معلومة

40.4: تنظيم تدفق الدم وضغط الدم - علم الأحياء

40.4: تنظيم تدفق الدم وضغط الدم - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

40.4: تنظيم تدفق الدم وضغط الدم

الفصل الأول - النمذجة والتحكم في علم وظائف الأعضاء

تعد نظرية النمذجة الرياضية والتحكم في علم وظائف الأعضاء مجالًا جديدًا للبحث مقارنة بتطبيقات التحكم الأخرى مثل العمليات الكيميائية والروبوتات والفضاء. ومع ذلك ، ظهرت عدة تطورات مهمة في الآونة الأخيرة. نظرًا لأن نظرية التحكم هي مركز الطب المستقبلي ، وللحصول على فهم أفضل لهذه العمليات المعقدة ، يقدم هذا الفصل مسحًا أدبيًا شاملاً للتطورات الأخيرة في النمذجة الرياضية والتحكم في الأنظمة الفسيولوجية. هذه التحقيقات والنتائج الجديدة ذات أهمية كبيرة حيث يمكن للأطباء استخدامها لتحديد التشخيص وفهم العلاقة المتبادلة بين المتغيرات الفسيولوجية والتنبؤ بالسلوك الديناميكي لبعض الأمراض. علاوة على ذلك ، يحتوي جسم الإنسان على عملية تحكم طبيعية ومستقلة يمكنها الحفاظ على حياة الإنسان ، وفي كثير من الحالات ، تتطلب بعض الإخفاقات في عملية الجسم قوانين تحكم خارجية من أجل تنظيم سلوكه الطبيعي عن طريق الأعضاء الاصطناعية التجارية والتقنيات المساعدة. في هذا الفصل ، تم تجميع أكثر من 200 مرجع في الأدبيات المفتوحة لتقديم صورة شاملة لمجال التطبيق هذا في نظرية التحكم والكشف عن ثروتها وأهميتها. كما تم توسيع التحديات والاتجاهات المستقبلية القائمة على مراجعة هذا المجال البحثي.


بدء الاختبار: علم الأحياء 40 اختبار MCQ لنظام الدورة الدموية

صورة ناسا هذه مركبة من عدة مناظر للأرض تعتمد على الأقمار الصناعية. لعمل صورة لكامل الأرض ، يجمع علماء ناسا ملاحظات لأجزاء مختلفة من الكوكب. (الائتمان: NASA / GSFC / NOAA / USGS)

بالنظر إلى الأرض من الفضاء ، لا تقدم أي أدلة حول تنوع أشكال الحياة الموجودة هناك. يُعتقد أن الأشكال الأولى للحياة على الأرض كانت كائنات دقيقة كانت موجودة لمليارات السنين في المحيط قبل ظهور النباتات والحيوانات. الثدييات والطيور والزهور المألوفة لنا جميعًا حديثة نسبيًا ، نشأت منذ 130 إلى 200 مليون سنة. سكن البشر على هذا الكوكب منذ 2.5 مليون سنة فقط ، وفقط في 200000 سنة الماضية بدأ البشر في الظهور كما نفعل اليوم.

الفصل الأربعون: الجهاز الدوري MCQ أسئلة متعددة الاختيارات البنك الاختبار

40.1 نظرة عامة على الجهاز الدوري

40.2 مكونات الدم

40.3 قلب وأوعية دم الثدييات

40.4 تنظيم تدفق الدم وضغط الدم

الاسم: علم الأحياء 40 جهاز الدورة الدموية MCQ
رابط التحميل: قم بتنزيل الكتاب الإلكتروني MCQ Quiz PDF
حجم الكتاب: 12 صفحة
تاريخ حقوق النشر: 2015
اللغة: الإنجليزية الأمريكية
الفئات: مواد تعليمية

سؤال: لماذا تعتبر أنظمة الدورة الدموية المفتوحة مفيدة لبعض الحيوانات؟

يستخدمون طاقة استقلابية أقل.

أنها تساعد الحيوان على التحرك بشكل أسرع.

يساعدون الحشرات الكبيرة على التطور.

سؤال: خلايا الدم البيضاء:

يمكن تصنيفها على أنها حبيبات أو خلايا محببة

تدافع عن الجسم ضد البكتيريا والفيروسات

تسمى أيضًا كريات الدم البيضاء

سؤال: خلال المرحلة الانقباضية من الدورة القلبية ، يكون القلب ________.

سؤال: ينبض جهاز تنظيم ضربات القلب الداخلي بواسطة:

زرع داخلي يرسل نبضة كهربائية عبر القلب

إثارة خلايا عضلة القلب في العقدة الجيبية الأذينية تليها العقدة الأذينية البطينية

إثارة خلايا عضلة القلب في العقدة الأذينية البطينية تليها العقدة الجيبية الأذينية

سؤال: تختلف خلايا الدم الحمراء للطيور عن خلايا الدم الحمراء في الثدييات للأسباب التالية:

هم من البيض ولديهم نوى

سؤال: يحدث تكوين سدادة الصفائح الدموية عند أي نقطة؟

عندما تنقسم خلايا النواء الكبيرة إلى آلاف الأجزاء الصغيرة

عندما تنتشر الصفائح الدموية عبر مجرى الدم

عندما تنجذب الصفائح الدموية إلى موقع تضرر الأوعية الدموية

سؤال: تستخدم بعض الحيوانات الانتشار بدلاً من جهاز الدورة الدموية. الامثله تشمل:

سؤال: كيف تختلف الشرايين عن الأوردة؟

تحتوي الشرايين على طبقات عضلية ملساء أكثر سمكًا لاستيعاب التغيرات في الضغط من القلب.

تحتوي الشرايين على طبقات وصمامات من العضلات الملساء أرق وتحرك الدم بفعل العضلات الهيكلية.

الشرايين رقيقة الجدران وتستخدم لتبادل الغازات.

سؤال: تشبه خلايا عضلة القلب عضلات الهيكل العظمي للأسباب التالية:

يتم استخدامها لرفع الأثقال

سؤال: في الإنسان تتكون البلازما من نسبة الدم؟

سؤال: يسمى تدفق الدم الموجه عبر الرئتين والعودة إلى القلب ________.


تعكس ديناميكيات تدفق الدم درجة نطاقات مجرى التدفق في همبرغر & # x2013 هاميلتون المرحلة 18 أجنة الدجاج

تبين أن تدفق الدم المتغير أثناء التطور الجنيني يسبب عيوبًا في القلب ، ومع ذلك ، فإن الآليات التي تؤدي من خلالها القوى الديناميكية الدموية الناتجة إلى حدوث تشوه في القلب غير واضحة. استخدمت هذه الدراسة ربط مجرى تدفق القلب لتغيير الديناميكا الدموية الطبيعية في نموذج جنين كتكوت في HH18 وتميزت الاستجابة الفورية لتدفق الدم مقابل درجة ضيق النطاق. تم استخدام التصوير المقطعي للتماسك البصري للحصول على بنية طولية ثنائية الأبعاد وصور سرعة دوبلر من التحكم (ن = 16) والنطاقات (ن = 25 ، 6-64٪ قياس ضيق النطاق) الأجنة ، والتي تم استخراج البيانات الهيكلية والسرعة منها لتقدير القياسات الديناميكية الدموية. زادت سرعة تدفق الدم القصوى ومعدل قص الجدار (WSR) في البداية خطيًا مع ضيق النطاق (ص & lt 0.01) ، ولكن بعد ذلك استقرت السرعة بين 40 ٪ و 50 ٪ من ضيق النطاق وبدأت في الانخفاض مع انقباض أكبر من 50 ٪ ، في حين استمر WSR في الزيادة حتى 60 ٪ من الانقباض قبل أن يبدأ في التناقص مع زيادة ضيق النطاق. انخفض وقت التدفق مع انقباض أكبر من 20٪ (ص & lt 0.01) ، بينما ظل حجم السكتة الدماغية في الأجنة ذات النطاقات مشابهًا لمستويات التحكم في النطاق الكامل للانقباض (ص & GT 0.1). يكشف الاعتماد الديناميكي الدموي على درجة الربط عن تكيفات فورية لنظام القلب والأوعية الدموية الجنيني المبكر ويمكن أن يساعد في توضيح مجموعة من التكيفات القلبية لزيادة الحمل تدريجياً.

1 المقدمة

تلعب الديناميكا الدموية دورًا مهمًا في تنظيم التطور المبكر للقلب والأوعية الدموية [1] ، وقد أظهرت الدراسات السابقة أن ظروف التدفق المتغيرة يمكن أن تؤدي إلى عيوب في القلب [2-8]. تولد التفاعلات بين تدفق الدم وأنسجة القلب ضغوطًا وإجهادًا ميكانيكيًا حيويًا ، مما يعدل تكوين القلب. طوال فترة التطور ، يتسبب ضغط الدم في تغيير خلايا عضلة القلب في نضجها وتكاثرها [7،9] ، وتؤدي ضغوط القص (قوى الاحتكاك التي تمارس من خلال تدفق الدم على جدار تجويف القلب) إلى استجابات بيولوجية ، بما في ذلك تنظيم الخلايا البطانية والإشارات [5،10] ، 11]. على الرغم من أن العيوب الناتجة عن تدفق الدم غير الطبيعي معروفة ، إلا أن الآليات التي تؤدي من خلالها القوى الديناميكية الدموية إلى الإصابة بأمراض القلب الخلقية غير واضحة.

تركز هذه الدراسة على الديناميكا الدموية في جزء المسالك الخارجة (OFT) من قلب الفرخ الجنيني ، والذي يربط البطين البدائي بنظام الأوعية الشريانية أثناء التطور المبكر في مرحلة همبرغر وهاملتون (HH) 18 [12]. في هذه المرحلة المبكرة ، يكون للقلب هيكل أنبوبي ، مع الأذين والبطين و OFT متصلان في سلسلة. تتم دراسة OFT بشكل متكرر لأنها حساسة للغاية للتغيرات الديناميكية الدموية ، وهي تؤدي لاحقًا إلى ظهور الشريان الأورطي والجذع الرئوي والحاجز بين البطينين والصمامات الهلالية ، والتي غالبًا ما تشارك في عيوب القلب الخلقية [3-5]. تستخدم أجنة الكتاكيت بشكل شائع كنموذج بيولوجي لنمو القلب ، بسبب سهولة الوصول إلى البويضة وأوجه التشابه التنموية مع الأجنة البشرية. استخدمنا التدخل الجراحي ، ربط قناة التدفق القلبي (OTB) ، لتغيير الظروف الديناميكية الدموية من خلال قلب جنين الفرخ. في OTB (تسمى أيضًا "النطاقات" هنا للبساطة) ، يتم ربط شريط خياطة حول OFT لتقليل منطقة المقطع العرضي وتقييد حركة جدار OFT ، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة للتدفق ، وذروة ضغط البطين [8 ، 13] وسرعات تدفق الدم [14]. لقد ثبت أن ظروف التدفق عالية القص والضغط المرتفع التي أدخلتها OTB تؤدي إلى مجموعة واسعة من عيوب القلب في جنين الصيصان [2،4،7،8،15].

يسمح وضع OFT في البويضة أثناء مراحل النمو المبكرة بتنفيذ مجموعة متنوعة من طرق التصوير لدراسة تدفق الدم في القلب ومتابعة تطور نمو القلب. التصوير المقطعي بالتماس البصري (OCT) هو تقنية تصوير مقطعي قوية غير جراحية وغير تلامسية ، توفر دقة عالية وعمق اختراق الأنسجة ومعدلات اكتساب ضرورية لالتقاط الحركة النابضة لهياكل القلب الدقيقة في التطور المبكر لقلب الصيصان. يوفر OCT مزيجًا من الصور الهيكلية وصور دوبلر بنفس الدقة المكانية والزمنية ، مما يجعل التصوير المقطعي المحوسب تقنية تصوير قيّمة لدراسة الديناميكا الدموية لتدفق الدم الجنيني [14 ، 16-19]. علاوة على ذلك ، يمكن أيضًا قياس ضيق نطاق OTB مباشرةً من صور OCT الهيكلية [13]. يكتشف OCT الضوء المنعكس من مصدر ضوء منخفض التماسك لالتقاط البنية ، ثم يتم حساب سرعة تدفق الدم من تحول تردد دوبلر عندما يضيف الضوء المرتجع من الجسيمات المتحركة أو ينقص من تردد دوبلر الثابت [20]. يمكن قياس بيانات القلب الديناميكية الدموية والوظيفية بسهولة من بيانات تدفق OCT الهيكلية وتدفق دوبلر لتقييم الاستجابة للتدخلات الجراحية التي تهدف إلى تغيير ظروف تدفق الدم مثل النطاقات [14].

في هذه الدراسة ، استخدمنا Doppler OCT لقياس سرعة تدفق الدم في OFT بعد OTB على نطاق مُقاس من قيود النطاق وفي أجنة التحكم. معدل قص الجدار (WSR) ، حجم السكتة الدماغية (SV) ووقت التدفق الطبيعي (النسبة المئوية للدورة القلبية التي يتدفق فيها الدم عبر OFT) تم حسابها أيضًا من سرعة دوبلر والبيانات الهيكلية لتقييم الاستجابة الديناميكية الدموية الفورية لـ OTB. هذه الدراسة جديدة لأننا قمنا بتقييم الاستجابات الديناميكية الدموية المتنوعة بسبب درجات قياس انقباض النطاق ، وكشفنا كيف يتفاعل النظام النامي على مدى مجموعة من الأحمال. سيساعد توصيف الديناميكا الدموية التي يسببها OTB في توضيح ما إذا كان الطيف الواسع لعيوب القلب التي لوحظت بعد النطاقات قد يمثل جزئيًا نطاق التغيرات الديناميكية الدموية ، وبالتالي الآليات المختلفة المحتملة التي تؤثر بها القوى الميكانيكية الحيوية على نمو القلب. في حين أن WSR (الذي يعتمد على سرعات تدفق الدم) هو محفز رئيسي لاستجابة الخلايا البطانية للقلب والأوعية الدموية ، فإن SV ووقت التدفق يعملان كمقاييس لكفاءة القلب ووظيفته. نقدم هنا ، لأول مرة ، كيف تعتمد ظروف تدفق الدم (ذروة سرعة تدفق الدم ، WSR ، SV ووقت التدفق) على درجة ضيق النطاق.

2. المواد والأساليب

2.1. تحضير جنين الكتاكيت والتدخل الديناميكي للدم

تم تحضين بيض دجاج ليغورن الأبيض المخصب بنهاية حادة عند 37.5 درجة مئوية ورطوبة 80٪ حتى وصلوا إلى المرحلة HH18 (حوالي 3 أيام) [12]. تم استخدام ملاقط لإزالة جزء صغير من قشرة نهاية حادة ثم غشاء القشرة الداخلية مباشرة فوق قلب الجنين. يتم التخلص من أي أجنة نزفت عند إزالة الغشاء ، أو كانت بها عيوب هيكلية واضحة ، أو لم تكن في مرحلة النمو الصحيحة.

