掲げました。注記のうち、オイル- またはないオイルの代わりにバッファーに格納された生理食塩水の使用は-非常に可変直径および容器 (データは示されていない) を圧迫することで結果。また、実験の最後に、パラフィン オイルを浴びて - 薄動脈を分離し、圧力の第 1 報でその反応をテスト前のヴィヴォ。パラフィン オイルを浴びて動脈反応同様にインスリンとアセチルコリン (血管拡張薬) で刺激したときの動脈を制御する (データは示されていない)。一貫性のあるインスリン依存性血管拡張反応は明らかに本 IVM プロトコルは、信頼性の高い結果を生成することを示します。
同じマウスの両方の技術を適用することの利点は、他の手法の 1 つの本質的な制限の一部を克服: 妨げられていない筋肉、体内CEUS 見積もり MBV が、個々 の船舶を見ることができない;IVM では MBV を推定できないとはいえ、個々 の船舶を見ることが可能。将来計画は、CEUS 対側の内転筋の挙睾筋の組み合わせでの IVM 顕微鏡を利用することです。この変更は、(使用 CEUS) MBV と直接光 (IVM を使用して) 毛細血管への推定を提供できます。プロトコルをさらに変更することができます。尾カニューレの使用 4 ウェイ コネクタは、5 ウェイ コネクタに切り替えることができます。これにより、我々 は (ポイント 2.9 で説明) 2 番目 CEUS 測定を実行しながら麻酔チューブをデタッチを避けることができます。我々 の経験では、マウスは現在のプロトコルを忍しました。このプロトコルを作ることができるもう一つの変更は、使用されるインスリン クランプ速度です。超生理的と考えられている 7.5 の mU/kg/分クランプ速度を使いました。研究によって低いインスリン クランプ率 (たとえば 3 mU/kg/min) を使用できます。
我々 は信頼性の高い説明プロトコルを発見した、注意を必要とする特定の制限があります。血管径の計測が最適でない場合があります。準備の手順を実行すると、モデルといくつかの経験が必要です。船の邪魔し、別の 30 分間、動脈の残りをさせる必要がある、直径を変更、新しいオイルを継ぎ足すことに、容器環境からパラフィン オイルが漏れていないことが重要です。また、パラフィン油の表面に (プロトコルの 1.14 の手順で説明) 光の反射が明るすぎる、動脈を表示するのには難しくありました。これはパラフィン油面と動脈と平行に斜めに光が落ちるように光源を指揮して相殺することができます。
結論として、本 IVM CEUS 技術の組み合わせの場合、血管系のさまざまなレベルでのインスリンの効果の違いを定量化することが可能になります。薄動脈の IVM CEUS を用いて下流の微小血管血流に貢献する上流の血管の変化への洞察力を提供します。我々 はより同じマウスにおける実験技術のいくつかの組み合わせは血管の機能を評価する支持者します。
Disclosures
株式会社ソニックス視覚的には、構造と記事の内容は、著者の責任を残されて一方オープン アクセス料が覆われています。
Acknowledgments
Ing に感謝いたします。本研究で用いた画像解析ソフトウェア (ImageGrabber) のプログラミングにダンカン ・ ヴァン ・ トヨタプリウス。この研究を提供するための資金調達からオランダ科学研究 (グラント 016.136.372) 機構のビディ助成金によって。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| C57BL/6 Mice | Charles river | Mice used were bred in-house | |
| Vevo 2100 high-resolution ultrasound system | VisualSonics inc. | ||
| MS250 non-linear transducer | VisualSonics inc. | ||
| Vevo 2100 software | VisualSonics inc. | ||
| Ultrasound gel (Aquasonic 100, colourless) | CSP Medical | 133-1009 | Ultrasound gel used to transmit the ultrasound waves |
| Vortex | VWR international | 58815-234 | |
| Heating pad | Pantlab | ||
| Freestyle Precision Xceed | Abbott | To measure blood glucose level during the hyperinsulinemic-euglycemic clamp | |
| Insulin Novorapid | Novo Nordisk | ||
| Glucose monohydrate | Merck Millipore | 1083421000 | |
| Buffered saline solution | B. Braun | 152118062 | |
| PE-20 medical tubing | Becton, Dickinson and Company | 427405 | |
| Needle, 27 Gauge | Becton-Dickinson & Co | 305109 | |
| Medical tape | 3M | ||
| Ultrasound probe holder | Built In-house | ||
| Cotton swabs | Multiple Equivalent | ||
| Creme depilator | Multiple Equivalent | ||
| Gel tissue adhesive | Derma+flex | GA30005-2222 | |
| Infusion pump | Harvard Apparatus | Harvard Apparatus PHD 2000 | |
| Small fine straight scissors | Fine Science Tools (FST) | 14090-09 | |
| Needle holder | Fine Science Tools (FST) | 12500-12 | |
| Straight forceps with fine tip | Fine Science Tools (FST) | 11251-20 | |
| Stereomicroscope | Olympus | SZX12 | |
| Camera | Basler | scA1390-17gc | |
| Image Grabber program | Built in-house | Image acquisition system | |
| Timer | VWR | 33501-418 | |
| Syringes, 1 mL | Fisher | 14-817-25 | |
| Light source, fiber-optic | Schott | KL1500 | Ideally has adjustable arms |
| Paraffin oil | Multiple Equivalent | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Microbubbles | |||
| 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine | Avanti Polar Lipids | 850365C | |
| polyoxyethylene stearate | Sigma | p3440 | |
| perfluorobutane gas | F2 Chemicals | C4F10(g) | |
| Decon FS200 ultrasonic bath | Decon Ultrasonics Ltd | ||
| Vialmix | Lantheus Medical Imaging | 515370-0810 | |
| Multisizer Coulter Counter | Beckman Coulter Inc |
References
- DeFronzo, R. A., Tobin, J. D., Rowe, J. W., Andres, R. Glucose intolerance in uremia. Quantification of pancreatic beta cell sensitivity to glucose and tissue sensitivity to insulin. The J Clin Invest. 62, 425-435 (1978).
