JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Medicine

Evaluering av vaskulær kontrollmekanismer utnytte Video mikroskopi av isolerte motstand arterier rotter

Published: December 05, 2017
doi:
10.3791/56133
, , , , , ,
1Department of Physical Therapy,Marquette University, 2Medical College of Wisconsin, 3Department of Physiology,Medical College of Wisconsin, 4Graduate Programs of Nurse Anesthesia,Texas Wesleyan University, 5Office of Research,Medical College of Wisconsin

Summary

Dette manuskriptet beskriver i vitro video mikroskopi protokoller for evaluering av vaskulær funksjon i rotte cerebral motstand arterier. Manuskriptet beskriver også teknikker for å vurdere microvessel tetthet fluorescently merket Lektiner og vev perfusjon bruker Laser Doppler Flowmetry.

Abstract

Denne protokollen beskriver bruken av i vitro TV mikroskopi evaluere vaskulær funksjon i isolerte cerebral motstand arteriene (og andre fartøy), og beskriver teknikker for å vurdere vevsperfusjon bruker Laser Doppler Flowmetry (LDF ) og microvessel tetthet benytte fluorescently merket Griffonia simplicifolia (GS1) Lektiner. Gjeldende metoder for å studere isolert motstand arterier på transmuralt press oppdaget i vivo og i fravær av parenchymal celle påvirkninger gir en viktig kobling mellom i vivo studier og informasjon fått fra molekylær reduksjonistiske tilnærminger som gir begrenset innsikt i integrerende svar på hele dyr nivå. LDF og teknikker for å identifisere arterioler og kapillærer med fluorescently-merket GS1 Lektiner gir praktiske løsninger for å aktivere etterforskerne å utvide kunnskapen fra studier av isolerte motstand arterier. Dette dokumentet beskriver bruk av disse teknikkene for å få grunnleggende kunnskap om vaskulær fysiologi og patologi i rotte som generell eksperimentell modell, og i en rekke spesialiserte genmodifiserte “designer” rotte stammer som kan gi viktig innsikt påvirker bestemte gener viktig vaskulær fenotyper. Utnytte disse verdifulle eksperimentelle tilnærminger i rotte stammer utviklet av selektiv formering strategier og ny teknologi for å produsere genet knockout modeller i rotte, utvide rigor av vitenskapelige lokale utviklet i knockout musen modeller og Utvid kunnskapen til en mer relevant dyr modell, med en godt forstått fysiologiske bakgrunn og egnethet for fysiologiske studier på grunn av sin større.

Introduction

De tidligste studiene av vaskulær funksjon i arteriene utnyttet kanal arterier og i mange tilfeller aorta. Styrkegenerering i store arterier var generelt studert ved å feste en ring segment av arterien til en force svinger i en vev bath. ved aorta, striper ved å kutte spiralformede av fartøyet slik at glatt muskel fibrene var orientert i lengderetningen mellom punktet for feste og kraft svingeren, å gi anslag for kraft generert av sammentrekning av glatt muskel langs den langsgående aksen. Standard teknikken for å kutte spiralformede strimler av aortas var å plassere glass stang i lumen av fartøyet, gjøre et kutt i fartøyet veggen ønsket og holde på slutten av den synlige kanten av fartøyet veggen som kuttet ble utvidet til å produsere en hel spiralformede stripe av fartøyet. På dette punktet, endothelial siden av fartøyet var generelt uten for å fjerne rusk før fartøyet stripen vedlegges force svingeren og submerging forberedelse i et oksygenrikt og temperatur kontrollert vev bad. Til slutt, avledet at tilnærming førte til en av de mest berømte og viktige funnene i historien til fysiologi av Furchgott og Zawadski1, nemlig rollen endotelet avslappende faktor (EDRF), senere identifisert som nitrogenoksid, i regulere vaskulær funksjon. Det avgjørende fører til at funn var en situasjon der etterforskerne opprettholdt en intakt endotelet ved å unngå kontakt med endotelial siden av arteria med utenlandske flater, og la merke til at aorta stripen ikke ha forventet sammentrekning til acetylkolin (ACh), men i stedet avslappet svar ACh. Basert på den observasjonen, etterforskerne utviklet en “sandwich” forberedelse de knyttet en aorta segmentet med en intakt endotelet (men ikke generere contractile kraften) til en standard spiralformede stripe av aorta og konvertert ACh-indusert sammentrekning i en avslapning.