تمت دراسة ثلاث مجموعات من الأجنة: (1) المجموعة الطبيعية (NL) ، حيث لم يتم إجراء أي تدخلات (2) المجموعة الضابطة (CON) التي تم فيها تمرير خيط نايلون 10-0 تحت OFT ولكن لم يتم تشديدها و (3) مجموعة OTB ، التي تم فيها تمرير خيط نايلون 10-0 تحت OFT وربطها في عقدة حول القسم الأوسط من OFT لتضييق منطقة المقطع العرضي للتجويف (الشكل 1). تمت دراسة مجموعة من الأشرطة السائبة إلى العصابات الضيقة جدًا في مجموعة OTB. بعد التدخلات ، تم ختم بيض مجموعة CON و OTB بلفائف الساران واحتضانها لمدة ساعتين إضافية قبل الحصول على بيانات OCT. تم تصوير مجموعة OTB باستخدام OCT مباشرة قبل النطاقات وبعد ساعتين من النطاقات لحساب ضيق النطاق:

أين دأ هو أقصى قطر خارجي لـ OFT في موقع النطاق بعد الربط ، و دب هو أقصى قطر خارجي لـ OFT في الموقع التقريبي لموقع النطاق قبل الربط.

الشكل 1. ربط قلب جنين الفرخ في HH18. (أرسم تخطيطي يوضح جزءًا من القلب الأنبوبي الجنيني في HH18: يكون OFT في اتجاه مجرى البطين البدائي ومنبع الكيس الأبهري. يتم وضع الشريط حول الجزء الأوسط من OFT. (ب) صورة تمثيلية لجنين في الجانب الأيمن لأعلى ، مباشرة بعد الربط.

2.2. الحصول على صورة التصوير المقطعي التماسك البصري

تم استخدام نظام OCT حسب الطلب في هذه الدراسة. يحتوي النظام على تكوين مجال طيفي يتكون من الصمام الثنائي الفائق الإضاءة المتمركز عند 1325 نانومتر من شركة Thorlabs Inc. (نيوتن ، نيوجيرسي ، الولايات المتحدة الأمريكية) و 1024 بكسل ، 92 كيلو هرتز الحد الأقصى لمعدل مسح الخطوط بالأشعة تحت الحمراء InGaAs كاميرا المسح الضوئي من شركة Goodrich Inc. ( شارلوت ، نورث كارولاينا ، الولايات المتحدة الأمريكية). سمح هذا النظام بالحصول على صور ثنائية الأبعاد 512 × 512 بكسل (512 A-scans) بمعدل 140 إطارًا في الثانية تقريبًا بدقة أقل من 10 ميكرومتر. بالإضافة إلى الصور الهيكلية ، يمكن لهذا النظام إنشاء صور مرحلة تدفق دوبلر متزامنة في مرحلة ما بعد المعالجة عن طريق حساب اختلافات الطور بين عمليتي مسح متجاورتين في المسح ب. استخدمت مجموعتنا سابقًا نظامًا مشابهًا لتصوير حركة قلب الدجاج الجنينية وديناميكيات تدفق الدم [13 ، 14 ، 17 ، 18]. تم الحفاظ على درجة الحرارة أثناء الاستحواذ باستخدام وسادة تسخين ذات تحكم حراري مزدوج تحيط بالبيضة في كوب خزفي مملوء بالماء ، والذي تم وضعه في صندوق بلاستيكي. أبقى هذا الجهاز الجنين بالقرب من درجة الحرارة الفسيولوجية الطبيعية البالغة 37.5 درجة مئوية بحيث ظل معدل ضربات القلب قريبًا من HH18 الطبيعي البالغ 400 مللي ثانية نبض −1 ، مع اختلافات أقل من 40 مللي ثانية ونبض 1 (حوالي 10٪ من دورة القلب ).

تم وضع كل جنين داخل نظام OCT بحيث تم الحصول على مقطع طولي أسفل مركز OFT. تم التحقق من أن اللومن يملأ بالكامل OFT عند أقصى تمدد ويتخذ شكلًا يشبه الطمي في وسط OFT عند الحد الأقصى من الانكماش [17،21]. تم الحصول على مائتي إطار مقطع طولاني متسلسل B-scan لكل جنين (حوالي ثلاث إلى أربع دورات قلبية).

2.3 تحليلات صور التصوير المقطعي التماسك الهيكلي والدوبلري

تم استخراج مجموعات بيانات الصورة الهيكلية ودوبلر المتزامنة من بيانات OCT الأولية المكتسبة ، باستخدام كود Matlab المخصص (The MathWorks ، Inc. Natick ، ​​MA ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، للحصول على عرض متكامل لتدفق الدم وحركة جدار OFT (الشكل 2) . تظهر عملية التحليل الشاملة في الشكل 3. تم تصوير المعايير لمعايرة تحويل قياسات البكسل إلى قياسات الطول لجميع التحليلات الهيكلية. تم استخدام مضخة الحقن التي يتم التحكم فيها بمعدل التدفق لدفع الحليب عبر أنبوب شعري زجاجي ، مما أكد سرعات دوبلر في حدود 10.7٪ من القيم النظرية بعد تعديل زاوية التدفق (البيانات المضمنة في المادة التكميلية الإلكترونية).

الشكل 2. صور OCT التمثيلية لقلب الفرخ HH18 OFT قبل وبعد النطاقات بأقصى توسع. (أ) الصورة الهيكلية لـ OFT العادي. (ب) صورة تدفق دوبلر المقابلة ل OFT العادي. تم اختيار المواقع المسمى 1 و 2 و 3 جنبًا إلى جنب مع منطقة أخذ العينات لمقارنة الحد الأقصى لمعدل التدفق في جميع أنحاء OFT ، مع القيم المماثلة (متوسط ​​معدل التدفق الأقصى 3.8 ± 0.1 مم 3 ثانية -1) التي تم الحصول عليها. تم تحديد عضلة القلب على الصورة الهيكلية ، ومغطاة على صورة تدفق دوبلر ، باللون الأزرق. تم تحديد منطقة أخذ العينات بالسرعة التقريبية بواسطة مربع أبيض في صور تدفق دوبلر ، ومغطاة بالصور الهيكلية. (ج) السرعة العمودية على طول خط مقطعي متقطع في (ب) إظهار ملف تدفق يشبه القطع المكافئ من خلال OFT في ظل الظروف العادية. تتلاءم البيانات التجريبية مع دالة كثيرة الحدود مع ما يقابلها ص 2-القيمة. (د) الصورة الهيكلية لنفس الجنين بعد ساعتين من الربط. (ه) صورة تدفق دوبلر المقابلة 2 ساعة بعد النطاقات. (F) السرعة العمودية على طول الخط المقطعي المتقطع في (ه) إظهار ملف تدفق يشبه القطع المكافئ من خلال OFT في ظل ظروف النطاقات. يتم إعطاء بيانات تجريبية أقل للأجنة ذات النطاقات حيث يتم تقليل القطر مقارنة بما كان عليه قبل الربط. (ز) السرعة الرأسية مقابل الرسم الزمني على مدى عدة دورات قلبية.

الشكل 3. مخطط تدفق تحليل صورة أكتوبر. (أتم قياس زاوية التدفق من خلال تحديد جدران عضلة القلب أولاً في الصورة الهيكلية ثنائية الأبعاد بأقصى توسع ، باللون الأزرق ، لحساب خط الوسط OFT باللون الأحمر. ثم تم تراكب التتبع على صورة دوبلر المقابلة و θ محسوب. (ب) تم تحديد المقطع العرضي لـ OFT المتعامد مع التدفق في موقع قياس السرعة ، كما هو موضح بالخط المتقطع. (ج) تم استخراج صورة M-mode من مجموعة بيانات الفحص B على طول الخط المتقطع العمودي لتحليل WSR و SV. (د) تم استخراج بيانات السرعة من مجموعة بيانات دوبلر ثنائية الأبعاد من منطقة 3 × 3 بكسل في موقع القياس المحدد. (ه) تم تحويل السرعة العمودية من كل إطار ثنائي الأبعاد إلى سرعة التدفق المطلقة باستخدام θ لحساب الذروة V.

كان التفاف الطور واضحًا في صور دوبلر للمسح الطولي (عمليات المسح في الوضع B) ، عندما تجاوز تحول الطور ±π، والتي تتوافق مع سرعات عمودية أعلى من ± 23.4 مم ث -1. نظرًا لأن ملف تدفق السرعة في OFT عند HH18 يشبه القطع المكافئ [14،18] ، فإن أسرع تدفق يلتف كثيرًا في مركز OFT (الطور السالب المحاط بالطور الموجب أو العكس اعتمادًا على اتجاه التدفق) ، بينما يوجد تدفق أبطأ / غير مغلف بالقرب من الجدران (الشكل 2). لم يتم اختيار المناطق ذات التدفق المغلف بأقصى سرعات الدم في الدورة القلبية لموقع القياس لتجنب أخطاء متوسط ​​البكسل المرتبطة بالتفاف الطور وخوارزميات فك التغليف المقابلة. تم تحديد مناطق التدفق غير المغلفة الموجودة بشكل ثابت واستخدامها لمقارنات التدفق.

تم اختيار منطقة أخذ عينات السرعة في منطقة التدفق غير المغلف على طول خط OFT المركزي بالقرب من منتصف OFT في جميع مجموعات الأجنة (الشكل 2). تتميز هندسة ثني `` أرجل الكلب '' الخاصة بـ OFT بمنطقة تدفق `` تصاعدي '' تتبعها منطقة تدفق `` هبوطي '' ، مما يخلق منطقة مثالية للتدفق غير المغلف في أجنة التحكم بالقرب من الموضع الذي تم وضع الشريط فيه في أجنة OTB. أدى وجود النطاق في أجنة OTB إلى زيادة طفيفة في OFT بحيث اقترب هذا التدفق من النطاق بزاوية ، ومرر خلاله أفقيًا ، ثم يتدفق في اتجاه مجرى النهر ، مع تدفق سرعة رأسية عالية على جانبي النطاق. خلقت هذه الهندسة مرة أخرى منطقة تدفق غير مغلفة ، مكافئ ، فقط منبع الفرقة.تم اختيار موقع قياس السرعة هذا في مجموعة OTB ليكون الأكثر تمثيلاً للتغييرات الناتجة عن انقباض النطاق ، فضلاً عن التوافق مع الموقع داخل OFT عبر جميع مجموعات الأجنة. لقد أكدنا كذلك أن تقنية التحليل تقيس معدلات تدفق مماثلة على طول طول OFT. على سبيل المثال ، الجنين الطبيعي الموضح في الشكل 2ب يبلغ متوسط ​​معدل التدفق الأقصى 3.8 ± 0.1 مم 3 ثانية -1 مقاسة من أربعة مواقع مختلفة على طول خط الوسط. ولإجراء مقارنات بين الأجنة ، تتم مقارنة السرعات من موقع ثابت واحد فقط.

لحساب سرعات التدفق من بيانات تحول الطور (Δφ) ، قياس Δφ تم تحويله إلى المكون الرأسي لسرعة تدفق الدم (الخامسض) [17,18]

تم استخدام برنامج Matlab المخصص لقياس الزاوية θ. في حين θ عادةً ما يتم تعيينه بواسطة تقدير المشغل ، يحسب الإجراء الخاص بنا الزاوية عن طريق حساب الظل أولاً لخط OFT المركزي المنحني في موقع قياس السرعة المحدد في إطار التمدد الأقصى. يظهر تدفق دوبلر والصور الهيكلية أن تدفق الدم يتبع محيط OFT في شكل جانبي يشبه القطع المكافئ ، مع السرعة القصوى في المركز المحوري للأنبوب ، بما يتفق مع انخفاض رينولدز (إعادة & اللفتنانت 6) وومرسلي (دبليو & lt 0.5) ، والقوى اللزجة المسيطرة على تدفق الدم (الشكل 2). للحصول على الخط المركزي OFT ، تم أولاً تحديد جدران عضلة القلب العلوية والسفلية يدويًا على الصورة الهيكلية ثم تم حساب الخط المركزي باعتباره الموضع الأوسط في ض-الاتجاه عند كل بكسل بطول OFT في ملف xالاتجاه (الشكل 3). تم تحديد عضلة القلب لحساب الزاوية حيث يتم تحديدها بشكل أفضل في الإطارات الطولية ، وبما أن التجويف عند أقصى توسع يملأ OFT ويكون دائريًا تقريبًا مثل عضلة القلب. ثم تم تراكب المخططات الهيكلية على صورة تدفق دوبلر المقابلة للمستخدم لتحديد موضع قياس السرعة على طول الخط المركزي. أخيرًا ، تم حساب زاوية الخط المماس لخط الوسط فيما يتعلق بالاتجاه الرأسي في موقع القياس للعثور على θ واحسب الخامس.

تم قياس أقطار خصائص OFT من تحليل صورة الوضع M. تُستخدم أوضاع M لإظهار حركة جدار القلب بمرور الوقت ، من خلال عرض مقاييس رمادية من سطر واحد لكل إطار هيكلي في الوضع B في مجموعة البيانات. ينتج عن هذا التنظيم بنية القلب على طول الخط المحدد الموضح في الاتجاه الرأسي مقابل الوقت في الاتجاه الأفقي (الشكل 3). تم إنشاء أوضاع M من خط عند نقطة على طول خط OFT المركزي الذي تم اختياره لقياس السرعة أو قياس ضيق النطاق وبزاوية متعامدة مع الخط المركزي. تم تتبع واجهات عضلة القلب العلوية والسفلية أو التجويف في الوضع M لحساب قطر OFT ذي الأهمية على مدار الدورة القلبية بأكملها.

تم بعد ذلك تقييم تباين WSR من السرعة المتغيرة OTB. تم حساب معدل القص على الحائط باستخدام

تم قياس SV لتقييم وظيفة القلب على مدى نطاق ضيق النطاق. تم تقدير SV باستخدام سرعة تدفق الدم في الخط المركزي على مدار دورة قلبية كاملة ، وقطر جدران اللومن في كل إطار في موقع القياس المحدد. تم حساب معدل التدفق الحجمي المقابل لكل إطار باستخدام شكل من معادلة Poiseuille المشتقة لملف تدفق القطع المكافئ كمنتج لمتوسط ​​سرعة الخط المركزي ومنطقة المقطع العرضي للتجويف [29،30]

لمزيد من توصيف العلاقة بين تدفق الدم وديناميكيات جدار OFT ، تم قياس وقت التدفق في جميع مجموعات الأجنة. تم تعريف وقت التدفق على أنه متوسط ​​النسبة المئوية للوقت في الدورة القلبية عندما كان الدم يتدفق عبر موقع القياس في OFT. تم تحديد وجود التدفق من سرعة تدفق الدم مقابل تتبع الوقت مثل قمم واضحة فوق مستوى ضوضاء الخلفية.

