Making Veins Stronger So Heart Bypass Grafts, Dialysis Access Work Better

15 agosto 2022 - Per salvare vite umane vengono realizzate connessioni anormali e dirette tra arterie e vene, come il punto di accesso per la dialisi e l'uso di una vena per bypassare un blocco in un'arteria coronaria.

Ma la vena, insolita e non progettata per gestire il grande volume e l'elevata pressione del sangue che scorre attraverso le arterie, può restringersi rapidamente in risposta, portando al fallimento del punto di accesso o dell'innesto per la dialisi.

Il dottor Xiaochun Long, un biologo molecolare del Center for Vascular Biology della Augusta University School of Medicine, rafforza letteralmente le pareti di queste vene in modo che possano funzionare come arterie per garantire che le vene funzionino al meglio per i pazienti nelle loro aree. Nuovo ruolo sconosciuto.

Il premio Founding Investigator Award di lunga data da 400.000 dollari dell'American Heart Association è stato assegnato per sostenere il suo lavoro per rendere lo strato intermedio delle vene - essenzialmente un singolo strato di cellule muscolari lisce che danno loro forma e forza - più simile al centro più spesso delle arterie, che sono progettati per gestire la pressione del cuore, che pompa il sangue ad esso.

"Una volta che un'arteria è collegata a una vena, la vena cambierà", dice Long. "Vogliamo aiutare a controllare il comportamento delle cellule muscolari lisce per aiutare la vena ad adattarsi meglio alla dinamica delle arterie".

Per trovare modi per migliorare il modo in cui queste fistole arterovenose, o AVF, maturano per la dialisi e gli innesti di bypass cardiaco, dobbiamo prima capire meglio come si adatta la vena, afferma Long.

Long e il suo team sanno che le cellule muscolari lisce nelle pareti dei vasi sanguigni sono fondamentali per rilevare l'allungamento delle pareti in risposta all'aumento della pressione e del volume. Ma cosa fanno in risposta non è ben compreso.

Il suo laboratorio ha le prime prove che le cellule muscolari lisce venose passano dal loro stato normale a uno stato di proliferazione. Normalmente, le cellule muscolari lisce non sono così aggressive nel contrarsi nelle vene come nelle arterie, dice Long, aiutando costantemente a spingere il sangue nel corpo e mantenendo sorprendentemente la capacità di contrarsi quando iniziano a cambiare.

Osservando come viene trasmessa, i suoi studi di associazione sull'intero genoma hanno rivelato due geni correlati noti per svolgere un ruolo importante nella differenziazione delle cellule muscolari lisce - principalmente come le cellule muscolari lisce sono fatte di cellule staminali - che sono anche importanti per una sana maturazione muscolare . Vene da stress.

Ha prove che il fattore di trascrizione associato ai cardiomiociti, o MRTF A e B (noto anche come MKL1 e 2), risponde all'espansione appena scoperta attivando altri geni che consentono alle cellule muscolari lisce di proliferare, differenziarsi e regolare e sono essenziali precocemente per corretta maturazione dell'AVF. , per esempio.

Al contrario, una carenza di questi fattori di trascrizione compromette la capacità delle cellule muscolari lisce di sostenere adeguatamente la parete venosa in risposta a uno stress aggiuntivo. Sebbene le vene abbiano una qualche espressione di questi geni, hanno meno delle arterie e, quando si tratta di ipertrofia dello strato muscolare liscio delle vene, hanno bisogno di più tempo, dice Long.

I suoi numerosi obiettivi della nuova sovvenzione includono l'esame del ruolo di questi fattori chiave di trascrizione e di altri tipi di cellule, comprese le cellule endoteliali che rivestono i vasi sanguigni, nel consentire alle cellule muscolari lisce di aiutare le vene a maturare.

Il lavoro potrebbe un giorno portare a trattamenti per migliorare l'espressione genica che consentano una trasmissione di successo.

È noto da molto tempo che queste connessioni anormali possono funzionare, perché gli eccessi e le fistole funzionano davvero per così tante persone. Gli studi hanno condotto studi che collegano la grande vena giugulare direttamente alla grande arteria carotide, con conseguente aumento della forza delle pareti della vena in risposta. È possibile che la genetica sia un fattore per cui i legami funzionano per alcuni e non per altri, dice.

L'AVF, che è considerata la migliore opzione di dialisi, secondo la National Kidney Foundation, è creata chirurgicamente con l'idea di creare un percorso a lungo termine per far fluire più sangue attraverso la macchina per dialisi per la pulizia durante una sessione di dialisi ed è generalmente associati a tassi di infezione inferiori.

Tuttavia, l'alto tasso di formazione di fistole non è sufficientemente maturo, quindi non possono essere utilizzate. Condizioni come il diabete possono aumentare il rischio di fallimento. "È un grosso problema sia per i pazienti che per gli operatori sanitari", afferma Long.

Per trattare l'aterosclerosi, le vene di un paziente vengono spesso utilizzate per bypassare le arterie bloccate nel cuore e/o nelle gambe e gli studi dimostrano, ad esempio, che circa la metà degli innesti venosi di cuore fallisce 5-10 anni dopo l'intervento chirurgico e il 20-40% entro il primo anno. .

La linea di fondo è che, nel caso di un intervento chirurgico di bypass cardiaco, le vene possono bloccarsi, come i vasi bloccati che sono stati utilizzati per bypassarli. Più comunemente, le vene sono essenzialmente immuni al familiare accumulo di placche che sono la causa più comune di malattie cardiache e il killer numero uno della nazione.

Il sangue scorre normalmente dalle arterie ai capillari, i vasi sanguigni più piccoli del corpo, che aiutano a rallentare il flusso sanguigno e ridurre il volume prima di raggiungere le vene, come passare da una strada a quattro corsie a una a due corsie. La funzione principale dei capillari a parete sottile è quella di condividere ossigeno e sostanze nutritive con i tessuti del corpo.

Le cellule muscolari lisce vascolari sono il componente principale dello strato medio e più spesso della parete dell'arteria a tre strati chiamata tunica media. Al contrario, i tre strati della parete venosa sono più sottili. Ma il passaggio centrale della vena, chiamato lume, è generalmente molto più grande. Note lunghe che le cellule muscolari lisce vascolari nelle arterie e nelle vene non sono identiche nel loro stato normale, e questo fa parte del problema, e una delle tante cose che vuoi capire meglio sono le differenze tra di loro.

"Senza le cellule muscolari lisce, i vasi sanguigni non possono contrarsi", dice Long, e molti dei segnali su ciò che devono fare sono presi dalle cellule endoteliali che rivestono i vasi sanguigni e si collegano direttamente al sangue.

Ma anche le cellule muscolari lisce vascolari possono contribuire alla malattia arteriosa. In risposta alla lesione precoce dell'aterosclerosi, possono tornare da una modalità silenziosa, essere attivati ​​​​e iniziare a spostarsi nel lume in un apparente tentativo di aiutare l'arteria a guarire. Long et al., hanno suggerito che le cellule sono diventate invece un primo contributore alla malattia. Ci sono anche prove che la pressione alta provoca questa malsana trasformazione delle cellule muscolari lisce vascolari.

Malformazioni arterovenose o fistole possono anche verificarsi spontaneamente in tutto il corpo e nel cervello e possono richiedere una procedura per aiutare a proteggere o chiudere passaggi anormali soggetti a rottura.

Per maggiori informazioni: https://www.augusta.edu/mcg/

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