Резюме

Заден план

Диетичните добавки с калий при хипертонични плъхове са кардиопротективни. Тази защита включва независимо от кръвното налягане намаляване на размера на щетите, причинени от церебрална исхемия. Следователно, ние предположихме, че хранителните добавки с калий биха подобрили резултата от исхемичен инсулт, като подобриха структурата на мозъчните съдове при плъхове с нормално напрежение.

Методи

Плъховете Wistar Kyoto (WKY) са били хранени с диета с високо (HK) или ниско съдържание на калий (LK) в продължение на шест седмици от шестседмична възраст. В края на лечението мозъчната исхемия се предизвиква от запушване на средната церебрална артерия (MCA) и полученият инфаркт се определя количествено и се изразява като процент от инфарктираното полукълбо (% HI). Структурата на MCA беше оценена при допълнителна група плъхове, използвайки артериограф под налягане.

Резултати

Церебралният инфаркт е значително по-малък при плъхове, хранени с диета HK, в сравнение с плъхове, хранени с диета LK (21 ± 5,4 срещу 33,5 ± 4,8% HI HK срещу LK p

Заден план

Епидемиологичните проучвания показват, че приемът на калий корелира обратно с честотата на мозъчно-съдови събития [1–4]. От известно време е ясно, че диетата с високо съдържание на калий намалява броя на хеморагичните инсулти при спонтанно хипертонични плъхове (SHRSP) [5, 6] и намалява риска от инсулт при хората [1–3]. По-рано също показахме, че приложението на спиронолактон, щадящо калий лекарство, намалява размера на исхемичния мозъчен инфаркт при SHRSP [7]. Наскоро показахме, че хранителните добавки с калий също намаляват размера на исхемичните мозъчни инфаркти при SHRSP и подобряват структурата на MCA [8]. Интересното е, че хранителните добавки с калий не променят кръвното налягане при SHRSP, хранени с нормална натриева диета. Това представлява възможността ефектите от добавките с калий да не зависят от кръвното налягане и да се появят и при нормални плъхове.

Шестдесет до осемдесет процента от исхемичните инсулти могат да се отдадат на хипертония [9]. Въпреки това остава значителна популация, която страда от исхемичен инсулт, докато кръвното им налягане е нормално. Следователно изглежда разумно да се прецени дали терапиите, за които е доказано, че са полезни при хипертонични плъхове, могат също да намалят исхемичните увреждания при плъхове с нормално кръвно налягане. Поради това ние създадохме експерименти, за да тестваме ефектите от HK диета при нормални WKY плъхове.

Методи

Животни

Мъжки плъхове WKY са закупени от Harlan (Indianapolis IN). Плъховете се поддържат на 12-часов цикъл на светло тъмно, настаняват се по два на клетка и им се позволява достъп до храна и вода ad libitum. Плъховете са хранени или с ниско съдържание на калий (LK), или с високо съдържание на калий (HK), съдържащо съответно 0,79% и 2,11% калий (Zeigler Brothers: Gardners PA) на възраст от 6 до 12 седмици. И диетата HK и LK съдържаха 0,16% NaCl. Тези проучвания са в съответствие с протоколите за използване на животни, очертани от Американското физиологично общество и са одобрени от институционалния комитет за грижа и употреба на животните.

MCA оклузия

Плъховете се упояват с натриев пентобарбитал (50 mg/kg IP) и телесната температура се поддържа на 37 ° С по време на анестезия. MCA беше трайно запушен, използвайки техниката на интралуменална оклузия на нишка [10]. Накратко, общата каротидна артерия беше изложена чрез разрез по средната линия и клоните на външната каротидна артерия бяха каутеризирани. 3-0 монофиламентна нишка със заоблен връх беше въведена в каротидната артерия и напреднала краниално във вътрешната каротидна артерия на разстояние 19 mm, измерено от бифуркацията на общата каротидна артерия. Конецът беше оставен на място и плъховете бяха оставени да се възстановят. Кръвният поток в областта, заобикаляща MCA, беше измерен с помощта на лазерна доплерова сонда за поток, за да се потвърди оклузията на MCA. След оклузията (24 часа), плъховете се упояват и обезглавяват и мозъците се отстраняват внимателно. Площта на инфаркта е количествено определена с помощта на 2,3,5-трифенилтетразолиум (TTC), както е описано по-горе. Зоната на мозъка, която се оцветява в розово в отговор на TTC, се счита за жизнеспособна тъкан и бялата област е класифицирана като тъкан, увредена от исхемия [7].