2.4 التحليلات الإحصائية وعدم اليقين

تم تحليل بيانات مجموعة الأجنة على أنها متوسط ​​± sd. تم تحديد الدلالة الإحصائية بعينة من الطالب ر- الاختبار ، الإبلاغ عن اثنين من الذيل ص- القيم ، واكتساب الدلالة مع ص- قيم أقل من 0.05.

يتضمن تحليل صورة OCT ثنائية الأبعاد العديد من الافتراضات التي يمكن أن تؤدي إلى حدوث خطأ في تقديرات المتغير النهائية. تم حساب الحد الأقصى للخطأ مع عدم اليقين لكل متغير مشارك في التقريب لأقصى سرعة تدفق الدم ، WSR و SV. بافتراض القيم النموذجية ومتوسط ​​الاختلاف ، تم تقدير الحد الأقصى للخطأ المحتمل بواسطة

3. النتائج

كانت كل من مجموعات التحكم NL و CON قابلة للمقارنة ، مع عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية في جميع المقاييس (ن = 8 لكل مجموعة ص- القيم: 0.92 للسرعة القصوى ، 0.91 لـ WSR ، 0.19 لـ SV, 0.83 لوقت التدفق) ، مما يشير إلى أن أي تغييرات بعد OTB ناتجة عن انقباض OFT وليس بسبب التلاعب الجراحي. تراوح انقباض OTB بين 0 و 64٪ من ضيق النطاق. يتم تلخيص قياسات الأجنة الفردية في المواد التكميلية الإلكترونية.

3.1. استجابة سرعة تدفق الدم القصوى لربط مسار التدفق

تم تحليل السرعة القصوى لتدفق الدم عبر OFT بالقرب من موقع النطاق (الشكل 2) لجميع الأجنة (ن = 41). كان متوسط ​​سرعة تدفق الدم القصوى لمجموعات NL و CON 40.2 ± 5.7 ملم ثانية −1 و 40.4 ± 3.1 ملم ثانية −1 ، على التوالي ، وهو ما يتوافق مع القيم المنشورة سابقًا في HH18 [17،18،31،32]. تمت زيادة سرعة الذروة في أجنة OTB ، بما يتوافق مع الدراسات السابقة [14،33] ، ولكنها كانت تعتمد أيضًا على درجة ضيق النطاق مع أكبر زيادة بمقدار 2.5 ضعفًا بالقرب من 40 ٪ من انقباض النطاق. زادت سرعة الذروة خطيًا تقريبًا مع ضيق النطاق بين 0 و 40٪ انقباض (ص 2 = 0.91) ، ثم استقر بالقرب من 40-50٪ ضيق النطاق. فوق 50 ٪ من الانقباض ، انخفضت سرعة الذروة مع ضيق النطاق ، بينما لا تزال أعلى من مجموعات CON و NL (الشكل 4 والجدول 1). كانت سرعات الذروة لجميع نطاقات أجنة OTB المختبرة أعلى بكثير من مجموعات التحكم (OTB ن = 25 ص- القيمة = 2.2 × 10 4 لانقباض أقل من 20٪ ، ن = 6 ص- القيمة = 2.7 × 10 18 لانقباض 20-40٪ ، ن = 12 و ص- القيمة = 5.3 × 10 6 لانقباض أكبر من 40٪ ، ن = 7). الشكل 4ب بالإضافة إلى ذلك ، يشمل جنينًا واحدًا تعرض لخطر شديد مع ضيق النطاق بنسبة 81 ٪ (تم تصوير OCT مباشرة بعد OTB) ، لإثبات أن النطاق الضيق الذي سمح بتدفق القليل من الدم عبر التجويف تسبب في انخفاض سرعة الذروة إلى ما دون سرعة الأجنة الضابطة.

الجدول 1. ملخص لمتوسط ​​معلمات تدفق OFT لمجموعات انقباض NL و CON و OTB مفصولة بنطاق ضيق النطاق. البيانات المقدمة كوسائل ± sd.

(أ) فرق ذو دلالة إحصائية من مجموعات التحكم مع ص-قيمة أقل من 0.05.

الشكل 4. استجابة سرعة ذروة تدفق الدم لضيق النطاق. (أ) مقارنة متوسط ​​السرعة القصوى للسرعة العادية (NL ، ن = 8) ، التحكم (CON ، ن = 8) والمجموعة ذات النطاقات (OTB) تنقسم بين تلك الأجنة ذات العصابات الأقل من 20 ٪ من الانقباض (ن = 6) ، انقباض بنسبة 20-40٪ (ن = 12) وانقباض أكبر من 40٪ (ن = 7). البيانات المقدمة على أنها تعني ± sd. (ب) متوسط ​​استجابة سرعة الذروة الفردية على مدى ضيق النطاق من 0 إلى 81٪ ، مع عرض مجموعات NL و CON مع ضيق النطاق بنسبة 0٪.

بالنظر إلى عدم اليقين في القياسات ، كان الحد الأقصى للخطأ المحتمل لحساب سرعة تدفق الدم القصوى هو 18.6 مم ث -1 ، مع أكبر مساهمة خطأ من θ التقدير (الجدول 2 والمعادلة (2.8)). منذ θ اعتمد التقدير في هذه الدراسة على الخطوط العريضة لجدران عضلة القلب من الصور الهيكلية OCT (بدلاً من إجراءات قياس زاوية الموجات فوق الصوتية القياسية حيث θ يدويًا بواسطة المشغل) ، ربما كانت تقديرات الزاوية متسقة للغاية.

الجدول 2. ملخص حسابات الحد الأقصى للخطأ لإجمالي الخطأ (dF) وكل مكون من مكونات الخطأ (δF/ δx).

3.2 استجابة معدل قص الجدار لربط المسالك الخارجة

تم حساب WSR في ذروة سرعة تدفق الدم بالقرب من موقع النطاق (الشكل 2) عبر نطاق ضيق النطاق (ن = 40). كان متوسط ​​الحد الأقصى لمتوسط ​​WSR عبر أجنة NL و CON 302.1 ± 73.2 ثانية -1 و 305.5 ± 33.2 ثانية -1 ، على التوالي ، وهو ضمن تقديرات نموذج ديناميكيات السوائل التجريبية والحسابية المنشورة مسبقًا في جنين الكتاكيت [17 ، 34]. تم تلخيص النتائج في الشكل 5أ والجدول 1. أظهر تحليل انتشار الخطأ أن أكبر مساهمة للخطأ في WSR كانت من θ التقدير (الجدول 2 والمعادلة (2.8)). في حين أن الحد الأقصى للخطأ الافتراضي يمكن أن يكون كبيرًا (208.8 ثانية -1) مقارنة بمتوسط ​​أجنة التحكم ، فإن الانحرافات المعيارية المحسوبة لدينا منخفضة نسبيًا (24٪ و 11٪ من المتوسط ​​لمجموعات NL و CON ، على التوالي). نظرًا لأن السرعة هي أحد المتغيرات الرئيسية في هذا التقدير (انظر المعادلة (2.5)) ، فإن WSR من مجموعة OTB يتبع الاتجاه العام لمنحنى السرعة مقابل منحنى ضيق النطاق (الشكل 5)أ) ولكن لا يبدأ في الانخفاض حتى 60٪ من انقباض النطاق. كانت تقديرات WSR في مجموعة OTB أعلى بكثير من مجموعات التحكم ، عبر جميع أقسام OTB الفرعية (OTB ن = 24 ص- القيمة = 8.5 × 10 4 لأقل من 20٪ من انقباض OTB ، ن = 6 ص- القيمة = 8.9 × 10 10 لانقباض 20-40٪ OTB ، ن = 11 و ص- القيمة = 2.1 × 10 5 لأكبر من 40٪ من انقباض OTB ، ن = 7). وبالتالي ، فإن نطاق ضيق النطاق الذي تمت دراسته أدى إلى إنشاء نطاق من WSR على أنسجة القلب فقط في الجزء العلوي من النطاق في موقع القياس المختار (الشكل 2).

الشكل 5. مقاييس الديناميكية الدموية كدالة لضيق النطاق مقارنة بمتوسط ​​استجابة سرعة تدفق الدم القصوى على مدى انقباض 0-64٪. (أ) استجابة WSR (s 1) ، OTB ن = 24. (ب) استجابة SV (مم 3 / فوز) ، OTB ن = 24. (ج) وقت التدفق (٪) استجابة ، OTB ن = 25. عادي (NL ، ن = 8) والتحكم (CON ، ن = 8) بيانات الجنين الموضحة بنسبة 0 ٪ من ضيق النطاق المتوسط ​​مع sd. الحانات.

3.3 استجابة حجم السكتة الدماغية لنطاقات المسالك الخارجة

تم قياس SV على مدى ضيق النطاق (ن = 40). كان متوسط ​​قيم SV لمجموعات NL و CON 0.51 ± 0.17 مم 3 فاز بـ −1 و 0.41 ± 0.10 مم 3 فاز 1 ، على التوالي ، وهو ما يمكن مقارنته بالبيانات المنشورة مسبقًا المقدرة بأحجام البطين الكروية المتكاثرة [35] وتدفق الأبهر الظهري [ 36،37]. بقيت SV في أجنة OTB ثابتة تقريبًا ضمن نطاق مجموعات التحكم ، مع عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية عبر جميع الأقسام الفرعية لـ OTB (OTB ن = 24 ص- القيمة = 0.59 لأقل من 20٪ من انقباض OTB ، ن = 6 ص- القيمة = 0.91 لانقباض 20-40٪ OTB ، ن = 11 و ص- القيمة = 0.18 لأكبر من 40٪ من انقباض OTB ، ن = 7). تم تلخيص النتائج في الشكل 5ب والجدول 1. بالنظر إلى أوجه عدم اليقين في حساب SV ، كان الحد الأقصى للخطأ في حساب SV هو 2.2 × 10 2 مم 3 فاز 1 ، مع أكبر مساهمة خطأ من تقدير قطر OFT (انظر الجدول 2 والمعادلة (2.8)) . على الرغم من عدم قياسه على مدى نطاق ضيق النطاق ، فقد وجد آخرون سابقًا أن SV لا يختلف بشكل واضح بين الأجنة الضابطة والأجنة المربوطة [33 ، 38].

3.4. وقت استجابة التدفق لربط المسالك الخارجة

تم قياس وقت التدفق لجميع الأجنة التي لديها فترات يمكن تمييزها بوضوح من تدفق الدم في السرعة مقابل تتبع الوقت (ن = 41). كان وقت التدفق ، النسبة المئوية للوقت في الدورة القلبية عندما كان الدم يتدفق ، لمجموعات NL و CON ما يقرب من نصف الدورة القلبية ، بما يتفق مع ملاحظاتنا السابقة [17]. لم تكن الاختلافات في وقت التدفق معنوية بين مجموعات التحكم وأجنة OTB مع ضيق النطاق بنسبة أقل من 20٪ (ص- القيمة = 0.86 ، ن = 6). أجنة OTB ذات الضيق الشريطي الأكبر من 20٪ كان لها وقت تدفقات أقل بشكل ملحوظ (OTB ن = 25 ص- القيمة = 3.3 × 10 4 لانقباض 20-40٪ OTB ، ن = 11 و ص- القيمة = 5.6 × 10 6 بالنسبة إلى انقباض OTB أكبر من 40٪ ، ن = 8). الشكل 5ج يوضح أن وقت التدفق انخفض مع زيادة ضيق النطاق ، ويتم تلخيص القيم المتوسطة في الجدول 1.

كان لدى الأجنة الضابطة وخلخلة النطاقات (أقل من 30 ٪ من OTB) تدفقًا أوليًا لتدفق الدم عبر OFT قبل التدفق الرئيسي للدورة القلبية ، كما هو موضح في الشكل 6أ مع سهم. لم يكن تدفق التدفق الأولي واضحًا في أجنة OTB مع ضيق نطاق يزيد عن 30 ٪ ، بما يتوافق مع الانخفاض المقاس في وقت التدفق. الشكل 6ب يوضح العلاقة بين الحد الأدنى لقطر OFT الخارجي في الدورة القلبية في موقع النطاق (ددقيقة) وضيق النطاق. بينما يتم قياس ضيق النطاق من أقطار OFT القصوى (انظر المعادلة (2.1)) ، فإن نسبة الحد الأدنى لقطر OFT بعد النطاقات مقارنةً قبل النطاق (نسبة A / B) في نطاقات أكثر إحكامًا من 40٪ من الانقباض ، مما يشير إلى أن OFT مقيد إلى ما وراء هندسة الانكماش العادية مع نطاقات ضيقة. نطاق ضيق النطاق مع انخفاض ددقيقة كان متسقًا أيضًا مع الانخفاض الملحوظ في وقت التدفق.

الشكل 6. وقت التدفق مقابل ضيق النطاق. (أ) تتبع سرعة تدفق الدم على مدى أربع دورات قلبية تقريبًا لمثال جنين NL. يشير السهم إلى تدفق التدفق الأولي الذي شوهد قبل التدفق الرئيسي للدورة القلبية في الأجنة ذات النطاقات الفضفاضة. (ب) OFT ددقيقة النسب في موقع الربط (بعد / قبل الربط) مقابل ضيق النطاق. تم قياس الأقطار فقط من صور M-mode التي أظهرت بوضوح جدران عضلة القلب العلوية والسفلية (ن = 18).

4. مناقشة

تظهر هذه النتائج الاستجابة الديناميكية الدموية الفورية بسبب المحفزات الميكانيكية OTB الأولية. نظرًا لأن نظام القلب والأوعية الدموية الجنيني لا يمكن إعادة تشكيله بالكامل في غضون ساعتين ، فإن تقييمنا الديناميكي للدم للقلوب الجنينية النطاقات يميز تغيرات التدفق الأولية التي ثبت أنها تحفز استجابة طبقة عضلة القلب والشغاف وإعادة تشكيل الأنسجة للتسبب في عيوب قلبية [2،4،7،8 ،15]. التقييم الديناميكي الدموي هو الخطوة الأولى في توضيح الآليات التي تسبب تدفق الدم المتغير لتؤدي إلى تشوهات قلبية. وجدنا أن سرعة تدفق الدم الذروة زادت مع ضيق النطاق حتى انقباض 40٪ تقريبًا ، حيث استقرت السرعة ثم انخفضت مع نطاقات ضيقة جدًا ، بينما اتبعت WSR المقابل اتجاهًا مشابهًا. بقي SV ثابتًا مع ضيق النطاق ، بينما انخفض وقت التدفق (النسبة المئوية لتدفق الدم في الدورة القلبية) مع ضيق النطاق بنسبة تزيد عن 20 ٪ من الانقباض. تشير مجموعة هذه النتائج إلى أن التكيفات الفورية مع OTB تعزز الحفاظ على وظيفة القلب.