To store fremskritt i dette området som brukes mye i dag er utviklingen av forberedelser for å måle aktiv contractile kraften i liten motstand arterier2,3 (som de i intestinal mesentery3 ) og cannulated motstand arterien forberedelser4,5,6. En av de tidligste rapportene, Mulvany og Halpern3 beskrevet bruk av wire myograph utarbeidelse å studere aktive contractile kraften i isolerte motstand arterier fra intestinal mesentery spontant Hypertensiv rotter (SHR) og normotensive WKY kontroller. Etter utviklingen av wire myograph systemet, ble cannulated motstand arterien forberedelsene utviklet for å tillate studier av fartøy nærmere i vivo forhold4,5,6.  Begge metodene gir verdifulle resultater, har cannulated arterien utarbeidelse ekstra fordeler mer effektivt bevare iboende aktive tonen i arteriene; og slik at etterforskerne å studere aktive myogenic svar på endringer i transmuralt press og fartøy svar til endringer i flyt og endothelial skjæring stress (se Anmelde av Halpern og Kelley6).

Et hovedmål for denne utredningen er å beskrive hvordan du bruker hevdvunne teknikken av video mikroskopi bruke isolerte, cannulated motstand arterier for å få nøyaktig informasjon om mekanismer som regulerer aktive tonen i disse avgjørende fartøy, uavhengig av nevrale, humoral eller parenchymal celle påvirkninger. Denne grunnleggende informasjon, ansette en standard rotte modell og eksempler fra våre studier av nye genetisk konstruert rotte stammer, gir leseren et inntrykk av hvilke typer innsikt om vaskulær funksjon som kan oppnås med TV mikroskopi nærmer seg, og som kan brukes i studier som involverer noen kontroll og eksperimentelle gruppe(r) av etterforskerens valg, inkludert kraftige nye eksperimentelle rotte modeller produsert av selektiv inbreeding og nyutviklet genetisk engineering teknikker.

Takk til presisjon av TV mikroskopi tilnærminger gir måling av diameter endringer i cannulated arterien forberedelser svært verdifull informasjon om endotelet avhengige av og endotelet-uavhengig av vaskulære avslapning, samt viktige (og noen ganger uventet) endringer i vaskulær kontrollmekanismer oppstår med hypertensjon, høy salt diett og andre eksperimentelle tiltak. I tillegg måling av trykk-diameter relasjoner i isolert og cannulated motstand arteries som er maksimalt avslappet av behandling med Ca2 +-gratis løsning eller en farmakologisk vasodilator stoffet, kan investigator å vurdere strukturelle endringer i arteriene vaskulær remodeling og beregne passiv stress-belastning relasjoner7 som kan gi viktig innsikt i endringer i egenskapene for passiv mekanisk av arteriene som kan påvirke arteriell funksjon uavhengig av (eller i tillegg til) endringer i aktiv kontrollmekanismer. Det er også viktig å merke seg at informasjon fra studier av isolerte motstand arterier kan suppleres av anskaffet utnytte LDF, en praktisk metode for å vurdere vevsperfusjon i hele dyr nivå8,9 ,10, og av informasjon fra vurdere microvessel tetthet med fluorescently merket GS1 Lektiner, som spesifikt bindes til glykoprotein moieties i kjelleren membranen av små arterioler og kapillærer11 , 12. sistnevnte gir en svært nøyaktig anslag av microvessel som ikke er avhengig av klassiske vanskelighetene i estimering microvessel tetthet ved å telle fartøy i vivo, for eksempel manglende ikke-perfused fartøy der blodstrøm er stoppet på grunn av aktive nedleggelsen av arterioler. Når de brukes sammen, kan disse metodene gi viktig innsikt for å sammenligne funksjonelle endringer i isolerte motstand arteries til endringer i vevsperfusjon på microcirculatory nivå; og noen eksempler på bruk av de verdifulle nærmer seg sammen med cannulated arterien teknikker vil også bli gitt i stede manuskriptet.

