Ультразвуковая оценка Flow-опосредованной дилатации плечевая и поверхностны бедренных артериях в Rats

Резюме

Неинвазивная оценка эндотелиальной функции в организме человека может быть определена с помощью метода растяжением потока опосредованную. Хотя тысячи исследований использовали эту технику, ни одно исследование не выполнил эту технику неинвазивно у крыс. В следующей статье описывается неинвазивного измерения потока опосредованной дилатации в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс.

Аннотация

Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of endothelial function can be achieved by employing the flow-mediated dilation technique, typically performed in the brachial or superficial femoral artery. Briefly, a blood pressure cuff placed distal to an ultrasound probe is inflated to a suprasystolic pressure, which results in limb ischemia. After 5 min of occlusion the cuff is deflated, resulting in reactive hyperemia and increases in wall shear rate that signal vasodilatory molecules to be released from the endothelium eliciting vasodilation. Despite the thousands of studies performing flow-mediated dilation in humans, surprisingly, no studies have performed this technique non-invasively in living rats. Considering the recent shift in focus to translational research, the establishment of guidelines for non-invasive measurement of flow-mediated dilation in rats and other rodents would be extremely valuable. In the following article, a protocol is presented for the non-invasive measurement of flow-mediated dilation in brachial and superficial femoral arteries of rats, as those sites are most commonly measured in humans.

Введение

Сосудистый эндотелий является клеточным монослой, что линии просвет артерий и является важным регулятором сосудистой функции. Существуют многочисленные молекулы, освобожденные из эндотелием, которые приводят к модуляции диаметра кровеносного сосуда. Среди этих молекул, оксид азота (NO) , как представляется, основная молекула сосудорасширяющего высвобождается из эндотелия сосудов в ответ на стимуляцию (например, инсулин, ацетилхолин, или изменения в напряжении сдвига) ^1. В сосудистом эндотелии, NO производится с помощью фермента эндотелиальной синтазы (Енос) и затем выделяется из эндотелиальных клеток ^2. ОТСУТСТВИЕ диффундирует к гладкой мускулатуры сосудов , где он вызывает расслабление и увеличение сосуда диаметром ^3.

Эндотелиальная дисфункция может быть оценена неинвазивно у людей , использующих поток опосредованной дилатации (ящур) Метод ^4,5. Ящур было предложено представить функциональную биопробы для эндотелиемNO биодоступности в организме человека, а не , как правило , оценивается на плечевой или поверхностной бедренной артерии в ответ на реактивную гиперемию следующего за ~ 5 мин конечностей окклюзии ^6. Реактивная гиперемия увеличивает силы ламинарного сдвига, которые трансдуцированных к эндотелиальной клетке ^7, сигнализируя высвобождение NO ^8. Хотя в последние годы доля вазодилатации инициированный NO релиз был обсужден ^9,10, ящур является показателем эндотелий-зависимой дилатации и последовательно было показано , чтобы предсказать сердечно - сосудистых событий ^11-13.

На сегодняшний день тысячи исследований использовали технику FMD для неинвазивного измерения эндотелиальной функции в организме человека. Учитывая недавнее смещение акцента на трансляционных исследований, руководящих принципов для неинвазивного измерения ящур у грызунов было бы чрезвычайно ценным. Держа с поступательным подходом, этот протокол был создан для измерения ящуром в плечевых и супермаркеrficial бедренные артерии крыс, так как эти сайты чаще всего измеряется в организме человека. Это приводит протокол в надежной и повторяемой ответ ящуром у крыс, однако, измерение ящур у крыс является технически сложным и может быть трудным для других исследователей повторить без демонстрации видео. Поэтому следующая статья продемонстрирует способ неинвазивного измерения ящуром в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс.

протокол

Все процедуры на животных соответствовали Руководству по уходу и использованию лабораторных животных ¹⁴ и были одобрены в Университете штата Юта и Солт - Лейк - Сити по делам ветеранов медицинский центр по уходу за животными и использованию.

1. Подготовка животных

1. Поместите животное в анестезии индукции камеры, содержащей 3% изофлуран в 100% кислорода. Оставьте животное в индукционной камере до тех пор, пока не реагирует на внешние раздражители.
2. Удалить животное от индукции камеры и поместить его на экзаменационный стол с подогревом, оборудованного электрокардиограммы (ЭКГ) электродами. Поддержание анестезии на 3% изофлуран в 100% кислорода. Плечевая и поверхностной бедренной артерии ящур не могут быть выполнены одновременно. Таким образом, подготовка инструкций для каждого измерения, перечислены ниже.

