Method Article
myographie de pression est utilisée pour évaluer vasoactivité des petites artères qui se développent constriction soutenue lorsqu'il est sous pression. Ce manuscrit fournit un protocole détaillé pour évaluer dans des segments isolés de petites artères mésentériques des rats, vasoactivité et l'effet de la pression intraluminale sur le diamètre vasculaire.
Petites artères de résistance se contracter et se dilater respectivement en réponse à une augmentation ou diminution de la pression intraluminale; Ce phénomène connu sous le nom de réponse myogénique est un régulateur clé de la circulation sanguine locale. Dans des conditions isobariques petites artères de résistance développent constriction connu comme tonus myogène (MT), qui est un déterminant majeur de la résistance vasculaire systémique (RVS) ont subi. Par conséquent, ex vivo des préparations pressurisées des petites artères de résistance sont les principaux outils pour étudier la fonction microvasculaire dans les Etats-près physiologique. Pour atteindre cet objectif, un segment intact fraîchement isolées d'une petite artère de résistance (diamètre ~ 260 um) est montée sur deux canules petit de verre et sous pression. Ces préparations artérielles conservent la plupart des caractéristiques de l'évaluation in vivo et de permis du tonus vasculaire en temps réel. Ici, nous fournissons un protocole détaillé pour évaluer vasoactivité dans pressurisés petites artères de résistance mésentériques de rats; ces artères développentvasoconstriction soutenue - environ 25% du diamètre maximal - lorsque pressurisé à 70 mmHg. Ces préparations artérielles peuvent être utilisés pour étudier l'effet des composés expérimentaux sur la relation entre la pression et la vasoactivité intra-artérielle et déterminer les changements dans la fonction microvasculaire dans des modèles animaux de maladies diverses.
Petites artères de résistance sont des déterminants majeurs de SVR et jouent un rôle important dans la physiopathologie de nombreuses maladies 1,2. Des conditions telles que le diabète 3, 4 grossesse, d'ischémie-reperfusion 5, l'obésité et l'hypertension 6,7 sont fréquemment associées à la fonction microvasculaire altérée. Myographie vasculaire peut non seulement fournir des informations importantes sur les changements dans la fonction microvasculaire dans diverses maladies mais aussi aider à identifier des cibles thérapeutiques et d'évaluer l'efficacité des composés vasoactifs. La fonction vasculaire a été étudiée en utilisant isolés petites artères dans des conditions de navire isométriques ou isobariques 8. Description détaillée de myographie isométrique est prévue ailleurs 9. Cependant, il ya des différences dans les données obtenues à partir isométrique comparativement à la préparation isobares 10-12. Depuis préparations artérielles sous pression permettent l'étude de la fonction microvasculaire dans des conditions quasi-physiologiques, larésultats obtenus peuvent meilleure corrélation avec le comportement in vivo du lit vasculaire 8,13.
En 1902 Bayliss décrit d'abord l'effet de la pression transmurale sur le diamètre vasculaire 14. Il a observé dans les petites artères de résistance de différents lits vasculaires des lapins, des chats et des chiens qu'une diminution de la pression a été suivie par une vasodilatation et un accroissement de la pression a été suivie par vasoconstriction. Ce phénomène est connu comme réponse myogénique. Bayliss et chercheurs suivants ont observé que dans des conditions isobares artères petite résistance se développent constriction soutenue connu sous le nom MT 15,16. Tant réponse myogénique et MT peuvent être évaluées en utilisant myographie de pression (PM) technique. PM est principalement utilisé pour déterminer vasoactivité des petites artères, les veines et autres vaisseaux. En plus d'évaluer l'effet des composés vasoactifs sur le diamètre vasculaire, PM - comme son nom l'indique - est utilisée pour évaluer intravasculaire ch de pression médiationAnges sur le diamètre vasculaire. Au cours des dernières décennies les progrès dans le logiciel de l'ordinateur, ce qui a renforcé la microscopie vidéo et pipette en verre de traction, ont fait PM plus facile à réaliser. Cependant, la dissection de segments intacts viables de petits vaisseaux sanguins reste fastidieuse et parfois difficile. Nous présentons ici un protocole détaillé pour étudier la réponse myogénique dans les petites artères mésentériques résistance isolés de rats.