MCA структура

Кръвно налягане и плазмени електролити

Кръвното налягане се наблюдава непрекъснато чрез телеметрия [12] (Data Sciences, Inc .; 20). Сонди за телеметрия бяха поставени в коремната аорта на петседмични плъхове. Измерва се изходното кръвно налягане в продължение на 3 дни, преди животните да бъдат поставени на специализираните диети на шестседмична възраст. Натрият и калият в плазмата са измерени с помощта на електролитна система Synchron EL-ISE (Beckman Instruments).

Химикали

Всички общи лабораторни химикали са закупени от Sigma (Сейнт Луис, Мисури).

Статистика

Всички резултати са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност. Данните за мозъчно-съдовата структура и кръвното налягане бяха анализирани чрез двупосочни повторни мерки ANOVA с пост-тест на Bonferroni. Размерът на мозъчния инфаркт, плазмените електролити, телесното тегло и β-коефициентите бяха сравнени с помощта на t-тест на Student. Стойността на р ≤ 0,05 се счита за значима.

Резултати

Кръвно налягане, плазмени електролити и телесно тегло

Диетичните добавки с калий не оказват влияние върху средното артериално кръвно налягане при плъховете WKY (Фигура 1). Плъховете от двете третирани групи имат сходни телесни тегла (274 ± 4,5 срещу 265 ± 5,4 грама HK срещу LK). Плазмените нива на натрий също са сходни между двете групи (142 ± 1,8 срещу 144 ± 1,7 HK срещу LK), има тенденция към увеличаване на плазмените нива на калий при плъхове, хранени с HK диета (5,2 ± 0,2 срещу 4,9 ± 0,2 HK срещу LK p = 0,25).

добавки

Диетичните добавки с калий не променят кръвното налягане при плъховете WKY. Кръвното налягане е измерено чрез телеметрия и са показани средните дневни и нощни кръвни налягания (n = 3 във всяка група).

Размер на мозъчния инфаркт

Мозъчната исхемия се предизвиква от оклузия на MCA. След 24 часа исхемия мозъчният инфаркт е значително по-малък при плъхове, хранени с диета HK, в сравнение с плъхове, хранени с диета LK (21 ± 5,4 срещу 33,5 ± 4,8% HI HK срещу LK p Фигура 2

Пасивна динамика на плавателните съдове

Луменът и външният диаметър на MCA от плъхове, хранени с HK диета, са значително по-големи в диапазона на интралуменалното налягане, отколкото тези при плъхове, хранени с LK диета (Фигура 3А и 3В). Оценката на дебелината на съдовата стена и съотношението на стената към лумена показва, че няма значителни разлики между плъховете, хранени с диети HK и LK (Фигура 4А и 4В), което предполага, че MCA е претърпял външно еутрофно преустройство в отговор на хранителни добавки с калий. Кривите на деформация на стреса бяха използвани за оценка на съответствието на MCA, нямаше промяна в кривата на деформация на стреса за съдовете от плъхове, хранени с диета HK в сравнение с плъхове, хранени с диета LK (Фигура 5А), по същия начин нямаше промяна в β-коефициента (5.80 ± 1.15 срещу 5.97 ± 0.61 HK срещу LK). Диетичните добавки с калий също не са имали ефект върху разтегливостта на MCA (Фигура 5В). Индексите за ремоделиране и растеж на съдовете са изчислени за HF плъхове при интралуменално налягане от 80 mmHg, индексът на ремоделиране е 110,83, което показва външно ремоделиране при HK плъховете, а индексът на растеж е -0,41, което показва липса на растеж и малко количество атрофия.

Диетичните добавки с калий нямат ефект върху дебелината на стената (A) или съотношението стена/лумен при плъховете WYK. Артериите бяха монтирани в малък артериограф на съда и дебелината на стената и диаметърът на лумена на съдовете бяха измерени в диапазон от интралуменални налягания (20–180 mmHg) при нулеви потоци и без калций и беше изчислено съотношението стена/лумен. Резултатите бяха сравнени чрез двупосочни повторни измервания ANOVA (NS) n = 5 за групата HK и 6 за групата LK.

Диетичните добавки с калий не оказват влияние върху спазването на съдовете, както е показано от кривата на деформация на напрежението (A) или разтегливостта на съда (B). Артериите бяха монтирани в артериограф на малък съд и структурата на съда беше оценена, както е описано по-горе. Тези резултати бяха използвани за изчисляване на напрежението на стената, деформацията на стената и разтегливостта. n = 5 за групата HK и 6 за групата LK.

