Summary

Mesure de la vitesse de propagation des impulsions, de la disxsibilité et de la souche dans un modèle abdominal de souris d’anévrisme aortique

Published: February 23, 2020
doi:

Summary

Ce manuscrit décrit un protocole détaillé pour l’utilisation de l’imagerie par ultrasons à haute fréquence pour mesurer le diamètre de la luminale, la vitesse de propagation des impulsions, la distensibilité et la souche radiale sur un modèle murin d’anévrisme aortique abdominal.

Abstract

Un anévrisme aortique abdominal (AAA) est défini comme une dilatation localisée de l’aorte abdominale qui dépasse le diamètre intraluminal maximal (MILD) de 1,5 fois de sa taille d’origine. Des études cliniques et expérimentales ont montré que les petits anévrismes peuvent se rompre, tandis qu’une sous-population de grands anévrismes peut rester stable. Ainsi, en plus de la mesure du diamètre intraluminal de l’aorte, la connaissance des traits structurels de la paroi du navire peut fournir des informations importantes pour évaluer la stabilité de l’AAA. Le raidissement aortique a récemment émergé comme un outil fiable pour déterminer les changements précoces dans la paroi vasculaire. La vitesse de propagation des impulsions (VPP) ainsi que la distensibilité et la souche radiale sont des méthodes très utiles basées sur l’échographie pertinentes pour évaluer la rigidité aortique. L’objectif principal de ce protocole est de fournir une technique complète pour l’utilisation du système d’imagerie par ultrasons pour acquérir des images et analyser les propriétés structurelles et fonctionnelles de l’aorte telles que déterminées par MILD, PPV, distensibility et souche radiale.

Introduction

Un anévrisme aortique abdominal (AAA) représente une maladie cardio-vasculaire significative caractérisée par une dilatation localisée permanente de l’aorte dépassant le diamètre original de vaisseau de 1,5 fois1. AAA se classe parmi les 13 principales causes de mortalité aux États-Unis2. La progression de AAA est attribuée à la dégénérescence de la paroi aortique et à la fragmentation d’élastine, menant finalement à la rupture aortique. Ces changements dans la paroi aortique peuvent se produire sans une augmentation significative du diamètre intraluminal maximal (MILD), suggérant ainsi que MILD seul n’est pas suffisant pour prévoir la sévérité de la maladie3. Par conséquent, d’autres facteurs doivent être identifiés pour détecter les changements initiaux dans la paroi aortique, ce qui peut guider les options de traitement précoce. L’objectif global de ce protocole est de fournir un guide pratique pour évaluer les propriétés fonctionnelles aortiques à l’aide de l’imagerie par ultrasons caractérisée par des mesures de la vitesse de propagation des impulsions (VPP), de la distensibilité et de la souche radiale.

Un modèle expérimental bien caractérisé pour étudier AAA, décrit pour la première fois par Daugherty et ses collègues, implique l’infusion sous-cutanée d’angiotensine II (AngII) par l’intermédiaire de pompes osmotiques dans Apoe-/- souris4. La mesure précise de MILD utilisant l’imagerie par ultrasons a joué un rôle déterminant dans la caractérisation de l’AAA dans ce modèle de souris5. Bien que les changements histologiques au cours du développement de l’AAA aient été largement étudiés, les changements dans les propriétés fonctionnelles de la paroi du navire, comme la rigidité aortique, n’ont pas été bien caractérisés. Ce protocole met l’accent sur l’utilisation de l’échographie à haute fréquence en combinaison avec les analyses sophistiquées comme outils puissants pour étudier la progression temporelle de l’AAA. Plus précisément, ces approches nous permettent d’évaluer les propriétés fonctionnelles de la paroi du navire mesurées par le VPP, la distensibilité et la souche radiale.