Utredningen fokuserer på bruk av video mikroskopi teknikker å evaluere vaskulære endringene i arteriene outbred Sprague-Dawley rotter. Det er imidlertid viktig å merke seg at disse teknikkene har vist seg for å være svært verdifull i Klargjørende fenotypiske endringer i høyt spesialiserte genmodifiserte rotte stammer opprettet av selektiv formering eller genet redigering med teknikker. I dette manuskriptet gi vi eksempler på hvordan mikroskopi teknikker har gitt viktig informasjon vedrørende vaskulær funksjon i en rekke verdifulle rotte modeller, inkludert Dahl salt-følsomme (SS) rat-en innavlet rotte belastningen som er den mest utbredte brukt eksperimentell modell for å studere mekanismer for salt sensitive hypertenson18,19,20,21,22,23; og consomic rotter opprettet via selektiv formering SS rotter med salt-ufølsom Brown Norge (BN) rotte belastningen. Consomic rotten panelene vært hver kromosom fra Brown Norge rotta introgressed individuelt i Dahl SS24,25,26 genetisk bakgrunnen. Bruk av consomic rotten paneler har gitt verdifulle ledetråder om bestemte kromosomene som bidrar til salt følsomhet for blodtrykk og andre fenotyper, inkludert vaskulær reaktivitet24,25,26 ,27,28.

Selektiv formering forsvarsstrategier utnytte SS rotter og consomic rotter bærer individuelle BN kromosomene har aktivert generasjonen av avgrensede congenic stammer med små segmenter av personlige Brown Norge kromosomene introgressed i Dahl SS genetisk bakgrunn22,29. Dette kan gi svært verdifulle innspill til bestemte gener eller begrense regioner av kromosomer som kan påvirke avgjørende fysiologiske variabler, som blodtrykk, nyre skader og vaskulær reaktivitet22,29. Et kraftig tillegg til rotte genetisk verktøykassen er utviklingen av rotte genet knockout modeller bruker avansert genet redigering teknikker som ZFNs, transcriptional aktivator-lignende-effektor nucleases (TALENS), og nylig CRISPR-Cas913 ,14,15,16,17. Ankomsten av disse kraftige teknikker som gener å bli slått i rotte er en uhyre viktig utvikling fordi genet knockout studier hittil har brukt (og fortsette å bruke) mus nesten utelukkende. En annen eksperimentell komponent i dagens papir viser verdien av cannulated arterien teknikker og video mikroskopi evaluere fysiologiske kontrollmekanismer i knockout rotter mangler master antioksidant og celle beskyttende transkripsjon faktor, kjernefysiske faktor (erythroid-avledet 2) – som – 2 (NRF2)30,31, som ble utviklet ved hjelp av TALEN teknologi i Sprague-Dawley genetisk bakgrunn17. I disse eksperimentene, ble i vitro video mikroskopi teknikker brukt til å gi funksjonelle verifisering av tap av NRF2 genet og teste en potensielt verdifulle terapeutisk tilnærming basert på direkte oppregulering av NRF2-mediert antioksidant forsvar. NRF-2 er betydelig terapeutiske betydning i kampen mot vaskulær oksidativt stress hos mennesker, i lys av skuffende resultatene av kliniske forsøk med direkte administrasjon av antioksidanter som vitamin C og E32.

