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Miografia pressão é utilizado para avaliar a vasoactividade das pequenas artérias que se desenvolvem constrição prolongada quando pressurizado. Este manuscrito proporciona um protocolo detalhado para avaliar em segmentos isolados de pequenas artérias mesentéricas de ratos, vasoactividade e o efeito da pressão intraluminal no diâmetro vascular.
Artérias resistência pequena constrição e dilatar, respectivamente, em resposta ao aumento ou diminuição da pressão intraluminal; este fenómeno conhecido como resposta miogénica é um regulador chave do fluxo sanguíneo local. Em condições isobáricas artérias de resistência pequenas desenvolverem elevações contínuas constrição conhecida como tom miogênica (MT), que é um dos principais determinantes da resistência vascular sistêmica (RVS). Daí, ex vivo preparações pressurizados das artérias de resistência pequenas são as principais ferramentas para estudar função microvascular em estados próximos a-fisiológica. Para alcançar este objectivo, um segmento intacto isolada de fresco de uma artéria pequena resistência (diâmetro ~ 260 uM) está montada em duas cânulas de vidro pequenas e pressurizado. Estas preparações arteriais reter mais características in vivo e avaliação de autorização do tônus vascular em tempo real. Aqui nós fornecemos um protocolo detalhado para avaliar vasoactividade em pressurizados pequenas artérias mesentéricas de resistência de ratos; estas artérias desenvolvervasoconstrição sustentada - cerca de 25% do diâmetro máximo - quando pressurizado a 70 mmHg. Estas preparações arteriais pode ser utilizada para estudar o efeito dos compostos experimentais na relação entre a pressão intra-arterial e vasoactividade e determinar alterações na função microvascular em modelos animais de várias doenças.
Pequenas artérias de resistência são os principais determinantes do SVR e desempenham um papel importante na fisiopatologia de muitas doenças 1,2. Condições como a diabetes 3, 4 a gravidez, de isquemia-reperfusão 5, obesidade e hipertensão 6,7 são frequentemente associados com a função microvascular alterada. Miografia vascular pode não só fornecer importantes insights sobre mudanças na função microvascular em várias doenças, mas também ajudar a identificar alvos terapêuticos e avaliar a eficácia dos compostos vasoativas. Função vascular foi estudada usando isoladas pequenas artérias em condições de vasos isométricos ou isobáricas 8. Descrição detalhada do Miografia isométrica é fornecido em outros lugares 9. No entanto, existem diferenças nos dados obtidos a partir de preparações contra isométrica isobáricas 10-12. Desde preparações arteriais pressurizados permitir o estudo da função microvascular em condições de quase-fisiológicas, aresultados obtidos podem correlacionar melhor com o comportamento in vivo do leito vascular 8,13.
Em 1902 Bayliss descreveu pela primeira vez o efeito da pressão transmural do diâmetro vascular 14. Ele observada em artérias de resistência pequenas de vários leitos vasculares de coelhos, gatos e cães que uma diminuição na pressão foi seguido por vasodilatação, e um aumento da pressão foi seguido por vasoconstrição. Este fenômeno é conhecido como resposta miogênica. Bayliss e investigadores subseqüentes observou que, em condições isobáricas artérias pequena resistência desenvolver constrição sustentado conhecida como MT 15,16. Tanto a resposta miogénica e MT pode ser avaliada usando Miografia pressão (PM) técnica. PM é usado principalmente para determinar vasoactividade de pequenas artérias, veias e outros recipientes. Além de avaliar o efeito dos compostos vasoativos no diâmetro vascular, PM - como o nome indica - é utilizado para avaliar ch mediada por pressão intravascularanges do diâmetro vascular. Ao longo das últimas décadas os avanços em software de computador, o que aprimorou microscopia de vídeo e pipeta de vidro puxando, fizeram PM mais fácil de executar. No entanto, a dissecção de segmentos intactas viáveis de pequenos vasos sanguíneos continua a ser tedioso e às vezes desafiador. Aqui destacamos um protocolo detalhado para estudar resposta miogênica em pequenas artérias mesentéricas de resistência isolados de ratos.