تم استخدام تحليلات OCT رباعية الأبعاد الحديثة لتتبع ديناميكيات أنسجة عضلة القلب وتدفق الدم بدقة بمرور الوقت باستخدام أنظمة OCT المماثلة التي تكتسب مجموعات بيانات مقطعية متعددة الأبعاد ثنائية الأبعاد قبل المزامنة وإعادة البناء رباعي الأبعاد [17،18،39] . بينما تسمح التحليلات رباعية الأبعاد للقلب بتوليد صورة مقطعية ثنائية الأبعاد دقيقة وتصور حركة الجدار الديناميكي ، فإن الصور الطولية الأبسط ثنائية الأبعاد التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة تسمح بإجراء مقارنات السرعة عبر مجموعة عينات OTB كبيرة بطريقة سهلة نسبيًا و الطريق السريع. يعد الاكتساب ثنائي الأبعاد أسرع بكثير من الاكتساب رباعي الأبعاد ، وبالتالي يمكن أيضًا استخدامه بشكل روتيني لمسح الأجنة قبل إجراء تحليلات أخرى (على سبيل المثال قبل تثبيت الأنسجة). أظهرت قابلية التكاثر العالية المعروضة في مجموعات التحكم أن تحليلاتنا ، رغم أنها ليست مباشرة ، كانت دقيقة بما يكفي لالتقاط التغييرات الطفيفة في ظروف الديناميكية الدموية الديناميكية التي لم يتم الإبلاغ عنها من قبل.

4.1 استجابة سرعة تدفق الدم القصوى لربط مسار التدفق

هذه الدراسة تكمل العمل الأخير من شي وآخرون. [13] ، التي قيمت التغيرات في ضغط الدم بسبب مجموعة من انقباضات OTB. أظهرت الدراسة أنه مع زيادة مقاومة تدفق الدم عبر OFT مع ضيق النطاق ، زاد ضغط الدم في جميع أنحاء الجهاز الدوري. لم يقتصر الأمر على زيادة ضغوط البطين والكيس الأبهري والشريان الأورطي الظهري بعد OTB ، ولكنها كانت تعتمد على ضيق النطاق النسبي. زاد كل من ضغط الدم الانبساطي (الضغط الأدنى) وسعة ضغط النبض (وبالتالي الضغط الانقباضي) بشكل خطي إلى حد ما مع ضيق النطاق حتى ما يقرب من 40 ٪ من انقباض النطاق ، وعند هذه النقطة بدأت مقاييس الضغط في الزيادة بشكل أسرع من الخطي مع ضيق النطاق. كما يتوافق ضيق النطاق بنسبة 40 في المائة مع انخفاض أكثر حدة في وقت عبور النبض عبر OFT وهضبة في زيادة الفارق الزمني للضغط إلى الذروة بعد إزالة الاستقطاب القلبي (تم الحصول عليه من قياسات تخطيط القلب). في هذه الدراسة ، يمثل ضيق النطاق بنسبة 40٪ النقطة في منحنى السرعة مقابل منحنى ضيق النطاق ، حيث تتوقف سرعة ذروة تدفق الدم عن الزيادة مع ضيق النطاق. قد تكون الزيادة الأسرع في الضغط وانخفاض وقت عبور النبض مع ضيق النطاق مرتبطًا بهضبة سرعة تدفق الدم بسبب مجموعة من تأثيرات OTB ، بما في ذلك انخفاض تقلص الجدار النشط OFT في موقع النطاق ، وتمدد خلايا عضلة القلب البطينية بعد التحميل.

في ظل الظروف العادية ، يتم دفع الدم عبر OFT عن طريق مزيج من انتشار موجة الضغط بعد الانقباض البطيني والانكماش النشط لـ OFT. يتم دعم وجود الانكماش النشط من خلال OFT بحركة الجدار المتزامنة وبيانات الضغط ، حيث يحدث ذروة الضغط الانقباضي البطيني وذروة ضغط الكيس الأبهري قبل الحد الأقصى لانقباضات جدار مدخل ومخرج OFT ، على التوالي [13،17،40] . إن تدفق الدم الناتج فقط عن تقلص البطين ، متبوعًا بانتشار موجة الضغط السلبي عبر OFT ، سيؤدي بدلاً من ذلك إلى حدوث ذروة الضغط في الطور مع أقصى توسع في OFT. علاوة على ذلك ، لاحظنا أن قلب HH18 يتقلص وحده في محلول ملح متوازن من Hanks بعد إزالته من الجنين وفصله عن البطين. يزيد OTB من سرعة انتشار موجة الضغط ، مع تقليل الأنماط التمعجية لحركة جدار OFT [13]. تعمل الخيوط الموجودة في OTB فعليًا على ربط OFT بأنسجة الغشاء المحيطة ، مما يجعل الجدار أكثر صلابة بشكل فعال وأقل توافقًا مع زيادة ضيق النطاق. هذا يقلل من قدرة الانقباض لخلايا عضلة القلب القريبة من النطاق وبالتالي يقلل من الانكماش النشط OFT. قد يساهم التأثير المتناقص لـ OTB على تقلص الجدار النشط ، جنبًا إلى جنب مع زيادة الانقباض ، في هضبة منحنى السرعة مقابل ضيق النطاق بالقرب من 40 ٪ من الانقباض. لا تزال سرعات ذروة تدفق الدم في هذا النطاق أعلى بكثير من تلك التي تم قياسها في أجنة التحكم بسبب زيادة الضغط وسرعات انتشار موجة الضغط ، ولكنها قد تتوقف عن الزيادة مع ضيق النطاق جزئيًا بسبب فقدان تقلص الجدار النشط مقابل مقاومة متزايدة للتدفق .

تشير الدراسات السابقة إلى أن زيادة OTB في الحمل اللاحق للقلب ومقاومة طرد البطين قد يطيل من الوقت لتوليد القوة الكاملة لعضلة القلب ويزيد من قوة الانقباض البطيني الناتج [13،38]. ينص قانون ستارلينج على أن القلب يمكن أن يغير القوة الناتجة عن الألياف العضلية المقلصة اعتمادًا على مقدار التداخل بين الخيوط العضلية الرقيقة والسميكة ، مع قوة مخفضة تتولد مع تداخل ليفي أكثر أو أقل من الطول الأمثل للقسيم العضلي [41،42] . زيادة الحمل اللاحق (مقاومة التدفق) بسبب OTB قد تخلق قوى انكماش أكبر حتى ضيق نطاق معين ، حيث يتم تجاوز الطول الأمثل للقسيم العضلي لألياف عضلة البطين ويولد حمل البطين الإضافي قوة تقلص متناقصة. وبالتالي ، يتم إنشاء توازن يتم فيه تعويض المقاومة المتزايدة للتدفق الناجم عن النطاق عن طريق زيادة قوة تقلص البطين ، مما يؤدي إلى زيادة السرعات من خلال منطقة تجويف أضيق. ومع ذلك ، فإن الزيادات في الحمل اللاحق وتوليد قوة عضلة القلب مع ضيق النطاق ليست متناسبة ، وتتوقف مستويات سرعة تدفق الدم القصوى وتبدأ في التناقص مع انقباض أكبر من 40٪ من ضيق النطاق.

4.2 استجابة معدل قص الجدار لربط المسالك الخارجة

تم تطوير نماذج ديناميكية الموائع الحسابية رباعية الأبعاد لحساب الهندسة المنحنية والمتحركة لـ OFT أثناء التدفق النبضي في الدورة القلبية [17] ، والتي لا يتم حسابها من خلال تقدير WSR الخاص بنا باستخدام المعادلة (2.5). تقدير WSR المحسوب من صور طولية ثنائية الأبعاد في هذه الدراسة يقارن القيم فقط في موضع OFT واحد في نقطة زمنية واحدة في الدورة القلبية. علاوة على ذلك ، تفترض المعادلة (2.5) لومن دائري ، وهو تقدير تقريبي جيد عندما يتم توسيع جدران OFT بالكامل [17 ، 21] ، وبالتالي فمن المعقول حساب WSR بأقصى سرعة لتدفق الدم. ومع ذلك ، من الأسهل الحصول على الصور الطولية ثنائية الأبعاد وتحليلها من الحركة رباعية الأبعاد لـ OFT ، مما يؤدي إلى إجراء فعال (وسهل التنفيذ نسبيًا) لمراقبة تأثير زيادة انقباض OTB على WSR الشغاف.

يتبع اتجاه WSR الأقصى بشكل فضفاض منحنى السرعة مقابل منحنى ضيق النطاق. هذا متوقع إلى حد ما لأن WSR يتناسب مع السرعة ويتناسب عكسياً مع قطر اللومن (انظر المعادلة (2.5)). زاد WSR مع ضيق النطاق وبدأ في الانخفاض فقط عند قيود النطاق الضيقة جدًا بالقرب من ضيق النطاق بنسبة 60 ٪. حدث هذا الانخفاض بعد استجابة السرعة المتناقصة (الشكل 5أ) ، عندما انخفضت سرعات تدفق الدم بشكل كبير. في حين أن منحنى السرعة مقابل ضيق النطاق يقترب من 40 ٪ من الانقباض ، فإن القطر عند ذروة السرعة يستمر في الانخفاض مع ضيق النطاق ، وهو ما يفسر الزيادة المستمرة لـ WSR إلى ما بعد 40 ٪ من انقباض وضيق النطاق حتى 60 ٪.

4.3 استجابة حجم السكتة الدماغية لنطاقات المسالك الخارجة

من المحتمل أن تكون قيم SV التي تم الإبلاغ عنها هنا مبالغًا فيها ، نظرًا لأن الحساب يفترض أن OFT عبارة عن أسطوانة دائرية طوال الدورة القلبية. في الواقع ، تُظهر صور المقطع العرضي OCT لـ OFT أن عضلة القلب تخضع لتضييق متحد المركز واتساع على مدار الدورة القلبية بينما يكون التجويف شكلًا بيضاويًا عند أقصى تمدد وشكل يشبه الشق أثناء الانكماش [17 ، 21]. في حين أن التدفق الديناميكي والمعقد من خلال نقل OFT المتحرك يتم تبسيطه في هذا التقدير ، فإن النهج يراعي السرعة وحجم تغيرات OFT خلال دورة القلب ، ويعمل كمقارنة بين الأجنة على مدى نطاق ضيق النطاق.

بقي SV ثابتًا في ظل ظروف انقباض النطاق من 0 إلى 64٪ ، حتى في حين أن الحد الأدنى لقطر OFT ووقت التدفق (جزء من الدورة القلبية مع التدفق) انخفض مع ضيق النطاق. يشير هذا الحفظ لـ SV إلى أن نظام القلب والأوعية الدموية الجنيني المبكر لديه مجموعة كبيرة من التكيف الوظيفي استجابةً لزيادة الحمل اللاحق الذي تفرضه الفرقة. قد يكون قانون ستارلينج للقلب مسؤولاً جزئياً عن SV المحفوظة عبر مجموعة كبيرة من قيود النطاق المقدمة في هذه الدراسة. يمكن أن يساهم توليد القوة البطينية الأكبر الناتج عن زيادة الحمل اللاحق وإطالة القسيم العضلي في قدرة القلب المذهلة على الحفاظ على ضخ الدم الطبيعي حتى مع ضيق OTB. يرتبط الحفاظ على SV الطبيعي في الأجنة ذات انقباض النطاق بأكثر من 50 ٪ ، على الرغم من الانخفاض في سرعة الذروة ووقت التدفق ، بزيادة متوسط ​​معدل التدفق (البيانات المضمنة في المواد التكميلية الإلكترونية). تشير الدراسات السابقة إلى قدرة تكيفية مماثلة لنظام القلب والأوعية الدموية على تغيير SV بعد ضخ الحجم الانبساطي النهائي [38،43]. حقيقة أن القلب في هذه المرحلة لا يحتوي على صمامات ، وأن الجهاز العصبي لم يتشكل بعد ، يدعم فكرة أن تعديل القلب والأوعية الدموية لظروف الربط هو في الأساس ميكانيكي بطبيعته.

على الرغم من أن SV قد ثبت سابقًا أنه متشابه في التحكم والأجنة المربوطة [33،38] ، إلا أنه لم يتم فحصها من قبل على مدى نطاق ضيق النطاق المقاس. كيلر وآخرون. [38] استخدم OTB للحث على انسداد OFT الحاد باستخدام نطاقات ضيقة جدًا جنبًا إلى جنب مع إجراء ضخ الحجم ، وحساب SV باستخدام تقديرات حجم البطين الإهليلجي وحلقات الضغط والحجم. لم يُظهر مقياس SV هذا فرقًا صارخًا بين التحكم والأجنة المغطاة بـ OFT مع وبدون ضخ حجم في HH21. ماكوين وآخرون. [33] قارن بين البيئات الديناميكية الدموية للتحكم والأجنة ذات النطاق OFT مع الفحص المجهري الحيوي بالموجات فوق الصوتية ، ولم تجد فرقًا في SV عند HH24 و HH27 عند حسابها عن طريق تتبع حركة الجسيمات في الشريان الأبهر الظهري. تُظهر هذه الدراسة دليلًا على تعويض SV مماثل ، بينما على نطاق أوسع موثق من التعديلات الديناميكية الدموية أكثر مما تم الإبلاغ عنه سابقًا.

4.4 وقت استجابة التدفق لربط المسالك الخارجة

انخفض وقت التدفق (النسبة المئوية للوقت الذي يتدفق فيه الدم عبر OFT في كل دورة قلبية) بشكل ملحوظ مع انقباض أكبر من 20٪ من ضيق النطاق. هذه النتيجة لم تكن واضحة بداهة. أظهرت السرعة مقابل آثار الزمن تدفقًا أوليًا في التحكم وأجنة غير محكمة النطاقات (أقل من 30 ٪ انقباض) لم يكن واضحًا في النطاقات الضيقة (الشكل 6)أ). قد يكون سبب الارتفاع الأولي هو الحدث الافتتاحي لوسائد OFT التي تسمح بدخول الدم إلى OFT قبل انقباض البطين الرئيسي. يمكن تفسير ذلك أيضًا من خلال نموذج ضخ شفط ديناميكي [44]. قد تقدم حركة الضرب الديناميكية لـ OFT أيضًا قطعة أثرية في تتبع السرعة مقابل الوقت ، حيث يتم تصوير مستوى طولي ثابت ثنائي الأبعاد فقط. تعمل العصابات الضيقة على ربط OFT بالأغشية والأنسجة المحيطة أكثر من العصابات الرخوة ، مما قد يتسبب في اختفاء تأثير الاندفاع في بيانات OTB الضيقة. هناك حاجة إلى مزيد من تحليل OCT رباعي الأبعاد لالتقاط الحركة الطولية لـ OFT ، وتحديد ما إذا كان تدفق التدفق الأولي موجودًا في الدورة القلبية أو قطعة أثرية في موضع العينة. ومع ذلك ، فإن عدم وجود طفرة في الأجنة ضيقة النطاقات ساهم في تقليل وقت التدفق.