Protocol

Medical College i Wisconsin institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC) godkjent alle protokoller beskrevet i dette dokumentet og alle prosedyrer er i samsvar med National Institutes of Health (NIH) Office for laboratoriet dyr velferd (OLAW) forskrifter. 1. forberedelse av løsninger og fartøy kammer Før gjennomfører en rekke eksperimenter, forberede 2 L 20 x konsentrert salt lagerløsning består av 278 finans NaCl; 14 finans KCl; 11.52 finans MgSO4.</su…

Representative Results

In vitro mikroskopi av cannulated motstand arterier tillater for studier av faktorer som påvirker aktive tonen i liten motstand arteriene (og større arterioler) ved normal i vivo transmuralt trykk og i fravær av parenchymal celle påvirker. I tillegg til å vurdere reaktivitet av fartøyene til ulike vasodilator og vasoconstrictor stimuli og myogenic svar på transmuralt press høyde i normal PSS, Ca2 +-gratis PSS kan legges til perfusate og superfusate på…

Discussion

Som nevnt i innledningen, dette dokumentet beskriver bruk av TV mikroskopi og isolert motstand arterien tilnærmingsmåter for å evaluere vaskulær funksjonen ikke bare i standard rotte modeller (som ansatt i videoen), men også i høyt spesialiserte genetisk foretatt rotte stammer, som viser romanen og kraftige innsikt som kan oppnås utnytte disse metodene. Bruk av disse kraftige teknikker å evaluere aktive tone og passiv mekaniske egenskaper av liten motstand arterier kan gi viktig informasjon om et bredt spekter av…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne uttrykker deres oppriktige takk til Katie Fink og Lynn Dondlinger for deres uvurderlig hjelp i utarbeidelsen av dette manuskriptet.

Gi støtte: NIH #R21-OD018309; #R56-HL065289; og #R01-HL128242.