Des études cliniques récentes chez des sujets humains atteints d’AAA, ainsi que dans le modèle AAA induit par l’élastase murine, suggèrent une corrélation positive entre la rigidité aortique et le diamètre aortique6,7. Le VPP, un indicateur de rigidité aortique, est accepté comme une excellente mesure pour quantifier les changements de rigidité dans la paroi du navire6,8. Le VPP est calculé en mesurant le temps de transit de la forme d’onde pulsée à deux endroits le long de la vascularisation, fournissant ainsi une évaluation régionale de la rigidité aortique. Nous avons récemment démontré que la rigidité aortique accrue telle que mesurée par PPV, et au niveau cellulaire tel que déterminé utilisant la microscopie de force atomique, corrèle positivement avec le développement d’anévrisme9. En outre, la littérature suggère que la rigidité aortique peut précéder la dilatation anévrismale et peut donc fournir des informations utiles sur les propriétés intrinsèques régionales de la paroi du navire pendant le développement de AAA10. De même, la distensibilité et les mesures de la souche sont les outils de quantification pour mesurer les changements antérieurs de la condition artérielle. Les artères saines sont souples et élastiques, tandis qu’avec une rigidité accrue et moins d’élasticité, la distensibilité et la tension diminuent. Ici, nous fournissons un guide pratique et un protocole étape par étape pour l’utilisation d’un système d’échographie à haute fréquence pour mesurer le MILD, le VPP, la distensibilité et la souche radiale chez la souris. Le protocole fournit des approches techniques qui devraient être utilisées en conjonction avec les informations de base fournies par les manuels pour des instruments d’imagerie par ultrasons spécifiques et le tutoriel vidéo qui l’accompagne. Fait important, dans nos mains, le protocole d’imagerie décrit fournit des données reproductibles et précises qui semblent précieuses dans l’étude du développement et de la progression de l’AAA expérimental.

Pour démontrer davantage l’utilité de l’imagerie par ultrasons, nous fournissons des exemples d’images et de mesures tirées de nos propres études visant à utiliser des approches pharmacologiques pour prévenir l’AAA11. Plus précisément, la signalisation d’encoche a été proposée pour être impliquée dans de multiples aspects du développement vasculaire et de l’inflammation12. En utilisant l’haploinsufficience génique et les approches pharmacologiques, nous avons déjà démontré que l’inhibition de Notch réduit le développement de l’AAA chez la souris en empêchant l’infiltration de macrophages sur le site des lésions vasculaires13,14,15. Pour l’article actuel, en utilisant l’approche pharmacologique pour l’inhibition de Notch nous nous concentrons sur la relation entre la rigidité aortique et les facteurs relatifs à AAA. Ces études illustrent que l’inhibition de Notch réduit la rigidité aortique, qui est une mesure de la progression AAA11.

Protocol

Le protocole de manipulation des souris et de l’imagerie par ultrasons a été approuvé par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université du Missouri (numéro de protocole animal 8799) et a été mené selon AAALAC International. 1. Configuration et préparation de l’équipement des souris Configuration de l’équipement Allumez l’instrument à ultrasons, le réchauffeur de gel à ultrasons et le coussin chauffant. Ouv…

Representative Results

Les images représentatives en mode M de l’aorte abdominale normale et anévrismale des souris sont montrées dans la figure 2A et la figure 2B,respectivement. L’aorte abdominale suprarénale est identifiée par son emplacement à côté de l’artère rénale droite et de l’artère mésentérique supérieure (Figure 2A). Les images représentatives utilisées pour le calcul d…

Discussion

L’imagerie par ultrasons fournit une technique puissante pour déterminer les propriétés fonctionnelles de l’aorte grâce à des mesures de la VPP, la distensibilité et la souche radiale. Ces mesures sont particulièrement instructives pour l’étude des modèles murins de l’AAA et l’approche in vivo permet la collecte de données longitudinales qui sont potentiellement importantes pour comprendre le développement temporel de la pathologie aortique. Plus précisément, les mesures de la raideur aortique in v…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par R01HL124155 (CPH) et le financement de l’Institut de recherche de l’Université du Missouri à CPH.

Materials

Angiotensin II Sigma A9525
Apoe-/- mice The Jackon lab
Clippers WAHL 1854
Cotton swab Q-tips
DAPT Sigma D5942
Depilatory cream Nair LL9038
Electrode cream Sigma 17-05
Gel warmer Thermasonic (Parker) 82-03 (LED)
Heating pad Stryker T/pump professional
Isoflurane VetOne Fluriso TM
Isoflurane vaporizer Visualsonics VS4244
Lubricating ophthalmic ointment Lacri-lube
Osmotic pumps Alzet Model 2004
Oxygen tank Air gas
Tranducer Visualsonics MS-400 or MS550D
Ultrasonic gel Parker Aquasonic clear
Ultrasound Imaging System Visualsonics Vevo 2100
Vevo Vasc Software Visualsonics