انخفض الحد الأقصى لقطر OFT مع ضيق النطاق ، بينما ظل الحد الأدنى لقطر OFT ثابتًا نسبيًا مع وجود قيود تصل إلى حوالي. 40٪ ضيق الشريط. في الأجنة التي يزيد فيها انقباض النطاق عن 40٪ ، تم تقييد عضلة القلب بما يتجاوز الحد الأدنى لقطرها قبل الربط. من المحتمل تفسير ذلك من خلال حركة طبقة الهلام القلبي بعيدًا عن المنطقة الضيقة. عندما يقيد النطاق عضلة القلب OFT إلى ما بعد تقلصها الطبيعي ، قد يظل التجويف مغلقًا لجزء أكبر من الدورة القلبية ، وبالتالي يساهم في تقليل وقت التدفق.

5. الخلاصة

لقد نجحنا في قياس محفزات تدفق الدم لإعادة تشكيل الأنسجة ووظيفة القلب على نطاق محدد من قيود OTB باستخدام صور OCT الهيكلية ودوبلر. تأثرت سرعة تدفق الدم القصوى ، و WSR ووقت التدفق بشكل كبير من OTB مع اعتماد متنوع على ضيق النطاق ، بينما تم الحفاظ على SV الطبيعي في الأجنة ذات النطاقات. يوفر تقييم الاستجابة الديناميكية الدموية المستند إلى درجة ضيق النطاق رؤية جديدة للتعديلات الوظيفية والحفاظ عليها في نظام القلب والأوعية الدموية الجنيني المبكر ، كما يعزز فهم القوى المتغيرة التي تؤثر على نمو القلب. يسلط الحفاظ على SV حتى في ظل مجموعة كبيرة من ضيق النطاق الضوء على قدرات التكيف الموجودة في هذه المرحلة المبكرة من التطوير. علاوة على ذلك ، تشير هذه النتائج إلى أن التشوهات القلبية التي تسببها OTB [3-5] تنتج عن مزيج معقد من وظيفة البطين المتغيرة ومقاومة تدفق الدم من خلال OFT. علاوة على ذلك ، يمكن تفسير طيف التشوهات القلبية التي لوحظت سابقًا بعد OTB جزئيًا من خلال ضيق النطاق المختلف الذي أدى إلى ظروف ميكانيكية حيوية متنوعة وبالتالي نمو أنسجة القلب المتميزة وتأثيرات إعادة التشكيل. ستكون هناك حاجة لدراسات مستقبلية لربط ديناميكيات الدم المتغيرة الأولية بالتكيفات القلبية المبكرة وأنواع العيوب القلبية المختلفة التي تنتج لاحقًا في التطور.


الجهاز التنفسي

خذ نفسا واحبسه. انتظر عدة ثوان ثم اتركها. يتنفس البشر ، في حالة عدم إجهاد أنفسهم ، حوالي 15 مرة في الدقيقة في المتوسط. هذا يعادل حوالي 900 نفس في الساعة أو 21600 نفس في اليوم. مع كل شهيق ، يملأ الهواء الرئتين ، ومع كل زفير يندفع للخارج. يقوم هذا الهواء بأكثر من مجرد تضخيم وتفريغ الرئتين في تجويف الصدر. يحتوي الهواء على الأكسجين الذي يعبر أنسجة الرئة ، ويدخل مجرى الدم ، وينتقل إلى الأعضاء والأنسجة. هناك ، يتم تبادل الأكسجين لثاني أكسيد الكربون ، وهو مادة نفايات خلوية. يخرج ثاني أكسيد الكربون من الخلايا ، ويدخل إلى مجرى الدم ، ويعود إلى الرئتين ، وينتهي صلاحيته خارج الجسم أثناء الزفير.

التنفس هو حدث طوعي ولا إرادي. يتم تنظيم عدد مرات التنفس ومقدار الهواء الذي يتم استنشاقه أو زفيره من قبل مركز الجهاز التنفسي في الدماغ استجابة للإشارات التي يتلقاها حول محتوى الدم من ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك ، من الممكن تجاوز هذا التنظيم التلقائي لأنشطة مثل التحدث والغناء والسباحة تحت الماء.

أثناء الاستنشاق الحجاب الحاجز ينزل مما يخلق ضغطًا سلبيًا حول الرئتين ويبدأ في الانتفاخ ، مما يؤدي إلى سحب الهواء من خارج الجسم. يدخل الهواء الجسم من خلال التجويف الأنفي الموجود داخل الأنف مباشرة (شكل 1). كما يمر الهواء من خلال تجويف أنفي، يتم تدفئة الهواء إلى درجة حرارة الجسم وترطيبه برطوبة الأغشية المخاطية. تساعد هذه العمليات في موازنة الهواء مع ظروف الجسم ، مما يقلل من أي ضرر يمكن أن يسببه الهواء البارد والجاف. يتم إزالة الجسيمات التي تطفو في الهواء في الممرات الأنفية عن طريق الشعر والمخاط والأهداب. يتم أيضًا أخذ عينات من الهواء كيميائيًا عن طريق حاسة الشم.

من تجويف الأنف ، يمر الهواء عبر البلعوم (الحلق) و الحنجرة (صندوق الصوت) وهو يشق طريقه إلى ةقصبة الهوائية (شكل 1). وتتمثل الوظيفة الرئيسية للقصبة الهوائية في تحويل الهواء المستنشق إلى الرئتين وهواء الزفير للخروج من الجسم. القصبة الهوائية البشرية عبارة عن أسطوانة يبلغ طولها حوالي 25 إلى 30 سم (9.8-11.8 بوصة) ، وتقع أمام المريء وتمتد من البلعوم إلى تجويف الصدر إلى الرئتين. وهي مصنوعة من حلقات غير مكتملة من الغضاريف والعضلات الملساء. يوفر الغضروف القوة والدعم للقصبة الهوائية للحفاظ على الممر مفتوحًا. القصبة الهوائية مبطنة بالخلايا التي تحتوي على أهداب وتفرز المخاط. يمسك المخاط الجزيئات التي تم استنشاقها ، وتحرك الأهداب الجزيئات نحو البلعوم.

تنقسم نهاية القصبة الهوائية إلى قصبتين تدخلان الرئة اليمنى واليسرى. يدخل الهواء إلى الرئتين من خلال القصبات الأولية. تنقسم القصبة الهوائية الأولية ، مما يخلق قطرًا أصغر وأصغر شعبتان حتى يصبح قطر الممرات أقل من 1 مم (0.03 بوصة) عندما يتم استدعاؤها القصيبات لأنها تنقسم وتنتشر عبر الرئة. مثل القصبة الهوائية ، تتكون القصبات الهوائية والقصيبات من الغضاريف والعضلات الملساء. يتم تعصب الشعب الهوائية بواسطة أعصاب كل من الجهاز العصبي السمبثاوي والجهاز السمبثاوي الذي يتحكم في تقلص العضلات (السمبتاوي) أو الاسترخاء (الودي) في القصبات الهوائية والقصيبات ، اعتمادًا على إشارات الجهاز العصبي. القصيبات النهائية هي القصيبات التنفسية. ترتبط القنوات السنخية بنهاية كل قصبة تنفسية. في نهاية كل قناة توجد أكياس سنخية ، كل منها يحتوي على 20 إلى 30 الحويصلات الهوائية. يحدث تبادل الغازات فقط في الحويصلات الهوائية. الحويصلات الهوائية رقيقة الجدران وتبدو وكأنها فقاعات صغيرة داخل الأكياس. الحويصلات الهوائية على اتصال مباشر مع الشعيرات الدموية في الدورة الدموية. يضمن هذا الاتصال الحميم أن الأكسجين سينتشر من الحويصلات الهوائية إلى الدم. بالإضافة إلى ذلك ، سينتشر ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات الهوائية ليتم الزفير. يؤكد الترتيب التشريحي للشعيرات الدموية والحويصلات الهوائية على العلاقة الهيكلية والوظيفية للجهاز التنفسي والدورة الدموية. تختلف تقديرات مساحة الحويصلات الهوائية في الرئتين بحوالي 100 متر مربع. تبلغ مساحة هذه المنطقة الكبيرة حوالي نصف ملعب تنس. تسمح مساحة السطح الكبيرة هذه ، جنبًا إلى جنب مع الطبيعة رقيقة الجدران للخلايا السنخية ، للغازات بالانتشار بسهولة عبر الخلايا.

شكل 1. يدخل الهواء إلى الجهاز التنفسي من خلال تجويف الأنف ، ثم يمر عبر البلعوم والقصبة الهوائية إلى الرئتين. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة NCI)

أي من العبارات التالية خاطئة عن الجهاز التنفسي البشري؟


جديد في المختبر نموذج لتقييم الاستجابات التفاضلية للخلايا البطانية لمحاكاة أشكال موجات إجهاد القص الشرياني

ساهم بها قسم الهندسة الحيوية للنشر في JOURNAL OF BIOMECHANICAL ENGINEERING. تم استلام المخطوطة المنقحة في كانون الأول (ديسمبر) 2001 في نيسان (أبريل) 2002. المحرر المساعد: سي دونغ.

بلاكمان ، ب.ر. ، غارسيا-كاردينا ، ج. ، وجيمبروني ، إم إيه ، الابن (30 يوليو 2002). "جديد في المختبر نموذج لتقييم الاستجابات التفاضلية للخلايا البطانية لمحاكاة أشكال موجات إجهاد القص الشرياني. "ASME. J Biomech Eng. أغسطس 2002124 (4): 397-407. https://doi.org/10.1115/1.1486468

في الدورة الدموية ، تتعرض الخلايا البطانية المستجيبة للتدفق (ECs) التي تبطن تجويف الأوعية الدموية باستمرار لقوى الدورة الدموية المعقدة. لزيادة فهمنا لاستجابة المفوضية الأوروبية لقوى القص الديناميكية هذه ، رواية في المختبر تم تطوير نموذج التدفق لمحاكاة أشكال موجات إجهاد القص النابض التي واجهتها البطانة في الدورة الدموية الشريانية. تم استخدام شكل موجة معدل على غرار أنماط التدفق في الشريان الأورطي البطني البشري لتقييم الاستجابة البيولوجية للوريد السري البشري ECs لهذا النوع الجديد من التحفيز. تمت مقارنة التدفق النابض الشرياني لمدة 24 ساعة مع إجهاد القص الصفحي الثابت المكافئ لمتوسط ​​الوقت ، باستخدام ظروف عدم التدفق (الثابت) كخط أساس. بينما تسببت كل من محفزات التدفق في تغييرات مماثلة في شكل الخلية ومحاذاةها ، لوحظت أنماط متميزة من الاستجابات في توزيع ألياف إجهاد الأكتين ومجمعات الالتصاق المرتبطة بالفينكولين ، وخصائص الهجرة الجوهرية ، والتعبير عن eNOS mRNA والبروتين. وبالتالي تكشف هذه النتائج عن استجابة فريدة من ECs لشكل موجة شرياني وتبدأ في توضيح قدرات الاستشعار المعقدة للبطانة للخصائص الديناميكية للتدفقات في جميع أنحاء شجرة الأوعية الدموية البشرية.


المراقبة المستمرة لضغط الدم كأساس للحياة المحيطة (AAL) - مراجعة المنهجيات والأجهزة

ضغط الدم (BP) هو إشارة بيولوجية فيزيولوجية يمكن أن توفر معلومات مفيدة للغاية فيما يتعلق بالصحة العامة للإنسان. يمكن أن يرتبط ارتفاع ضغط الدم أو انخفاضه أو تقلباته السريعة بأمراض أو حالات مختلفة. في الوقت الحاضر ، يعتبر ارتفاع ضغط الدم عاملاً هامًا من عوامل الخطر الصحية وسببًا رئيسيًا للعديد من المشكلات الصحية في جميع أنحاء العالم. قد يسبق ارتفاع ضغط الدم أمراض القلب الخطيرة والسكتة الدماغية والفشل الكلوي. يلعب القياس الدقيق لضغط الدم ومراقبته دورًا أساسيًا في تشخيص هذه الأمراض والوقاية منها وعلاجها. عادة ما يتم قياس ضغط الدم في المستشفيات ، كجزء من الروتين الطبي المعتاد. ومع ذلك ، هناك طلب متزايد على المنهجيات والأنظمة وكذلك الأجهزة الدقيقة وغير المزعجة التي ستسمح بقياس ومراقبة ضغط الدم بشكل مستمر لمجموعة واسعة من المرضى ، مما يسمح لهم بأداء أنشطتهم اليومية دون أي إزعاج. خلقت التطورات التكنولوجية في العقد الماضي فرصًا لاستخدام الأجهزة المختلفة كجزء من العيش بمساعدة البيئة لتحسين نوعية الحياة للأشخاص في بيئتهم الطبيعية. الهدف الرئيسي من هذه الورقة هو تقديم مراجعة شاملة للمنهجيات المختلفة لقياس ضغط الدم المستمر بدون صفعة ، وكذلك لإثبات الأجهزة والأنظمة المطورة حديثًا لقياس ضغط الدم المستمر والتي يمكن استخدامها في تطبيقات المعيشة بمساعدة المحيط.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


نتائج

إفراز vWF عالي الملح: الخلايا البطانية للوريد السري البشري.

يعد vWF ضروريًا لتطوير الخثار الوريدي عندما يكون تدفق الدم مقيدًا بالتضيق في الفئران (18). الخثار يعتمد على مستوى vWF. وبالتالي ، فإن الفئران ذات vWF الضربة القاضية لا تتطور إلى الجلطة ، كما أن الفئران التي لديها انخفاض vWF قللت من تجلط الدم. افترضنا أن الخثار الذي يحدث أثناء فرط صوديوم الدم قد يكون ناتجًا أيضًا عن زيادة إفراز vWF ، وإن كان من الخلايا البطانية السليمة ، استجابة لارتفاع كلوريد الصوديوم في الدم.

لاختبار ما إذا كان ارتفاع كلوريد الصوديوم يؤثر على إنتاج vWF ، قمنا بتعريض الخلايا البطانية للوريد السري البشري (HUVECs) في المزرعة إلى نطاق كلوريد الصوديوم الذي يحدث في البشر أثناء فرط صوديوم الدم. أضفنا ما يصل إلى 55 مليمول / لتر من كلوريد الصوديوم ، ورفع الأسمولية المتوسطة من 270 موسول / كجم (الحد الأدنى من النطاق الفسيولوجي الطبيعي) إلى 380 موسمول / كجم (فرط صوديوم الدم الشديد). تتكيف HUVEC بشكل جيد مع ما لا يقل عن 380 موسمول / كجم ، مما يحافظ على المظهر الطبيعي (الشكل S2أ) والنمو اللوغاريتمي (الشكل 1أ) لأسابيع. يزيد ارتفاع كلوريد الصوديوم بشكل عكسي من إفراز vWF (الشكل 1ب) ، ويظل معدل الإفراز مرتفعًا لمدة تصل إلى 5 أسابيع ، بشرط أن يظل كلوريد الصوديوم مرتفعًا (الشكل S2ب). يوضح تلطيخ الفلورسنت المناعي أن HUVECs تفرز سلاسل طويلة من vWF multimers أثناء تعرضها لارتفاع كلوريد الصوديوم ، ولكن عند عدم تعرضها لارتفاع كلوريد الصوديوم ، تحتفظ بمعظم vWF المخزنة بشكل مضغوط في أجسام Weibel-Palade (الشكل 1).ج). عندما يرتفع كلوريد الصوديوم ، لا يتغير مستوى vWF داخل الخلايا كثيرًا (الشكل 1د) ، مما يشير إلى أن vWF المركب حديثًا يتم إفرازه بنفس سرعة إنتاجه تقريبًا.يعود معدل الإفراز إلى المستوى الأساسي بعد وقت قصير من خفض كلوريد الصوديوم ، مما يدل على أن الزيادة المعتمدة على الملح قابلة للعكس (الشكل 1).ب). يؤدي ارتفاع كلوريد الصوديوم أيضًا إلى رفع vWF mRNA بشكل عكسي ، بما يتوافق مع زيادة النسخ (الشكل 1F).