Materials

SS Rat Medical College of Wisconsin SS/JHsd/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
SS.5BN Consomic Rat Medical College of Wisconsin SS-Chr 5BN/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
SS.13BN Consomic Rat Medical College of Wisconsin SS-Chr 13BN/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Ren1-BN Congenic Rat Medical College of Wisconsin SS.BN-(D13hmgc41-D13)hmgc23/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Ren1-SSA Congenic Rat Medical College of Wisconsin SS.BN-(D13rat77-D13rat105/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Ren1-SSB Congenic Rat Medical College of Wisconsin SS.BN-(D13rat124-D13rat101/Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Nrf2(-/-) Knockout Rat and Wild Type Littermates Medical College of Wisconsin SD-Nfe212em1Mcwi strain Contact Dr. Aron Geurts (ageurts@mcw.edu)
Low Salt Rat Chow (0.4% NaCl)-AIN-76A Dyets, Inc. 113755
High Salt Rat Chow (4% NaCl)-AIN-76A Dyets, Inc. 113756
Colorado Video Caliper Colorado Video, Inc. Model 308
Video Camera Hitachi KPM1AN
Microscope Olympus Life Science CKX41
Television Monitor Panasonic WVBM1410
Pressure Transducers Stoelting 56360
Blood Pressure Display Unit Stoelting 50115
Cannulated Artery Chamber Living Systems Instrumentation CH-1 Single vessel chamber for general use
Temperature Controller for Single Chamber Living Systems Instrumentation TC-09S
Gas Dispersion Tube, Miniature,Straight Living Systems Instrumentation GD-MS Provides aeration in the vessel bath
Gas Exchange Oxygenator, Miniature Living Systems Instrumentation OX Allows gas exchange with perfusate
Laser-Doppler Flowmeter Perimed PeriFlux 5000 LDPM
GS1 Lectin Vector Labs RL-1102
Glass Capillary Tubes for Micropipettes Fredrich Haer Co. 27-33-1 2 mm ODX1 mm ID
Verticle Pipette Puller David Kopf Instruments Model 700C
Nylon suture material (10/0)-3 PLY Ashaway Line and Twine Manufacturing Co. 114-ANM-10 Single strands of 3 ply nylon suture teased out for use on vessels
Dumont #5 Forceps-Inox Fine Science Tools 11254-20
Vannas Scissors Fine Science Tools 15003-08
Protandim Protandim NRF2 Inducer: Contact Dr. Joe McCord (JOE.MCCORD@UCDENVER.EDU)
Sodium Chloride Fisher Bioreagents BP358-212
Sodium Bicarbonate Fisher Chemical S233-3
Dextrose (d-glucose) anhydrous Fisher Chemical D16-500
Magnesium Sulfate (MgSO4-7H2O) Sigma Aldrich M1880-500 G
Calcium Chloride (CaCl2-2 H2O) Sigma C5080-500G
Sodium Phosphate-Monobasic (NaH2PO4) Sigma S0751-500G
Potassium Chloride (KCl) Fisher Chemical P217-500G
Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate (EDTA) Sigma ED255-500G
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Furchgott, R. F., Zawadzki, J. V. The obligatory role of endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature. 288, 373-376 (1980).
  2. Bevan, J. A., Osher, J. V. A direct method for recording tension changes in the wall of small blood vessels in vitro. Agents Actions. 2, 257-260 (1972).
  3. Mulvany, M. J., Halpern, W. Contractile properties of small arterial resistance vessels in spontaneously hypertensive and normotensive rats. Circ. Res. 41, 19-26 (1977).
  4. Speden, R. N. The use of excised, pressurized blood vessels to study the physiology of vascular smooth muscle. Experientia. 41, 1026-1028 (1985).
  5. Osol, G., Halpern, W. Myogenic properties of cerebral blood vessels from normotensive and hypertensive rats. Am. J. Physiol. 249, H914-H921 (1985).
  6. Halpern, W., Kelley, M. In vitro methodology for resistance arteries. Blood Vessels. 28, 245-251 (1991).
  7. Feihl, F., Liaudet, L., Waeber, B. The macrocirculation and microcirculation of hypertension. Curr Hypertens Rep. 11, 182-189 (2009).
  8. Smits, G. J., Roman, R. J., Lombard, J. H. Evaluation of laser-Doppler flowmetry as a measure of tissue blood flow. J Appl Physiol. 61, 666-672 (1985).
  9. Hudetz, A. G., Roman, R. J., Harder, D. R. Spontaneous flow oscillations in the cerebral cortex during acute changes in mean arterial pressure. J Cereb Blood Flow Metab. 12, 491-499 (1992).
