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Miografía de presión se utiliza para evaluar vasoactividad de las pequeñas arterias que se desarrollan constricción sostenida cuando se presuriza. Este manuscrito proporciona un protocolo detallado para evaluar en segmentos aislados de pequeñas arterias mesentéricas de ratas, vasoactividad y el efecto de la presión intraluminal del diámetro vascular.
Arterias de resistencia pequeños constreñir y dilatar, respectivamente, en respuesta a un aumento o disminución de la presión intraluminal; este fenómeno se conoce como respuesta miogénica es un regulador clave del flujo sanguíneo local. En condiciones isobáricas arterias de resistencia pequeños desarrollan sostenidas constricción conocido como tono miogénico (MT), que es un importante factor determinante de la resistencia vascular sistémica (SVR). Por lo tanto, los preparativos ex vivo a presión de las arterias de resistencia pequeñas son las principales herramientas para el estudio de la función microvascular en estados-cerca fisiológica. Para lograr esto, un segmento intacto recién aisladas de una arteria resistencia pequeña (diámetro ~ 260 micras) se monta sobre dos cánulas pequeño de vidrio y presurizado. Estas preparaciones arteriales conservan la mayor parte en las características in vivo y evaluación permiso del tono vascular en tiempo real. Aquí le ofrecemos un protocolo detallado para evaluar vasoactividad en presurizadas pequeñas arterias mesentéricas de resistencia de ratas; estas arterias desarrollanvasoconstricción sostenida - aproximadamente 25% del diámetro máximo - cuando presuriza a 70 mmHg. Estas preparaciones arteriales se pueden utilizar para estudiar el efecto de compuestos en investigación sobre la relación entre la presión intra-arterial y vasoactividad y determinar cambios en la función microvascular en modelos animales de diversas enfermedades.
Arterias de resistencia pequeños son los principales determinantes de la SVR y desempeñan un papel importante en la patofisiología de muchas enfermedades 1,2. Condiciones como la diabetes 3, embarazo 4, isquemia-reperfusión 5, la obesidad y la hipertensión 6,7 se asocian frecuentemente con la función microvascular alterado. Miografía vascular no sólo puede proporcionar importantes conocimientos sobre los cambios en la función microvascular en diversas enfermedades, sino también ayudar a identificar dianas terapéuticas y evaluar la eficacia de los compuestos vasoactivos. La función vascular se ha estudiado el uso de pequeñas arterias aisladas en condiciones de buques isométricos o isobáricas 8. Descripción detallada de miografía isométrica se proporciona en otro lugar 9. Sin embargo, hay diferencias en los datos obtenidos a partir de isométrica frente a preparaciones isobáricas 10-12. Desde preparaciones arteriales presurizados permiten el estudio de la función microvascular en condiciones casi fisiológicas, lahallazgos obtenidos pueden correlacionarse mejor con el comportamiento in vivo de la cama vascular 8,13.
En 1902 Bayliss descrita por primera vez el efecto de la presión transmural del diámetro vascular 14. Se observó en pequeñas arterias de resistencia de diversos lechos vasculares de los conejos, gatos y perros que una disminución en la presión fue seguido por la vasodilatación y un aumento en la presión fue seguido por la vasoconstricción. Este fenómeno se conoce como respuesta miogénica. Bayliss y posteriores investigadores observaron que, en condiciones isobáricas arterias pequeña resistencia desarrollan constricción sostenida conocida como MT 15,16. Tanto la respuesta miogénica y MT pueden ser evaluados utilizando miografía presión (PM) técnica. PM se utiliza principalmente para determinar vasoactividad de pequeñas arterias, venas y otros vasos. Además de evaluar el efecto de compuestos vasoactivos en diámetro vascular, PM - como su nombre indica - se utiliza para evaluar ch presión intravascular mediadaanges en el diámetro vascular. Durante las últimas décadas los avances en los programas informáticos, que mejoran la microscopía de vídeo y pipeta de vidrio tirando, han hecho PM más fácil de realizar. Sin embargo, la disección de los segmentos intactos viables de pequeños vasos sanguíneos sigue siendo tedioso ya veces difícil. Aquí describimos un protocolo detallado para estudiar la respuesta miogénica en pequeñas arterias mesentéricas de resistencia aislados de ratas.