Дискусия

В това проучване има две нови открития. Първо, ние показахме, че хранителните добавки с калий намаляват размера на исхемичния мозъчен инфаркт при плъхове с нормално напрежение. Ние също така показахме, че MCA от плъхове, хранени с HK диета, имат по-голям лумен и външен диаметър. Няколко проучвания показват, че намаляването на лумена и външния диаметър на MCA намалява способността на съдовете да се регулират автоматично и да се разширяват [14], като и двата ефекта могат да допринесат за увеличаване на размера на увреждането, причинено от мозъчна исхемия. Следователно, чрез увеличаване на диаметъра на съдовете е възможно диетата HK да подобри функцията на мозъчните съдове и това да е отговорно за намаляването на размера на мозъчния инфаркт. Доколкото ни е известно, това е първото проучване, което показва благоприятен ефект от хранителните добавки с калий при нормален плъх.

Механизмът за въздействието на HK диетата върху съдовата структура при плъховете WKY остава неясен. Нашите предишни проучвания с използване на SHRSP показват, че нивата на иРНК на различни рецептори на растежен фактор и колагени са намалени чрез HK диета [8]. Тъй като не наблюдаваме промяна в дебелината на стените на съдовете при плъховете WKY, изглежда малко вероятно HK диетата да предотвратява хипертрофия на гладката мускулатура, стимулирана от растежен фактор, при плъховете WKY. По подобен начин наблюдаваме намаляване на съдовата съвместимост и намаляване на нивата на колаген иРНК в SHRSP, хранени с HK диета [8]. Други проучвания също предполагат, че хранителните добавки с калий подобряват спазването на съдовете при пациенти с есенциална хипертония [15]. В настоящото проучване не сме забелязали разлика в съответствие или твърдост на съда, поради което е малко вероятно това да е механизмът за защитния ефект на калия.

Трябва да се отбележи, че ефектите от хранителните добавки с калий върху резултата от церебрална исхемия може да не се дължат единствено на промените в диаметъра на лумена. Малко повишаване на концентрацията на калий води до намаляване на генерирането на реактивни кислородни видове (ROS) [16]. Генерирането на ROS също е замесено в патогенезата на острия исхемичен инсулт [17], поради което намаляването на генерирането на ROS след индуцирането на исхемия може да бъде отговорно за благоприятните ефекти на калия върху резултата от исхемия. По същия начин, нивата на провъзпалителния цитокин, интерлевкин 1 бета (IL-1β) се увеличават бързо в мозъка в отговор на исхемична инсулт [18]. Интересното е, че ние показахме, че хранителните добавки с калий при SHRSP предизвикват драстично намаляване на плазмената концентрация на IL-1β [19], представяйки възможността това също да има ефект върху резултата от исхемия при нормално плъхове.

Заключение

В заключение показахме много ясни доказателства, че хранителните добавки с калий намаляват размера на увреждането, причинено от церебрална исхемия и увеличават лумена на MCA и външния диаметър при плъхове WKY. Доколкото ни е известно, това е първото проучване за оценка на ефективността на това много просто лечение и рентабилно лечение при нормален плъх.

Препратки

Ascherio A, Rimm EB, Hernan MA, Giovannucci EL, Kawachi I, Stampfer MJ, Willett WC: Прием на калий, магнезий, калций и фибри и риск от инсулт сред мъжете от САЩ. Тираж 1998 г.,98(12): 1198-1204.

Fang J, Madhavan S, Alderman MH: Диетичен прием на калий и смъртност от инсулт. Удар 2000 г.,31(7): 1532-1537.

Сутрин: Ефектите на калий, магнезий, калций и фибри върху риска от инсулт. Nutr Rev 1999 г.,57(3): 84-88.

Yamori Y, Nara Y, Mizushima S, Sawamura M, Horie R: Хранителни фактори за инсулт и основни сърдечно-съдови заболявания: международно епидемиологично сравнение на диетичната профилактика. Здравеопазване 1994 г.,6(1): 22-27.

Tobian L, Lange JM, Ulm KM, Wold LJ, Iwai J: Калият предотвратява смъртта от инсулт при плъхове с хипертония, без да понижава кръвното налягане. J Hypertens Suppl 1984 г.,2(3): S363-6.

Tobian L, Lange JM, Johnson MA, MacNeill DA, Wilke TJ, Ulm KM, Wold LJ: Диетите с високо съдържание на К намаляват мозъчния кръвоизлив и инфарктите, смъртността и мезентериалната артериоларна хипертрофия при плъхове със спонтанна хипертония, склонни към инсулт. J Hypertens Suppl 1986 г.,4(5): S205-7.