  10. Hudetz, A. G., Smith, J. J., Lee, J. G., Bosnjak, Z. J., Kampine, J. P. Modification of cerebral laser-Doppler flow oscillations by halothane, PCO2, and nitric oxide synthase blockade. Am J Physiol. 269, H114-H120 (1995).
  11. Hansen-Smith, F. M., Watson, L., Lu, D. Y., Goldstein, I. Griffonia simplicifolia I: fluorescent tracer for microcirculatory vessels in nonperfused thin muscles and sectioned muscle. Microvasc Res. 36, 199-215 (1988).
  12. Greene, A. S., Lombard, J. H., Cowley, A. W., Hansen-Smith, F. M. Microvessel changes in hypertension measured by Griffonia simplicifolia I lectin. Hypertension. 15, 779-783 (1990).
  13. Aitman, T., Dhillon, P., Geurts, A. M. A RATional choice for translational research?. Dis Model Mech. 9, 1069-1072 (2016).
  14. Geurts, A. M., et al. Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases. Science. 325, 433 (2009).
  15. Geurts, A. M., et al. Generation of gene-specific mutated rats using zinc-finger nucleases. Methods Mol Biol. 597, 211-225 (2010).
  16. Geurts, A. M., Moreno, C. Zinc-finger nucleases: new strategies to target the rat genome. Clin Sci (Lond). 119, 303-311 (2010).
  17. Priestley, J. R., Kautenburg, K. E., Casati, M. C., Endres, B. T., Geurts, A. M., Lombard, J. H. The NRF2 knockout rat: a new animal model to study endothelial dysfunction, oxidant stress, and microvascular rarefaction. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 310, H478-H487 (2016).
  18. Cowley, A. W., et al. Brown Norway chromosome 13 confers protection from high salt to consomic Dahl S rat. Hypertension. 37, 456-461 (2001).
  19. Rapp, J. P. Dahl salt-susceptible and salt-resistant rats. A review. Hypertension. 4, 753-763 (1982).
  20. Rapp, J. P., Wang, S. M., Dene, H. A genetic polymorphism in the renin gene of Dahl rats cosegregates with blood pressure. Science. 243, 542-544 (1989).
  21. Manning, R. D., Meng, S., Tian, N. Renal and vascular oxidative stress and salt-sensitivity of arterial pressure. Acta Physiol Scand. 179, 243-250 (2003).
  22. Moreno, C., et al. Multiple blood pressure loci on rat chromosome 13 attenuate development of hypertension in the Dahl S hypertensive rat. Physiol Genomics. 31, 228-235 (2007).
  23. Tobian, L., Lange, J., Iwai, J., Hiller, K., Johnson, M. A., Goossens, P. Prevention with thiazide of NaCl-induced hypertension in Dahl "S" rats. Evidence for a Na-retaining humoral agent in "S" rats. Hypertension. 1, 316-323 (1979).
  24. Mattson, D. L., et al. Chromosome substitution reveals the genetic basis of Dahl salt-sensitive hypertension and renal disease. Am J Physiol Renal Physiol. 295, F837-F842 (2008).
  25. Kunert, M. P., et al. Consomic strategies to localize genomic regions related to vascular reactivity in the Dahl salt-sensitive rat. Physiol Genomics. 26, 218-225 (2006).
  26. Cowley, A. W., Liang, M., Roman, R. J., Greene, A. S., Jacob, H. J. Consomic rat model systems for physiological genomics. Acta Physiol Scand. 181, 585-592 (2004).
  27. Kunert, M. P., Dwinell, M. R., Lombard, J. H. Vascular responses in aortic rings of a consomic rat panel derived from the Fawn Hooded Hypertensive strain. Physiol Genomics. 42A, 244-258 (2010).
  28. Liang, M., et al. Renal medullary genes in salt-sensitive hypertension: a chromosomal substitution and cDNA microarray study. Physiol Genomics. 8, 139-149 (2002).
  29. Durand, M. J., Moreno, C., Greene, A. S., Lombard, J. H. Impaired relaxation of cerebral arteries in the absence of elevated salt intake in normotensive congenic rats carrying the Dahl salt-sensitive renin gene. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 299, H1865-H1874 (2010).
  30. Hybertson, B. M., Gao, B., Bose, S. K., McCord, J. M. Oxidative stress in health and disease: the therapeutic potential of Nrf2 activation. Mol Aspects Med. 32, 234-246 (2011).
  31. Itoh, K., et al. An Nrf2/small Maf heterodimer mediates the induction of phase II detoxifying enzyme genes through antioxidant response elements. Biochem Biophys Res Commun. 236, 313-322 (1997).
  32. Myung, S. K., et al. Efficacy of vitamin and antioxidant supplements in prevention of cardiovascular disease: systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. BMJ. 346, f10 (2013).
