Fejezetek az agy vérellátásának szabályozásából szeptember 20.

Átírás

1 Fejezetek az agy vérellátásának szabályozásából szeptember 20.

2 Az agyi értónust befolyásoló tényezők Vazoaktív metabolitok EC neurotranszmitterek SIMAIZOM ENDOTHELIUM LUMEN

3

4 Weber, B. et al. Cereb. Cortex : Az emberi agyban összfelülete ~12 m 2 Funkciója: a védelem (vér-agy gát), a szelektív átjárhatóság, szabályozott folyadék és anyagtranszport

5

6 Az egészséges érendothelium Történetileg passzív bélelésnek tartották

7 Az érendothelium funkciói A legfontosabbak: Az értónus szabályozása VSMC proliferáció szabályozása Gyulladásos reakciók Haemostasis Vazoaktív anyagokat termel és választ el, szabályozza az alakos elemek megtapadását és növekedési faktorokat termel

8 A vaszkuláris tónus fenntartása Vazodilatátor és vazokonstriktor anyagok egyensúlya Tousoulis, et al., Heart 2005; 91:

9 További endothelium funkciók I Funkció élettani jelenség/átvivö anyagok Növekedés Stimuláció Gátlás PDGF, FGF NO, PGI 2, TGF IGF-1, ET, AII Gyulladás Proinflammatórikus Antiinflammatórikus Adhéziós molekulák Selectin-E, VCAM-1, ICAM-1, PECAM-1 PDFG vérlemezke eredetű növekedési faktor FGF Fibroblaszt eredetű növekedési faktor

10 További endothelium funkciók II Funkció Élettani folyamat/mediátorok Haemostasis Prothrombotic Antithrombotic PAI-1 PGI 2, TPA Calles-Escandon and Cipolla, Endocrine Rev 2001; 22:

11 Az endothelium eredetü relaxáció Nitrogén oxid (NO) mechanizmusa Prosztaciklin (PGI 2 ) és PGE 2 EDHF

12 A nitrogénoxid (EDRF?) szintézist stimuláló hatások ACETYLCHOLIN BRADYKININ SUBSTANCE P SHEAR STRESS NO NO NO NO NO RELAXÁCIÓ

13 Áramlás által indukált dilatáció (FMD)

14 NO, PGI 2,EDRF, K + ENDOTHELIUM Ca 2+ relaxáció K + csatorna - K + Ca 2+ Ca 2+ csatorna ÉRSIMAIZOM

15 Az endothelium funkciójának vizsgálata In vivo vizsgálatok (farmakológiai módszerek) In vitro vizsgálatok (endothelium eltávolítása)- farmakológia Sejt tenyészet (ellenállás, ill. további molekuláris vizsgálatok)

16 Spirális érpreparátum készítése Aorta Continuous spiral of tissue

17 Érgyűrű preparátum készítése Aorta Felhasználható érdarabok

18

19 Microscope & Camera Video Dimension Analyzer TV Monitor Chart Recorder

20

21 The Under-Appreciated Scale of the Endothelium. The endothelium is an extensive network of cells covering the entire cardiovascular system. (A) The endothelium of a cut-open second-order branch of a rat mesenteric artery ( 250 μm diameter). The endothelial cells have been loaded with the fluorescent Ca 2+ indicator Cal-520/AM. The dye is loaded throughout the cells; however, the nuclear region of each endothelial cell appears brighter because it is thicker. This image shows approximately 5000 individual cells in a 7-mm length of artery. (A) is a 2 16 stitched image (20 magnification). Bar, 1 mm. (B D) Single images taken at (B) 20, (C) 40, and (D) 100 magnification. Each region corresponds to the outlined box in the previous panel. Boxes corresponding to each of (B D) are shown in (A). Bars, 50 μm.

22 Graded Responses to Acetylcholine (Ach) Concentration. The number of cells activated increased with ACh concentration (A C). Maximum-intensity projections (A,B) show the total number of cells activated at 3 μm (A) and 30 μm (B) ACh. Bars, 100 μm. As the concentration of ACh increases, more cells are activated. (C) Summarised data showing numbers of active cells (EC 50 = 18.9 μm; 95% confidence interval, μm; n = 3). (D) The amplitude of response in each cell also increased with the concentration of ACh. The responses to three illustrative concentrations (D) from the full concentration response relationship are shown. The responses in each cell have been time aligned and colour coded based on the ACh sensitivity of the cells at the lowest ACh concentration (red, most sensitive; blue, least sensitive). As the concentration of ACh increases, the amplitude of the response increases. There is overlap in the response between 30 μm and 300 μm because of the position in the concentration response relationship. (E) Representative concentration responses from four cells in one experiment showing a range of sensitivities to increasing ACh concentration. (F) Scatter plot of the overall responses from 445 cells from three arteries. The red dots plot the mean response at each concentration. The overall relationship appears flat because all responses at each concentration from separate arteries are shown. (G) Total endothelial response (EC 50 = 42.7 μm; 95% confidence interval, μm; n = 3) derived from the product of the number of active cells (C) and the mean response (F) at each concentration. Reproduced from [42].