Riferimenti

  1. Wanhainen, A. How to Define an Abdominal Aortic Aneurysm — Influence on Epidemiology and Clinical Practice. Scandinavian Journal of Surgery. 97, 105-109 (2008).
  2. Benjamin, E. J., et al. Heart Disease and Stroke Statistics—2018 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 137, 67 (2018).
  3. Xu, J., Shi, G. -. P. Vascular wall extracellular matrix proteins and vascular diseases. Biochimica et biophysica acta. 1842, 2106-2119 (2014).
  4. Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. Journal of Clinical Investigation. 105, 1605-1612 (2000).
  5. Au – Sawada, H., et al. Ultrasound Imaging of the Thoracic and Abdominal Aorta in Mice to Determine Aneurysm Dimensions. Journal of Visualized Experiments. , 59013 (2019).
  6. Raaz, U., et al. Segmental Aortic Stiffening Contributes to Experimental Abdominal Aortic Aneurysm Development. Circulation. 131, 1783-1795 (2015).
  7. van Disseldorp, E. M. J., et al. Influence of limited field-of-view on wall stress analysis in abdominal aortic aneurysms. Journal of Biomechanics. 49, 2405-2412 (2016).
  8. Miyatani, M., et al. Pulse wave velocity for assessment of arterial stiffness among people with spinal cord injury: a pilot study. Journal of Spinal Cord Medicine. 32, 72-78 (2009).
  9. Sharma, N., et al. Deficiency of IL12p40 (Interleukin 12 p40) Promotes Ang II (Angiotensin II)-Induced Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 39, 212-223 (2019).
  10. Raaz, U., et al. Segmental Aortic Stiffening Contributes to Experimental Abdominal Aortic Aneurysm Development. Circulation. 131, 1783-1795 (2015).
  11. Sharma, N., et al. Pharmacological inhibition of Notch signaling regresses pre-established abdominal aortic aneurysm. Scientific Reports. , (2019).
  12. Bray, S. J. Notch signalling: a simple pathway becomes complex. Nature Reviews Molecular and Cell Biology. 7, 678-689 (2006).
  13. Hans, C. P., et al. Inhibition of Notch1 signaling reduces abdominal aortic aneurysm in mice by attenuating macrophage-mediated inflammation. Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. 32, 3012-3023 (2012).
  14. Cheng, J., Koenig, S. N., Kuivaniemi, H. S., Garg, V., Hans, C. P. Pharmacological inhibitor of notch signaling stabilizes the progression of small abdominal aortic aneurysm in a mouse model. Journal of American Heart Association. 3, 001064 (2014).
  15. Hans, C. P., et al. Transcriptomics analysis reveals new insights into the roles of Notch1 signaling on macrophage polarization. The Journal of Immunology. 200, (2018).
  16. Paraskevas, K. I., et al. Evaluation of aortic stiffness (aortic pulse-wave velocity) before and after elective abdominal aortic aneurysm repair procedures: a pilot study. Open Cardiovascular Medicine Journal. 3, 173-175 (2009).
  17. Fortier, C., Desjardins, M. P., Agharazii, M. Aortic-Brachial Pulse Wave Velocity Ratio: A Measure of Arterial Stiffness Gradient Not Affected by Mean Arterial Pressure. Pulse. 5, 117-124 (2017).
  18. Golledge, J. Abdominal aortic aneurysm: update on pathogenesis and medical treatments. Nature Reviews Cardiology. 16 (4), 225-242 (2019).
  19. Choksy, S. A., Wilmink, A. B., Quick, C. R. Ruptured abdominal aortic aneurysm in the Huntingdon district: a 10-year experience. Annals of the Royal College of Surgeons of England. 81, 27-31 (1999).
  20. Luo, F., Zhou, X. -. L., Li, J. -. J., Hui, R. -. T. Inflammatory response is associated with aortic dissection. Ageing Research Reviews. 8, 31-35 (2009).
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Citazione di questo articolo
Sharma, N., Sun, Z., Hill, M. A., Hans, C. P. Measurement of Pulse Propagation Velocity, Distensibility and Strain in an Abdominal Aortic Aneurysm Mouse Model. J. Vis. Exp. (156), e60515, doi:10.3791/60515 (2020).

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