Differential effects of nitric oxide and cyclo-oxygenase inhibition on the diameter of porcine retinal vessels with different caliber during hypoxia ex vivo

一氧化氮和環(huán)氧化酶抑制對離體缺氧條件下不同管徑豬視網(wǎng)膜血管直徑的差異影響

來源：Experimental Eye Research, Volume 160, 2017, Pages 38-44

《實驗眼科研究》，第160卷，2017年，第38-44頁

 

摘要

本研究探討了抑制一氧化氮（NO）和環(huán)氧化酶（COX）合成對缺氧條件下不同分支級別（小動脈、前毛細血管小動脈、毛細血管）豬視網(wǎng)膜血管直徑的差異影響。采用離體豬半視網(wǎng)膜模型，使用前列腺素激動劑U46619預收縮血管，然后在缺氧條件下觀察使用COX抑制劑布洛芬和NO合酶抑制劑L-NAME處理后的血管直徑變化。結果顯示，在L-NAME存在下，缺氧誘導的小動脈和毛細血管擴張顯著小于前毛細血管小動脈；而在布洛芬存在下，毛細血管和前毛細血管小動脈的擴張顯著小于小動脈。表明不同管徑的視網(wǎng)膜血管在缺氧時的擴張機制存在差異，這反映了視網(wǎng)膜血管對代謝變化響應的不同，可能為針對不同管徑血管的藥理學干預提供靶點。

 

研究目的

本研究的主要目的是探討在離體條件下，抑制NO和COX合成對缺氧誘導的不同管徑豬視網(wǎng)膜血管（小動脈、前毛細血管小動脈、毛細血管）直徑變化的影響是否存在差異。具體目標是驗證不同級別的視網(wǎng)膜血管在缺氧應激下是否依賴不同的血管活性物質（NO和COX產(chǎn)物）進行直徑調節(jié)。

 

研究思路

研究思路是建立離體豬半視網(wǎng)膜灌注模型，通過精確控制組織腔的溫度、pH和氧分壓，模擬體內環(huán)境。使用前列腺素類似物U46619預收縮血管后，誘導缺氧（氧分壓降至40-55 mmHg），并分別在加入COX抑制劑（布洛芬）或NO合酶抑制劑（L-NAME）的情況下，利用熒光顯微成像和自動圖像分析軟件（ARIA）連續(xù)測量不同級別血管（小動脈、前毛細血管小動脈、毛細血管）的直徑變化。通過比較抑制劑處理組與對照組的血管擴張反應，分析NO和COX通路在不同管徑血管缺氧反應中的相對貢獻。

 

測量的數(shù)據(jù)及研究意義

1. 血管基礎直徑和U46619誘導的收縮程度數(shù)據(jù)：測量了三種級別血管在施加U46619后的收縮百分比。數(shù)據(jù)顯示毛細血管的收縮程度顯著低于小動脈和前毛細血管小動脈（p < 0.04），如圖3A所示。研究意義：表明不同管徑的血管對同一收縮刺激的反應性不同，提示其血管平滑肌功能或受體分布存在固有差異，為理解視網(wǎng)膜微循環(huán)的血流阻力分布提供了基礎。

 

2. 缺氧誘導的血管擴張數(shù)據(jù)：測量了在正常條件、加入L-NAME或布洛芬后，缺氧刺激引起的血管直徑變化百分比。關鍵發(fā)現(xiàn)是，在L-NAME存在下，小動脈和毛細血管的擴張顯著小于前毛細血管小動脈（p < 0.04）；而在布洛芬存在下，毛細血管和前毛細血管小動脈的擴張顯著小于小動脈（p < 0.04），如圖3B所示。研究意義：直接證明了NO和COX產(chǎn)物在不同管徑血管的缺氧性血管擴張中扮演不同權重的角色。小動脈的擴張更易受COX抑制影響，而前毛細血管小動脈的擴張對NO抑制更敏感，這揭示了視網(wǎng)膜微血管調節(jié)的高度分區(qū)化，對理解疾病狀態(tài)下（如糖尿病視網(wǎng)膜病變）的局部血流失調機制至關重要。

3. 血管直徑測量示例數(shù)據(jù)：通過熒光顯微鏡獲取的血管圖像，直觀展示了小動脈和前毛細血管小動脈的形態(tài)以及軟件自動識別的血管邊界，如圖2所示。研究意義：提供了方法學驗證，表明所使用的圖像分析技術（ARIA軟件）能夠可靠地量化不同級別血管的直徑，確保了數(shù)據(jù)采集的準確性和可重復性。

 

 

結論

1. 離體條件下，豬視網(wǎng)膜血管對缺氧的擴張反應機制因其管徑和分支級別的不同而存在差異。

2. 一氧化氮（NO）通路在前毛細血管小動脈的缺氧性擴張中起主要作用，因為抑制NO合成后其擴張反應受損最明顯。

3. 環(huán)氧化酶（COX）通路產(chǎn)物（如前列腺素）在小動脈的缺氧性擴張中貢獻更大，因為抑制COX后小動脈的擴張反應受損最明顯。

4. 這些發(fā)現(xiàn)表明，視網(wǎng)膜微循環(huán)的不同區(qū)段可能通過不同的分子機制來響應代謝需求（如缺氧），這為開發(fā)針對特定血管區(qū)段的藥物療法（例如，在糖尿病視網(wǎng)膜病變或視網(wǎng)膜靜脈阻塞中選擇性調節(jié)血流）提供了新的思路和潛在靶點。

 

使用丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義

在本文中，使用丹麥Unisense公司的氧分壓微電極和配套的OXY-Meter、SensorTrace Suite軟件監(jiān)測組織腔內的氧分壓具有關鍵的研究意義。該電極被用于實時、連續(xù)監(jiān)測在改變灌注氣體（從含氧氣體轉換為95% N?和5% CO?的混合氣體）后，組織腔環(huán)境中的氧分壓動態(tài)變化過程。研究意義在于：1. 精確控制實驗刺激：Unisense電極確保了缺氧干預的準確性和可重復性。數(shù)據(jù)顯示，在轉換氣體90秒后，氧分壓穩(wěn)定在40-55 mmHg的目標范圍，這為“缺氧”刺激提供了一個量化、一致的臨界點。2. 保證干預特異性：通過精確控制氧分壓，研究者能夠將觀察到的血管直徑變化明確歸因于“缺氧”這一特定刺激，而非其他環(huán)境因素（如pH或溫度）的波動，從而增強了實驗結果的可靠性和結論的說服力。3. 模擬生理/病理條件：將氧分壓控制在40-55 mmHg這一范圍，旨在模擬視網(wǎng)膜缺血性疾病（如糖尿病視網(wǎng)膜病變）中發(fā)生的局部組織缺氧狀態(tài)，使離體實驗條件更貼近病理生理實際，提升了研究結果的臨床相關性。總之，丹麥Unisense電極的應用為本研究提供了高精度的環(huán)境氧分壓監(jiān)控，是實現(xiàn)可控、可量化缺氧刺激并進而揭示不同管徑血管反應差異性的關鍵技術保障。