إعداد حلقة الشريان التاجي الموحدة للفئران والتسجيل في الوقت الفعلي لتغيرات التوتر الديناميكي على طول قطر الوعاء
Summary
يصف هذا البروتوكول تقنية التصوير العضلي السلكي لقياس التفاعل الوعائي للشريان التاجي للفئران.
Abstract
كحدث رئيسي لأمراض الجهاز القلبي الوعائي ، تم اعتبار مرض الشريان التاجي (CAD) على نطاق واسع الجاني الرئيسي لتصلب الشرايين واحتشاء عضلة القلب والذبحة الصدرية ، والتي تهدد بشكل خطير حياة وصحة الناس في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، فإن كيفية تسجيل الخصائص الميكانيكية الحيوية الديناميكية للأوعية الدموية المعزولة قد حيرت الناس منذ فترة طويلة. وفي الوقت نفسه ، أصبح تحديد المواقع الدقيقة وعزل الشرايين التاجية لقياس تغيرات التوتر الوعائي الديناميكي في المختبر اتجاها في تطوير دواء CAD. يصف هذا البروتوكول التحديد العياني والفصل المجهري للشرايين التاجية للفئران. تمت مراقبة وظيفة الانكماش والتمدد لحلقة الشريان التاجي على طول قطر الوعاء باستخدام نظام myograph المتعدد المعمول به. تعمل البروتوكولات الموحدة والمبرمجة لقياس توتر الحلقة التاجية ، من أخذ العينات إلى الحصول على البيانات ، على تحسين قابلية تكرار البيانات التجريبية بشكل كبير ، مما يضمن صحة سجلات التوتر الوعائي بعد التدخل الفسيولوجي والمرضي والدواءي.
Introduction
تم الاعتراف بمرض الشريان التاجي (CAD) على نطاق واسع والقلق كمرض قلبي وعائي نموذجي وتمثيلي ، كونه السبب الرئيسي للوفاة في كل من البلدان المتقدمة والنامية 1,2. كطريق لإمداد الدم والأكسجين للوظيفة الفسيولوجية الطبيعية للقلب ، يدخل الدم المتداول ويغذي القلب من خلال شريانين تاجيين رئيسيين وشبكة وعائية دموية على سطح عضلة القلب 3,4. تقطع رواسب الكوليسترول والدهون في الشرايين التاجية إمدادات الدم في القلب والاستجابة الالتهابية العنيفة لنظام الأوعية الدموية ، مما يسبب تصلب الشرايين أو الذبحة الصدرية المستقرة أو الذبحة الصدرية غير المستقرة أو احتشاء عضلة القلب أو الموت القلبي المفاجئ 5,6. استجابة للتضيق المرضي للشرايين التاجية ، فإن ضربات القلب الفسيولوجية التعويضية المتسارعة ترضي إمدادات الدم من القلب نفسه أو الأعضاء الحيوية في الجسم عن طريق زيادة إنتاج البطين الأيسر7. إذا لم يتم تخفيف تضيق الشريان التاجي لفترات طويلة في الوقت المناسب ، فقد تتطور أوعية دموية جديدة واسعة النطاق في مناطق معينة من القلب8. في الوقت الحاضر ، غالبا ما يعتمد العلاج السريري ل CAD انحلال الجلطات الدوائي أو انحلال الجلطات الميكانيكية الجراحية وتجاوز الأوعية الدموية الإلكترونية الخارجية مع الأدوية المتكررة والإعاقة الجراحية الكبيرة9. لذلك ، لا يزال التحقيق الوظيفي للنشاط الفسيولوجي للشريان التاجي اختراقا عاجلا لأمراض القلب والأوعية الدموية10.
لا توجد وسائل تقنية متاحة للكشف عن النشاط الفسيولوجي التاجي ، باستثناء أنظمة القياس عن بعد اللاسلكية ، والتي يمكنها التسجيل ديناميكيا في ضغط الشريان التاجي في الجسم الحي ، والتوتر الوعائي ، وتشبع الأكسجين في الدم ، وقيم الأس الهيدروجيني11. لذلك ، بالنظر إلى السرية والتعقيد النسيجية للشرايين التاجية ، فإن التحديد الدقيق للشرايين التاجية وعزلها هما بلا شك أفضل الخيارات لاستكشاف آليات متعددة من CAD في المختبر4.
