A Study of fluorescence spectra of peripheral arteries: intrinsic fluorophore emission in the intima under hypodynamic stress

Abstract

Šiame darbe fluorescencinės spektroskopijos metodu buvo tirtas hipodinaminio streso poveikis periferinėms kraujagyslėms. Iš šinšilos veislės triušių (paveiktų hipodinaminio streso ir kontrolinės grupės) centrinių ausies arterijų paimti bandiniai, užregistruoti jų savosios fluorescencijos spektrai. Taikant atrankinį žadinimą derinamo bangos ilgio spinduliuote, didžiausi skirtumai tarp sveikos ir pažeistos kraujagyslių sienelės stebimi (370–550 nm) spektriniame intervale. Santykinio fluorescencijos intensyvumo sumažėjimas ties 410 nm, taip pat platesnis šlaitas į ilgabangę pusę buvo charakteringi pažeistai kraujagyslei, lyginant su sveikąja. Pažeistos arterijos intimos ultrastruktūros tyrimai elektronų mikroskopu rodo, kad vidinė elastinė membrana ir subendotelinis sluoksnis yra fragmentuoti, vietomis susiaurėję, kai kur matyti susikaupęs cholesterolis. Periferinių kraujagyslių sienelių 370–550 nm spektriniame ruože fluorescuoja keli fluoroforai, kurių fluorescencijos spektrai persikloja. Manome, kad spektrinius pokyčius mėlynoje spektro srityje lemia elastino ir kolageno santykinio kiekio pokytis, tuo tarpu spektro poslinkį į ilgabangę pusę – lipidai. Mūsų tyrimo duomenimis, hipodinaminio streso sukelti morfologiniai pokyčiai periferinių kraujagyslių intimoje gali būti atpažinti remiantis autofluorescencijos spektrų analize. We have examined the effects of hypodynamic stress (as one of the risk factors for cardiovascular disease) on the central ear arteries on rabbits and associated arterial injury. A 48-day hypodynamic stress was provoked in Chinchilla male rabbits by confining them to a confined space with a limited potential for movement. The intima of the central ear arteries was examined by autofluorescence and electron microscopy. Laser-induced fluorescence was examined during excitation at a range of wavelengths 320–360 mm at the absorption maxima of several fluorescing connective tissue proteins. Changes in fluorescence profiles of an intact artery and an artery affected by hypodynamic stress were detected in the spectral range from 370 to 550 nm. Spectroscopic examination revealed a decreased relative fluorescence intensity at around 410 nm and red-shifted fluorescence emission for affected artery wall in comparison with intact artery intima. Ultrastructural studies indicated that the internal elastic lamina and subendothelial layer were disintegrated or lessening, and cholesterol had accumulated in the inner wall of central ear arteries in stress-affected rabbits. Initial results show that structural changes of the central ear artery intima due to hypodynamic stress can be monitored using fluorescence spectroscopy.