Les exemples présentés ici sont des expériences approuvées par IACUC à Georgia Regents de l'Université - Protocole n °: # 2011-0408
1. Préparation des réactifs
2. Préparation de verre canules
3. Préparation de perfusion Chambre
4. Collection de l'artère mésentérique Arcade de rats Sprague-Dawley
5. Isolement et Canulation de 4 e Commander artère mésentérique
6. La mesure du diamètre artériel
7. Réponse Myogenic
8. Interprétation des résultats et le calcul des données
Représentation schématique d'un myographe de pression typique mis en place est représenté sur la Figure 1. Les deux extrémités de l'enceinte sont canulées avec une micropipette de verre et fixées avec des sutures, des deux côtés. Via tube et un robinet d'arrêt ouvert, une canule est reliée à un régulateur de pression servo-commandé; l'autre canule est reliée à un robinet d'arrêt fermé. La chambre est perfusée avec PSS diamètre vasculaire et des changements observés par un microscope inversé relié à une caméra CCD.
Le segment artériel sous pression à 70 mmHg est incubé dans fraîchement préparée chaude PSS, qui coule à travers la chambre artérielle à 2-4 ml / min et aspiré. Diamètre artériel est surveillé et enregistré en utilisant la vidéomicroscopie et la détection de bord logiciel. Après ~ 40 min, se contractent spontanément segments artériels par 20 à 40% de leur diamètre initial (Figure 2A). Dans nos mains petit rat artères de résistance se contractent de 25-30% (moyenne varies selon les réglages, opérateur, et lit artériel). Ensuite, la viabilité est évaluée en fonction des réponses vasodilatatrices et vasoconstrictrices à l'ACh (1 uM) et Phe (1 uM), respectivement (figure 2A). Alors que d'autres vasodilatateurs peuvent être utilisés, ACh induit vasodilatation endothélium-dépendante et est utile pour évaluer la fois endothéliale ainsi que la viabilité lisse vasculaire musculaire ainsi. Ensuite, le segment artériel est ré-incubée dans PSS et une fois le diamètre se stabilise, elle est prête pour l'expérience. A la fin de chaque expérience, les segments artériels sont incubées en Ca2 + libre PSS pour mesurer PD (figure 2B). Les diamètres enregistrées sur la figure 2A et 2B sont donnés dans la figure 2C. Absolute MT est la différence entre PD et le diamètre atteint stable sur vasoconstriction spontanée à 70 mmHg. Par conséquent, le MT observé à partir du rappel est montré 33% de PD. Comme on le voit ici, la réponse à l'acétylcholine (1 M) est ge ralement similaire à celle observée pour le Ca 2+ libre PSS. A noter que dans des expériences évaluant la vasodilatation, l'addition préalable d'un vasoconstricteur peut être nécessaire.
Pour déterminer la réponse myogénique, rat segments d'artères mésentériques sont soumis à une augmentation de la pression intraluminale étapes entre 20 et 100 mmHg. Un exemple est montré sur la figure 3A. Les artères sont autorisés à atteindre un diamètre stable après chaque étape (~ 5 min; les lignes en pointillés). Par la suite, le même segment artériel est soumise à la pression en réponse exempt de Ca2 + PSS avec 0,39 mM d'EGTA et 0,1 mM de SNP (figure 3A). Le diamètre atteint à la fin de chaque étape de pression peut être représenté comme un graphique de ligne (figure 3B). MT calculé comme la différence de diamètre pour cent dans de Ca2 + contenant vs Ca 2+ exempt PSS à chaque pression peut être indiqué comme ligne ou graphique à barres (figure 3C).
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Figure 2: (A) Comme cela est indiqué par le tracé, le diamètre des petites artères mésentériques des rats, lorsqu'il est sous pression à 70 mmHg, diminue spontanément. Ajout d'acétylcholine (1 M) a augmenté le diamètre (diamètre proche de départ). Ajout de Phe (1 M) à bain de tissu diminue diamètre artériel. (B) Incubation Ca 2+ exempt PSS augmente diamètre artériel. (C) Le diamètre d'un seul segment artériel sous pression dans divers perfusats indiquées dans A et B est sous forme de tableaux.
Figure 3: (A) de diamètre artérielle est enregistrée en continu, tout en augmentant de manière incrémentielle la pression intraluminale en présence de PSS et exempt de Ca2 +PSS. (B) la courbe de la ligne de diamètre artériel atteint à l'étape chaque pression. (C) Bar graphique de MT réalisé à chaque étape de pression. Cliquez ici pour agrandir la figure .