  33. Fredricks, K. T., Liu, Y., Lombard, J. H. Response of extraparenchymal resistance arteries of rat skeletal muscle to reduced PO2. Am J Physiol. 267, H706-H715 (1994).
  34. Fredricks, K. T., Liu, Y., Rusch, N. J., Lombard, J. H. Role of endothelium and arterial K+ channels in mediating hypoxic dilation of middle cerebral arteries. Am J Physiol. 267, H580-H586 (1994).
  35. Frisbee, J. C., Maier, K. G., Falck, J. R., Roman, R. J., Lombard, J. H. Integration of hypoxic dilation signaling pathways for skeletal muscle resistance arteries. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 283, R309-R319 (2002).
  36. Pavlov, T. S., Ilatovskaya, D. V., Palygin, O., Levchenko, V., Pochynyuk, O., Staruschenko, A. Implementing Patch Clamp and Live Fluorescence Microscopy to Monitor Functional Properties of Freshly Isolated PKD Epithelium. J Vis Exp. (103), (2015).
  37. Nelson, M. T., Conway, M. A., Knot, H. J., Brayden, J. E. Chloride channel blockers inhibit myogenic tone in rat cerebral arteries. J Physiol. 502 (Pt 2), 259-264 (1997).
  38. Brayden, J. E., Halpern, W., Brann, L. R. Biochemical and mechanical properties of resistance arteries from normotensive and hypertensive rats. Hypertension. 5, 17-25 (1983).
  39. Weber, D. S., Lombard, J. H. Elevated salt intake impairs dilation of rat skeletal muscle resistance arteries via ANG II suppression. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 278, H500-H506 (2000).
  40. Weber, D. S., Lombard, J. H. Angiotensin II AT1 receptors preserve vasodilator reactivity in skeletal muscle resistance arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 280, H2196-H2202 (2001).
  41. Wang, J., Roman, R. J., Falck, J. R., de la Cruz, L., Lombard, J. H. Effects of high-salt diet on CYP450-4A omega-hydroxylase expression and active tone in mesenteric resistance arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 288, H1557-H1565 (2005).
  42. Raffai, G., et al. Modulation by cytochrome P450-4A omega-hydroxylase enzymes of adrenergic vasoconstriction and response to reduced PO2 in mesenteric resistance arteries of Dahl salt-sensitive rats. Microcirculation. 17, 525-535 (2010).
  43. Mishra, R. C., Wulff, H., Hill, M. A., Braun, A. P. Inhibition of Myogenic Tone in Rat Cremaster and Cerebral Arteries by SKA-31, an Activator of Endothelial KCa2.3 and KCa3.1 Channels. J Cardiovasc Pharmacol. 66, 118-127 (2015).
  44. Freed, J. K., Beyer, A. M., LoGiudice, J. A., Hockenberry, J. C., Gutterman, D. D. Ceramide changes the mediator of flow-induced vasodilation from nitric oxide to hydrogen peroxide in the human microcirculation. Circ Res. 115, 525-532 (2014).
  45. Beyer, A. M., Durand, M. J., Hockenberry, J., Gamblin, T. C., Phillips, S. A., Gutterman, D. D. An acute rise in intraluminal pressure shifts the mediator of flow-mediated dilation from nitric oxide to hydrogen peroxide in human arterioles. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 307, H1587-H1593 (2014).
  46. Durand, M. J., et al. Vascular actions of angiotensin 1-7 in the human microcirculation: novel role for telomerase. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 36, 1254-1262 (2016).
  47. Beyer, A. M., et al. Transition in the mechanism of flow-mediated dilation with aging and development of coronary artery disease. Basic Res Cardiol. 112, 5 (2017).
  48. Muller, J. M., Chilian, W. M., Davis, M. J. Integrin signaling transduces shear stress–dependent vasodilation of coronary arterioles. Circ Res. 80, 320-326 (1997).
  49. Liu, Y., Harder, D. R., Lombard, J. H. Interaction of myogenic mechanisms and hypoxic dilation in rat middle cerebral arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 283, H2276-H2281 (2002).
  50. Potocnik, S. J., et al. Endothelium-dependent vasodilation in myogenically active mouse skeletal muscle arterioles: role of EDH and K+ channels. Microcirculation. 16, 377-390 (2009).
  51. Harder, D. R. Pressure-dependent membrane depolarization in cat middle cerebral artery. Circ Res. 55, 197-202 (1984).
