Standardiseret rotte koronarringforberedelse og realtidsregistrering af dynamiske spændingsændringer langs kardiameter
Summary
Den nuværende protokol beskriver trådmyografteknikken til måling af vaskulær reaktivitet af rottens kranspulsåre.
Abstract
Som en nøglebegivenhed af hjerte-kar-systemsygdomme er koronararteriesygdom (CAD) blevet bredt betragtet som den største synder af aterosklerose, myokardieinfarkt og angina pectoris, som alvorligt truer menneskers liv og sundhed over hele verden. Men hvordan man registrerer de dynamiske biomekaniske egenskaber ved isolerede blodkar har længe forvirret folk. I mellemtiden er præcis positionering og isolering af kranspulsårer til måling af in vitro dynamiske vaskulære spændingsændringer blevet en tendens i CAD-lægemiddeludvikling. Den nuværende protokol beskriver den makroskopiske identifikation og mikroskopiske adskillelse af rotte koronararterier. Sammentræknings- og udvidelsesfunktionen af koronararterierringen langs kardiameteren blev overvåget ved hjælp af det etablerede multimyografsystem. De standardiserede og programmerede protokoller for koronar ringspændingsmåling, fra prøveudtagning til dataindsamling, forbedrer repeterbarheden af de eksperimentelle data enormt, hvilket sikrer ægtheden af vaskulære spændingsregistre efter fysiologisk, patologisk og lægemiddelintervention.
Introduction
Koronararteriesygdom (CAD) er blevet bredt anerkendt og bekymret som en typisk og repræsentativ hjerte-kar-sygdom, der er den største dødsårsag i både udviklede lande og udviklingslande 1,2. Som en blod- og iltforsyningsrute for normal hjertefysiologisk funktion kommer cirkulerende blod ind og nærer hjertet gennem to hovedarterier og et blodvaskulært netværk på overfladen af myokardiet 3,4. Kolesterol og fedtdepoter i kranspulsårerne afskærer hjertets blodforsyning og det vaskulære systems voldsomme inflammatoriske reaktion, hvilket forårsager aterosklerose, stabil angina, ustabil angina, myokardieinfarkt eller pludselig hjertedød 5,6. Som reaktion på patologisk stenose i kranspulsårerne tilfredsstiller kompenserende accelereret fysiologisk hjerteslag blodforsyningen af selve hjertet eller vitale organer i kroppen ved at øge udgangen af venstre ventrikel7. Hvis langvarig koronar stenose ikke lindres i tide, kan omfattende nye blodkar udvikle sig i visse områder af hjertet8. På nuværende tidspunkt vedtager den kliniske behandling af CAD ofte lægemiddeltrombolyse eller kirurgisk mekanisk trombolyse og en eksogen bionisk vaskulær bypass med hyppig medicin og stor kirurgisk handicap9. Derfor er den funktionelle undersøgelse af koronararterie fysiologisk aktivitet stadig et presserende gennembrud for hjerte-kar-sygdomme10.
Der er ingen tilgængelige tekniske midler til at detektere koronar fysiologisk aktivitet, bortset fra trådløse telemetrisystemer, som dynamisk kan registrere in vivo koronartryk, vaskulær spænding, iltmætning i blodet og pH-værdier11. Derfor, i betragtning af koronararteriernes stoflige hemmeligholdelse og kompleksitet, er nøjagtig identifikation og isolering af kranspulsårer utvivlsomt de bedste valg til at udforske flere mekanismer af CAD in vitro4.
Et serie multi myografsystem, især en mikrovaskulær spændingsdetektor (se Materialetabel), er en meget moden omsættelig anordning til registrering af in vitro vævsspændingsændringer af små vaskulære, lymfatiske og bronchiale rør med egenskaberne høj præcision og kontinuerlig dynamisk optagelse12. Det nævnte system er i vid udstrækning blevet anvendt til at registrere in vitro vævsspændingsegenskaber for hulrumsstrukturer med diametre på 60 μm til 10 mm. De kontinuerlige opvarmningsfunktioner på trådmikrografens platform opvejer stort set stimuleringen af det ugunstige ydre miljø. I mellemtiden giver de konstante indgange af gasblandingen og pH-værdierne os mulighed for at opnå mere nøjagtige vaskulære spændingsdata i en lignende fysiologisk tilstand13. I betragtning af kompleksiteten af anatomisk lokalisering af rotte koronararterier (figur 1) har dens isolation imidlertid været forvirrende og begrænset mekanismens udforskning af diversificeret hjerte-kar-sygdom og lægemiddeludvikling. Derfor introducerer denne protokol den anatomiske placering og separationsproces af rotte koronararterien i detaljer efterfulgt af spændingsmåling på trådmikrografens platform14.
Protocol
Representative Results
Discussion
Forstyrrelsen af koronar mikrocirkulation, som involverer en bred vifte af patienter med CAD, er gradvist blevet anerkendt og vedrørte grundlaget for tilstrækkelig myokardiumperfusion. I betragtning af de alvorlige komplikationer af pludselig koronar hjertesygdom og hjerte-kar-sygdom er rettidig lægemiddelforebyggelse og behandling ekstremt vigtig for en klinisk person med CAD17. Uundgåeligt har hemmeligholdelsen af koronararterieanatomi og kompleksiteten af dens fysiologiske struktur alvorlig…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af Key R&D-projektet fra Sichuan Provincial Science and Technology Plan (2022YFS0438), National Natural Science Foundation of China (82104533), China Postdoctoral Science Foundation (2020M683273) og Science &Technology Department of Sichuan Province (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).