نظام myograph متعدد السلسلة ، ولا سيما كاشف التوتر الوعائي الدقيق السلكي المجهري (انظر جدول المواد) ، هو جهاز ناضج للغاية قابل للتسويق لتسجيل تغيرات توتر الأنسجة في المختبر للأنابيب الوعائية واللمفاوية والشعب الهوائية الصغيرة مع خصائص عالية الدقة وتسجيل ديناميكي مستمر12. تم استخدام النظام المذكور على نطاق واسع لتسجيل خصائص توتر الأنسجة في المختبر لهياكل التجويف التي يتراوح قطرها من 60 ميكرومتر إلى 10 مم. تعوض ميزات التسخين المستمر لمنصة المجهر السلكي إلى حد كبير تحفيز البيئة الخارجية المعاكسة. وفي الوقت نفسه ، تسمح لنا المدخلات الثابتة لخليط الغاز وقيم الأس الهيدروجيني بالحصول على بيانات توتر الأوعية الدموية الأكثر دقة في حالة فسيولوجية مماثلة13. ومع ذلك ، بالنظر إلى تعقيد التوطين التشريحي للشرايين التاجية للفئران (الشكل 1) ، فإن عزلتها كانت محيرة وتحد من استكشاف الآلية لأمراض القلب والأوعية الدموية المتنوعة وتطوير الأدوية. لذلك ، يقدم هذا البروتوكول الموقع التشريحي وعملية الفصل للشريان التاجي للفئران بالتفصيل ، يليه قياس التوتر على منصة التصوير المجهري السلكي14.
Protocol
Representative Results
Discussion
تم التعرف تدريجيا على اضطراب دوران الأوعية الدقيقة التاجية ، والذي ينطوي على مجموعة واسعة من المرضى الذين يعانون من CAD ، ويتعلق الأمر بأساس تروية عضلة القلب الكافية. بالنظر إلى المضاعفات الخطيرة لأمراض القلب التاجية المفاجئة وأمراض القلب والأوعية الدموية ، فإن الوقاية من الأدوية وعلاجها…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من قبل مشروع البحث والتطوير الرئيسي لخطة العلوم والتكنولوجيا في مقاطعة سيتشوان (2022YFS0438) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82104533) ، ومؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه الصينية (2020M683273) ، وقسم العلوم والتكنولوجيا في مقاطعة سيتشوان (2021YJ0175).
Materials
| Apigenin | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | 150731 | |
| CaCl2 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A501330 | |
| D-glucose | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A610219 | |
| HEPES | Xiya Reagent Co., Ltd., Shandong, China | S3872 | |
| KCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100395 | |
| KH2PO4 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100781 | |
| LabChart Professional version 8.3 | ADInstruments, Australia | — | |
| MgCl2·6H2O | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100288 | |
| Multi myograph system | Danish Myo Technology, Aarhus, Denmark | 620M | |
| NaCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100241 | |
| NaHCO3 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100865 | |
| Steel wires | Danish Myo Technology, Aarhus, Denmark | 400447 | |
| U46619 | Sigma, USA | D8174 |
References
- Malakar, A. K., et al. A review on coronary artery disease, its risk factors, and therapeutics. Journal of Cellular Physiology. 234 (10), 16812-16823 (2019).
- Murray, C., et al. national age-sex specific all-cause and cause-specific mortality for 240 causes of death, 1990-2013: A systematic analysis for the global burden of disease Study 2013. The Lancet. 385 (9963), 117-171 (2015).
- Zhang, Y., et al. Adenosine and adenosine receptor-mediated action in coronary microcirculation. Basic Research in Cardiology. 116 (1), 22 (2021).
- Allaqaband, H., Gutterman, D. D., Kadlec, A. O. Physiological consequences of coronary arteriolar dysfunction and its influence on cardiovascular disease. Physiology. 33 (5), 338-347 (2018).
- Minelli, S., Minelli, P., Montinari, M. R. Reflections on atherosclerosis: Lesson from the past and future research directions. Journal of Multidisciplinary Healthcare. 13, 621-633 (2020).
- Alvarez-Alvarez, M. M., Zanetti, D., Carreras-Torres, R., Moral, P., Athanasiadis, G. A survey of sub-saharan gene flow into the mediterranean at risk loci for coronary artery disease. European Journal of Human Genetics. 25 (4), 472-476 (2017).
- LaCombe, P., Tariq, M. A., Lappin, S. L. Physiology, Afterload Reduction. StatPearls [Internet]. , (2022).