Os exemplos mostrados aqui são de experimentos aprovados pelo IACUC na Georgia Regents University - Protocolo nº: # 2011-0408
1. Preparação dos Reagentes
2. Preparação de vidro cânulas
3. Preparação de Perfusão Secção
4. Cobrança dos mesentérica Artéria Arcade de Sprague-Dawley
5. O isolamento ea canulação da 4ª Ordem mesentérica Artéria
6. Medição do diâmetro arterial
7. Miogênica Response
8. Interpretação dos Resultados e cálculo dos dados
Representação esquemática de um myograph pressão típica configuração é mostrado na Figura 1. As duas extremidades do recipiente é canulada com uma micropipeta de vidro e protegido com suturas de ambos os lados. Por meio da tubagem e uma torneira aberta, uma cânula é ligada a um regulador de pressão de servo-controlada; a outra cânula é ligada a uma torneira de passagem fechada. A câmara é perfundido com PSS e diâmetro vascular mudanças são observadas por um microscópio invertido ligado a uma câmara CCD.
O segmento arterial pressurizado a 70 mmHg é incubada em recém-preparado quente PSS, que flui através da câmara arterial em 2-4 ml / min e aspirado para fora. Diâmetro arterial é monitorado e gravado utilizando videomicroscopia e detecção de bordas software. Depois de ~ 40 min, os segmentos arteriais contraem espontaneamente por 20-40% do seu diâmetro inicial (Figura 2A). Em nossas mãos artérias de resistência pequeno rato constrição de 25-30% (média varies de acordo com as definições, operador e leito arterial). Em seguida, a viabilidade funcional é avaliada por vasodilatadores e vasoconstrictores respostas a ACh (1 uM) e Phe (1 uM), respectivamente (Figura 2A). Embora possam ser utilizados outros vasodilatadores, ACh induz vasodilatação dependente do endotélio e, assim, é útil na avaliação de ambos endoteliais, bem como a viabilidade do músculo liso vascular. Subsequentemente, o segmento arterial é re-incubadas em PSS e uma vez que o diâmetro estabiliza, está pronto para a experiência. No final de cada experiência, os segmentos arteriais são incubadas em Ca2 + livre PSS para medir PD (Figura 2B). Os diâmetros apresentados na figura 2A e 2B são tabulados na Figura 2C. Absolute MT é a diferença entre DP e diâmetro estável alcançado mediante vasoconstrição espontânea em 70 mmHg. Assim, o TM observada a partir do traçado mostrado é 33% de PD. Como aqui visto, a resposta a ACh (1 uM) é GE nerally semelhante ao observado para o Ca2 + livre PSS. Note-se que em experiências que avaliaram a vasodilatação, pode ser necessário adição prévia de um vasoconstritor.
Para determinar a resposta miogénica, os segmentos arteriais mesentéricos de ratos são submetidos a aumento da pressão intraluminal passos entre 20 e 100 mmHg. Um exemplo é mostrado na Figura 3A. As artérias são permitidos para atingir um diâmetro estável após cada passo (~ 5 min; linhas tracejadas). Subsequentemente, o mesmo segmento arterial é submetido à pressão de resposta em Ca2 + livre de PSS com EGTA 0,39 mM e 0,1 mM de SNP (Figura 3A). O diâmetro obtidas no final de cada etapa de pressão pode ser mostrado como um gráfico linear (Figura 3B). MT calculado como a diferença percentual em diâmetro para Ca 2+ -contendo vs. Ca 2 + livre PSS a cada pressão pode ser mostrada como linha ou gráfico de barras (Figura 3C).
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Figura 2: (a) como indicado pelo traçado, diâmetro das pequenas artérias mesentéricas de ratos, quando pressurizado a 70 mmHg, diminui espontaneamente. A adição de ACh (1? M) aumentou o diâmetro (diâmetro de perto de partida). A adição de Phe (1 M) para banho de tecido diminui diâmetro arterial. (B) Incubação em Ca 2 + livre PSS aumenta o diâmetro arterial. (C) O diâmetro de um segmento arterial pressurizado único em várias perfusatos mostrado em A e B é tabelado.
Figura 3: (A) Diâmetro arterial é registada continuamente enquanto o aumento da pressão intraluminal incrementalmente na presença de Ca2 + e PSS -livrePSS. (B) curva de linha do diâmetro arterial alcançada no passo cada pressão. (C) Gráfico de barras de MT alcançados em cada etapa pressão. Clique aqui para ver maior figura .