Los ejemplos que se muestran aquí son de experimentos aprobados por IACUC en Georgia Regents de la Universidad - Protocolo nº: # 2011-0408
1. Preparación de los reactivos
2. Preparación de la Copa cánulas
3. Preparación de cámara de perfusión
4. Recolección de la arteria mesentérica Arcade de ratas Sprague-Dawley
5. El aislamiento y la canulación de 4º Solicitar mesentérica arteria
6. Medición de diámetro arterial
7. Respuesta Miogénica
8. Interpretación de los resultados y cálculo de los datos
Representación esquemática de un myograph presión típica configuración se muestra en la Figura 1. Los dos extremos de la embarcación se canulan con una micropipeta de vidrio y se aseguran con suturas en ambos lados. Via tubería y una llave de paso abierto, una cánula está conectado a un regulador de presión servo-controlado; la otra cánula está conectado a una llave de paso cerrada. La cámara se perfundió con son observados por un microscopio invertido conectado a una cámara CCD PSS y diámetro vascular cambios.
El segmento arterial presurizado a 70 mmHg se incuba en recién preparada cálida PSS, que fluye a través de la cámara arterial a 2-4 ml / min y succiona. Diámetro arterial se controla y registra utilizando videomicroscopía y detección de bordes software. Después de ~ 40 min, segmentos arteriales se contraen espontáneamente en un 20-40% de su diámetro de partida (Figura 2A). En nuestras manos arterias de resistencia pequeña rata se contraen en un 25-30% (promedio varies de acuerdo a los ajustes de operador, y lecho arterial). Entonces, la viabilidad funcional se evaluó mediante respuestas vasodilatadoras y vasoconstrictoras a ACh (1 M) y Phe (1 M), respectivamente (Figura 2A). Mientras que otros vasodilatadores se pueden usar, ACh induce la vasodilatación dependiente del endotelio y por lo tanto es útil para evaluar tanto endotelial, así como la viabilidad del músculo liso vascular. Posteriormente, el segmento arterial se re-incubaron en PSS y una vez el diámetro estabiliza, está listo para el experimento. Al final de cada experimento, los segmentos arteriales se incuban en Ca 2+ libre PSS para medir PD (Figura 2B). Los diámetros registrados en la Figura 2A y 2B se tabulan en la Figura 2C. Absoluto MT es la diferencia entre PD y el diámetro estable logrado sobre la vasoconstricción espontáneo a 70 mmHg. Por lo tanto, el MT se observa desde el trazado que se muestra es 33% de PD. Como se ve aquí, la respuesta a ACh (1 M) es ge nerally similar a la observada para el Ca 2+ libre de PSS. Tenga en cuenta que en los experimentos de evaluación de la vasodilatación, se puede necesitar adición previa de un vasoconstrictor.
Para determinar la respuesta miogénica, segmentos arteriales mesentéricos de ratas se someten a la presión intraluminal creciente pasos entre 20 y 100 mmHg. Un ejemplo se muestra en la Figura 3A. Las arterias se les permite alcanzar un diámetro estable después de cada paso (~ 5 min; líneas discontinuas). Posteriormente, el mismo segmento arterial se somete a la presión de respuesta en Ca 2 + libre de PSS con 0,39 mM EGTA y 0,1 mM SNP (Figura 3A). El diámetro alcanzado al final de cada etapa de presión se puede mostrar como un gráfico de líneas (Figura 3B). MT calculado como la diferencia porcentual de diámetro para el Ca 2 + que contienen frente a Ca 2 + libre PSS a cada presión se puede mostrar como la línea o de gráfico de barras (Figura 3C).
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Figura 2: (A) Como se indica por el trazado, el diámetro de las pequeñas arterias mesentéricas de ratas, cuando se presuriza a 70 mmHg, disminuye espontáneamente. La adición de ACh (1 M) aumentó el diámetro (diámetro a-cerca de partida). La adición de Phe (1 M) de baño de tejido disminuye el diámetro arterial. (B) La incubación en Ca 2 + libre PSS aumenta el diámetro arterial. (C) El diámetro de un segmento arterial presión individual en diversas perfundidos mostrados en A y B se tabula.