- Gutterman, D. D., et al. The human microcirculation: regulation of flow and beyond. Circulation Research. 118 (1), 157-172 (2016).
- Wang, G., Li, F., Hou, X. Complementary and alternative therapies for stable angina pectoris of coronary heart disease: A protocol for systematic review and network meta-analysis. Medicine. 101 (7), 28850 (2022).
- Markousis-Mavrogenis, G., et al. Coronary microvascular disease: the "meeting point" of cardiology. European Journal of Clinical Investigation. 52 (5), 13737 (2021).
- Allison, B. J., et al. Fetal in vivo continuous cardiovascular function during chronic hypoxia. The Journal of Physiology. 594 (5), 1247-1264 (2016).
- Wenceslau, C. F., et al. Guidelines for the measurement of vascular function and structure in isolated arteries and veins. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 321 (1), 77-111 (2021).
- Liu, L., et al. Comparison of Ca2+ handling for the regulation of vasoconstriction between rat coronary and renal arteries. Journal of Vascular Research. 56 (4), 191-203 (2019).
- Sun, J., et al. Isometric contractility measurement of the mouse mesenteric artery using wire myography. Journal of Visualized Experiments. (138), e58064 (2018).
- Guo, P., et al. Coronary hypercontractility to acidosis owes to the greater activity of TMEM16A/ANO1 in the arterial smooth muscle cells. Biomedicine & Pharmacotherapy. 139, 111615 (2021).
- Ping, N. N., Cao, L., Xiao, X., Li, S., Cao, Y. X. The determination of optimal initial tension in rat coronary artery using wire myography. Physiological Research. 63 (1), 143-146 (2014).
- Niccoli, G., Scalone, G., Lerman, A., Crea, F. Coronary microvascular obstruction in acute myocardial infarction. European Heart Journal. 37 (13), 1024-1033 (2016).
- Mumma, B., Flacke, N. Current diagnostic and therapeutic strategies in microvascular angina. Current Emergency and Hospital Medicine Reports. 3 (1), 30-37 (2015).
- Lanza, G. A., Parrinello, R., Figliozzi, S. Management of microvascular angina pectoris. American Journal of Cardiovascular Drugs. 14 (1), 31-40 (2014).
- Zhu, T. Q., et al. Beneficial effects of intracoronary tirofiban bolus administration following upstream intravenous treatment in patients with ST-elevation myocardial infarction undergoing primary percutaneous coronary intervention: The ICT-AMI study. International Journal of Cardiology. 165 (3), 437-443 (2013).
- Huang, D., et al. Restoration of coronary flow in patients with no-reflow after primary coronary intervention of acute myocardial infarction (RECOVER). American Heart Journal. 164 (3), 394-401 (2012).
- Fu, W. J., et al. Anti-atherosclerosis and cardio-protective effects of the Angong Niuhuang Pill on a high fat and vitamin D3 induced rodent model of atherosclerosis. Journal of Ethnopharmacology. 195, 118-126 (2017).
- Li, J., et al. Chinese medicine She-Xiang-Xin-Tong-Ning, containing moschus, corydalis and ginseng, protects from myocardial ischemia injury via angiogenesis. The American Journal of Chinese Medicine. 48 (1), 107-126 (2020).
- Wu, W., et al. Three dimensional reconstruction of coronary artery stents from optical coherence tomography: Experimental validation and clinical feasibility. Scientific Reports. 11 (1), 1-15 (2021).
- Liu, M., et al. Janus-like role of fibroblast growth factor 2 in arteriosclerotic coronary artery disease: Atherogenesis and angiogenesis. Atherosclerosis. 229 (1), 10-17 (2013).
- Hu, G., Li, X., Zhang, S., Wang, X. Association of rat thoracic aorta dilatation by astragaloside IV with the generation of endothelium-derived hyperpolarizing factors and nitric oxide, and the blockade of Ca2+ channels. Biomedical reports. 5 (1), 27-34 (2016).
- Guo, Y., et al. Anticonstriction effect of MCA in rats by danggui buxue decoction. Frontiers in Pharmacology. 12, 749915 (2021).
- Jing, Y., et al. Apigenin relaxes rat intrarenal arteries, depresses Ca2+-activated Cl− currents and augments voltage-dependent K+ currents of the arterial smooth muscle cells. Biomedicine & Pharmacotherapy. 115, 108926 (2019).