يزيد ارتفاع كلوريد الصوديوم من إنتاج وإفراز vWF من الخلايا البطانية الوعائية. (أد و F) تم تعريض HUVECs للوسائط التي تم فيها رفع كلوريد الصوديوم لمدة 4 د إلى الأسمولية الكلية المشار إليها في لوحات الشكل. (أ) تتكيف HUVECs مع نطاق كلوريد الصوديوم المرتفع الذي يحدث في فرط صوديوم الدم ، مما يحافظ على النمو اللوغاريتمي (انظر أيضًا الشكل S2)أ لصور الخلايا). (ب) يزيد ارتفاع كلوريد الصوديوم من إفراز vWF ، ولكن عندما يتم خفض كلوريد الصوديوم المرتفع إلى مستوى التحكم (270 موسمول / كجم) لمدة 2 يوم يعود إفراز vWF إلى مستوى التحكم (يعني ± SEM ، *ص & lt 0.05 ، ر اختبار، ن = 5 ، تعتمد خطيًا على تركيز كلوريد الصوديوم ، ص = 0.0009). (ج) عند 270 mosmol / kg vWF multimers يتم تخزينها بشكل مضغوط في أجسام Weibel-Palade (السهم) ، ولكن عند زيادة NaCl لمدة 4 أيام ، تطلق الخلايا أليافًا طويلة من multimers غير مكثفة vWF (السهم). أخضر ، أزرق vWF ، نوى ملطخة بـ DAPI. اللوحة السفلية عبارة عن تكبير أعلى للوحة العلوية. (د) ارتفاع كلوريد الصوديوم له تأثير ضئيل على مستوى بروتين vWF داخل الخلايا. (العلوي) صورة ممثل لطخة ويسترن. (أدنى) القياس الكمي ، بالنسبة إلى 270 موسمول / كجم ، تم تطبيعه إلى توبولين (يعني ± SEM ، *ص & lt 0.05 ، ر اختبار، ن = 3). (F) يزيد كلوريد الصوديوم المرتفع vWF mRNA في HUVECs. يعود مستوى vWF mRNA إلى القاعدة عند خفض كلوريد الصوديوم لمدة 2 د (يعني ± SEM ، *ص & lt 0.05 ، ر اختبار، ن = 5 ، تعتمد خطيًا على تركيز كلوريد الصوديوم ، ص & lt 0.0001). (ه) بروتين vWF أعلى في لب الكلى ، حيث يكون كلوريد الصوديوم الخلالي مرتفعًا جدًا ، مقارنة بقشرة الكلى ، حيث يكون التركيز الخلالي لـ NaCl مشابهًا لذلك الموجود في الدم النظامي. تلطيخ كيميائي مناعي لـ vWF (بني). انظر أيضًا الشكل S2ج لتلوين مع CD31 تلطيخ (علامة الخلايا البطانية).

بعد أن وجدنا زيادة تعتمد على الملح في إفراز vWF من HUVECs ، تساءلنا عما إذا كان الملح العالي ينتج نفس التأثير على الخلايا البطانية في الجسم الحي. كانت الكلى عضوًا مناسبًا للبدء به بسبب النطاق الواسع من كلوريد الصوديوم الموجود عادة في أجزاء مختلفة من الكلى. إن مستوى كلوريد الصوديوم في الدم الذي يروي قشرة الكلى هو نفسه الموجود في الدم الجهازي ، بينما يحتوي الدم الذي ينضح النخاع الكلوي عادةً على نسبة عالية جدًا من كلوريد الصوديوم. في الواقع ، يكون vWF أعلى في النخاع الكلوي الداخلي والخارجي للفئران مقارنة بالقشرة الكلوية (الشكل 1).ه والشكل S2ج). تدعم هذه النتيجة الاستنتاج القائل بأن زيادة عالية تعتمد على الملح في إنتاج vWF بواسطة الخلايا البطانية تحدث في الجسم الحي ، وكذلك في زراعة الخلايا.

دور عامل النسخ المنظم تناضحيًا NFAT5 في إفراز vWF عالي الملح.

كلوريد الصوديوم هو مادة مذابة غير فعالة وظيفيًا ، لذا فإن ارتفاع كلوريد الصوديوم خارج الخلية مفرط التوتر. يؤدي ارتفاع كلوريد الصوديوم إلى التدفق الأسموزي للمياه من الخلايا ، مما يؤدي إلى انخفاض حجم الخلية وزيادة القوة الأيونية داخل الخلايا. يتم تنشيط الاستجابات الخلوية التكيفية للتعويض عن الجفاف وعواقبه. NFAT5 هو عامل النسخ الرئيسي الذي يتم تنشيطه بواسطة فرط التوتر. يزيد فرط التوتر من التعبير عن NFAT5 mRNA والبروتين ، ويزيد من أنشطة النسخ والمعاملات الخاصة بـ NFAT5 ، ويتوسط نسخ العديد من الجينات المستهدفة NFAT5 التي تشارك بشكل مباشر أو غير مباشر في التكيف مع ارتفاع كلوريد الصوديوم (19).

لذلك ، اختبرنا ما إذا كان vWF هو جين مستهدف NFAT5 في HUVECs. يؤدي ارتفاع كلوريد الصوديوم إلى رفع vWF mRNA ، وهو ما يتوافق مع زيادة النسخ (الشكل 1F). يحتوي مروج vWF على عنصر استجابة تناضحي (20) (ORE ، موقع ربط NFAT5) بالقرب من موقع بدء النسخ (الشكل 2).د). في HUVECs ، يزيد كلوريد الصوديوم المرتفع NFAT5 مرنا (الشكل 2ج) وبروتين NFAT5 (الشكل 2أ) بالترابط مع الزيادات المعتمدة على الملح في vWF mRNA وإفراز البروتين (الشكل 1 ب و F). بالإضافة إلى ذلك ، فإن هدف NFAT5 ، اختزال الألدوز ، يزداد أيضًا (الشكل 2ب) ، بما يتفق مع تنظيم نشاط النسخ NFAT5. أخيرًا ، يؤكد تحليل ChIP ارتباط NFAT5 بـ ORE في محفز الجينات vWF بما يتناسب مع مستوى NaCl (الشكل 2).د). تشير هذه النتائج إلى أن الزيادة العالية التي يسببها كلوريد الصوديوم في نشاط NFAT5 تساهم في زيادة إنتاج vWF في الخلايا البطانية.

(أج) يرافق إفراز vWF المرتفع الناتج عن كلوريد الصوديوم من HUVECs زيادة في التعبير عن عامل النسخ المنظم بالتضخم NFAT5. تعرضت HUVECs لارتفاع كلوريد الصوديوم ، كما في الشكل 1. (أ) ارتفاع كلوريد الصوديوم يزيد من بروتين NFAT5. (العلوي) ممثل لطخة ويسترن. (أدنى) القياس الكمي ، بالنسبة إلى 270 موسمول / كجم ، تم تطبيعه إلى توبولين (يعني ± SEM ، *ص & lt 0.05 ، ر اختبار، ن = 4 ، تعتمد خطيًا على تركيز كلوريد الصوديوم ، ص & lt 0.0001). (ب) يزيد كلوريد الصوديوم المرتفع من التعبير عن اختزال الألدوز (AR) ، وهو هدف نسخي لـ NFAT5. لطخة ويسترن ، تحليلها كما في أ (يعني ± SEM ، *ص & lt 0.05 ، ر اختبار، ن = 3 ، تعتمد خطيًا على تركيز كلوريد الصوديوم ، ص = 0.006). (ج) يزيد ارتفاع كلوريد الصوديوم من NFAT5 مرنا. القياس الكمي متعلق بـ 270 موسمول / كغ (يعني ± SEM ، *ص & lt 0.05 ، ر اختبار، ن = 5 ، تعتمد خطيًا على تركيز كلوريد الصوديوم ، ص & lt 0.0001). يعود NFAT5 mRNA إلى المستوى الأساسي عندما يتم خفض كلوريد الصوديوم لمدة 2 د. (د) يزيد كلوريد الصوديوم المرتفع من ارتباط NFAT5 بعنصر الحمض النووي وهو موقع ربط NFAT5 في محفز جين vWF. (العلوي) رسم تخطيطي يوضح موقع موقع ربط NFAT5 المنبع لموقع بدء النسخ (TSS) لجين vWF ، ومواضع الاشعال التي تم استخدامها لتحليل ارتباط NFAT5 بواسطة ChIP. (أدنى) نتائج ChIP ، نسبة إلى 270 موسمول / كجم (متوسط ​​± SEM ، *ص & lt 0.05 ، ر اختبار، ن = 3).

الجفاف والتشوير مفرط التوتر في الفئران.

اختبرنا بعد ذلك ما إذا كان فرط صوديوم الدم يؤدي إلى زيادة إنتاج vWF في الخلايا البطانية في الجسم الحي. اخترنا الجفاف كنموذج لزيادة كلوريد الصوديوم في الجسم الحي. يُعرَّف الجفاف بأنه خسارة صافية لمياه الجسم ناتجة عن انخفاض مدخول الماء أو زيادة فقد الماء. يؤدي الجفاف إلى ارتفاع الأسمولية للبلازما والسوائل الأخرى خارج الخلية (21).

لقد قمنا بالتحكم في كمية المياه التي تستهلكها الفئران عن طريق إطعامها غذاء يحتوي على 30٪ من الماء كمصدر وحيد لاستهلاكها من الماء أو ، كعنصر تحكم ، بإطعام نفس الطعام ، ولكن مع حرية الوصول إلى مياه الشرب (الشكل 3).أ). لتقييم درجة الجفاف ، قمنا بقياس الأسمولية في البول ووزن الجسم وصوديوم المصل وتركيز الأسمولية في الدم وتركيز بروتين البلازما. أدى تقييد الماء إلى زيادة الأسمولية في البول ، مما يشير إلى تنشيط آلية التركيز الكلوي للحفاظ على الماء (الشكل 3).ب). لم تفقد الفئران المقيدة بالماء وزنًا ، ولكن تم تأخر نموها ، لذلك كانت تزن حوالي 2٪ أقل من الفئران الضابطة بنهاية 9 أيام من تقييد الماء (الشكل 3).ه). لم يتغير تركيز بروتين البلازما (الشكل 3د). من المعروف أن الجفاف الذي تتعرض له الفئران المقيدة بالمياه لدينا هو خفيف جدًا (22). ومع ذلك ، زادت الأسمولية في الدم والصوديوم في الدم (الشكل 3ج). وهكذا ، أنتج نموذجنا زيادة طفيفة في صوديوم البلازما ضمن النطاق الفسيولوجي. على الرغم من حقيقة أن الزيادة في مصل الصوديوم والأسمولية (الشكل 3ج والجدول S1) متواضعين للغاية ، اكتشفنا تنشيط استجابة مفرطة التوتر في العديد من الأنسجة ، كما يتضح من زيادة التعبير عن NFAT5 وهدفه النسخي ، اختزال الألدوز (الشكل 3).F).

يؤدي تقييد الماء إلى رفع مستوى الصوديوم في الدم وتنشيط الإشارات مفرطة التوتر في أنسجة الفأر. لرفع كلوريد الصوديوم في الجسم الحي ، تعرضت الفئران لتقييد المياه لمدة 9 د. (أه) أدى تقييد الماء إلى جفاف خفيف تحت الإكلينيكي (يعني ± SEM ، ن = 5, *ص & lt 0.05 ، ر اختبار). (أ) تصميم التجربة. للحد من كمية الماء ، تم تغذية الفئران بغذاء يحتوي على جل يحتوي على 30٪ ماء ولم يتم إعطاؤهم أي ماء إضافي. تم تغذية المجموعة الضابطة بنفس طعام الهلام ولكن كان لديها حرية الوصول إلى الماء. (ب) أدى تقييد الماء إلى زيادة الأسمولية في البول. (ج) أدى تقييد الماء إلى زيادة الصوديوم في الدم (بمقدار 5 مليمول / لتر) والأسمولية في الدم. انظر أيضًا الجدول S1 لمعرفة معلمات المصل الأخرى. (د) لم يغير تقييد الماء تركيز بروتين البلازما. (ه) أدى تقييد المياه إلى إعاقة النمو ولكنه لم يقلل الوزن بشكل حاد. (Fأدى تقييد المياه إلى زيادة mRNA لـ NFAT5 والهدف النسخي ، اختزال الألدوز (AR) في العديد من أنسجة الفأر.

الجفاف وإفراز vWF والتخثر في الفئران.

في HUVECs ، يؤدي ارتفاع كلوريد الصوديوم إلى زيادة إنتاج vWF (الشكلان 1 و 2). لمعرفة ما إذا كان الجفاف الخفيف ، الناجم عن تقييد الماء ، يؤثر على إنتاج vWF بواسطة الخلايا البطانية في أنسجة الفئران ، قمنا بتحليل vWF mRNA والبروتين في أنسجة الفئران المقيدة بالماء. يزيد تقييد الماء الخفيف vWF mRNA بشكل ملحوظ في الكبد والرئتين ويزيد أيضًا في بعض الأنسجة الأخرى ، ولكن ليس بدرجة ذات دلالة إحصائية (الشكل 4).أ). قمنا بقياس بروتين vWF في الخلايا البطانية عن طريق الكيمياء المناعية لأقسام أنسجة الكبد. يزيد تقييد الماء الخفيف بشكل ملحوظ vWF في الخلايا البطانية للكبد (الشكل 4 ب و ج والشكل S3). يبدو أن vWF يرتفع في الخلايا البطانية ، كما يتضح من ارتباط تلطيخ vWF مع تلطيخ لعلامة الخلية البطانية CD31 (الشكل S4).

يزيد تقييد الماء من vWF في الخلايا البطانية للفئران (يعني ± SEM ، ن = 5, *ص & lt 0.05 ، ر اختبار). تم تقييد المياه لمدة 9 د. (أ) زيادة vWF mRNA في الكبد والرئة. (ب و جأدى تقييد الماء إلى زيادة بروتين vWF في الخلايا البطانية في الكبد. (ب) صور تمثيلية من تلطيخ كيميائي مناعي لبروتين vWF (بني) في أقسام أنسجة الكبد. انظر الشكل S4 لنمط الشعيرات الدموية في الكبد (نفس المقاطع ملطخة للخلايا البطانية علامة CD31). (ج) القياس الكمي لـ vWF في أقسام الأنسجة. ارى المواد والأساليب والشكل S3 للحصول على تفاصيل حول تحليل الصور.