Figura 3: (A) de diámetro arterial se registró continuamente mientras que el aumento de la presión intraluminal de forma incremental en presencia de PSS y Ca 2 + librePSS. (B) Curva Línea de diámetro arterial logrado en la etapa cada presión. (C) Gráfico de barras de MT logra en cada paso de presión. Haz clic aquí para ver la figura más grande .
Pasos crítico, solución de problemas y modificaciones
En una preparación típica embarcación isobárica, la arteria se presuriza a 70 mmHg entre dos cánulas de vidrio perfundidos con agua tibia (37 ° C) PSS. Después de 30-45 min, arterias desarrollan MT, caracterizado por disminución espontánea de diámetro que se estabiliza en 20-30 min. Las arterias de resistencia de varios lechos vasculares desarrollan MT variable. Por ejemplo la resistencia de rata arterias mesentéricas desarrollan MT ~ 25% de la EP, mientras que las arterias cremastric pueden lograr MT ~ 40% de la EP. Las arterias que no desarrollan MT dentro de 60 minutos deben ser descartados; esta duración puede variar de acuerdo a la cama y las especies vasculares. Las arterias con respuesta inadecuada a PHE y ACh también deben ser descartados.
pH y la temperatura de la PSS tienen un impacto significativo en el desarrollo de MT. pH de PSS, que se sienta por largos períodos sin aireación, puede aumentar. Además, en la sala es poco probable que d arterias de temperaturaesarrollar MT. De ahí que el PSS debe ser aireado tan pronto como sea posible utilizando la mezcla de gas indicado en la sección de protocolo y de la temperatura de la cámara de perfusión deben ser monitoreados continuamente y se mantiene a ~ 37 ° C mediante un calentador de paso.
Puesto que estos experimentos son 3-5 hr en duración, cámaras de perfusión y tubos asociados están expuestos a PSS durante largos períodos; sal-precipitados pueden acumularse en tanto la cámara y el tubo que puede interferir con los experimentos posteriores. Por lo tanto es fundamental para lavar a fondo la cámara de perfusión y enjuague el tubo con agua desionizada después de cada experimento. Del mismo modo, se debe tener cuidado para limpiar a fondo el plato Sylgard recubiertos utilizado para la disección con agua desionizada después de cada disección.
Limitaciones
A pesar de su importancia, PM tiene varias limitaciones. En primer lugar, el costo colectivo para procurar PM equipo es alta (~ 22.000 dólares) y puede ser prohibitivo para algunos labs; una lista detallada de los equipos se muestra en la Tabla 3 En segundo lugar, se necesitan vasos frescos para la mayoría de los experimentos.; por lo tanto, un nuevo animal es sacrificado para cada experimento, añadiendo al coste global. En tercer lugar, la disección de las pequeñas arterias mesentéricas es tedioso y requiere de otros instrumentos como el microscopio de disección y microdisección herramientas, que son propensos a los daños. En cuarto lugar, hay una curva de aprendizaje; ganando experiencia en el establecimiento y PM en un laboratorio requiere personal dedicado, tiempo y esfuerzo.
Importancia con respecto a otros métodos y aplicaciones futuras
Protocolos experimentales isobáricas e isométricas son dos enfoques principales que se utilizan para determinar la reactividad vascular. En contraste con las preparaciones isobáricas, vasoactividad en preparaciones isométricas se determina mediante la medición de la tensión del músculo liso vascular usando un sistema de myograph alambre. Además de las diferencias en los equipos requeridos para estas dos protocolos experimentales, agonista-icontracción nduced es diferente entre estos enfoques experimentales en cuanto a magnitud, tiempo de curso y la dirección de la pared vascular tensión 11,19. Debido a las facilidades técnicas y limitaciones, ambas preparaciones sirven funciones importantes. Por ejemplo, debido a que es más fácil de mantener el enfoque microscópico en preparaciones isométricas, a menudo se utilizan para la medición simultánea de la reactividad vascular y cambios en el músculo liso vascular Ca 2+. Por otro lado, la actividad miogénica se evalúa mejor en las preparaciones a presión que se consideran para imitar in vivo estado fisiológico de cerca. Una revisión detallada de las diferencias entre estas preparaciones se proporciona previamente 19.