Dorrance AM, Osborn HL, Grekin R, Webb RC: Спиронолактон намалява размера на мозъчния инфаркт и mRNA на EGF-рецептора при плъхове, склонни към инсулт. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2001 г.,281(3): R944-50.

Dorrance AM, Pollock DM, Romanko OP, Stepp DW: Диетата с високо съдържание на калий намалява размера на инфаркта и подобрява съдовата структура при плъхове с хипертония. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2007 г.,292(1): R415-22.

Hankey GJ: Потенциални нови рискови фактори за исхемичен инсулт: какъв е техният потенциал? Удар 2006 г.,37(8): 2181-2188. 10.1161/01.STR.0000229883.72010.e4

Longa EZ, Weinstein PR, Carlson S, Cummins R: Обратима оклузия на средната церебрална артерия без краниектомия при плъхове. Удар 1989 г.,20.(1): 84-91.

Heagerty AM, Aalkjaer C, Bund SJ, Korsgaard N, Mulvany MJ: Малка артериална структура при хипертония. Двойни процеси на ремоделиране и растеж. Хипертония 1993 г.,21.(4): 391-397.

Pollock DM, Pollock JS: Доказателства за участие на ендотел в отговора на високо съдържание на сол. Am J Physiol Бъбречен физиол 2001 г.,281(1): F144-50.

Izzard AS, Graham D, Burnham MP, Heerkens EH, Dominiczak AF, Heagerty AM: Миогенни и структурни свойства на мозъчните артерии от предразположен към инсулт спонтанно хипертоничен плъх. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2003 г.,285(4): H1489-94.

Baumbach GL, Heistad DD: Ремоделиране на мозъчни артериоли при хронична хипертония. Хипертония 1989 г.,13(6 Pt 2): 968-972.

Wu G, Tian H, Han K, Xi Y, Yao Y, Ma A: Добавките с калиев магнезий в продължение на четири седмици подобряват съответствието на малките дистални артерии и намаляват кръвното налягане при пациенти с есенциална хипертония. Clin Exp Hypertens 2006 г.,28(5): 489-497. 10.1080/10641960600798705

McCabe RD, Bakarich MA, Srivastava K, Young DB: Калият инхибира образуването на свободни радикали. Хипертония 1994 г.,24(1): 77-82.

Juurlink BH, Суини MI: Механизми, които водят до увреждане по време и след церебрална исхемия. Neurosci Biobehav Rev 1997 г.,21.(2): 121-128. 10.1016/S0149-7634 (96) 00001-2

Huang J, Upadhyay UM, Tamargo RJ: Възпаление при инсулт и фокална церебрална исхемия. Surg Neurol 2006 г.,66(3): 232-245. 10.1016/j.surneu.2005.12.028

Дорънс АМ: Намален интерлевкин 1-бета: възможен механизъм за защитен ефект на диетичния калий. Хипертония 2004 г., 44: P112. 10.1161/01. HYP.0000138068.03893.40

Благодарности

Тази работа беше подкрепена от безвъзмездни средства от Националните здравни институти (HL077385: AMD, HL67303: DWS, HL64776: DMP) и Американската сърдечна асоциация (0030370Z: DWS, 0640113N: DMP, 0130364N: AMD). Авторите биха искали да благодарят на Хирам Окасио и Меган Патчан за техническата им помощ.

Информация за автора

Принадлежности

Катедра по физиология, Медицински колеж в Джорджия, 1120 15-та улица, Августа, Джорджия, 30912, САЩ

Кристин Ригсби и Ан М Дорънс

Център за съдова биология, Медицински колеж в Джорджия, 1120 15-та улица, Августа, Джорджия, 30912, САЩ

Дейвид М Полък

Катедра по фармакология и токсикология, Мичигански държавен университет, Източен Лансинг, Мичиган, 48824, САЩ

Ан М Дорънс

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Автора за кореспонденция

Допълнителна информация

Конкуриращи се интереси

Авторите заявяват, че нямат конкуриращи се интереси.

Принос на авторите

CSR извършва изследвания на структурата на съдовете, DMP измерва кръвното налягане чрез телеметрия и AMD замисля проучванията, извършва анализ на размера на мозъчния инфаркт и подготвя ръкописа.

Оригинални подадени файлове на автори за изображения

По-долу са връзките към оригиналните подадени файлове за изображения на авторите.