افترضنا أن الزيادة التي يسببها الجفاف في إفراز vWF من الخلايا البطانية في الجسم الحي قد ترفع vWF في الدم وتعزز تجلط الدم. لتقييم تأثير تقييد الماء على التخثر ، قمنا بتحليل بعض العوامل الموضحة في الشكل 5أ. يعمل تفاعل vWF مع الصفائح الدموية على تنشيط الثرومبين وتحويل الفيبرينوجين البلازمي القابل للذوبان إلى بوليمرات الفيبرين غير القابلة للذوبان والمتصالبة التي تعمل على استقرار جلطات الدم (الجلطة) (5 ، 10). في نفس الوقت ، تتحلل الجلطات عن طريق تنشيط عوامل أخرى ، ولا سيما البروتياز البلازمين. يؤدي تحلل بوليمرات الفبرين بواسطة البلازمين إلى ظهور منتجات تحلل الفبرين (FDPs) في الدم. D-dimer هو FDP الذي يستخدم مستواه كمؤشر سريري للتخثر المستمر. يزيد D-dimer في حالات الجلطة مثل التخثر المنتشر داخل الأوعية والتخثر الوريدي العميق والانصمام الرئوي (5 ، 10 ، 23). قمنا بتحليل مستويات vWF و D-dimer في دم الفأر وعدد ميكروثرومبي في الكبد. يزيد تقييد الماء vWF و D-dimer في البلازما (الشكل 5ب) ، وكذلك عدد ميكروثرومبي في الشعيرات الدموية للكبد (الشكل 5 د و ه). بالإضافة إلى ذلك ، يزيد أيضًا مثبط منشط البلازمينوجين 1 (PAI-1) (الشكل 5ج) ، مما يحد من تنشيط البلازمين ويفضل تجلط الدم. وبالتالي ، فإن تقييد الماء الخفيف يزيد من إفراز الخلايا البطانية لـ vWF بما يكفي لرفع مستوى vWF في الدم وتعزيز تجلط الدم في الفئران.

يزيد تقييد الماء من vWF في دم الفئران وينشط تكوين الخثرات (يعني ± SEM ، ن = 5, *ص & lt 0.05 ، ر اختبار). تم تقييد المياه لمدة 9 د. (أ) لمحة عامة عن تجلط الدم. تؤدي زيادة vWF إلى تنشيط الصفائح الدموية وتجميعها ، مما يؤدي إلى تخثر وتشكيل جلطات الفيبرين (الجلطة). يبدأ التنشيط المتزامن لتحلل الفيبرين في تحلل الجلطات ، مما يزيد D-dimer في الدم. (لاحظ أن قياس D-dimer هو أيضًا اختبار سريري لتكوين الخثرات.) (ب) يزيد تقييد الماء vWF و D-dimer في بلازما الفئران. (العلوي) لطخات غربية. (أدنى) القياس الكمي ، تطبيع للسيطرة. (ج) يزيد تقييد الماء من PAI-1 في بلازما الفئران. لاحظ أن PAI-1 يثبط انحلال الفبرين ، مما يؤخر تحلل جلطات الفيبرين. (د) صور تمثيلية لتلطيخ المناعي (البني) لأقسام أنسجة الكبد للليفين وعلامة الخلايا البطانية CD31. يحدد تلطيخ الفيبرين microthrombi (الأسهم) داخل الشعيرات الدموية في الكبد. (ه) القياس الكمي للميكروثرومبي في أقسام الأنسجة من الكبد. يزيد تقييد الماء من عدد ميكروثرومبي لكل مليمتر مربع.

الارتباط الإيجابي لتركيز الصوديوم في الدم مع مستوى الدم من vWF وخطر الإصابة بالسكتة الدماغية في البشر.

للوصول إلى أهمية النتائج التي توصلنا إليها للبشر ، قمنا بتحليل ما إذا كان صوديوم المصل و vWF لهما علاقة إيجابية في البشر ، وذلك باستخدام بيانات من دراسة ARIC. ARIC هي دراسة لأمراض القلب والأوعية الدموية في مجموعة من 15792 شخصًا تتراوح أعمارهم بين 45 و 64 عامًا تم أخذ عينات منهم من أربع مجتمعات أمريكية في 1987-1989 (24). استخدمنا نتائج الفحص السريري الأساسي للمشاركين خلال زيارتهم الأولى.

لتقييم تأثير Na على vWF ، أجرينا تحليل الانحدار المتعدد باستخدام متغيرات التوقع التالية: مصل الصوديوم والجلوكوز ومعدل الترشيح الكبيبي المقدر (eGFR) (الشكل 6).أ). ارى مواد وطرق SIS5 ، والجداول S2-S7 لأسباب اختيار هذه المتغيرات ، ومعلومات حول الإحصاء الوصفي الأساسي للمتغيرات ، والارتباطات الصفرية بين المتغيرات ، ومعاملات الانحدار. النموذج العام ذو دلالة إحصائية [F(3, 14,675) = 210, ص & lt 0.001] مع جميع المتغيرات التي تساهم بشكل كبير في التنبؤ بمستوى vWF في البلازما (ص & lt 0.001) (الشكل 6أ والجداول S4 و S5). يشير معامل الانحدار الإيجابي لمصل الصوديوم إلى أن الزيادة في الصوديوم مصحوبة بزيادة vWF ، بما يتوافق مع النتائج الإجمالية لدراستنا. بالإضافة إلى ذلك ، يوضح الرسم البياني ثلاثي الأبعاد لمستوى vWF في الدم مقابل تركيز الصوديوم في الدم والعمر أن مستويات أعلى من vWF تحدث في المشاركين الذين لديهم تركيزات أعلى من الصوديوم في الدم (الشكل 6).ب). وينطبق الشيء نفسه على خطر الإصابة بسكتة دماغية لمدة 10 سنوات (الشكل 6ج). تم حساب خطر السكتة الدماغية في الزيارة الأولى بأثر رجعي لكل مشارك في دراسة ARIC بناءً على نتائج الدراسة وتم تضمينه في مجموعات بيانات ARIC (25). يوضح تحليل الانحدار متعدد المتغيرات لمخاطر السكتة الدماغية 10-y مع الصوديوم والجلوكوز و eGFR كمتغيرات تنبؤية أن صوديوم البلازما يساهم بشكل كبير في التنبؤ بالسكتة الدماغية (الجدول S6). يؤدي مرض السكري وأمراض الكلى المزمنة (CKD) إلى زيادة مستويات VWF (26 ، 27). على الدوام ، هناك ارتباط مهم صفري الترتيب لجلوكوز البلازما و eGFR مع مستوى vWF (الجدول S3). لتقييم ما إذا كان الارتباط الإيجابي لصوديوم البلازما مع vWF وخطر الإصابة بالسكتة الدماغية لا يزال موجودًا في المشاركين غير المصابين بمرض السكري ومرض الكلى المزمن ، أجرينا التحليل على مجموعة من المشاركين غير المصابين بداء السكري وبدون مرض الكلى المزمن (eGFR & gt60 مل دقيقة −1 1.73 م −2) الذين لديهم وزن طبيعي [مؤشر كتلة الجسم (BMI) = 18.5-25 كجم / م 2]. في هذه المجموعة "الصحية" (ن = 3345) ، تحدث أيضًا مستويات أعلى من vWF وخطر الإصابة بالسكتة الدماغية عند المشاركين الذين لديهم تركيزات أعلى من الصوديوم في البلازما (الشكل 6).د والجدول S7). باختصار ، تشير التحليلات إلى أن صوديوم المصل يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بمستوى vWF وخطر الإصابة بالسكتة الدماغية لدى البشر.

يرتبط صوديوم البلازما بشكل إيجابي بمستوى vWF في الدم وخطر الإصابة بالسكتة الدماغية لمدة 10 سنوات في دراسة ARIC. (أتم استخدام تحليل الانحدار الخطي المتعدد لتقييم تأثير الصوديوم في الدم على مستوى vWF. تظهر النتائج أن مصل الصوديوم وكذلك الجلوكوز و eGFR يساهمان بشكل كبير في التنبؤ بمستوى vWF. ارى مواد وطرق SI، الشكل S5 ، والجداول S2-S5 للحصول على تفاصيل التحليل. (بد) مخططات شبكية ثلاثية الأبعاد ، تصور مستوى vWF وخطر الإصابة بالسكتة الدماغية ، كوظائف لتركيز الصوديوم في الدم والعمر. (ب و د) يكون مستوى vWF أعلى في المشاركين الذين لديهم مستويات أعلى من الصوديوم في الدم ، سواء في ب [جميع المشاركين في ARIC (ن = 14679)] وفي د [مجموعة من 3345 مشاركًا غير مصابين بالسكري ممن لديهم معدل ترشيح الكبيبي الكلي و gt60 مل دقيقة −1 ⋅1.73 م 2 ووزن طبيعي (مؤشر كتلة الجسم = 18.5-25 كجم / م 2)]. (ج) يزداد خطر الإصابة بالسكتة الدماغية لمدة عشر سنوات لدى المشاركين الذين لديهم مستوى أعلى من الصوديوم في الدم. تم تضمين جميع المشاركين في ARIC في التحليل. راجع أيضًا الجدولين S6 و S7.


إن وجود الخصيتين المنحدرتين هو خاصية مشتقة داخل الثدييات أحادية المسير وتحتفظ الأفروثيرية (بما في ذلك الأفيال) جميعها بحالة شخصية الأجداد (Kleisner ، وآخرون ، 2010) 2. من بين تلك الثدييات ذات الخصيتين المنحدرتين ، يمكن أن تكون هذه زهرية أو كيس الصفن. يُفترض أن نزول الخصية قد حدث مرة واحدة فقط داخل Mammalia ، مع Laurasiatheria الزقفي. تم العثور على الخصيتين الأسكريتية المتولدة في الحيتانيات ، وأختام الفوسيد ، وأفراس النهر ، والتابير ، ووحيد القرن ، وبعض الخفافيش. تم العثور على الخصيتين النازلتين في كيس الصفن في الخيول والخنازير والجمال وآكلات اللحوم.

نظرًا لأن الثدييات القاعدية من المفترض أن تنظم درجة حرارة الخصية تمامًا مثل الثدييات المشتقة ، يبدو أن فرضية تنظيم درجة الحرارة لا تصمد. لذا فإن السؤال الحقيقي هو: لماذا يكون لديك كيس الصفن؟ تتعلق إحدى الفرضيات بتطور الحركة السريعة (على سبيل المثال ، العدو السريع).

وفقًا لـ Frey (1991، 40) 4:

يجب أن تسبب الانثناءات والامتدادات القوية للعمود الفقري أثناء العدو تقلبات شديدة في الضغط داخل البطن. تقلبات الضغط داخل البطن تعيق بشدة التدفق المستمر للدم في أوردة البطن. انخفاض الصرف الوريدي بشكل دوري مما يؤدي إلى تقلبات الضغط داخل الخصية من شأنه أن يضعف عملية تكوين هيستة الحيوانات المنوية ، والتي تعتمد على ضغط ثابت تمامًا داخل الخصية.

يقترح Chance (1996) 5 أن فرضية درجة الحرارة قد تمثل تكيفًا ثانويًا:

نظرًا لأن الخصيتين الصفنيتين في الذكر البشري تعملان على النحو الأمثل في درجات حرارة أقل من درجة حرارة الجسم ، فقد ذهب الكثير من التكهنات وكمية كبيرة من الأبحاث في محاولة لمعرفة الميزة (الأيضية) التي يمكن أن تتحقق من درجة الحرارة المنخفضة هذه ، دون النظر في الاحتمالية. أن هذا هو تكيف ثانوي لموقف خارجي قسري.


مناقشة

هذه هي الدراسة الأولى لفحص الاختلافات العرقية في BP العضدي بعد نوبة حادة من التمارين الهوائية معتدلة الشدة ، مع وبدون حصار الهيستامين ، في الرجال والنساء من BL و CA العاديين.كانت النتائج الجديدة الرئيسية التي توصلنا إليها كما يلي: (1) كان DBP أعلى بعد التمرين في BL منه في CA بدون حصار مستقبلات الهيستامين مع عدم وجود فروق بين المجموعات في النتاج القلبي (2) كانت هناك زيادات أكبر في تمرين Brachial DBP بعد التمرين أثناء H1R و H2R حالة الحصار مقارنة بحالة التحكم. كان Brachial DBP أعلى أيضًا في BL مقارنةً بـ CA في حالة الحصار H1R و H2R بعد التمرين. تظهر بياناتنا أن BL تظهر تحكمًا متغيرًا في ضغط الدم ليس فقط عند الراحة (وهو ما تم عرضه في الدراسات السابقة) ، ولكن أيضًا بعد التمرين الذي يتوافق مع زيادة خطر الإصابة بارتفاع ضغط الدم. كانت مجموعة BL في دراستنا أيضًا أقل لياقة من CA. ومع ذلك ، بعد تعديل مستويات اللياقة القلبية التنفسية ، لم يتم تغيير أي من النتائج ، مما يشير إلى أن النتائج التي توصلنا إليها لم تكن مدفوعة بالاختلافات في مستويات اللياقة القلبية الوعائية ، بما يتفق أيضًا مع الأبحاث السابقة في كاليفورنيا [28].

الاستجابات بدون حصار الهيستامين

تم توثيق انخفاض ضغط الدم بعد التمرين بشكل جيد في كاليفورنيا ، ولكن أبلغت العديد من الدراسات إما عن عدم تغيير أو زيادة ضغط الدم بعد التمرين في BL [15 ، 16]. إنويز وآخرون [16] لم يتم العثور على PEH لدى النساء الشابات اللواتي يبدأن ضغطهما الطبيعي BL بعد ساعة واحدة من التوقف لمدة 30 دقيقة من تمارين ركوب الدراجات معتدلة الكثافة. علاوة على ذلك ، فإن Pescatello et al. [15] تمت مراقبة ضغط الدم أثناء النهار عن طريق مراقبة ضغط الدم المتنقل بعد 40 دقيقة من تمارين ركوب الدراجات معتدلة الكثافة. تمت زيادة متوسط ​​ضغط الدم خلال النهار بعد التمرين في كل من النساء اللواتي يرتدين ضغطًا مرتفعًا وضغط الدم بينما لم يتم العثور على أي تغيير في DBP. في المقابل ، خفضت التمارين SBP و DBP في النساء المصابات بارتفاع ضغط الدم ولكن لم يكن لها أي تأثير على SBP أو DBP في CA العادي ضغط الدم. وبالتالي ، تدعم الدراسات السابقة فكرة أن BL لا تظهر PEH بعد تمرين التحمل المعتدل الشدة. توفر بياناتنا دعمًا لهذه النتائج مع زيادة DBP العضدي في BL ، ولكن ليس في CA بعد التمرين. يتوافق هذا أيضًا مع الفكرة القائلة بأن استجابة ضغط الدم الأكبر التي تسببها ضغط الدم في BL مقارنةً بـ CA ، حيث تبين أن BL تظهر تفاعلًا مفرطًا في القلب والأوعية الدموية مع الإجهاد مع استجابة ضغط الدم المبالغ فيها لكل من التحفيز الودي السلوكي والفسيولوجي [4].