En conclusión, miografía de presión es una técnica fiable para estudiar la respuesta miogénica en pequeños vasos de resistencia en condiciones casi fisiológicas. A pesar de sus limitaciones, PM ha proporcionado importantes contribuciones a la comprensión de los cambios enla función vascular en condiciones normales y patológicas 3-7,20-23. Regulación del tono vascular sistémica es muy compleja e involucra factores locales y neuro-hormonal, por lo tanto aislar el papel de los mecanismos específicos que regulan el tono de camas vasculares in vivo es difícil. En este sentido, las preparaciones arteriales ex vivo a presión sirven como excelentes sustitutos. Los interesados en los mecanismos de transducción de MT y la respuesta miogénica se denominan publicados anteriormente excelentes críticas 15,19. En el futuro podremos ver avances en los equipos que integran la evaluación de la respuesta miogénica y cambios en mensajeros intermedios tales como Ca2 +, aunque es muy poco probable que íbamos a ver una reducción en los costos de equipo. Sin embargo, ya que esta técnica es adoptada por los científicos con variados antecedentes, probablemente veremos su aplicación para evaluar los cambios en la función microvascular en enfermedades distintas de la hipertensión, la diabetes y el choque como la cirrosis, dedemencia, etc.
Autores no tienen conflictos financieros.
Sandeep Khurana está apoyado por el NIH (K08DKO81479). Vikrant Rachakonda es apoyado por (T32DK067872).
Name | Company | Catalog Number | Comments | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chemical | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Acetylcholine | Sigma Aldrich | A6625 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calcium chloride (CaCl2) | Sigma Aldrich | 223506 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D-(+)-Glucose | Sigma Aldrich | G5767 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N’,N’-tetra acetic acid (EGTA) | Sigma Aldrich | E3889 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ethylene diamine tetra acetic acid (EDTA) | Sigma Aldrich | E9884 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HEPES | Sigma Aldrich | H3784 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnesium sulfate (MgSO4) | Sigma Aldrich | M7506 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MOPS | Sigma Aldrich | M5162 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phenylephrine | Sigma Aldrich | P6126 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Potassium chloride (KCl) | Sigma Aldrich | P3911 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Potassium phosphate (KH2PO4) | Sigma Aldrich | P5655 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sodium bicarbonate (NaHCO3 ) | Sigma Aldrich | S6014 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sodium chloride (NaCl) | Sigma Aldrich | S7653 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sodium hydroxide (NaOH) | Sigma Aldrich | S5881 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sodium nitroprusside | Sigma Aldrich | 13451 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sodium phosphate monobasic monohydrate (NaH2PO4) | Sigma Aldrich | S9638 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sodium pyruvate | Sigma Aldrich | P8574 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Table 1. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Table 2. Composition of Experimetnal solutions | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Equipment | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CCD Monochrome Camera | The imaging Source | DMK 21AU04 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Single inline solution heater | Warner Instruments | 64-0102 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermistor | Warner Instruments | 64-0108 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dual automatic temperature controller | Warner Instruments | TC-344B | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Flaming/Brown micropipette puller | Sutter Instruments | P-97 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fluorescence System Interface | IonOptix | model FSI-700 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Forceps and scissors | World Precision Instruments | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ion Wizard-Core and Analysis | IonOptix | Ion Wizard 6.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Laboratory tubing | Silastic | 508-005 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Male Sprague Dawley rat | Harlan Laboratories | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Master flex console drive | Cole-parmer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Milli-Q Plus Ultrapure Water System | Millipore | ZD5211584 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ophthalmic monofilament nylon suture | Ethicon | 9007G | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Photometry and Dimensioning Microscope | Motic | AE31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pressure Servo Controller with peristaltic pump and pressure transducer | Living Systems Instrumentation | PS-200 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stereomicroscope | Nikon Instruments Inc | SMZ660 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vessel Chamber | Living Systems Instrumentation | CH-1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dissection dish | Living Systems Instrumentation | DD-90-S | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thin Wall Glass Capillaries | World Precision Instruments | TW120-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Microforge | Stoelting | 51550 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Table 3. |
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