2. плечевую артерию Подготовка

1. Поместите животное лежа на спине и удержать левую верхнюю конечность, и каждая нижняя конечность АнIMAL к кушетку с хирургической лентой.
2. Задержите правой верхней конечности животного, таким образом, что нижняя часть верхней конечности слегка повышен (~ 0,2-0,5 см) над платформой.
3. Применяют депиляции агент (например, Nair), расположенный в правой верхней конечности животного, чтобы удалить волосы.
4. Поместите окклюзия манжеты (10 мм диаметр просвета сосуда стандартного сосудистого окклюдером) на правой верхней конечности дистальнее до локтя. Не оставляйте окклюдера на платформе, так как инфляция / дефляция будет двигать конечностью и мешать УЗИ изображения.
5. Установите машину ультразвука в B-режиме с помощью ультразвука клавиатуры.
6. Нанесите небольшое количество геля ультразвука к верхней конечности животного, проксимальнее окклюзия манжеты.
7. Вручную выровнять ультравысокой частоты линейный датчик массива, прикрепленный к стереотаксической держателя с верхней конечности. Плечевая артерия должна быть видна на 2-3 мм в глубину.
8. Для того, чтобы подтвердить, что плечевая артерия, а не плечевую вену, в настоящее время, изображаемый переключиться на PW-режиме с помощью ультразвука клавиатуры. Артерии будет иметь пульсирующий кровоток в отличие от смежной вены, которая будет иметь непрерывный поток крови.

Артерии Приготовление 3. Поверхностный бедренных

1. Поместите животное лежа на спине и ограничивают верхние конечности и левой нижней конечности к кушетку с хирургической лентой.
2. Сдерживать правой нижней конечности животного в поднятом положении (~ 0,5-1 см) над платформой с использованием прокладки (например, бумажных полотенец).
3. Применяют депиляции агент (например, Nair) справа от животного нижней конечности для удаления волос. После удаления волос бедренной вены должны быть четко видны на верхней внутренней части бедра.
4. Поместите окклюзия манжеты (10 мм диаметр просвета сосуда стандартного сосудистого окклюдером) проксимально к правой лодыжки. Не оставляйте окклюдера на платформе, так как инфляция / дефляция будет двигаться нижней конечности и мешать УЗИ изображения.
5. Установите машину ультразвука вВ-режиме.
6. Нанесите небольшое количество геля ультразвука на нижней конечности животного, проксимальнее окклюзия манжеты.
7. Вручную выровнять ультравысокой частоты линейный датчик массива, прикрепленный к стереотаксической держателя с бедренной вены, которая видна через кожу. Поверхностной бедренной артерии должна быть видна <глубиной 1 мм.
8. Для того, чтобы подтвердить, что поверхностная бедренная артерия, а не бедренной вены, которая отображается, переключиться на PW-режим. Артерии будет иметь пульсирующий кровоток в отличие от смежной вены, которая будет иметь непрерывный поток крови.

4. Исходная фаза

1. Оптимизация B-режим изображения, подобно тому , как это будет сделано в организме человека ^15. Убедитесь в том, что наблюдается горизонтальный, продольное изображение сосуда с интимы-медии визуализированных в обеих стенах. Оптимизация изображения слегка регулировать размещение ультразвукового зонда, чтобы гарантировать, что, как большая часть артерии, насколько это возможно можно просматривать в окне захвата.
   1. Также можно настроить параметры ультразвука для получения лучшего изображения путем изменения яркости / контраста, фокусные зоны, частота, динамический диапазон и плотность линий. Есть и другие способы оптимизации ультразвукового изображения, но подробное описание, которые выходят за рамки этого протокола.
2. После оптимизации изображений артерии, включать ЭКГ-стробирования для отображения только изображения, снятые во время R-волны, чтобы гарантировать, что только один диаметр рамы собирают в течение каждого диастолической части сердечного цикла.
   Примечание: ЭКГ-стробирования доступно на ультразвуковой машине, используемой в данном протоколе путем выбора ЭКГ-стробирования в опции физиологических параметров, однако, эта функция может быть недоступна на всех ультразвуковых машин. ЭКГ-стробирования должна быть включена после того, как изображение будет оптимизировано, так как трудно получить изображение с пониженной частотой кадров (то есть, один раз в R-волны). Без ЭКГ-гейт, сочетание высокой частоты сердечных сокращений у крыс и требование высокой рамыСкорость захвата диастолическое часть сердечного цикла позволяет только ~ 10-20 секундных клипов. Громоздкое размер и количество данных в каждом клипе увеличивает нагрузку анализа существенно.
3. Запись 60 секунд исходных данных с использованием B-режима.
   Примечание: ультразвуковой аппарат всегда записывает, однако, не все изображения сохраняются на ультразвуковой машины, так как существует ограничение на количество кадров, которые могут быть записаны в ультразвуковом клипа. Длина клипа (то есть, количество кадров) можно регулировать в настройках. Предлагается установить для максимального количества кадров в клипе. Когда запись в конце клипа (то есть максимальное количество кадров, достигло), запись продолжается, но клип накат захвата самых последних кадров. В этом случае, более ранние кадры, которые были захвачены за пределами максимального предела кадра впоследствии удалены. Хотя эти хитросплетения в записи различаются между машинами, регулировка длины записи может быть необходимым.
4. SwiTCH в PW-режиме. Поместите курсор в середине просвета. Образцы ворота будут размещены автоматически в качестве ссылки на курсор, но можно регулировать по ширине с помощью ультразвука клавиатуры. Поддерживать угол озвучивание ≤60 °.
   1. Отрегулируйте угол озвучивания путем изменения угла Доплера луча. Выполните точную настройку угла при помощи ультразвука клавиатуры. Если ни один из них обеспечивают угол, подходящий для измерения, вручную настроить ультразвуковой зонд путем наклона артерии к более оптимальным углом. Если какая-либо регулировка угла ультразвука выполняется, отвоевать B-режим изображения.
5. Запись 10 секунд данных по скорости.