Passos crítico, resolução de problemas e modificações
Numa preparação típica vaso isobárica, a artéria é pressurizado a 70 mmHg entre duas cânulas de vidro perfundidos com água morna (37 ° C) PSS. Após 30-45 min, artérias desenvolver MT, caracterizado por diminuição espontânea de diâmetro que se estabiliza em 20-30 min. As artérias de resistência de vários leitos vasculares desenvolver MT variável. Por exemplo resistência rato artéria mesentérica desenvolver MT ~ 25% do PD, enquanto artérias cremastric pode alcançar MT ~ 40% do PD. Artérias que não desenvolvem MT dentro de 60 minutos deve ser descartado; esta duração pode variar de acordo com o leito vascular e espécies. Artérias com resposta inadequada à FE e ACh também deve ser descartado.
pH e temperatura da PSS ter um impacto significativo sobre o desenvolvimento de MT. pH do PSS, que fica por longos períodos sem aeração, pode aumentar. Além disso, na sala de artérias de temperatura não são susceptíveis de doedesenvolvimentotec MT. Daí a PSS deve ser arejado, logo que possível, utilizando a mistura de gás indicados na secção protocolo e da temperatura da câmara de perfusão deverá ser continuamente monitorizada e mantida a ~ 37 ° C utilizando um aquecedor de escoamento.
Uma vez que estas experiências são 3-5 horas de duração, câmaras de perfusão e tubos associados estão expostos ao PSS por longos períodos; sal-precipitados podem acumular-se tanto na câmara e tubagem que pode interferir com experiências subsequentes. Por isso, é crítico para lavar completamente a câmara de perfusão e lavar a tubagem com água desionizada após cada experiência. Da mesma forma, deve-se tomar cuidado para limpar completamente o prato revestido com Sylgard utilizado para dissecção com água deionizada após cada dissecção.
Limitações
Apesar de sua importância, PM tem várias limitações. Primeiro, o custo coletivo a aquisição de equipamento PM é elevada (~ 22 mil dólares) e pode ser proibitivo para determinados labs; uma lista detalhada do equipamento é mostrado na Tabela 3 Em segundo lugar, são necessários novos vasos para a maioria das experiências.; portanto, um novo animal é sacrificado para cada experiência, adicionando ao custo global. Em terceiro lugar, a dissecção das pequenas artérias mesentérica é tedioso e requer outros instrumentos, como microscópio de dissecação e microdissection ferramentas, que são propensas a danos. Em quarto lugar, há uma curva de aprendizagem; ganhando experiência em estabelecer e PM em um laboratório exige pessoal dedicado, tempo e esforço.
Significativas relativamente a outros métodos e aplicações futuras
Protocolos experimentais isobáricas e isométricas são duas abordagens principais utilizadas para determinar a reatividade vascular. Em contraste com preparações isobáricas, vasoactividade nas preparações isométricas é determinada por medição da tensão do músculo liso vascular através de um sistema de myograph fio. Em adição às diferenças em equipamentos necessários para estes dois protocolos experimentais, agonista-icontração nduced é diferente entre estas abordagens experimentais em relação à magnitude,-curso de tempo e direção de tensão da parede vascular 11,19. Por causa de conveniências técnicas e limitações, ambas as preparações servir papéis importantes. Por exemplo, porque é mais fácil manter a concentração em preparações isométricas microscópica, que são muitas vezes utilizados para a medição simultânea da reactividade vascular e alterações no músculo liso vascular de Ca 2+. Por outro lado, a actividade miogénica é melhor avaliada em preparações pressurizados que são considerados para imitar de perto in vivo estado fisiológico. Uma revisão detalhada das diferenças entre estas preparações é fornecido anteriormente 19.
Em conclusão, Miografia pressão é uma técnica confiável para estudar resposta miogênica em pequenos vasos de resistência em condições quase fisiológicas. Apesar de suas limitações, PM tem proporcionado contribuições significativas para a compreensão das mudanças ema função vascular em condições normais e patológicas 3-7,20-23. Regulação do tônus vascular sistêmica é altamente complexa e envolve fatores locais e neuro-hormonal, portanto, isolando o papel de mecanismos específicos que regulam tom de leitos vasculares in vivo é difícil. A este respeito, ex vivo preparações arteriais pressurizados servir como excelentes substitutos. Os interessados nos mecanismos de transdução de MT e resposta miogênica são referidos anteriormente publicados excelentes críticas 15,19. No futuro, podemos ver avanços em equipamentos que integram avaliação da resposta miogênica e mudanças na mensageiros jusante, tais como Ca 2+, embora seja altamente improvável que nós veríamos uma redução nos custos de equipamentos. No entanto, como essa técnica é adotada por cientistas com fundo variado, vamos provavelmente ver sua aplicação para avaliar alterações na função microvascular em doenças que não a hipertensão, diabetes e choque, como a cirrose, dementia etc.
Autores não têm conflitos financeiros.
Sandeep Khurana é suportado pelo NIH (K08DKO81479). Vikrant Rachakonda é suportado 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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