  52. Greene, A. S., Rieder, M. J. Measurement of vascular density. Methods Mol. Med. 51, 489-496 (2001).
  53. Hernandez, I., Cowley, A. W., Lombard, J. H., Greene, A. S. Salt intake and angiotensin II alter microvessel density in the cremaster muscle of normal rats. Am J Physiol. 263, H664-H667 (1992).
  54. Resende, M. M., Amaral, S. L., Moreno, C., Greene, A. S. Congenic strains reveal the effect of the renin gene on skeletal muscle angiogenesis induced by electrical stimulation. Physiol Genomics. 33, 33-40 (2008).
  55. Petersen, M. C., Munzenmaier, D. H., Greene, A. S. Angiotensin II infusion restores stimulated angiogenesis in the skeletal muscle of rats on a high-salt diet. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 291, H114-H120 (2006).
  56. Frisbee, J. C., Weber, D. S., Liu, Y., DeBruin, J. A., Lombard, J. H. Altered structure and mechanics of skeletal muscle arteries with high-salt diet and reduced renal mass hypertension. Microvasc Res. 59, 323-328 (2000).
  57. Drenjancevic-Peric, I., Lombard, J. H. Introgression of chromosome 13 in Dahl salt-sensitive genetic background restores cerebral vascular relaxation. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 287, H957-H962 (2004).
  58. Drenjancevic-Peric, I., Phillips, S. A., Falck, J. R., Lombard, J. H. Restoration of normal vascular relaxation mechanisms in cerebral arteries by chromosomal substitution in consomic SS.13BN rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 289, H188-H195 (2005).
  59. Lukaszewicz, K. M., Paudyal, M. P., Falck, J. R., Lombard, J. H. Role of vascular reactive oxygen species in regulating cytochrome P450-4A enzyme expression in Dahl salt-sensitive rats. Microcirculation. 23, 540-548 (2016).
  60. Lombard, J. H., Sylvester, F. A., Phillips, S. A., Frisbee, J. C. High-salt diet impairs vascular relaxation mechanisms in rat middle cerebral arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 284, H1124-H1133 (2003).
  61. Priestley, J. R., et al. Reduced angiotensin II levels cause generalized vascular dysfunction via oxidant stress in hamster cheek pouch arterioles. Microvasc Res. 89, 134-145 (2013).
  62. Velmurugan, K., Alam, J., McCord, J. M., Pugazhenthi, S. Synergistic induction of heme oxygenase-1 by the components of the antioxidant supplement Protandim. Free Radic Biol Med. 46, 430-440 (2009).
  63. Widlansky, M. E., Gokce, N., Keaney, J. F., Vita, J. A. The clinical implications of endothelial dysfunction. J Am Coll Cardiol. 42, 1149-1160 (2003).
  64. Lukaszewicz, K. M., Falck, J. R., Manthati, V. L., Lombard, J. H. Introgression of Brown Norway CYP4A genes on to the Dahl salt-sensitive background restores vascular function in SS-5BN consomic rats. Clin Sci (Lond). 124, 333-342 (2013).
  65. Lukaszewicz, K. M., Lombard, J. H. Role of the CYP4A/20-HETE pathway in vascular dysfunction of the Dahl salt-sensitive rat. Clin Sci (Lond). 124, 695-700 (2013).
  66. Roman, R. J. P-450 metabolites of arachidonic acid in the control of cardiovascular function. Physiol Rev. 82, 131-185 (2002).
  67. Roman, R. J., Maier, K. G., Sun, C. W., Harder, D. R., Alonso-Galicia, M. Renal and cardiovascular actions of 20-hydroxyeicosatetraenoic acid and epoxyeicosatrienoic acids. Clin Exp Pharmacol. 27, 855-865 (2000).
  68. Roman, R. J., Alonso-Galicia, M. P-450 eicosanoids: A novel signaling pathway regulating renal function. News Physiol Sci. 14, 238-242 (1999).

Tags

Vascular Control MechanismsVideo MicroscopyIsolated Resistance ArteriesRatsVascular BiologyEndothelial ControlVascular Smooth Muscle ControlPeripheral Vascular DiseaseCoronary Artery DiseaseMicrocannulationPhysiological Salt SolutionPH AdjustmentCalcium-free SolutionGas Equilibration

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Lukaszewicz, K. M., Durand, M. J., Priestley, J. R., Schmidt, J. R., Allen, L. A., Geurts, A. M., Lombard, J. H. Evaluation of Vascular Control Mechanisms Utilizing Video Microscopy of Isolated Resistance Arteries of Rats. J. Vis. Exp. (130), e56133, doi:10.3791/56133 (2017).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image