Внутрикожный микродиализ — это минимально инвазивный метод, используемый для исследования функции микрососудов в норме и при заболеваниях. Для изучения механизмов вазодилатации и сужения сосудов в кожном кровообращении могут быть использованы как протоколы «доза-реакция», так и протоколы локального нагревания.
Кожная сосудистая сеть является доступной тканью, которая может быть использована для оценки функции микрососудов у человека. Внутрикожный микродиализ – это минимально инвазивный метод, используемый для исследования механизмов гладкой мускулатуры и функции эндотелия сосудов в кожном кровообращении. Данная методика позволяет провести фармакологическое препарирование патофизиологии эндотелиальной дисфункции микрососудов, которая выражается снижением вазодилатации, опосредованной оксидом азота, что является индикатором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. При этом методе микродиализный зонд помещается в дермальный слой кожи, а над зондом помещается локальный нагревательный блок с лазерным доплеровским флоуметрическим зондом для измерения потока эритроцитов. Локальная температура кожи зажимается или стимулируется прямым применением тепла, а фармакологические агенты перфузируются через зонд для стимуляции или ингибирования внутриклеточных сигнальных путей, чтобы вызвать вазодилатацию или вазоконстрикцию или исследовать интересующие механизмы (кофакторы, антиоксиданты и т. д.). Количественно оценивается кожная сосудистая проводимость и очерчиваются механизмы эндотелиальной дисфункции при болезненных состояниях.
Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются основной причиной смертив Соединенных Штатах 1. Гипертония (АГ) является независимым фактором риска инсульта, ишемической болезни сердца и сердечной недостаточности и, по оценкам, затрагивает более ~50% населения Соединенных Штатов 2. АГ может развиваться как самостоятельное ССЗ (первичная АГ) или в результате другого состояния, такого как поликистоз почек и/или эндокринные нарушения (вторичная АГ). Широта этиологии АГ затрудняет изучение основных механизмов и повреждений органов-мишеней, наблюдаемых при АГ. Необходимы разнообразные и новые исследовательские подходы к патофизиологии поражения органов-мишеней, ассоциированного с АГ.
Одним из самых ранних патологических признаков ССЗ является эндотелиальная дисфункция, характеризующаяся нарушением вазодилатации, опосредованной оксидом азота (NO) 3,4,5. Дилатация, опосредованная потоком, является распространенным подходом, используемым для количественной оценки эндотелиальной дисфункции, связанной с сердечно-сосудистыми заболеваниями, но эндотелиальная дисфункция в микрососудистых руслах может быть как независимой, так и предшествующей дисфункции крупных кондуитных артерий 6,7,8. Кроме того, артериолы резистентности более непосредственно воздействуют на местные ткани, чем кондуитные артерии, и имеют более непосредственный контроль над доставкой богатой кислородом крови. Микрососудистая функция является прогностическим фактором выживаемости без неблагоприятных сердечно-сосудистых событий 9,10,11. Кожное микроциркуляторное русло представляет собой доступное сосудистое русло, которое может быть использовано для изучения ответов на физиологические и фармакологические сосудосуживающие или сосудорасширяющие раздражители. Внутрикожный микродиализ – это малоинвазивная методика, целью которой является исследование механизмов как гладкой мускулатуры сосудов, так и функции эндотелия в кожном микроциркуляторном русле с помощью целенаправленной фармакологической диссекции. Этот метод отличается от других методов, таких как постокклюзионная реактивная гиперемия, которая не допускает фармакологического вскрытия, и ионофорез, который позволяет проводить фармакологическую доставку, но менее точен по механизму действия (подробно рассмотрено в другом месте12).
Обоснование разработки и использования этого метода подробно рассмотрено в другом месте13. Этот подход был первоначально разработан для использования в неврологических исследованиях на грызунах, а затем впервые был применен к людям для изучения механизмов, лежащих в основе активной вазодилатации с точки зрения терморегуляции. В конце 1990-х годов этот метод использовался для изучения как нервных, так и эндотелиальных механизмов в отношении локального нагрева кожи. С тех пор этот метод используется для исследования ряда нейроваскулярных сигнальных механизмов в коже.