Étapes critiques, le dépannage et modifications
Dans une préparation de navire isobarique typique, l'artère est sous pression à 70 mmHg entre deux canules de verre perfusés avec chaud (37 ° C) PSS. Après 30-45 minutes, les artères se développent MT, caractérisé par une diminution spontanée de diamètre qui se stabilise en 20-30 min. Les artères de résistance de différents lits vasculaires se développent MT variable. Pour une résistance de rat par exemple les artères mésentériques développent MT ~ 25% du PD, tandis que les artères cremastric peuvent atteindre MT ~ 40% du PD. Artères qui ne développent pas de MT dans les 60 min doivent être jetés; cette durée peut varier selon les espèces et lit vasculaire. Artères présentant une réponse inadéquate à Phe et ACh devraient également être mis au rebut.
pH et la température du PSS ont un impact significatif sur le développement de MT. pH de PSS, qui se trouve pendant de longues périodes sans aération, peut augmenter. En outre, à la salle artères de température sont peu susceptibles dévelop MT. D'où le PSS doit être aérée dès que possible en utilisant le mélange de gaz indiqué dans la section de protocole et de la température de la chambre de perfusion doivent être surveillés en permanence et maintenue à ~ 37 ° C en utilisant un chauffe-eau.
Depuis ces expériences sont 3-5 h dans la durée, chambres de perfusion et tuyauterie associée sont exposés à PSS pendant de longues périodes; sel-précipités peuvent constituer à la fois la chambre et le tube qui peut interférer avec les expériences ultérieures. Par conséquent, il est essentiel de laver à fond la chambre de perfusion et rincer le tube avec de l'eau désionisée après chaque expérience. De même, il faut prendre soin de bien nettoyer le plat Sylgard enduit utilisé pour la dissection avec de l'eau déminéralisée après chaque dissection.
Limites
Malgré son importance, PM comporte des limites. Premièrement, le coût collectif de se procurer l'équipement PM est élevé (22.000 ~ $) et peut être prohibitif pour certains labs; une liste détaillée du matériel est indiquée au tableau 3 Deuxièmement, les navires fraîches sont nécessaires pour la plupart des expériences. d'où un nouvel animal est euthanasié pour chaque expérience, l'addition au coût global. Troisièmement, la dissection des petites artères mésentériques est fastidieux et nécessite d'autres instruments tels que la dissection microscope et microdissection outils, qui sont sujettes à des dommages. Quatrièmement, il ya une courbe d'apprentissage; l'acquisition d'expertise et établir PM dans un laboratoire nécessite un personnel dévoué, de temps et d'efforts.
L'importance par rapport à d'autres méthodes et applications futures
Protocoles expérimentaux isobares et isométriques sont deux approches principales utilisées pour déterminer la réactivité vasculaire. Contrairement aux préparations isobares, vasoactivité isométriques dans des préparations est déterminée en mesurant la tension du muscle lisse vasculaire en utilisant un système de fil myographe. En plus de différences dans l'équipement requis pour ces deux protocoles expérimentaux, agoniste-icontraction nduced est différent entre ces approches expérimentales en ce qui concerne l'ampleur, évolution temporelle et la direction de la tension de la paroi vasculaire 11,19. Parce que des commodités et les limitations techniques, les deux préparations ont des rôles importants. Par exemple, parce qu'il est plus facile de maintenir l'accent sur des préparations microscopiques isométriques, ils sont souvent utilisés pour la mesure simultanée de la réactivité vasculaire et des changements dans le muscle lisse vasculaire Ca 2+. D'autre part, l'activité myogénique est mieux évaluée dans les préparations sous pression qui sont considérées comme pour imiter étroitement état physiologique in vivo. Un examen détaillé des différences entre ces préparations est proposé précédemment 19.
En conclusion, myographie de pression est une technique fiable pour étudier la réponse myogénique dans les petits vaisseaux de résistance à des conditions quasi-physiologiques. Malgré ses limites, PM a fourni d'importantes contributions à la compréhension des changements dansla fonction vasculaire dans des conditions normales et pathologiques 3-7,20-23. Régulation du tonus vasculaire systémique est très complexe et implique des facteurs locaux et neuro-hormonal donc isoler le rôle des mécanismes spécifiques régissant ton de lits vasculaires in vivo est difficile. À cet égard, ex vivo des préparations sous pression artérielles sont d'excellents substituts. Ceux qui sont intéressés dans les mécanismes de transduction de MT et de la réponse myogénique sont appelés excellentes critiques déjà publiées 15,19. Dans l'avenir, nous pouvons voir des progrès dans les équipements que l'évaluation de la réponse myogénique et des changements dans messagers en aval tels que Ca 2+ intègrent si il est hautement improbable que nous verrions une réduction des coûts d'équipement. Cependant, comme cette technique est adopté par les scientifiques avec des antécédents variés, nous allons probablement voir son application pour évaluer les changements dans la fonction microvasculaire dans les maladies autres que l'hypertension, le diabète et les chocs tels que la cirrhose, dementia etc.
Les auteurs ont pas de conflits financiers.
Sandeep Khurana est soutenu par le NIH (K08DKO81479). Vikrant Rachakonda est soutenu par (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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