- Chiu, J. D., et al. Direct administration of insulin into skeletal muscle reveals that the transport of insulin across the capillary endothelium limits the time course of insulin to activate glucose disposal. Diabetes. 57, 828-835 (2008).
- Herkner, H., et al. Transcapillary insulin transfer in human skeletal muscle. Eur J Clin Invest. 33, 141-146 (2003).
- Yang, Y. J., Hope, I. D., Ader, M., Bergman, R. N. Insulin transport across capillaries is rate limiting for insulin action in dogs. J Clin Invest. 84, 1620-1628 (1989).
- Clerk, L. H., et al. The vasodilatory actions of insulin on resistance and terminal arterioles and their impact on muscle glucose uptake. Diabetes Metab Res Rev. 20, 3-12 (2004).
- Vincent, M. A., et al. Microvascular recruitment is an early insulin effect that regulates skeletal muscle glucose uptake in vivo. Diabetes. 53, 1418-1423 (2004).
- Barrett, E. J., et al. The vascular actions of insulin control its delivery to muscle and regulate the rate-limiting step in skeletal muscle insulin action. Diabetologia. 52, 752-764 (2009).
- Vincent, M. A., Clerk, L. H., Rattigan, S., Clark, M. G., Barrett, E. J. Active role for the vasculature in the delivery of insulin to skeletal muscle. Clin Exp Pharmacol Physiol. 32, 302-307 (2005).
- Clark, M. G., Rattigan, S., Barrett, E. J., Vincent, M. A. Point: There is capillary recruitment in active skeletal muscle during exercise. J Appl Physiol (1985). 104, 889-891 (2008).
- Wallis, M. G., et al. Insulin-mediated hemodynamic changes are impaired in muscle of Zucker obese rats. Diabetes. 51, 3492-3498 (2002).
- Eringa, E. C., Stehouwer, C. D., Roos, M. H., Westerhof, N., Sipkema, P. Selective resistance to vasoactive effects of insulin in muscle resistance arteries of obese Zucker (fa/fa) rats. Am J Physiol Endocrinol Metab. 293, 1134-1139 (2007).
- Bonner, J. S., et al. Muscle-specific vascular endothelial growth factor deletion induces muscle capillary rarefaction creating muscle insulin resistance. Diabetes. 62, 572-580 (2013).
- Kubota, T., et al. Impaired insulin signaling in endothelial cells reduces insulin-induced glucose uptake by skeletal muscle. Cell Metab. 13, 294-307 (2011).
- Levy, B. I., et al. Impaired tissue perfusion: a pathology common to hypertension, obesity, and diabetes mellitus. Circulation. 118, 968-976 (2008).
- Schelbert, H. R. Coronary circulatory function abnormalities in insulin resistance: insights from positron emission tomography. J Am Coll Cardiol. 53, 3-8 (2009).
- Wong, T. Y., et al. Associations between the metabolic syndrome and retinal microvascular signs: the Atherosclerosis Risk In Communities study. Invest Ophthalmol Vis Sci. 45, 2949-2954 (2004).
- Bonadonna, R. C., et al. Role of tissue-specific blood flow and tissue recruitment in insulin-mediated glucose uptake of human skeletal muscle. Circulation. 98, 234-241 (1998).
- Ellmerer, M., et al. Reduced access to insulin-sensitive tissues in dogs with obesity secondary to increased fat intake. Diabetes. 55, 1769-1775 (2006).
- Ellmerer, M., et al. Physiological hyperinsulinemia in dogs augments access of macromolecules to insulin-sensitive tissues. Diabetes. 53, 2741-2747 (2004).