Используя этот метод, наша группа и другие исследовали механизмы эндотелиальной дисфункции в микроциркуляторном русле нескольких клинических популяций, включая, помимо прочего, дислипидемию, первичное старение, диабет, хроническую болезнь почек, синдром поликистозных яичников, преэклампсию, большое депрессивное расстройство 14,15,16,17,18,19 и артериальную гипертензию 20,21,22,23,24. Например, предыдущее исследование показало, что у нормотензивных женщин с преэклампсией в анамнезе, которые подвержены повышенному риску сердечно-сосудистых заболеваний, наблюдалось снижение NO-опосредованной вазодилатации в кожном кровообращении по сравнению с женщинами с нормотензивной беременностью в анамнезе. В другом исследовании у взрослых с диагнозом первичная АГ наблюдалась повышенная чувствительность к ангиотензину II в микроциркуляторном русле по сравнению со здоровыми контрольными группами21, а было показано, что хроническая антигипертензивная фармакотерапия у пациентов с первичной АГ снижает артериальное давление и улучшает как сероводородную, так и NO-опосредованную вазодилатацию22. Wong et al.23 обнаружили нарушение сенсорно-опосредованной и NO-опосредованной вазодилатации у взрослых с прегипертензией, что совпало с нашим выводом о прогрессировании эндотелиальной дисфункции с увеличением стадий АГ, как это классифицируется в рекомендациях Американской кардиологической ассоциации и Американского колледжа кардиологов2017 г. 24.
Метод внутрикожного микродиализа позволяет проводить строго контролируемые механистические исследования функции микрососудов в здоровых и болезненных состояниях. Поэтому целью данной статьи является описание техники внутрикожного микродиализа, применяемой нашей группой и другими. Мы подробно описываем процедуры фармакологической стимуляции эндотелия ацетилхолином () для изучения соотношения «доза-эффект» и физиологической стимуляции продукции эндогенного оксида азота с помощью протокола локального теплового стимула 39 °C или 42 °C. Мы представляем репрезентативные результаты для каждого подхода и обсуждаем клинические последствия выводов, полученных с помощью этого метода.
Техника внутрикожного микродиализа является универсальным инструментом в исследовании сосудов человека. Исследователи могут изменить протокол, чтобы еще больше диверсифицировать его применение. Например, мы описываем протокол АХГ «доза-реакция», но в других исследованиях механизмо…
The authors have nothing to disclose.
Никакой.
1 mL syringes | BD Syringes | 302100 | |
Acetlycholine | United States Pharmacopeia | 1424511 | Pilot data collected in our lab indicate drying acetylcholine increases variability of CVC response; do not dry, store in desiccator |
Alcohol swabs | Mckesson | 191089 | |
Baby Bee Syringe Drive | Bioanalytical Systems, Incorporated | MD-1001 | In this study the optional 3-syringe bracket (catalg number MD-1002) was utilized |
CMA 30 Linear Microdialysis Probes | Harvard Apparatus | CMA8010460 | |
Connex Spot Monitor | WelchAllyn | 74CT-B | automated blood pressure monitor |
Hive Syringe Pump Controller | Bioanalytical Systems, Incorporated | MD-1020 | Controls up to 4 Baby Bee Syringe Drives |
LabChart 8 | AD Instruments | **PowerLab hardware and LabChart software must be compatible versions | |
Lactated Ringer's Solution | Avantor (VWR) | 76313-478 | |
Laser Doppler Blood FlowMeter | Moor Instruments | MoorVMS-LDF | |
Laser Doppler probe calibration kit | Moor Instruments | CAL | |
Laser Doppler VP12 probe | Moor Instruments | VP12 | |
Linear Microdialysis Probes | Bioanalytical Systems, Inc. | MD-2000 | |
NG-nitro-l-arginine methyl ester | Sigma Aldrich | 483125-M | L-NAME |
Povidone-iodine / betadine | Dynarex | 1202 | |
PowerLab C Data Acquisition Device | AD Instruments | PLC01 | ** |
PowerLab C Instrument Interface | AD Instruments | PLCI1 | ** |
Probe adhesive discs | Moor Instruments | attach local heating unit to skin | |
Skin Heater Controller | Moor Instruments | moorVMS-HEAT 1.3 | |
Small heating probe | Moor Instruments | VHP2 | |
Sterile drapes | Halyard | 89731 | |
Sterile gauze | Dukal Corporation | 2085 | |
Sterile surgical gloves | Esteem Cardinal Health | 8856N | catalogue number followed by the initials of the glove size, then the letter "B" (e.g., 8856NMB for medium) |
Surgical scissors | Cole-Parmer | UX-06287-26 |