5. Непроходимость Фаза

1. Накачайте сосудистой окклюдера, используя заполненные воздухом шприц объемом 10 мл. Для поддержания давления на постоянном уровне воздуха в сосудистом окклюдером, сложите трубку на себя и поместить связующее клип на свернутой трубки.
2. Переключиться на PW-режим для подтверждения манжеты прикус, о чем свидетельствуетзначительное снижение скорости кровотока.
3. не Переключитесь данных в В-режиме и записи в 60-секундных клипов, до 4:45 мин окклюзии.
4. Переключение на PW-режим. Записывайте частоты сердечных сокращений и время каждого ультразвукового клипа для анализа.

6. гиперемирована Фаза

1. Отпустите манжету во время записи в PW-режиме путем удаления связующего клипа из свернутой трубки. Запись 5 секунд до и 5 секунд после освобождения манжеты.
2. не Переключитесь на данных B-режима и запись в 60 секунд клипов до 3-х минут после окклюзии. Записывайте частоты сердечных сокращений и время каждого ультразвукового клипа для анализа.
3. После завершения ящур удалить животное из таблицы экспертизы и мониторинга, пока он не пришел в сознание достаточное для поддержания грудины лежачее.

7. Анализ

1. Для анализа, экспорта ультразвука, как DICOM файлы в автономный компьютер, оснащенный программным обеспечением от края обнаружения, что позволяет сдерживать несмещеннойmination диаметра артерии в каждом кадре. Анализ можно на ультразвуковой машины, однако, это не рекомендуется, так как это чрезвычайно больших затрат времени и при условии предвзятости следователя.
2. Анализ данных диаметра артерии в 60 вторых сегментов во время базовой и окклюзия фазы, а в 10 вторых сегментов во время фазы гиперемии.
3. Анализ данных скорости кровотока, используя возможности анализа потока автоматизированного программного обеспечения края обнаружения. Определить среднюю скорость кровотока путем измерения 5 или более последовательных форм волны однородны во время базовой линии и окклюзионных фаз. Определить среднюю скорость кровотока во время реактивной гиперемии для скоростей крови сразу после освобождения манжеты. Форма волны с самой высокой скорости кровотока считается пик скорость кровотока.

Результаты

Поток-опосредованной дилатации проводили на плечевых и поверхностной бедренной артерии 8 крыс линии Wistar. Позиционирование крысы показана на рисунке 1.

Характерные изображения ультразвука поверхностной бедренной артерии по?...

Обсуждение

В настоящем исследовании, неинвазивным измерение ящур был продемонстрирован в плечевых и поверхностных бедренных артерий крыс. Подобно человека ^6, после периода окклюзионного 5 мин, наблюдалось быстрое увеличение скорости кровотока (то есть реактивной гиперемии) тем самым увели...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Vevo 2100 High Resolution Micro-Ultrasound Imaging System	VisualSonics, Toronto, ON, CAN
MicroScan Ultra-High Frequency Linear Array Transducer - MS-700 30-70 MHz	VisualSonics, Toronto, ON, CAN
Vevo Imaging Station	VisualSonics, Toronto, ON, CAN
Thermasonic gel warmer	Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA	82-03	Optional
Signacreme electrode cream	Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA	17-05
Transpore surgical tape	3M, Maplewood, MN, USA	1527-1
Depilatory cream (e.g., Nair)	General supply
Cotton swabs	General supply
Ultrasound gel	General supply
Standard vascular occluder, 10 mm lumen diameter	Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA	62-0115
10 ml syringe with Luer-Lok tip	General Supply		Used for occlusion cuff apparatus
Paperclip	General Supply		Used for occlusion cuff apparatus
Hypodermic needle – 18 gauge	General Supply		Used for occlusion cuff apparatus
Medium binder clip	General Supply		Used for occlusion cuff apparatus