23 A NOS három izoformája által termelt NO szabályozza az értónust enos nnos inos

24 A NO szintáz (NOS) izoformái nnos (NOS I) inos (NOS II) enos (NOS III) 160kDa 130kDa 135kDa konstitutív Indukálható konstitutív Neurotranszmisszió Citotoxicitás Vazodilatáció, antitrombocita/ leukocyta Stroke, muscular dystrophy, ischemiareperfúziós károsodás Szeptikus shock, autoimmun betegségek Endothel diszfunkció, atherosclerosis, hipertenzió

25 Az NO szignál molekula természetének felfedezése Az endotehlium eredetű relaxációs faktor felfedezése (Furchgott és Zawadzki, 1980) - aorta gyűrű (nyúl) csak intact endothelium mellett dilatál acetylcholin hatására NO (Furchgott 1986 és Ignarro 1986) féléletidő 6-30 sec, Endothelium-eredetű NO a leghatásosabb ismert vazodilatátor

26 Furchgott, R., Zawadzki, J., The Obligatory Role of Endothelial Cells in the Relaxation of Arterial Smooth Muscle by Acetylcholine, Nature, vol. 288, Nov. 27, 1980, pp ; O 2 NADPH L-Arginine NO synthase NO Oxidized Nitric oxide (NO) synthesis Nitrate/nitrite

27 Furgchgott's Sandwich Robert F Furchgott mutatta ki, hogy az acetilkolin által létrehozott vazodilatáció az endotheliumtól függő. Az ú.n "sandwich" kísérlek segítségével bizonyította, hogy dilatáció csak intakt endothelium mellett alakul ki.

28 Ignarro segítette az EDRF azonosítását Louis Ignarro írta le, hogy az EDRF tágítja az ereket. Szintén ő határozta meg-spektrális analízis segítségével- az anyag természetét és azonosította, hogy ez nem más, mint az NO.

29 Murad felfedezése: az enzimek aktivációja Ferid Murad ismerte, hogy a nitroglicerin az érsimaizom relaxációját okozza. Amikor a guanylyl cikláz aktiválódik és nő a cgmp szintje bekövetkezik az izom relaxációja. Azt bizonyította, hogy a nitroglicerin NO felszabaduláson keresztül hat. NO gázt buborékoltatott olyan folyadékon keresztül, amelyben volt GC; és a ciklikus GMP szint emelkedett.

30 Endotheliális eredetű hiperpolarizáló faktor (EDHF) ACh, SP, Uridin trifoszfát (UTP), ADP az enos gátlása esetén is relaxálnak Hasolóan a ciklooxigenáz (COX) gátlása után is létrejön a dilatáció - dilatátor prosztanoidok sem okozzák A simaizon sejtben hyperpolarizáció jön létre-amit a K + csatornák megnyílása okoz EDRF lehet epoxieikozatetraénsavak (EET-k), endogén cannabinoid (anandamide), hydroxil gyökök, O 2- és K + Másik lehetőség a gap junctionon keresztül érvényesülő közvetlen hiperpolarizáció Az EET tűnik a legvalószínűbbnek- Az NO a nagyobb erekben- az EET-k a kisebb erekben hatnak

31

32 Az agyi artériák EDHF-által kiváltott dilatációja Andresen, J. et al. J Appl Physiol 100: ; Copyright 2006 American Physiological Society

33 Az érátmérő változássa (%) Az endothelium funkciójának gátlása (PDB) csökkenti az erek dilatációs készségét * * * M 0.1 M 5% CO 2 BK PDB OXI +BK PDB+ PDB+ 5% CO 2 OXI

34 Oxitocin hatására endothelium-függő vazodilatáció jön létre, amely elfedi a simaizomra gyakorolt konstriktor hatást és 10-6 mol/l * 10 5 I1 I2 I K1 K2 H -15 * * * * * *

35 Kísérleti protokoll Hiperkapnia és I/R (kontroll) Kezelés: 1. Hiperkapnia 5-10% CO 2 inhaláció 2. I/R (10 perc/60 perc) 98 μm 164 μm műtét 5% CO 2 inhaláció perc 5% CO 2 inhaláció perc n=6 10% CO 2 inhaláció perc Iszkémia (10 perc) Reperfúzió (60 perc) 10% CO 2 inhaláció perc

36 Az alaptól való eltérés %-ban A hypercapnia által okozott vazodilatáció endothelium függő és érzékeny az ischaemiára 40 5% CO 2 35 * 10% CO * + + * kontroll 1 hr 2 hr 4 hr Ischaemia után Bari et al, Brain Res, (1998)

37 Endothelium eredetű konstrikció A bazális dilatáror hatások hiánya (NO, PGI 2, PGE 2 ) Tromboxán A2 (TXA2), PGF 2α Endothelin-1: főként patofiziológai szerepe van pl. TNF α, trombin, a shear stress hiánya stb fokozza a termelését (nagy erekben szerotonin-indomethacin szenzitív vazokonstrikció) Egyensúly a konstriktor és dilatátor ágensek között Az NO elnyomja

38 Factors affecting vascular tone and structure

39

40 - pathological conditions - altered anticoagulant & anti-inflammatory properties - impaired modulation of vascular growth & dysregulation of vascular remodeling An impairment of endothelium-dependent vasorelaxation caused by a loss of NO bioactivity in the vessel wall.

41

42

43 Unifying model: Endothelial dysfunction to CVD Xanthine oxidase, NADP/NADPH oxidase uncoulpled enos NO bioavailability

44

45 Az endothel funkció vizsgálata