- Vincent, M. A., et al. Mixed meal and light exercise each recruit muscle capillaries in healthy humans. Am J Physiol Endocrinol Metab. 290, 1191-1197 (2006).
- de Jongh, R. T., Serne, E. H., RG, I. J., de Vries, G., Stehouwer, C. D. Impaired microvascular function in obesity: implications for obesity-associated microangiopathy, hypertension, and insulin resistance. Circulation. 190, 2529-2535 (2004).
- Ketel, I. J., et al. Obese but not normal-weight women with polycystic ovary syndrome are characterized by metabolic and microvascular insulin resistance. J Clin Endocrinol Metab. 93, 3365-3372 (2008).
- Khan, F., et al. Impaired microvascular function in normal children: effects of adiposity and poor glucose handling. J Physiol. 551, 705-711 (2003).
- Clark, M. G. Impaired microvascular perfusion: a consequence of vascular dysfunction and a potential cause of insulin resistance in muscle. Am J Physiol Endocrinol Metab. 295, 732-750 (2008).
- Serne, E. H., et al. Impaired skin capillary recruitment in essential hypertension is caused by both functional and structural capillary rarefaction. Hypertension. 38, 238-242 (2001).
- Sriramarao, P., Anderson, W., Wolitzky, B. A., Broide, D. H. Mouse bone marrow-derived mast cells roll on P-selectin under conditions of flow in vivo. Lab Invest. 74, 634-643 (1996).
- Leister, I., et al. A peritoneal cavity chamber for intravital microscopy of the liver under conditions of pneumoperitoneum. Surg Endosc. 17, 939-942 (2003).
- Cardinal, T. R., et al. Chronic hindlimb ischemia impairs functional vasodilation and vascular reactivity in mouse feed arteries. Front Physiol. 2, 91 (2011).
- Duling, B. R. The preparation and use of the hamster cheek pouch for studies of the microcirculation. Microvasc Res. 5, 423-429 (1973).
- Wei, K., et al. Quantification of myocardial blood flow with ultrasound-induced destruction of microbubbles administered as a constant venous infusion. Circulation. 97, 473-483 (1998).
- Clerk, L. H., Rattigan, S., Clark, M. G. Lipid infusion impairs physiologic insulin-mediated capillary recruitment and muscle glucose uptake in vivo. Diabetes. 51, 1138-1145 (2002).
- Barrett, E. J., Keske, M. A., Rattigan, S., Eringa, E. C. CrossTalk proposal: De novo capillary recruitment in healthy muscle is necessary. J Physiol. 592, 5129-5131 (2014).
- Aman, J., et al. Effective treatment of edema and endothelial barrier dysfunction with imatinib. Circulation. 126, 2728-2738 (2012).
- Boer, M. P., et al. Globular adiponectin controls insulin-mediated vasoreactivity in muscle through AMPKalpha2. Vascul Pharmacol. 78, 24-35 (2016).
- van den Brom, C. E., et al. Myocardial Perfusion and Function Are Distinctly Altered by Sevoflurane Anesthesia in Diet-Induced Prediabetic Rats. J Diabetes Res. 2016, 5205631 (2016).
- Meijer, R. I., et al. Perivascular adipose tissue control of insulin-induced vasoreactivity in muscle is impaired in db/db mice. Diabetes. 62, 590-598 (2013).
- Meijer, R. I., et al. Insulin-induced changes in skeletal muscle microvascular perfusion are dependent upon perivascular adipose tissue in women. Diabetologia. 58, 1907-1915 (2015).
- Sun, D., Kaley, G., Koller, A. Characteristics and origin of myogenic response in isolated gracilis muscle arterioles. Am J Physiol. 266, 1177-1183 (1994).
- Jonk, A. M., et al. Microvascular dysfunction in obesity: a potential mechanism in the pathogenesis of obesity-associated insulin resistance and hypertension. Physiology (Bethesda). 22, 252-260 (2007).
- Wiernsperger, N., Nivoit, P., De Aguiar, L. G., Bouskela, E. Microcirculation and the metabolic syndrome. Microcirculation. 14, 403-438 (2007).
- Horber, F. F., et al. Isoflurane and whole body leucine, glucose, and fatty acid metabolism in dogs. Anesthesiology. 73, 82-92 (1990).
- Sui, H., et al. Quantifying insulin sensitivity and entero-insular responsiveness to hyper- and hypoglycemia in ferrets. PLoS One. 9, 90519 (2014).
- Pires, N. M., et al. Local perivascular delivery of anti-restenotic agents from a drug-eluting poly(epsilon-caprolactone) stent cuff. Biomaterials. 26, 5386-5394 (2005).
- Young, D. A., Chi, M. M., Lowry, O. H. Energy metabolism of skeletal muscle biopsies stimulated anaerobically without load in vitro. Am J Physiol. 250, 813-820 (1986).