يتم تعديل ضغط الدم بعد التمرين عن طريق التغيرات في مقاومة الأوعية الدموية الطرفية وثاني أكسيد الكربون [5 ، 6]. لم تساهم ديناميكا الدم المركزية في استجابات DBP التفاضلية ، لأن التغييرات في CO بعد التمرين لم تكن مختلفة بين BL و CA. وبالتالي ، من المحتمل أن تسببت التغييرات التفاضلية في مقاومة / توصيل الأوعية الدموية الطرفية أو الجهازية في زيادة أكبر في DBP في BL.

على الرغم من أن الدراسات السابقة أظهرت مساهمة كبيرة للأطراف السفلية في التوسط في تغييرات BP بعد التمرين [7 ، 23 ، 24] ، لا يبدو أن توسع الأوعية الفخذية يساهم في الاختلافات العرقية في تغيرات BP بعد التمرين في دراستنا. لقد لاحظنا زيادات في التوصيل الوعائي النظامي بعد التمرين ، ولكن لم تكن هناك زيادة كبيرة في التوصيل الوعائي الفخذي في أي من BL أو CA ، على الرغم من أن كلا المجموعتين قد زادت قطر الشرايين الفخذية. على عكس فرضيتنا ، لم يكن التوصيل الوعائي الفخذي والجهازي مختلفًا أيضًا بين BL و CA بعد التمرين ، وزاد كل من BL و CA من التوصيل الوعائي النظامي. نظرًا لأن التوصيل الوعائي لم يكن مختلفًا إحصائيًا بين CA و BL في دراستنا ، فإنه لا يمكن أن يفسر أعلى DBP في موضوعات BL. اقترح هيدلي وزملاؤه [29] أن زيادة مقاومة الأوعية الدموية الجهازية في BL وتقليل مقاومة الأوعية الدموية الجهازية في CA النساء بعد التمرين كان من المحتمل أن يكون بسبب ارتفاع مستويات الرينين والمواد الفعالة في الأوعية الدموية في منتصف العمر من النساء BL المصابات بارتفاع ضغط الدم. ربما يرجع التناقض بين دراستهم ودراستنا إلى اختلاف عدد السكان. كانت موضوعاتنا شابة وسوية التوتر. لم نقم أيضًا بقياس مستويات الرينين أو الإندوثيلين -1 في دراستنا ، ولكن تبين أن مستويات الإندوثيلين -1 أعلى في ارتفاع ضغط الدم BL مقارنة بالمستويات المعيارية من نفس الجنس [30]. لذلك ، فإن البحث المستقبلي في ارتفاع ضغط الدم BL و CA له ما يبرره.

على الرغم من أنه تم اقتراح أن الدورة الدموية الحشوية أو الكلوية أو الجلدية لها مساهمة محدودة في تنظيم BP بعد التمرين في CA ، فإن مساهمتها المحتملة في PEH في BL غير معروفة. أظهرت الأبحاث السابقة عدم وجود فروق بين مرضى ارتفاع ضغط الدم BL و CA فيما يتعلق بخصائص الدورة الدموية للدورة الحشوية أو الكلوية [31 ، 32]. ومع ذلك ، أظهر مرضى BL ارتباطًا إيجابيًا مهمًا بين مستويات الضغط الشرياني المتوسط ​​ومقاومة الأوعية الكلوية بينما لم يتم العثور على مثل هذا الارتباط في CA [31]. بالإضافة إلى ذلك ، في أي مستوى من متوسط ​​الضغط الشرياني أو المقاومة الطرفية الكلية ، كان تدفق الدم الكلوي أقل بشكل ملحوظ وكانت مقاومة الأوعية الكلوية أكبر بشكل ملحوظ في مرضى BL [31]. في دراستنا ، كان لكل من BL و CA وظائف الكلى الطبيعية لأن معدل eGFR في كلا المجموعتين كان أعلى بكثير من القيم الطبيعية. لذلك ، فمن غير المرجح أن يساهم انخفاض تدفق الدم الكلوي في BL في زيادة DBP بعد التمرين.

لم يكن من المحتمل أن يكون الاختلاف العرقي في DBP بسبب الاختلافات في حالة الماء أو حافز التمرين لأن تناول الماء والموارد البشرية أثناء التمرين لم يكنا مختلفين بين CA و BL. بغض النظر عن السبب ، فإن الزيادة الأكبر في DBP في BL هي نتيجة مثيرة للاهتمام وتستحق المتابعة في الدراسات المستقبلية. الزيادات في DBP من

تم اعتبار 10 ملم زئبقي أو أكثر مباشرة بعد التمرين (حتى 5 دقائق) استجابة غير طبيعية لضغط الدم لأنه يمثل شكلاً غير مستقر من ارتفاع ضغط الدم ، وقد يكون مرتبطًا بمرض الشريان التاجي (Akhras et al. ، 1985). يجب تفسير الأهمية السريرية لتحديد المرضى المعرضين لمخاطر عالية من خلال زيادة DBP بعد التمرين في BL بحذر لأن حجم الزيادة في دراسة Akhras et al. كان أكبر مقارنة بدراستنا (10

15 مم زئبق مقابل 5 مم زئبق) [33]. لذلك ، لا يزال استخدام اختبار التمرين كوسيلة للتنبؤ المبكر بارتفاع ضغط الدم في BL لا يزال يتطلب تطويرًا منهجيًا وتأكيدًا.

تمشيا مع التقارير السابقة ، يبدو أن الانخفاض في SBP كان على الأرجح بسبب الزيادات في VC النظامية على الرغم من الزيادة الطفيفة في CO [8 ، 12]. ومع ذلك ، فإن الانخفاض في SBP ، على الرغم من صغر حجمه نسبيًا (

2 مم زئبق) كان كبيرا في 60 دقيقة بعد التمرين. من غير المحتمل أن يكون هذا نتيجة لعدم كفاية حافز التمرين لأن شدة التمرين ومدته ثبت أنهما يؤديان باستمرار إلى الحصول على PEH في الدراسات السابقة [6 ، 12 ، 34]. قد يكون السبب الأقل وضوحًا في PEH في دراستنا هو طبيعة السكان الخاضعين للصحة والشباب. هذا يتفق مع الأدبيات التي تشير إلى أن حجم PEH أكبر في الأشخاص ذوي مستوى ضغط الدم الأولي الأعلى [35 ، 36] وقد اقترحت العديد من الدراسات أن PEH لوحظ فقط في الذكور الشباب المصابين بارتفاع ضغط الدم ولكن ليس في مستوى ضغط الدم المتطابق مع العمر ذكور [37 ، 38].

والمثير للدهشة أننا فشلنا في ملاحظة الانخفاضات في MAP في كاليفورنيا حتى 90 دقيقة بعد التمرين ، وهو ما يتناقض مع الدراسات السابقة [24 ، 28 ، 39]. بشكل عام ، لوحظ انخفاض 4-5 ملم زئبقي في MAP بعد 60 دقيقة من تمرين ركوب الدراجات معتدل الكثافة لدى الأفراد الشباب ذوي الضغط الطبيعي حتى 90 دقيقة أثناء التعافي [24 ، 28 ، 39] ، بينما كان هناك أيضًا دليل على انخفاض 1.2 ملم زئبقي في ضغط الدم في الشباب والأصحاء بعد 120 دقيقة من الجري معتدل الشدة [40]. قد تكون الاختلافات في النتائج بين الدراسات السابقة والدراسات التي أجريناها بسبب "تأثير الدواء الوهمي" ، وهي ظاهرة غالبًا ما تُلاحظ في الدراسات الدوائية لارتفاع ضغط الدم [41]. تم إعطاء الأشخاص في هذه الدراسة كبسولات متطابقة إما من الدواء الوهمي أو حاصرات مستقبلات الهيستامين في يومين دراسيين منفصلين. قد يؤدي تناول الكبسولات الجديدة (حتى الأدوية الوهمية) إلى استجابات تحريضية وودية وارتفاع ضغط الدم. قد تُظهر الموضوعات في دراستنا أيضًا تفاعلًا أعلى للقلب والأوعية الدموية من التعرض لقياسات اختبار مختلفة في بيئة المختبر. على الرغم من أنه قد يبدو مقيدًا لدراستنا ، إلا أنه يجب ملاحظة أن تفاعل القلب والأوعية الدموية الذي تم اختباره في المختبر مرتبط بتفاعل القلب والأوعية الدموية الميداني [42]. أخيرًا ، كانت قوة دراستنا هي حجم عينة أكبر (ن = 50) مقارنة بمعظم الدراسات الأخرى [24 ، 28 ، 39].

تأثير مضادات H1R و H2R

على الرغم من أن الدراسات السابقة قد أظهرت مساهمة كبيرة لمستقبلات الهيستامين في التوسط في تغييرات BP بعد التمرين [7 ، 23 ، 24] ، في دراستنا لم يؤثر حصار H1R و H2R بعد التمرين العضدي SBP أو MAP. كانت هناك زيادات أكبر في Brachial DBP بعد التمرين أثناء حالة الحصار H1R و H2R مقارنة بحالة التحكم ، ربما مدفوعة بزيادات متناقصة في SVC ، على الرغم من الزيادة الضعيفة في CO في حالة الحصار. كان Brachial DBP أعلى أيضًا في BL مقارنةً بـ CA في حالة الحصار H1R و H2R بعد التمرين.

قد تكون تأثيرات الهيستامين الموسع للأوعية تعتمد جزئيًا على الأقل على أكسيد النيتريك (NO) [43]. لا ينطلق من الخلايا البطانية (EC) وهو ضروري للحفاظ على نبرة موسع الأوعية والتوازن ، والتي تتأثر سلبًا بعوامل خطر الأمراض القلبية الوعائية [44]. باستخدام التقنيات الغازية ، ثبت أن BL قد قلل من النشاط الحيوي في دوران الأوعية الدقيقة في الساعد إلى جانب انخفاض استجابة موسع الأوعية للعضلات الملساء إلى NO المتبرعين [45]. يتم أيضًا تخفيف تدفق الدم في الساعد بشكل كبير عند الشباب BL مقارنةً بالرجال CA بعد الحقن الدوائية المختلفة بما في ذلك isoproterenol و methacholine و acetylcholine و sodium nitroprusside [46-49]. أدلة إضافية من نماذج استنبات الخلايا في المختبر أجريت في الخلايا البطانية للوريد السري البشري ، من متبرعي BL و CA ، تدعم أيضًا الاستجابات التفاضلية بين العرق [50]. يبدو أن BL لديها نمط ظاهري EC يتميز بزيادة الإجهاد التأكسدي وانخفاض قدرة مضادات الأكسدة [51]. بالنظر إلى الاختلافات الملحوظة في الخلل الوعائي المعتمد على البطانية والمستقلة البطانية في BL مقارنة بـ CA ، فمن الممكن أن NO يلعب دورًا حاسمًا في التوسط في التأثيرات التفاضلية لمضادات H1R و H2R بين BL و CA.

ومن المثير للاهتمام ، أن الاختلافات الأساسية بين BL و CA في حجم السكتة الدماغية والتوصيل الوعائي النظامي كانت واضحة بعد إعطاء حصار H1R و H2R ولكن ليس أثناء حالة الدواء الوهمي. لا يبدو أن مضادات مستقبلات الهيستامين تسبب تأثيرات قلبية وعائية غير نوعية في غياب حافز التمرين في كاليفورنيا. لم يغير التسريب الوريدي لمضاد H1R (هيدروكسيزين) أو H2R (السيميتيدين) أو مزيج من كلا المضادين HR أو BP في موضوعات CA [52]. كما أن الابتلاع عن طريق الفم لمضاد H1R (540 مجم من فيكسوفينادين) أو مناهض H2R (300 مجم من رانيتيدين) لم يغير ثاني أكسيد الكربون ، أو HR ، أو BP ، أو تدفق الدم في الساق أو تدفق الدم في الجلد في ظروف الراحة العادية [23 ، 24]. الآلية المسؤولة عن انخفاض حجم السكتة الدماغية والتوصيل الوعائي النظامي في حالة الراحة في BL بعد حصار H1R و H2R في دراستنا الحالية غير واضحة. من الممكن أن تكون BL أكثر استجابة لحصار H1R و H2R مقارنةً بـ CA. ثبت أن تسريب الهيستامين يزيد من انقباض القلب حيث زادت النسبة المئوية للتقصير الجزئي للقلب من 38.2 ± 4.1 إلى 53.5 ± 3.6٪ وزادت سرعة تقصير الألياف من 1.31 ± 0.19 إلى 1.99 ± 0.22 سم / ثانية. تم تقليل هذه التغييرات بشكل كبير بسبب حصار H2R جنبًا إلى جنب مع حصار H1R [53]. قد يكون BL قد قلل من انقباض القلب استجابة لحواجز H1R و H2R حتى في حالة الراحة دون ضخ الهيستامين الإضافي والاستجابة المفرطة لحصار H1R و H2R بقيت أثناء الانتعاش بعد التمرين. قد يفسر هذا انخفاض حجم السكتة الدماغية الملحوظ في BL مقارنةً بـ CA أثناء التعافي من التمرين أثناء تجربة H1R و H2R المحظورة في دراستنا.

محددات

نحن نقر بالقيود المحتملة لهذه الدراسة. لم نتمكن من تحديد بلدان المنشأ في مشاركينا من السود والقوقازيين وقد يكون هناك تنوع داخل السكان المنحدرين من المحتمل أن يرتبط بتأثيرات وراثية متفرقة. على الرغم من هذا القيد ، أظهرت دراستنا الاختلافات العرقية في استجابات القلب والأوعية الدموية بعد التمرين الحاد وحصار الهيستامين.

في الختام ، تؤدي نوبة حادة من التمارين الهوائية إلى زيادة في DBP خلال فترة ما بعد التمرين لدى الشباب الأمريكيين من أصل أفريقي ، ولكن ليس في الأشخاص المنحدرين من أصل أوروبي. علاوة على ذلك ، يرتفع DBP أيضًا في BL بعد التمرين مع حصار مستقبلات الهيستامين. ومع ذلك ، أثار حصار H1R و H2R استجابات تفاضلية في وظائف القلب بين BL و CA بعد التمرين ، مما يشير إلى دور محتمل لمستقبلات الهيستامين في التوسط في BP بعد التمرين في BL. تتوافق استجابات ضغط الدم والأوعية الدموية المتزايدة لمحفز التمرين مع مخاطر الأمراض القلبية الوعائية الأكبر في BL.


شاهد الفيديو: Renin - Angiotensin System - تنظيم ضغط الدم بواسطة الكلى (ديسمبر 2022).